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  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 2010_________________________1 MSc. Ciencias Biológicas; MSc. Docencia Universitaria; Especialista en Nutrición AnimalSostenible; Especialista en Informática y Multimedia.
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 2 ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTOEl presente módulo fue diseñado en el año 2005 por Carmen Eugenia Piña López, MSc.Ciencias Biológicas; MSc. Docencia Universitaria; Especialista en Nutrición AnimalSostenible; Especialista en Informática y Multimedia. Docente de la UNAD desde 1986El presente módulo ha tenido tres actualizaciones durante los cuales se han realizadomejoramientos académico-pedagógicos en los siguientes aspectos:1. Mejoramiento en áreas temáticas:Incorporación de contenidos de biotecnología, profundización en área de ecología yampliación de vínculos hipertextuales para actualización disciplinar según el estado delarte y experiencias didácticas con objetos virtuales.2. Mejoramiento didáctico:Adecuación de unidades para manejo mediante el sistema de créditos con el tiemporegulado para 3 créditos académicos.Realización de curso hipermedia tanto para el contenido teórico como para el desarrollode laboratorios con estrategias de aprendizaje por fases de reconocimiento,profundización y transferencia.El material explicita la estrategia pedagógica mediante un protocolo académico y unaguía de actividades en concordancia con los parámetros institucionales y el ProyectoAcadémico Pedagógico.3. Mejoramiento académico-pedagógico: 2
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 3La organización sistemática de actividades de aprendizaje, por fases de reconocimiento,profundización y transferencia, está orientada a propiciar la investigación formativa y laresolución de problemas del entorno del estudiante, aspecto que propicia la articulacióncon proyectos interdisciplinarios, para generar campos de desarrollo académico en lasregiones, como estrategia para fortalecer la comunidad académica.4. Avance cognitivo-pedagógico mediante el aprovechamiento de las TIC:Los estudiantes encuentran en el manejo hipertextual del curso virtual de biología,oportunidades para establecer una relación personalizada con el conocimiento, deacuerdo con su propio tipo cognitivo, su ritmo de autoaprendizaje, el desarrollo decompetencias de autocontrol y autorregulación del estudio, el aprovechamiento deobjetos virtuales de aprendizaje que aportan una riqueza explicativa difícil de conseguiren tutorías presenciales, opciones selectas de navegación por fuentes de consulta querenuevan permanentemente el estado del arte en las temáticas del curso, y la orientaciónpara un futuro desempeño profesional sobre los vínculos posibles y más pertinentes conla comunidad académica nacional e internacional en la disciplina. 3
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 4 CONTENIDOUnidad Capítulos Lecciones Secciones 1. El comienzo de El comienzo de la vida, Experimento de Miller la vida Las células primitivas., 2. Experimento de Etapas evolutivas de la célula, Teoría Miller endosimbiótica Estructura y función de los seres vivos 1. Origen y 3. Evolución Descripción de las características de los seres característi- celular vivos cas 4. Estructura y ¿Qué son los seres vivos? función 5. Descripción características Historia de la Célula 6. Historia Teoría celular 7. Estructura y Diferenciación entre células procariotas y función en eucariotas eucariotas y procariotas1. Seres Membrana Plásmatica, funciones, tipos devivos 8. Estructuras y transporte a través de la membrana: organelos en transporte pasivo, transporte activo. eucariotas Aplicaciones y análisis de casos en el proceso de transporte a través de la membrana, Citoplasma , núcleo, cromatina y 2. La célula 9. Estructuras y cromosomas, nucleolo, reticulo organelos en endoplasmático, ribosomas, mitocondrias, eucariotas aparato de Golgi , 2acuolas, lisosomas, peroxisomas, centrosomas y centríolos, plastos, 10. Estructuras y citoesqueleto, pared celular, diferencias entre organelos en célula animal y vegetal, interactividad sobre la eucariotas célula 11. Procesos Nutrición, Metabolismo, Respiración, Celulares Fotosintesis, Relación 12.División Divisón celular, interfase, mitosis, profase, celular-Mitosis metafase, anafase, telofase, citocinesis, 4
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 5 Meiosis, Interfase, profase l, metafase l, 13. Meiosis I anafaseI, telofase y citocinesis I, Meiosis ll, profase ll, metafase ll, telofase y 14. Meiosis II citocinesis II, división directa o amitosois, Interactividad sobre meiosis 15. Tejidos Tejidos Animales: Epitelial, Conectivo, animales Nervioso, Muscular 16. Tejidos Tejidos Vegetales:Protector, Parenquimático, vegetales Conductor, Sostén Sistemas Animales: Digestivo, partes, estructura y función, interactividad sobre 17. Sistema sistema digestivo , animación sistema Digestivo digestivo . Circulatorio, Tejido sanguíneo, Estructura y Función del Corazón , Circulación Sanguínea, 18. Sistemas Animación sobre el ciclo cardiaco y la Circulatorio y circulación sanguínea , Mecanismo Linfático Hemostasis, Mapas conceptuales3. Sistemas Coagulación sanguínea , LinfáticoOrgánicos Sistema Respiratorio, Excretor, Reproductor 19.Sistemas masculino, reproductor femenino, fecundación Respiratorio , excretor y reproductor Nervioso, Neurona, conducción dentro de la 20.Sistemas neurona, Receptores Sensoriales, Organo de Nervioso, la Visión, oido , olfato, gusto , tacto, Muscular, endocrino Oseo, Endocrino, Glándulas y funciones hormonales Organos de las plantas, Diferencias entre 21. Organos de monocotilédoneas y dicotilédoneas, Organos las plantas vegetativos, Organos reproductivos 5
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 6 Los virus: Características, formas de acción viral, clasificación de los virus, origen de los 22. Seres virus, enfermedades virales, importancia acelulares los biológica de los virus, virus viroides, priones, poder infectivo de los Priones Introducción, Características de las Arqueas , Eubacterias: Cianobacterias , Importancia 23. Seres vivos biológica de cianobacterias , Las bacterias: ,4. Microor- características, estructura , reproducción,ganismos procariotas las bacterias, Intercambio genético en bacterias , Nutrición , arqueobacterias clasificación de las bacterias, utilidad de las bacterias, enfermedades de origen bacteriano Los Protozoos: Características clasificación: 24. Los protozoos sacordinos, ciliados, flagelados, esporozoos. Algas: Principales características, Importancia 25. Las algas biológica Hongos: Características, Reproducción 26. Los hongos Enfermedades causadas por hongos , Importancia biológica 27. Introducción Introducción 28. Taxonomía y Taxonomía, Sistemas de clasificación: de sistemas de Robert Whittaker, de Lynn Margulis , de Carl clasificación Woese Categorías supraespecíficas y claves 29. Categorías supraespecíficas Concepto de especie5. Sistemática y claves Nomenclatura 30. Concepto de Construcción de árboles filogenéticos especie Mapa conceptual Taxonomía Mapa conceptual Cladismo 31. Nomenclatura 6
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 7 2. 32. Cromosomas , Introducción. Cromosomas, ADN, ReplicaciónGenética 1. genotipo, fenotipo del ADN , Transcripción o sintesis de ARN, La 33. Leyes de la Sintesis de proteína , Genotipo, Fenotipo, información herencia Genes; Alelos genética 34.Síntesis Leyes de Mendel, Aplicación de las leyes de proteica Mendel, ejemplos de cruces 35.Conocimientos básicos Síntesis proteica 36.Los pasos de la Ingeniería 2. Genética Biotecnología 37. Transferencia de genes 38.Desafíos tecnológicos Links 3. 1. Ecología, Mapa conceptual ,Organización delEcología Ecología conocimiento ecológico, Campos problémicos que aborda el ecólogo, los ecosistemas como 39. Ecología y unidad de estudio, Biocenosis, biotopo, Ecosistemas habitat y nicho ecológico. Ejemplos de ecosistemas, Funcionamento del ecosistema, Enfoque para el estudio del ecosistema, relaciones alimentarias, 40. Ecosistemas Pirámides biológicas, Biomasa y energía, Pirámide de energía, Ciclos de la materia, flujos de energía 41. Productividad de los Productividad de los ecosistemas como base ecosistemas para la intervención humana sostenible. como base para la Condiciones de las interacciones en los intervenón factores abióticos y bióticos, humana sostenible Relaciones entre individuos, La colonia, 42. Relaciones Sociedades, Componentes de las relaciones intra e ínter-específicas: simbiosis, mutualismo, interespecificas Comensalismo, Parasitismo, Depredación, Amensalismo , Atributos de las poblaciones , 7
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 8 Tabla Niveles de Integración de los materiales biológicos en los ecosistemas, Relaciones entre individuos. 43.Pensamiento Aplicaciones para conservación de la agroecológico biodiversidad 44. Pensamiento Sistémico y Desarrollo Sustentable 45. Teorías2. Evolución Teorías evolucionistas evolucionistas 8
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 9 INTRODUCCIÓNEste curso de Biología busca unir la calidad académica de los contenidos disciplinarescon posibilidades de interacción del estudiante con las fuentes hipertextuales ehipermediales organizadas para un uso amigable y de óptimo refuerzo didáctico, quemotive una navegación entusiasta en el proceso de construcción autónoma de losconceptos disciplinares y un proceso de interacción con las herramientas decomunicación del curso, tales como foro, chat, correo electrónico y otros.El curso está orientado a la autogestión estudiantil de los conocimientos teóricosnecesarios para la comprensión de la estructura y funcionamiento de los organismosvivos en su biodiversidad como resultado evolutivo. Este conocimiento se aborda comoun insumo de transferible a futuras situaciones de desempeño profesional y decomportamiento bioético, como un bagaje de trabajo inter y transdisciplinar (orientadocon procesos de investigación formativa) totalmente necesario para seres que debenactuar con inteligencia en su medio ambiente, o sea en su base material y cultural desupervivencia como especie.En otros aspectos, se puede decir que la apropiación teórica del conocimiento enbiología, se guiará por el cuerpo disciplinar que maneja la comunidad académicainternacional (ver estado del arte), identificando, seleccionando y organizando de manerapedagógica unos contenidos básicos fundamentales, totalmente necesarios paraaprehender los conocimientos estructurales de la disciplina, de los cuales se deriva elresto de conocimientos del área biológica y sus aplicaciones.El componente práctico se desarrollará mediante laboratorios previamente apoyados envídeos didácticos introductorios y se complementará con observaciones de campo.Para efectos de precisión de conceptos el estudioso puede apoyarse en el glosario,espacio que además de definiciones importantes, agrupa respuestas a preguntasenviadas por los estudiosos en busca de una mayor aclaración. El objetivo es trabajar enred colaborativa de tutores y estudiosos para enriquecer este banco de definiciones y derespuestas a preguntas frecuentes.¡Bienvenidos!Carmen Eugenia Piña López (Autora) 9
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 10 UNIDAD 1 SERES VIVOS Capítulo 1 Origen y característicasLección 1 El comienzo de la vida Gráfica 1 Origen de la vida. Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L.Según los cálculos más modernos, la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de añosy un millón de años después aparecería la vida. En 1924, el bioquímico AlexanderOparin formuló su hipótesis sobre el origen de la vida a partir moléculas inorgánicas quese encontraban en una atmósfera gaseosa, carente de oxígeno y sin capa de ozono quefiltrara los rayos ultravioletas.La energía de descargas eléctricas producidas durante grandes tormentas o la radiaciónultravioleta facilitó la unión de las moléculas inorgánicas de la atmósfera primitiva como:dióxido de carbono CO2, metano CH4, hidrógeno H2, nitrógeno N2, ácido clorhídrico HCl,sulfuro de hidrógeno, H2S, amoníaco NH3 y vapor de agua para formar aminoácidos,azúcares, ácidos grasos y nucleótidos . Estas moléculas orgánicas simples a su vezsintetizaron proteínas y ácidos nucleicos. Las lluvias llevaron las moléculas orgánicas alos mares y lagos, donde se concentraron y formaron lo que se denominó una sopaprimitiva.Dentro de esta sopa primitiva pequeñas gotas de material lipídico fueron rodeadas poragrupaciones de moléculas orgánicas. Eventualmente las gotas de lípidos pudieronincorporar a su estructura nuevos materiales de las moléculas orgánicas que lasrodeaban, con un proceso simultáneo de liberación de la energía almacenada en lasmoléculas orgánicas. La repetición de este proceso permitió un crecimiento de lasagrupaciones moleculares que al separarse de la solución acuosa formaron coacervadosque alcanzaban cierta estabilidad para generar procesos metabólicos simples, crecer yreproducirse formando coacervados hijos que a veces conservaban las propiedadesquímicas de su progenitor, lo cual prefiguró un rudimento de herencia, que permitehablar de un modelo para el inicio de la vida. 10
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 11Oparin estudió la acción de selección natural sobre gotas de coacervados queconsiguieron captar del medio los catalizadores adecuados para llevar a cabo procesosmetabólicos que aseguraran estabilidad, crecimiento, reproducción y predominio sobrelas demás. Estos procesos serían la base para la formación de células ancestrales yposteriormente de organismos más complejos. La comunidad científica de entoncesignoró sus ideas.Lección 2 Experimento de MillerEn 1950 un estudiante de la Universidad de Chicago, Stanley Miller, probó la hipótesisde Oparin.Stanley Miller demostró en el laboratorio, utilizando un aparato diseñado por él, losmecanismos por los cuales los rayos producidos por descargas eléctricas pudieronafectar la atmósfera terrestre primitiva y a partir de la combinación de elementosinorgánicos la posibilidad de formar los precursores de sustancias orgánicas.Para ello en un recipiente de cristal diseñado para simular las condiciones de losocéanos y mares primitivos sometió a descargas eléctricas una mezcla de gases concomposición parecida a la de la atmósfera terrestre primitiva (CH4, NH3, H2, N2 y vaporde agua). Luego la mezcla fue enfriada y condensada. El resultado fue la formación deuna serie de moléculas orgánicas como aminoácidos y otros componentes orgánicos. Lasiguiente etapa de formación de vida fue la síntesis abiótica de polímeros orgánicos conla formación de proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicosEn la actualidad, es de alta resonancia internacional una teoría aparentemente"contendiente" desarrollada por un grupo de científicos del departamento de biología dela Universidad Estatal de California, Fresno, quienes están realizando investigacionescon el meteorito Murchison (que se cree formó parte de un cometa) el cual contienealgunos aminoácidos similares a los obtenidos por Miller. Se plantean entonces dosposibles orígenes de las primeras moléculas orgánicas que dieron inicio a la evoluciónde la vida en la tierra: un origen endógeno terrestre, al estilo del experimento de Miller, yun origen extraterrestre, aportado por los meteoritos tipo Murchison. Otra opción seríaque estos dos mecanismos coexistieron y se complementaron. En todo caso, cualquierade las dos teorías permite concluir positivamente sobre la capacidad de la materia delcosmos primigenio para generar reacciones conducentes a la formación de moléculasorgánicas, las cuales encontraron en la tierra condiciones aptas para dar origen a la vida.Ver video en esta dirección:http://www.youtube.com/watch?v=w9kiP7knmdg&feature=player_embedded 11
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 12 Gráfica 2. Experimento de Miller. Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L.1. Agua 2. Calor 3. Vapor de agua 4. Entrada de gases. 5. Matraz con mezcla de gasessimulando atmósfera 6. Descargas eléctricas (electrodos de tungsteno) 7. Condensadorde agua (enfriamiento) 8. Erlemeyer con moléculas orgánicas.AnimaciónLección 3 Evolución celularLas células primitivasEl proceso de evolución celular es un resultado paralelo de la evolución en lascondiciones de la atmósfera primitiva hacia la atmósfera actual.Con base en el enfoque evolutivo del biólogo molecular Carl Woese, las célulasprimitivas para ser consideradas unidades vivientes, de alguna manera debían contarcon un mecanismo que permitiera realizar procesos de transcripción genética. A estacélula primitiva precursora de los diversos tipos de células vivientes, la denominóprotobionte, y por ser el antepasado común de todos los organismos genéticamentecodificados, también la denominó progenota. 12
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 13En el siguiente mapa conceptual se resume todo el proceso. 13
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 14Con base en el proceso esquematizado en el mapa conceptual se pueden ilustrar lasetapas evolutivas de la célula procariota primitiva en el siguiente diagrama: Fuente: diseñadas por Carmen Eugenia Piña L.La teoría endosimbióticaLa teoría endosimbiótica propuesta por la científica Lynn Margulis explica el origen de lascélulas eucariotas a partir de la evolución de células procariotas primitivas así:Alguna célula procariota primitiva perdió su pared celular rígida quedando rodeada por lamembrana plasmática que al presentar una estructura más flexible fue replegándoseaumentando de esta manera su superficie membranosa con el consecuente aumento deltamaño de la célula. Gráfica 3 Proceso evolutivo planteado por la teoría endosimbiótica Fuente: diseñadas por Carmen Eugenia Piña L 14
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 15A esta célula procariota de mayor tamaño y carente de pared celular se le llamóurcariota.De acuerdo con esta teoría, la célula urcariota por el mecanismo de fagocitosis ingiriópero no digirió otras células procariotas de menor tamaño tipo bacteria con las cualesestableció una relación de mutua colaboración llamada endosimbiosis -vivir juntasdentro-Una de estas asociaciones fue la que se estableció entre la célula urcariota y algunasbacterias aerobias en donde la célula urcariota anaerobia heterótrofa suministraba a labacteria aerobia algunos componentes orgánicos para su nutrición y la bacteria aerobia asu vez permitió a la urcariota utilizar el oxígeno y realizar la respiración aerobia ometabolismo oxidativo. La estabilización evolutiva de la ventajosa y competitivainteracción urcariota-bacteria aerobia, generó a partir de la bacteria aerobia la estructuraactual (organelo) presente como mitocondria en las células animales y vegetales. 15
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 16Otra combinación ventajosa la constituyó la incorporación de bacterias fotosintéticas -cianobacterias- a la célula urcariota.Igualmente la estabilización evolutiva de la ventajosa y competitiva fusión urcariota-bacteria fotosintética, generó a partir de la bacteria fotosintética la estructura actual(organelo) presente como cloroplasto presente en las células vegetales.El origen de los organelos denominados peroxisomas presentes en las célulaseucariotas se cree partió de bacterias huéspedes en la célula urcariota capaces deeliminar residuos tóxicos como el agua oxigenada. El núcleo rodeado de membrananuclear presente en las actuales células animales y vegetales se generó de algunacélula del tipo arqueobacteria o Archaeabacteria, al incorporarse en la célulahospedadora. De igual manera se piensa que la fusión de urcariotas con bacterias comolas espiroquetas dio origen a los cilios y flagelos de las células eucariotas. Por otra partecomo consecuencia de las invaginaciones de la membrana plasmática se formaroncompartimentos de doble membrana que fueron rodeando cada tipo de bacteria origende los organelos. 16
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 17AnimaciónLección 4 Estructura y función de los seres vivosEn todos los procesos que involucren seres vivos, recursos de biodiversidad osimulaciones como en el caso de transferencia por redes neuronales y procesosinteligentes en general, se requiere conocer la estructura y función a nivel macro y microde los seres vivos, como una forma fundamental para la comprensión de la realidad ypara la gestión sostenible del entorno.La estructura se analiza por niveles de organización que normalmente se discriminan engenético a nivel de gen; celular células, tisular: los tejidos resultantes del conjunto decélulas especializadas; el organístico donde los tejidos conforman un órgano quedesempeña una o varias funciones y sistémico como el sistema digestivo donde unconjunto de órganos cumplen un mismo propósito o función por ejemplo la digestión.Un nivel superior es el de los organismos, pero la biología además de estudiarlosindividualmente los analiza también como componentes de ecosistemas y comoresultado de la evolución de las especies.Por el lado de la función, el estudio de la biología analiza las condiciones en que semantienen procesos de equilibrio biológico interno y en relación con el ambiente o sea lahomeostasia y analiza sobre el particular, la dinámica de poblaciones o sea la sinergiade los organismos para buscar su preponderancia y sostenibilidad dentro de nichosespecíficos de los ecosistemas en el proceso de evolución de las especies.Lección 5 Descripción de las características de los seres vivosVer videos:El umbral de la vida parte 1:http://www.youtube.com/watch?v=ReUjkwAESg0&feature=relatedEl umbral de la vida parte 2http://www.youtube.com/watch?v=2YeJoyFQnW8&feature=relatedLos seres vivos a diferencia de los objetos inertes presentan las siguientescaracterísticas: 17
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 18Reproducción Tomado de Microsoft EncartaUno de los principios fundamentales de la biología es que "toda vida provieneexclusivamente de los seres vivos". Cada organismo sólo puede provenir de organismospreexistentes. La autoperpetuación es una característica fundamental de los seres vivos.MovimientoTodos los seres vivos son capaces de moverse. Este movimiento no debe confundirsecon el desplazamiento: un objeto se desplaza cuando cambia su posición dentro de unmarco referencial, en cambio un ser vivo se puede mover sin cambiar de ubicación.El movimiento de locomoción de los animales es muy obvio: se agitan, reptan, nadan,corren o vuelan.Las plantas tienen movimientos más lentos, por ejemplo: los tropismos, las nastias y losseguimientos solares. Los tropismos son respuestas de crecimiento de las plantas aestímulos como la luz en este caso hablamos de fototropismo que puede ser negativo sise aleja del estímulo como en el caso de las raíces, o positivo como ocurre con las hojaso tallos que se orientan hacia la luz. Otro tipo de tropismo es el geotropismo que es unarespuesta a la gravedad, puede ser positivo como el que presentan las raíces que sonatraídas hacia el centro de la tierra o negativo como en el caso de los tallos que crecenerguidos en contra de la gravedad. Las nastias ocurren independientemente del estímulopor ejemplo: cuando las flores se cierran en la noche. Los seguimientos solares cuandolas plantas orientan sus hojas o flores en dirección a la luz solar, como ocurre con la flordel girasol o del algodón. Otra clase de movimiento es el flujo del material vivo en elinterior de las células de las hojas de las plantas conocido como ciclosis.Animación de Tropismo Negativo 18
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 19AdaptaciónEsta característica se refiere a la capacidad de todos los seres vivos para adaptarse a suambiente y así poder sobrevivir en un mundo en constante cambio. Las modificacionesque el organismo realiza frente a estímulos del medio interno y externo para adaptarsepueden ser estructurales, conductuales o fisiológicas o una combinación de ellas. Esdecir, la adaptación es una consecuencia de la irritabilidad.La adaptación trae consigo cambios en la especie, más que en el individuo. Si todoorganismo de una especie fuera exactamente idéntico a los demás, cualquier cambio enel ambiente sería desastroso para todos ellos, de modo que la especie se extinguiría.La mayor parte de las adaptaciones se producen durante periodos muy prolongados detiempo, y en ellas intervienen varias generaciones. Las adaptaciones son resultado delos procesos evolutivos. Tomado de Microsoft EncartaEl cactus tiene pliegues en forma de acordeón con los que pueden dilatarse paraalmacenar la mayor cantidad de agua posible y sus espinas no solamente lo protegendel sol y de los animales sedientos.Los pingüinos tienen unas adaptaciones únicas externas que les ayudan a conservareste calorIrritabilidadLos seres vivos reaccionan a los estímulos, que son cambios físicos o químicos en suambiente interno o externo. Los estímulos que evocan una reacción en la mayoría de losorganismos son: cambios de color, intensidad o dirección de la luz; cambios entemperatura, presión o sonido, y cambios en la composición química del suelo, aire oagua circundantes.En los animales complejos, como el ser humano, ciertas células del cuerpo estánaltamente especializadas para reaccionar a ciertos tipos de estímulos; por ejemplo lascélulas de la retina del ojo reaccionan a la luz. En los organismos más simples esas 19
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 20células pueden estar ausentes, pero el organismo entero reacciona al estímulo. Ciertosorganismos celulares reaccionan a la luz intensa huyendo de ella.La irritabilidad de las plantas no es tan obvia como la de los animales, pero también losvegetales reaccionan a la luz, a la gravedad, al agua y a otros estímulos, principalmentepor crecimiento de su cuerpo. El movimiento de flujo del citoplasma de las célulasvegetales se acelera o detiene a causa de las variaciones en la intensidad de la luz.Complejidad estructuralLos seres vivos poseen una complejidad estructural única para poder desarrollar todassus actividades. Esta complejidad es mantenida gracias al flujo constante de materia yenergía que pasa por los organismos.MetabolismoEs el conjunto de reacciones químicas que ocurren al interior de las células y que leproporcionan a los seres vivos la materia y energía indispensable para desarrollar susactividades vitales. En todos los seres vivos ocurren reacciones químicas esencialespara la nutrición, el crecimiento y la reparación de las células, así como para laconversión de la energía en formas utilizables. Para mantener el metabolismo, losorganismos recurren a otras características secundarias como la nutrición, excreción yrespiración.Las reacciones metabólicas ocurren de manera continua en todo ser vivo; en el momentoen que se suspenden se considera que el organismo ha muerto.HomeostasisEs la capacidad de todos los seres vivos de mantener constante las condiciones físicas yquímicas de su medio interno. La tendencia de los organismos a mantener un mediointerno constante se denomina homeostasis, y los mecanismos que realizan esa tarea sellaman mecanismos homeostáticos.La regulación de la temperatura corporal en el ser humano es un ejemplo de la operaciónde tales mecanismos. Cuando la temperatura del cuerpo se eleva por arriba de su nivelnormal de 37° la temperatura de la sangre es det ectada por células especializadas del C.,cerebro que funcionan como un termostato. Dichas células envían impulsos nerviososhacia las glándulas sudoríparas e incrementan la secreción de sudor. La evaporación delsudor que humedece la superficie del cuerpo reduce la temperatura corporal. Otrosimpulsos nerviosos provocan la dilatación de los capilares sanguíneos de la piel,haciendo que esta se sonroje. El aumento de flujo sanguíneo en la piel lleva más calorhacia la superficie corporal para que desde ahí se disipe en radiación. 20
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 21Otro ejemplo lo constituyen las plantas, cuando les falta agua cierran los estomas de sushojas evitando la pérdida de agua por evaporación.CrecimientoTodos los seres vivos crecen a lo largo de su vida. En el crecimiento interviene lasíntesis de nuevas sustancias a partir de alimento tomado del medio. El crecimiento seproduce por la expansión celular y por división celular.El crecimiento implica un aumento del tamaño. Los individuos pluricelulares crecen poraumento en la cantidad de células que los componen (si bien en los organismosunicelulares se registra un crecimiento por aumento del tamaño de su célula, esto eshasta un límite definido, en el cual la célula detiene su crecimiento y se divide paraformar dos organismos).El desarrollo está relacionado con las transformaciones que sufre un individuo a lo largode su vida. Así, las células de un individuo pluricelular adquieren diferentes formas deacuerdo a su función.¿Qué son los seres vivos?¿Qué son los seres vivos?El pensamiento de Maturana tiene su punto central en el concepto de "autopoiesis":(...) los seres vivos son verdaderos remolinos de producción de componentes, por losque las sustancias que se toman del medio, o se vierten en él, pasan participandotransitoriamente en el interrumpido recambio de componentes que determina su continuorevolver productivo. Es esta condición de continua producción de sí mismos, a través dela continua producción de recambio de sus componentes, lo que caracteriza a los seresvivos, y lo que se pierde en el fenómeno de la muerte. Es a esta condición a la que merefiero al decir que los seres vivos son sistemas autopoiéticos, y que están vivos sólomientras están en autopoiesis. (Biología del fenómeno social, p. 5)Los seres vivos tienen dos "dominios operacionales": el que llamaríamos interior, el desu "dinámica estructural", su fisiología, y el del "entorno", que se manifiesta en unas"conductas" determinadas. Desde esta perspectiva, "la historia individual u ontogenia detodo ser vivo transcurre, o se da, constitutivamente como una historia de cambiosestructurales que siguen un curso que se establece momento a momento determinadopor la secuencia de sus interacciones en el medio que lo contiene" (Origen de lasespecies por medio de la deriva natural, p. 110). Los sistemas vivos, todos losorganismos, de los más simples a los más complejos, "son sistemas estructuralmentedeterminados, y nada externo a ellos puede especificar o determinar qué cambiosestructurales experimentan en una interacción; un agente externo, por lo tanto, puedesólo provocar en un sistema vivo cambios estructurales determinados en su estructura" 21
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 22(Biología de la experiencia estética, p. 43). Esto significa básicamente que son losorganismos los que modifican su propia estructura.Los elementos exteriores no pueden producir modificaciones de las estructuras; lasestructuras se van modificando, pero por medio de cambios desde el interior. No es elentorno el elemento que modifica la estructura, ya que los cambios son cambios queprovienen del interiorBIOLOGÍA DEL FENÓMENO SOCIAL [i] Humberto Maturna R.Entrevista ecovisiones nº 6 Capítulo 2 La CélulaLección 6 HistoriaGracias a la invención del microscopio se hizo posible investigar cómo son las células ylos descubrimientos sobre la estructura celular que tuvieron lugar a lo largo del siglo XVIImarcan una verdadera revolución científica y dan origen a la Biología moderna.El inglés Robert Hooke (1637-1703) fue el primero que utilizó el término "célula" en 1665para referirse a los compartimentos vacíos semejantes a celdas que observó a través delmicroscopio en una lámina de corcho. Hooke observó células secas, después de muchosaños los investigadores determinaron que las células no estaban vacías sino llenas desustancia acuosa.En 1673, Anton Van Leeuwenhoeck realizó observaciones de células vivas comoeritrocitos y espermatozoides, igualmente al examinar agua de los charcos vio porprimera vez organismos microscópicos.Después del perfeccionamiento del microscopio en 1838 el botánico alemán MathiasSchleiden al observar al microscopio tejidos vegetales concluyó que estaban formadospor células y que el embrión de una planta tuvo su origen a partir de una sola célula.Un año más tarde el zoólogo alemán Theodor Schwann en sus estudios microscópicosde tejidos animales y vegetales determina que los tejidos animales están constituidos porcélulas, y que las células de plantas y animales presentan estructuras semejantes.Estos alemanes planteraon los dos primeros postulados de la teoría celular, afirmandoque todos los organismos vivos están constituidos por células y que la célula es launidad estructural.En 1859 el biólogo alemán Rudolf Virchow propuso que todas las células vienen decélulas preexistentes: omnis cellula e cellula. 22
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 23La teoría celularLa teoría celular moderna se resume en tres postulados: • La célula es la unidad básica estructural de todos los seres vivos, todos los organismos están formados por células. • La célula es la unidad funcional de todos los organismos. Todo el funcionamiento del organismo depende de las funciones que ocurren al interior de la célula, respiración, reproducción, digestión, crecimiento entre otras. • Todas las células se originan por la división de células preexistentes (en otras palabras, a través de la reproducción). Cada célula contiene material genético que se transmite durante este proceso.Lección 7 Estructura y función en procariotas y eucariotasLa célula es la unidad fundamental de la vida. Es la estructura más pequeña del cuerpo,capaz de realizar todos los procesos que definen la vida. Las células poseen unaestructura altamente organizada, tienen capacidad de autorregulación, de responderante diferentes estímulos, de respiración, de movimiento, de digestión, de reproducción,de comunicación, aunque no todas las células pueden realizar todas estas funciones.En los organismos unicelulares como los protozoos y las bacterias la célula esautónoma, realiza todas las funciones, mientras que organismos como las plantas y losanimales están formados por muchos millares de células organizadas en tejidos yórganos con funciones específicas.La mayoría de las células son invisibles para el ojo humano. Hasta el óvulo femenino,que es la célula más grande del cuerpo, no es más grande que el punto situado al finalde esta frase. El tamaño y la forma varían con las funciones celulares. Todas las célulasconstan de tres partes principales: la membrana citoplasmática, el citoplasma y unaregión nuclear que alberga el material genético.Diferenciación entre células procariotas y eucariotasExisten dos tipos básicos de células según la evolución del mundo biológico y el gradode complejidad en su organización: procariotas y eucariotas 23
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 24Las células procariotas Gráfica 4 Esquema de una célula procariota Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L.Características • Carecen de membrana que rodee el material genético el cual se halla más o menos disperso en el citoplasma. • Tienen tamaños comprendidos entre 1 y 10 micrómetros (1 micrómetro equivale a 1/1000mm). • Son células características de seres como las bacterias. • Se dividen por bipartición. • Su citoplasma no posee estructuras membranosas. • Los ribosomas son de menor tamaño. • No poseen citoesqueleto. • Poseen un solo cromosoma.Las células eucarióticas 24
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 25Características • Presentan una membrana nuclear que delimita el espacio donde se encuentra el material genético. • Tienen tamaños muy variables que van desde los 10 hasta los 100 micrómetros. • Son células características de los animales, los vegetales, los protistos y los hongos. • Las eucariotas se dividen por división mitótica, por eso tienen centríolos. • Poseen estructuras membranosas como el retículo endoplasmático, y el aparato de Golgi que están ausentes en las procariotas. • Otros orgánelos de importancia capital para las eucariotas son las mitocondrias y los cloroplastos, que faltan en los procariotas. • Los ribosomas son de mayor tamaño. • Presentan citoesqueleto. 25
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 26Lección 8 Estructuras y organelos de la célula eucariótica Gráfica 5 célula eucariótica vegetal Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L.La Membrana Plasmática o Celular En la superficie de la célula hay una capacitoplasmática muy delgada que forma una envoltura continua: la membrana plasmáticaque separa la célula de su medio externo. Por una de sus caras, esta membrana seencuentra en contacto con el medio extracelular, por la otra, con el citosol.La membrana citoplasmática está compuesta de lípidos, proteínas e hidratos de carbonoen proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.Según el modelo de membrana "Modelo de mosaico fluido" propuesto en 1972 por J.Singer y G. Nicolson, la membrana está formada por una doble capa lipídica a la que seadosan moléculas proteicas. Si se adosan en ambas caras de la superficie reciben elnombre de proteínas extrínsecas y si, por el contrario, atraviesan la capa de lípidos,reciben el nombre de proteínas intrínsecas o integrales. Los lípidos que forman lamembrana son principalmente fosfolípidos, también encontramos cefalinas, lecitinas ycolesterol. Los fosfolípidos en contacto con el agua forman una capa doble de moléculasde manera que el extremo hidrofílico o polar (amigo del agua) se dispone hacia elexterior de la célula, es decir, hacia el citoplasma o hacia el líquido extracelular y elextremo hidrofóbico no polar o lipófilo (amigo de los lípidos, repelente al agua) sedispone dentro de la bicapa.El otro componente de la membrana plasmática son los hidratos de carbono:glicoproteínas y glicolípidos según se unan a proteínas o lípidos. Los glicolípidos tienenfunción estructural. Las glicoproteínas forman el glicocáliz que es una capa densa decarbohidratos que cubre la cara externa de la membrana plasmática y participan en losprocesos de endocitosis, en las reacciones antígeno-anticuerpo y en la transducción deseñales. 26
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 27 http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookCELL2.html#The%20Cell%20MembraneLa estructura de la membrana no es estática y tanto los lípidos como las proteínas tienengran libertad de movimientos (se comporta como un fluido). La movilidad de los lípidosen el plano de la bicapa que forman, es tanto mayor cuánto más alta es la temperaturaambiente y las cadenas de ácidos grasos estén menos saturadas y sean más cortas.La estabilidad y estructura básica de la membrana se mantiene gracias al colesterol quese une a los fosfolípidos mediante enlaces débiles, manteniendo la estructura de labicapaLos compuestos proteínicos de la membrana desarrollan las siguientes funciones: • El transporte selectivo de sustancias (iones, moléculas polares) de un lado a otro de la membrana. • EL control de las reacciones bioquímicas que ocurren en la célula (por enzimas que aceleran o retardan las reacciones químicas) • Actuar como marcadores que identifican a las células para su reconocimiento por otras sustancias u hormonas.Funciones de la membrana celularLa membrana mantiene la integridad estructural de la célula, pero además controla laactividad celular, sus funciones básicas son: • Proteger las células y mantener las condiciones necesarias para el desarrollo de las funciones vitales. • Regular los intercambios de sustancias entre el medio exterior e interior. • Comunicar a la célula con otras células • Mantener la identidad celular • Recibir y transmitir información 27
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 28Tipos de transporte a través de la membranaEl transporte a través de la membrana ocurre por dos mecanismos transporte activo ytransporte pasivo.Transporte pasivo Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana.No requiere gasto de energía celular, se realiza a favor del gradiente (es decir, de dondehay más hacia donde hay menos) de concentración, de presión o de carga eléctrica.Hay varios mecanismos de transporte pasivo:Difusión simple: si dos sustancias de diferente concentración se encuentran separadaspor una membrana semipermeable, las moléculas de la sustancia (soluto) con mayorconcentración atraviesan la membrana hacia la solución menos concentrada para igualarlas concentraciones de soluto.Ejemplo: El agua, el dióxido de carbono, el oxígeno, moléculas solubles en lípidos comolas vitaminas A, E, algunas hormonas esteroideas, atraviesan la membrana de estaforma.Difusión facilitada: es la difusión de moléculas y los iones solubles en agua a través dela membrana, con la participación de las proteínas de la membrana. Las proteínaspueden formar poros o canales con diámetros específicos y cargas eléctricas quepermiten el paso selectivo de iones. Los iones de Na+, K+, Ca2+, Cl- atraviesan lamembrana de esta manera. Hay canales que permanecen abiertos y otros que solo seabren cuando llega una molécula portadora que se une a las moléculas e induce a unavariación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios en lapolaridad de la membrana.Es así como la difusión puede ser facilitada por proteínas portadoras que se unen a lasmoléculas facilitando la apertura del canal y su paso a través de la membrana. Losneurotrasmisores atraviesan la membrana de esta forma.Ósmosis: cuando 2 disoluciones se encuentran separadas por una membranasemipermeable el solvente (agua) pasa a través de la membrana desde la región demayor concentración de solvente hacia la de menor concentración hasta igualar lasconcentraciones.La concentración de agua dentro y fuera de las células animales es igual (isotónica), porlo tanto no existe tendencia del agua a entrar o salir de éstas.La ósmosis es clave para la supervivencia de los seres vivos. La absorción de agua yminerales a través de las raíces de las plantas ocurre a través del mecanismo deósmosis, igualmente la reabsorción de agua y minerales en el riñón. 28
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 29Transporte activo En el proceso de transporte activo también actúan proteínas demembrana, pero éstas requieren energía celular en forma de ATP, para transportar lasmoléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza encontra del gradiente electroquímico.Mecanismo de transporte activo para moléculas de bajo peso molecularPara el transporte de moléculas de bajo peso molecular y en contra del gradiente serequiere la ayuda de las proteínas de transporte denominadas bombas, por su similitudcon las bombas de agua. Las proteínas de transporte utilizan energía para mover lasmoléculas en contra del gradiente de concentración.Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na+/K+, y la bomba de Ca.++ . Labomba de Na+/K+ requiere una proteína de transporte que bombea Na+ hacia el exteriorde la membrana y K+ hacia el interior.La absorción de minerales en las plantas es un ejemplo de transporte activoMecanismos de transporte activo para moléculas de elevado peso molecularExisten dos mecanismos principales para el transporte de estas moléculas en contra delgradiente: endocitosis y exocitosisLa endocitosis es un proceso de incorporación de sustancias del medio externo a lacélula mediante una invaginación en la superficie exterior de la membrana que englobalas partículas o líquidos a ingerir. Una vez las partículas o sustancias dentro de lainvaginación se produce la estrangulación de la invaginación originándose una vesículaque encierra el material ingerido el cual es transportado al interior del citoplasma.Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos deendocitosis: pinocitosis y fagocitosis.Pinocitosis. Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución a través de unainvaginación de la membrana plasmática que forma pequeñas vesículas o vacuolas queluego se introducen al citoplasma con los líquidos ingeridos. La pinocitosis incorporagrandes moléculas como glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos, por ejemplo, del quiloalimenticio en las microvellosidades intestinalesLa fagocitosis implica la incorporación de partículas grandes, o de microorgansimos através de extensiones de la membrana plasmática, denominadas pseudópodos loscuales engloban las partículas, luego los extremos de los pseudópodos se fusionandando origen a una vesícula o vacuola alimenticia con las partículas dentro. Laspartículas incluidas en la vacuola son digeridas por enzimas digestivas llamadaslisosomas. La fagocitosis la realizan las amebas en su proceso digestivo, los leucocitos 29
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 30para destruir bacterias y las células de microglía del sistema nervioso que destruyen yeliminan las neuronas muertas por heridas o por envejecimiento.Exocitosis La exocitosis es el proceso contrario a la endocitosis. Tiene como objetivo laexcreción de sustancias, ocurre cuando una macromolécula o una partícula debe pasardel interior al exterior de la célula. Las macromoléculas contenidas en vesículascitoplasmáticas creadas por el aparato de Golgi, se desplazan hasta la membranaplasmática, la membrana plasmática y la vesícula se fusionan y la vesícula vierte sucontenido al medio extracelular.Productos de desecho de la digestión celular, secreción de hormonas son vertidas haciael líquido extracelular por este mecanismo. En toda célula existe un equilibrio entre laexocitosis y la endocitosis para que quede asegurado el mantenimiento del volumencelular.Aplicaciones y análisis de casos en el proceso de transporte a través de lamembranaTanto las células animales como vegetales deben vivir en un medio isotónico, (es decir,la concentración del medio en que se encuentra la célula es igual a la concentración delmedio interno de la célula) porque de lo contrario se ven afectados por la ley de laósmosis.Cuando la célula se encuentra en un medio externo con una concentración salina, oproteínica, menor que en su citoplasma o medio interno, diríamos que el medio externoes hipotónico con respecto a ella. La célula reaccionaría buscando el equilibrio, con locual, tomará moléculas de agua del medio externo y se hinchará mediante un procesollamado turgencia, es decir, se hincha hasta que finalmente se puede producir la lisis orompimiento.Cuando una célula se encuentra en un medio externo que posee una mayorconcentración que su medio interno, se dice que es hipertónico con respecto a la célula.En este caso, la célula intentará adaptarse al medio expulsando moléculas de agua desu citoplasma al medio externo. Este fenómeno originaría una deshidratación en la célulallamado plasmólisis. Es un fenómeno reversible.Ejemplos. Si regáramos una planta con agua de mar, las células de los pelos de lasraíces (por donde se capta el agua y las sales minerales), al tratar de buscar el equilibrioentre los medios se deshidrataría, sufrirían una plasmólisis y por consiguiente, morirían.Las hojas de lechuga se ponen turgentes cuando se dejan en agua y luego al aliñar laensalada se arrugan. Al dejarlas en agua se están colocando en un medio hipotónico,por lo que mediante un proceso osmótico entrará agua al interior de las células de lalechuga, atravesando sus membranas celulares que son semipermeables; se producirá 30
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 31por tanto el proceso de turgencia. Al añadirle la sal del aliño, el medio se convierte enhipertónico y ocurre el proceso inverso: las hojas pierden agua pues ésta se desplaza almedio externo (de mayor concentración salina) por ósmosis, lo que da lugar a que searruguen las hojas.Los glóbulos rojos normalmente tienen una forma bicóncava y se encuentransuspendidos en un líquido denominado plasma que contiene sales, proteínas y otrossolutos. La concentración del interior celular del glóbulo rojo, así como de todas lascélulas de mamífero en general, equivale a una concentración de NaCl de 154 mM. Lassoluciones que se administran vía venosa deben ser isotónicas para los eritrocitos enesta situación no hay entrada ni salida neta de agua a los eritrocitos u otras célulassanguíneas (equilibrio osmótico). Si se administra a los glóbulos rojos una solución demayor concentración de solutos, el glóbulo rojo se deshidrata y su volumen disminuye.En este caso los glóbulos rojos sufren un cambio en su morfología discoidal,deformándose debido a que se ha producido la salida de parte del agua de su citoplasmaal medio externo debido a la ley osmótica. Esta falta de agua produce un arrugamientocelular y una pérdida de volumen debido al fenómeno de plasmólisis como lodemuestran los arrugamientos de su membrana que deja de estar tersa..Por el contrario, cuando el glóbulo rojo es colocado en una solución hipotónica o demenor concentración de solutos, como el agua, el agua entra al glóbulo rojo , éste sehincha, se produce lisis o rotura de los glóbulos rojos debido a la entrada de agua delmedio externo al interior de la célula, como se observa en la figura lVPor este motivo cuando se produce una herida resulta conveniente lavarla con suerosalino (de igual composición salina que el plasma sanguíneo), resultando perjudiciallavarla con agua destilada. Al lavar un herida (células vivas) con suero salino, no sealtera el equilibrio osmótico de las células, por lo que no sufrirán daño; en cambio, si selava con agua destilada, se las somete a un medio muy hipotónico, por lo que sufriránuna entrada masiva de agua por procesos osmóticos, que las perjudica, pudiendo llegara destruirlas. 31
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 32Lección 9Citoplasma forma un fluido viscoso que circunda el núcleo y está limitado por lamembrana plasmática. Se compone básicamente de agua y numerosas sustanciasminerales y orgánicas disueltas en solución coloidal. Las sustancias mineralescontenidas están ionizadas. Sobre todo hay potasio, sodio, calcio y magnesio, en dosisextremadamente exactas. Las sustancias orgánicas son básicamente proteínas y enmenor proporción lípidos, carbohidratos, ácidos nucleicos.En el citoplasma de la célula eucariota encontramos el citoesqueleto, orgánelos como lasmitocondrias, los lisosomas, el núcleo, además de un sistema de membranas el retículoendoplasmático, unos gránulos los ribosomas y vacuolas en células vegetales. Lafunción del citoplasma está relacionada con los procesos metabólicos encargados de lassíntesis de compuestos como aminoácidos, lípidos, carbohidratos entre otros.El Núcleo Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña LEl núcleo es el organelo que gobierna todas las funciones de la célula. Las principalesfunciones son: crecimiento y reproducción celular, almacenamiento y organización de losgenes, trasmisión de la información genética.En las células eucariotas está rodeado por una membrana nuclear, mientras que en lasprocariotas no existe dicha membrana, por lo que el material nuclear está disperso en elcitoplasma.En las células eucariotas al núcleo también se le llama carioplasma, se localiza en elcentro de la célula y suele tener una forma redondeada o elíptica en las célulasprismáticas. 32
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 33El núcleo de una célula eucariota puede presentarse en dos formas distintas, según seala etapa en que se halle la propia célula. En las células que no están en división yconsecuentemente su núcleo no está en proceso de transformación, el DNA seencuentra combinado con proteínas como las histonas, dándole una apariencia fibrilar.Esta combinación de DNA y proteínas se llama cromatina.Durante la división celular o mitosis la cromatina se condensa en cromosomassusceptibles de ser coloreados y observados al microscopio óptico. Los cromosomastienen como función portar los factores hereditarios o genes y trasmitir la informacióngenética de una célula a otra sin modificarla ni empobrecerla, esta transmisión ocurredurante la división de la célula. No se conoce todavía de modo exacto la estructura decada cromosoma, pero se supone que cada uno de ellos consta de una o varias dobleshélices de ADN, varias veces envueltas sobre sí mismas.El número de cromosomas de cada célula es constante para cada especie, pero sereduce a la mitad en las células sexuales o gametos. A raíz de este fenómeno, estascélulas se denominan haploides, frente a la denominación de diploides que tienen lasdemás células.Cromatina y Cromosomas Gráfica Cromosoma. Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña LLa cromatina que se puede observar durante la interfase a través del microscopioelectrónico como filamentos muy delgados y retorcidos está constituida por ADN,proteínas y ácidos nucleicos; pero cuando la célula entra en división la cromatina seorganiza en estructuras individuales que son los cromosomasUn cromosoma es una molécula de ADN muy larga que contiene una serie de genes. Uncromosoma está formado por dos cromátidas. En cada una de ellas hay unnucleofilamento de ADN replegado e idéntico en ambas cromátidas. 33
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 34Las cromátidas están unidas a través del centrómero. En las cromátidas también seobserva un cinetócoro que es el centro organizador de microtúbulos que se formandurante la mitosis y que ayudan a unir los cromosomas con el huso mitótico.El NucleoloSe encuentra dentro del núcleo de células eucarióticas aparentemente sin membranadelimitadora y asociado con una región específica de un cromosoma llamadoorganizador nuclear, que al parecer atraviesa al nucleolo. Cuando la célula eucariotapermanece sin dividirse (período de interfase), el nucleolo se puede observar almicroscopio óptico como un organelo de color más oscuro, de tamaño pequeño (1 a 7micrómetros) y de forma redondeada. El nucleolo está compuesto por de proteína, ARNy ADN.El tamaño y la morfología de los nucleolos varía en función de la especie, del tipo celulary del estado fisiológico de la célula. Es así como su número y tamaño aumentan durantela síntesis de proteínas. Durante la división celular el nucleolo desaparece. La función delnucleolo es la síntesis de ribosomas. En las células procariotas el nucleolo está ausente.El Retículo Endoplasmático Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña LSe encuentra en todas las células eucariotas y ocupa hasta el 10% del espacio interiorde éstas. Se trata de un sistema de membranas cuyas dimensiones dependen delestado fisiológico de la célula: es más reducido en las células poco activas o pocodiferenciadas.El retículo endoplasmático forma una red de pequeños canales múltiples, comunicantesentre sí, que atraviesan el citoplasma y van desde la membrana nuclear hasta lamembrana plasmática. Su función consiste en transportar materiales dentro de la célulaa manera de un sistema circulatorio. En puntos diversos forma pequeñas cavidades ovesículas, y está constituido por una doble lámina que limita dos espacios: elcitoplasmático y el reticular. El espacio que queda limitado en el interior se denominalumen. 34
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 35La membrana externa puede ser rugosa, con la presencia de ribosomas y se denominaretículo endoplasmático rugoso, o lisa carente de ribosomas y en este caso se denominaretículo endoplasmático liso. El retículo endoplasmático liso es responsable de: lasíntesis de fosfolípidos y colesterol y el procesamiento de sustancias tóxicasprocedentes del exterior de la célula.La actividad del retículo endoplasmático rugoso está estrechamente relacionada con lasíntesis de proteínas y viene determinada por la presencia de ribosomas.RibosomasSon organelos compactos y globulares, se encuentran tanto en las células procariotascomo en las eucariotas. Están compuestos por ARN y proteínas. Son unos gránuloscuyas dimensiones se miden en millonésimas de milímetro, se hallan situados sobre lasmembranas del retículo endoplasmático rugoso o sobre la cara externa de la membrananuclear, o incluso aislados en el plasma. Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña LEn los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas, es decir, la unión de losaminoácidos de una proteína siguiendo una secuencia establecida genéticamente.Mitocondrias Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L 35
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 36Son minúsculos orgánelos celulares, se hallan, generalmente en gran número, en casitodas las células vegetales y animales (células eucariotas). Las mitocondrias Suelentener forma de saco tubular, ovalado. Observadas al microscopio electrónico presentandos membranas separadas.La membrana interna presenta crestas o repliegues hacia el interior que aumentan lasuperficie de la membrana. Contiene numerosas proteínas de transporte y otras confunciones muy especializadas, como los complejos que forman la cadena respiratoria yel ATP (trifosfato de adenosina)La membrana externa. Contiene numerosas proteínas que regulan los intercambios desustancias con el citosol (parte líquida del ciptoplasma). Se destacan las proteínas decanal, las cuales forman grandes poros que la hacen muy permeable.Las mitocondrias se constituyen en fábricas de energía celular; ellas extraen la energíade las moléculas alimenticias y la almacenan en forma de ATP, dicha energía esutilizada en todos los procesos metabólicos, ésto se lleva a cabo a través de larespiración celular. El proceso de oxidación de alimentos se constituye en la respiracióncelular aerobia, y consiste en una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente ytiene como propósito la producción de energía biológicamente útil ATP en células queviven en presencia de oxígeno.En este proceso, se transfieren electrones desde la glucosa (molécula proveniente delalimento) hasta el oxígeno molecular para producir energía, bióxido de carbono y agua Glucosa + 6O2 CO2 + 6H2O + 36 ATPAparato de Golgi Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña LEs un organelo común a todas las células eucariotas y está especialmente desarrolladoen aquellas que tienen actividad secretora.El aparato de Golgi se deriva del retículo endoplasmático y está constituido por una seriede cavidades planas paralelas, delimitadas por una membrana, en cuya periferia hayunas vesículas llamadas asimismo de Golgi. 36
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 37La función del aparato de Golgi consiste en: • El aislamiento dentro del citoplasma y mediante una membrana, de algunas sustancias (por ejemplo separa proteínas, de lípidos) • Empacar esas sustancias en las vesículas con el fin de llevarlas al interior del propio citoplasma o a su parte exterior. • Intervenir en los procesos de secreción y la excreción celular • Proteger a la célula de la acción tóxica de determinadas sustancias. • Intervenir en la formación de los lisosomasLección 10VacuolasLas vacuolas son organelos abundantes en las células vegetales y bastante escasos ymuy pequeños en las células animales. Están rodeadas de una membrana denominadatonoplasto y en su interior se encuentra una sustancia fluida de composición variable.Las vacuolas pueden ocupar entre un 5 y un 90% del volumen celular, aunque, dehecho, casi siempre es superior al 30%.Desempeñan funciones muy diversas, hasta el punto de que en una misma célulapueden encontrarse vacuolas con funciones distintas.En las células vegetales las vacuolas intervienen en los siguientes procesos: • Constituyen reservas de sustancias nutritivas (azúcares, grasas), que están a disposición de las necesidades de la célula. • Actúan como almacenes de productos tóxicos para la célula. • Dan soporte a la célula. • Contribuyen al crecimiento de los tejidos. • En organismos unicelulares sirven para realizar el proceso digestivo. Eliminan el exceso de agua que entra a la célula.LisosomasLos lisosomas son organelos característicos de las células eucariotas. Son másabundantes en células animales.Son pequeñas vesículas de forma y tamaño variables, aunque, por lo general, sonesféricas. Los lisosomas están limitados por una membrana y en su interior, contienenenzimas como lipasas y nucleasas.Los lisosomas se encargan de: 37
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 38 • La hidrólisis de macromoléculas. Esas macromoléculas pueden proceder del exterior de la célula por endocitosis, como las sustancias nutritivas que deben digerirse. • Digerir organelos de la propia célula defectuosos, que no funcionan bien o que envejecen • Destruir microorganismos como virus o bacterias nocivos para la célula.PeroxisomasEstán presentes en las células eucariotas y pueden encontrarse dispersos por elcitoplasma o bien estrechamente relacionados con otros organelos como mitocondrias ocloroplastos.Son organelos pequeños y esféricos, rodeados por una membrana, contienen: enzimasoxidasas y catalasas.Las funciones de los peroxisomas son: • Llevar a cabo reacciones oxidativas de degradación de ácidos grasos y aminoácidos por acción de las oxidasas. Es así como, las oxidasas utilizan el oxígeno molecular para eliminar átomos de hidrógeno de los sustratos. Como resultado de esta oxidación en unos casos se obtiene agua y en otros peróxido de hidrógeno. • Degradar el peróxido de hidrógeno sustancia que es muy tóxica para la célula, por acción de la enzima catalasa, con la producción de agua y oxígeno. • Intervenir en reacciones de detoxificación (por ejemplo, gran parte del etanol que bebemos es detoxificado por peroxisomas de células hepáticas)Centrosomas y CentríolosLos centrosomas están constituidos por un par de centriolos presentes en célulasanimales. Su función principal es formar las fibras del huso acromático en el proceso dedivisión celular.Los centriolos se encuentran en número par, son muy pequeños y de difícil observaciónen el período de interfase. Observado con el microscopio electrónico, cada centriolo 38
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 39aparece como un cilindro hueco, con un diámetro de 0,15 micras y una longitud de 0,5micras. La pared del centriolo está constituida por una serie de agrupamientos detúbulos.Los centriolos se hacen visibles durante la división celular, cuando desempeñan sufunción principal consistente en la producción del huso mitótico. Forman también loscilios y flagelos de las células.Plastos o PlastidiosLos plastos se encuentran exclusivamente en las células vegetales, tienen forma dedisco o esférica limitados por una membrana doble. Se agrupan en tres tipos:cloroplastos, leucoplastos y cromoplastos. Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña LLos cloroplastos son característicos en vegetales y en algunas algas unicelulares. Estánrodeados por una membrana doble: la externa que presenta plegamientos o crestas y esmuy permeable, y la interna lisa, es decir sin crestas, menos permeable que la externa ycon numerosas proteínas especializadas en el transporte selectivo de sustancias.La membrana interna contiene un semifluido denominado estroma compuesto deenzimas, ADN y ribosomas. Dentro del estroma se localizan unos sáculos aplanados ymembranosos, a los cuales en forma individual se les llama tilacoides y contienen elpigmento verde o clorofila, así como otros pigmentos. Los tilacoides tienden a formarapilamientos denominados grana, los cuales se conectan entre sí formando una red decavidades.Los cloroplastos tienen como función realizar la fotosíntesis.Leucoplastos: son estructuras incoloras o blancas que almacenan almidón, grasa,proteínas y otras sustancias.Cromoplastos: Dan color a las flores, la cáscara y la pulpa de muchos frutos y sonorganelos con pigmentos de diferentes colores, excepto el verde. 39
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 40Citoesqueleto Presente en células eucariotas está compuesto por una red de fibrasprotéicas en forma de microfilamentos, filamentos y microtúbulos gruesos.Las funciones del citoesqueleto son: • Dar forma y sostén a la célula. • Facilitar el movimiento celular ameboideo y de migración por acción del deslizamiento y ensamblado y desamblado de los microfilamentos y microtúbulos. • Ayudar al sostén, posición y movimiento de organelos. Participar en la división celular al mover los cromosomas hacia las células hijas y al contraer el citoplasma para su división.Pared CelularPresente en las células eucariotas vegetales y fúngicas, externa a la membranaplasmática. Básicamente está compuesta de celulosa, y en menor cantidad de otrassustancias como la hemicelulosa, los pectatos o pectinas, lignina, suberina, cutina,proteínas, sales minerales y ceras.La pared celular cumple un papel importante en la absorción, transpiración, secreción ytraslocación. Sirve de protección contra la desecación y de defensa contra bacterias yotros patógenosDiferencias entre la célula eucariota vegetal y animalLa célula eucariota vegetal • Utiliza la materia inorgánica para sintetizar compuestos orgánicos. • Aprovecha la energía lumínica para que tenga lugar el proceso anterior. • Utiliza después la energía química de las moléculas orgánicas que ella ha sintetizado. • Desarrolla un proceso de nutrición autótrofa. • Presenta pared celular. • Contiene plastos. • Tiene mayor número de vacuolasLa célula eucariota animal • No puede sintetizar moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas. • No aprovecha la energía lumínica en la síntesis de moléculas orgánicas. • Depende de las moléculas orgánicas que toma del exterior y de la energía química que estas contienen. • Desarrolla un proceso de nutrición heterótrofa. • Tiene mayor número de lisosomas. 40
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 41 • Presenta centríolos.Interactividad sobre la célulaLección 11. Procesos Celulares • Nutrición Consiste en la captación de materia para crecer, reponer las partes de la célula que estén envejecidas y disponer de materias primas para las distintas actividades celulares y obtener la energía. Todos estos procesos se realizan mediante reacciones bioquímicas. • Metabolismo Es el conjunto de reacciones que se producen dentro de las células de los seres vivos, estas reacciones son catalizadas por enzimas concretas. Hay dos grupos de reacciones metabólicas:Anabolismo (síntesis) Es el conjunto de reacciones cuyo objetivo es la obtención demoléculas complejas y ricas en energía (glúcidos, ácidos grasos) a partir de moléculassimples. Estas reacciones consumen energía que se incorpora a la moléculasintetizadadora, son reacciones endergónicas.Catabolismo (degradación) El conjunto de transformaciones bioquímicas que lascélulas realizan a partir de moléculas energéticamente ricas. Se produce energíaquímica disponible para otras reacciones y se obtienen productos más simples. Sonreacciones exergónicas.La materia y la energía que proporciona la nutrición ponen en marcha todas lasreacciones metabólicas, el proceso comienza con la entrada de nutrientes del exterior. • Respiración celular Es una oxidación de moléculas orgánicas para suministrar energía a plantas y animales. La energía obtenida se utiliza para unir un grupo de fosfatos de alta energía ADP y formar un portador de energía a corto plazo el ATP. En las células vegetales la respiración se realiza a partir de la glucosa obtenida en la fotosíntesis. En las animales, se realiza a partir de la glucosa obtenida al ingerir los alimentos.La respiración necesita: • Monómeros de la grandes biomoléculas (glucosa). • Moléculas transportadoras de electrones. • Molécula receptora que es el oxígeno. • Un espacio cerrado para que se lleve acabo la transferencia de electrones, este espacio es la mitocondria.Hay dos tipos de respiración: respiración aeróbica y respiración anaeróbica. 41
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 42Respiración Aeróbica El oxígeno libre se utiliza para oxidar moléculas orgánicas yconvertirlas en bióxido de carbono y agua con alta liberación de energía.Respiración Anaeróbica Respiración propia de levaduras, algunas bacteriasanaerobias, y ocasionalmente presente en los tejidos cuando no interviene el oxígeno. Elsustrato orgánico no está totalmente oxidado y la producción de energía es baja alconvertirse la glucosa de los tejidos musculares en ácido pirúvico por glucólisis ytambién en ácido láctico, que luego puede oxidarse cuando vuelve la presencia deoxígeno. • Fotosíntesis La fotosíntesis es el paso previo de los seres autótrofos para obtener la materia que utilizará en procesos posteriores. Su objetivo es obtener moléculas orgánicas (glúcidos) a partir de moléculas inorgánicas.Para que esto ocurra se necesita: • Luz • Cloroplasto con pigmentos: cLección lorofila. • Moléculas transportadoras y receptoras de electronesSucede: • Al incidir la luz en la clorofila, se produce el desprendimiento de electrones activados. • Las moléculas transportadoras de electrones los llevan hacia el aceptor final. • En el espacio cerrado del cloroplasto se intercambian los electrones sin dispersarse. • La eficacia es máxima.Fases de la fotosíntesisFase dependiente de la luzEl cloroplasto capta la energía lumínica que se invierte en: • Activar la clorofila para que se desprendan electrones. • Romper moléculas de agua. • Formar moléculas de ATP que contienen en sus enlaces la energía química procedente de los electrones activados.Fase independiente de la luz. • No requiere presencia de luz. 42
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 43 • Se llama también fase de fijación del carbono porque se capta CO2 atmosférico, que se incorpora para formar glucosa, proceso que permitirá producir almidón. • Los glúcidos (glucosa, almidón) obtenidos se utilizarán también en la síntesis de otro tipo de biomoléculas como los aminoácidos, los lípidos y los nucleótidos. • Relación Consiste en captar las condiciones del ambiente y elaborar las respuestas más indicadas para sobrevivir en cada caso.Las células deben presentar sensibilidad respecto a ciertos estímulos como son: la luz,las sustancias químicas, el contacto con otros elementos. Las reacciones frente a estosestímulos son respuestas. Ejemplo: el movimiento de corrientes citoplasmáticas queprovocan que la célula se pueda desplazar. Estos desplazamientos se realizan mediante:seudópodos, cilios y flagelos.Los seudópodos: son prolongaciones del citoplasma que arrastran y desplazan la célula.Este movimiento característico de amebas y leucocitos se conoce como ameboide. Seorigina por variaciones de la viscosidad del citoplasma al pasar del estado de sol al degel, o por una disminución de la tensión superficial.Cilios y flagelos: son tubos redondeados, que salen desde la membrana plasmática y seprolongan fuera de la célula. Su movimiento es vibrátil. Los cilios son pequeños ynumerosos y el desplazamiento se produce por movimientos bruscos como látigos.Los flagelos son de mayor tamaño, su cantidad es menor (puede haber solo uno) y sumovimiento es suave.Otro tipo de respuesta ante condiciones ambientales muy desfavorables, es el dealgunas células que producen esporas (estructuras muy resistentes) las cuales englobanuna parte del citoplasma y el cromosoma para protegerlo y conservarlo. Las esporaspueden resistir mucho tiempo y cuando las condiciones mejoran, las esporas absorbenagua, activan su metabolismo y la célula se reproduce.Otros procesos celulares fundamentales son los de división celular: mitosis y meiosis, loscuales por su importancia se tratan por separado.Lección 12. División celularSegún el tercer principio de la teoría celular, las células se originan a partir de otrascélulas; este proceso se denomina división celular. La división celular puede ocurrir pormitosis en las células somáticas (las que forman el cuerpo) y tienen dos juegos decromosomas (2n) o por meiosis en las células germinativas que originan los gametos(óvulo y espermatozoide) con número haploide (n) de cromosomas. 43
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 44La división mitótica permite que de una célula madre se originen dos nuevas célulashijas, con las mismas características morfológicas y fisiológicas de la célula preexistente.El objetivo de la división mitótica es conseguir la duplicación de la célula de modo quelas dos células hijas reciban la dotación cromosómica idéntica a la de sus progenitores.En los organismos unicelulares la división mitótica da origen a un nuevo organismo. Enlos organismos multicelulares las células somáticas diploides se reproducen para formartejidos, órganos, para reemplazar las partes envejecidas, desgastadas, muertas y parapermitir el crecimiento del organismo. Las etapas a través de las cuales pasa una célulade una división celular a otra constituyen el ciclo de la célula. La duración y lascaracterísticas del ciclo celular son variables y dependen del tipo de célula y de lascircunstancias en que se desarrolla.El Ciclo celular se divide en dos fases principales: • La interfase período durante el cual los cromosomas se duplican y • La mitosis fase en la cual los cromosomas duplicados se reparten en dos núcleosAl final de la mitosis ocurre la citocinesis cuando la célula se divide originando doscélulas hijas.Interfase La mayor parte del tiempo del ciclo celular transcurre en la etapa de interfasedurante la cual la célula duplica su tamaño y el contenido cromosómico, la interfasepuede durar horas, días o semanas según el tipo de célula. Interfase en célula de cebolla Interfase en célula animal Gráfica Ilustraciones comparativas de interfase Tomadas de http://biology.nebrwesleyan.edu/benham/mitosis/index.html All images are copyrighted 2001 by Dale M. Benham. However these images may be used for educational, non-profit endeavors without permission.En la etapa de interfase la célula está ocupada en la actividad metabólica preparándosepara la mitosis. Los cromosomas no se observan fácilmente en el núcleo, mientras queel nucleolo puede ser visible como una mancha oscura .Durante la interfase se sintetizael ARN mensajero y ribosomal; se replica el ADN; la célula animal puede contener un parde centríolos los cuales forman el huso acromático. 44
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 45Mitosis Aunque la mitosis es un proceso dinámico, secuencial y continuo por razonesprácticas para facilitar el análisis y la experimentación se divide en cuatro fases o etapas:profase, metafase, anafase y telofase. Durante la mitosis hay variación en el núcleo de lacélula, los cromosomas duplicados se separan y se producen dos núcleos cada uno conuna copia fiel de cada cromosoma. La mitosis a menudo se acompaña de citocinesis,proceso durante el cual la célula divide su citoplasma produciendo dos células hijas coniguales organelos. La fase mitótica (mitosis y citocinesis) generalmente dura 30 minutos.Profase La célula parece más esférica y el citoplasma más viscoso. Al comienzo de laprofase los cordones de cromatina se enrollan lentamente y se condensan, aparecen loscromosomas. Profase en célula de cebolla Profase en célula animal Gráfica Ilustraciones comparativas de profase Tomadas de http://biology.nebrwesleyan.edu/benham/mitosis/index.html All images are copyrighted 2001 by Dale M. Benham. However these images may be used for educational, non-profit endeavors without permission.En esta fase los cromosomas están agrupados por parejas llamándose a cada uno delos dos que conforman el par, cromosoma homólogo (tienen igual longitud, igual posicióndel centrómero e iguales genes), y cada cromosoma del par está a su vez constituido pordos cromátidas unidas por el centrómero. En las células de la mayoría de losorganismos, exceptuando las plantas superiores se ven dos pares de centríolos a unlado del núcleo, fuera de la envoltura nuclear. Durante la profase los pares de centríolosempiezan a alejarse el uno del otro, y a medida que éstos se separan aparecen entreambos pares de centríolos las fibras del huso acromático, consistentes en microtúbulos yotras proteínas. Los nucléolos dejan de ser visibles. La envoltura nuclear se disgrega. Alterminar la profase, los cromosomas se han condensado por completo, los pares decentríolos están en extremos opuestos de la célula. El huso se ha formado por completo.Metafase En etapa de metafase cada cromosoma se une a dos fibras del huso,provenientes cada una de un polo, y se alinean en el plano ecuatorial, es decir, en elcentro de la célula 45
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 46 Metafase en célula de cebolla Metafase en célula animal Gráfica Ilustraciones comparativas de metafase Tomadas de http://biology.nebrwesleyan.edu/benham/mitosis/index.html All images are copyrighted 2001 by Dale M. Benham. However these images may be used for educational, non-profit endeavors without permission.Anafase Anafase en célula de cebolla Anafase en célula animal Gráfica Ilustraciones comparativas de anafase Tomadas de http://biology.nebrwesleyan.edu/benham/mitosis/index.html All images are copyrighted 2001 by Dale M. Benham. However these images may be used for educational, non-profit endeavors without permission.Mientras se ha ido formando el huso acromático, los cromosomas se han dividido en dosmitades o cromátidas, las dos cromátidas se separan, arrastradas por los filamentostractores del huso acromático y se dirigen a los dos polos de la célula, convertidos ya encromosomas hijos.Telofase Los cromosomas se sitúan en cada polo, las fibras del huso se dispersan por elcitoplasma, se inicia la formación de las envolturas nucleares que rodearán a los dosnúcleos hijos. Los cromosomas se tornan difusos, pues se empiezan a desenrollar.Aparece un nucleolo en cada polo, se inicia la citocinesis (división del citoplasma por lamitad), se forman dos células hijas. 46
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 47 Telofase en célula de cebolla Telofase en célula animal Gráfica Ilustraciones comparativas de telofase Tomadas de http://biology.nebrwesleyan.edu/benham/mitosis/index.html All images are copyrighted 2001 by Dale M. Benham. However these images may be used for educational, non-profit endeavors without permission.Citocinesis Etapa de la división celular que consiste en la división del citoplasma. Elproceso visible de la citocinesis suele empezar en la telofase de la mitosis y por logeneral divide la célula en dos partes más o menos iguales. La citocinesis difiere enciertos aspectos en células animales y vegetales.En las células animales, durante la telofase, la membrana celular empieza a estrecharseen la zona donde estaba el ecuador del huso. Al principio se forma en la superficie unadepresión, que poco a poco se va profundizando para convertirse en un surco hasta quela conexión entre las células hijas queda reducida a un hilo fino, que no tarda enromperse para así separar las dos células hijas.En las células vegetales, este proceso es un tanto diferente, puesto que estas célulaspresentan externamente a la membrana plasmática, una pared bastante rígida. En estecaso, la citocinesis se produce por la formación de un tabique entre los dos nuevosnúcleos, este tabique va creciendo desde el centro hacia la periferia de la célula, hastaque sus membranas hacen contacto con la membrana plasmática, con la queposteriormente se fusionan completándose la división celular.Lección 13 Meiosis ILa meiosis se realiza siempre en las células sexuales o gametos, a diferencia de lamitosis que se realiza en las células somáticas. Las células sexuales o gametos adiferencia de las células somáticas que contienen doble juego de cromosomas, sólocontienen un juego de cromosomas (n) o número haploide. La meiosis es la divisióncelular por la cual se obtienen cuatro células hijas (gametos) con la mitad de los juegoscromosómicos que tenía la célula madre o germinativa, conservando toda la informacióngenética de los progenitores. 47
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 48El proceso de meiosis ocurre en dos fases meiosis l meiosis II, cada una de las cualesconsta de las mismas etapas que la mitosis con algunas diferencias en la profase I.En lacélula germinativa existen dos juegos de cromosomas o material genético, uno de origenpaterno y otro de origen materno. En la Profase I, cada par de cromosomas se apareacon su homólogo, formando lo que se denomina una tétrada, es decir cuatro cromátidasy dos centrómeros. Este apareamiento es una característica propia de la meiosis y tieneimportancia porque ocurre el entrecruzamiento de cromátidas (no hermanas) de origenmaterno y paterno o recombinación genética que permite la variabilidadLa meiosis ocurre mediante dos mitosis consecutivas: La primera división de la célulagerminativa es reduccional y el resultado es la formación de dos células hijas cada unacon un número "n" cromosomas. La segunda división es una división mitótica normal alfinal se obtienen cuatro gametos haploides a partir de la célula madre diploide.Interfase Célula animal en Interfase en meiosis I Gráfica Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña LLa célula sexual se prepara para la división hay replicación del ADN. En las célulasanimales se pueden observar dos centrosomas cada uno conteniendo un par decentríolos. Desde los centrosomas se extienden los microtúbulos que son sitios deformación del huso acromático. En las células vegetales no hay centrosomas.Profase I Es la fase más larga y compleja de la meiosis. Durante la profase I se presentacompactación y acortamiento de los cromosomas, los cromosomas homólogosduplicados durante la interfase, se disponen uno al lado del otro. Ocurre un proceso deapareamiento para formar parejas (diploides = 2n) o pares de cromosomas, un parmaterno y el otro par paterno. 48
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 49 Gráfica Profase I a Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L Gráfica Profase I b Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña LAmbos pares de cromosomas llevan el mismo tipo de genes y codifican un mismo tipo deinformación, aunque en uno de los alelos ésta puede ser de carácter dominante y en elotro puede ser recesiva. Ejemplo un alelo A dominante para la información color de losojos en el par cromosómico paterno y un alelo a recesivo para la misma información enel par cromosómico materno. A través del microscopio se puede observar cadacromosoma formado por dos cromátidas y un centrómero. Gráfica Esquema con representación de Gráfica Esquema con representación de cromosomas con alelos para un carácter entrecruzamiento de cromosomas no hermanos Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L 49
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 50Las cromátidas no hermanas (una procedente del padre y otra de la madre) se enrollanuna alrededor de la otra, formando una región denominada quiasma en donde se puedepresentar entrecruzamiento de cromosomas homólogos. Durante el entrecruzamiento unfragmento de una cromátida puede separarse e intercambiarse por otro fragmento de sucorrespondiente homólogo, con el consecuente intercambio de genes. Estarecombinación genética entre los cromosomas, permite la variabilidad y de esta maneramejorar las características de la descendencia. Este apareamiento que se realiza a lolargo del cromosoma, alelo por alelo, en toda su extensión, se denomina sinapsis. Gráfica Esquema con representación de Gráfica profase I c Formación de cromosomas no hermanos tétradas en la prfoase l en sinapsis Fuente: diseñados por Carmen Eugenia Piña LEl resultado del proceso de sinapsis son las tétradas o pares bivalentes, es decir quecada par de cromosomas está formados por 4 cromátidas y dos centrómeros. Al final dela profase I el nucleolo y la membrana nuclear han desaparecido y en el citoplasma seforma el huso acromático.Metafase l Gráfica metafase I Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L 50
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 51Desaparecen la membrana nuclear y el nucleolo. Las tétradas se alinean en el planoecuatorial. La alineación es al azar. Esto quiere decir que hay un 50% de posibilidad deque las células hijas reciban el homólogo del padre o de la madre por cada cromosoma. Gráfica anafase I a Gráfica anafase Ib Fuente: diseñados por Carmen Eugenia Piña LAnafase l Las tétradas se separan y los cromosomas se desplazan hacia los polosopuestos, el huso acromático desaparece, se forman cromosomas hijos haploides condos cromátidas cada uno.Telofase I y Citocinesis I Gráfica Telofase I Gráfica Citocinesis I Gráfica Citocinesis I Fuente diseñado por Carmen Eugenia PiñaOcurre la primera división meiótica. Se forman núcleos hijos alrededor de loscromosomas que se encuentran en los polos, el citoplasma se divide en dos (citocinesis)para formar las dos células hijas con número haploide de cromosomasLección 14. 51
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 52Meiosis II Cada célula resultante de la primera división realizará la segunda divisiónmeiótica. El número de cromosomas es haploide y la cromatina de cada cromosomasufrió recombinación genética.Intercinesis La fase de intercinesis o preparación de la célula es muy rápida. No hayduplicación del ADN por lo tanto no hay duplicación de cromosomas.Profase II Gráficas profase II Fuente: diseñados por Carmen Eugenia Piña LEmpiezan a desaparecer la membrana nuclear y el nucleolo, se vuelve a formar el husoacromático, los cromosomas se condensan más, y su número es haploide.Metafase II La membrana nuclear y el nucleolo desaparecen. Los cromosomas doblesse alinean en el plano ecuatorial, los centrómeros se encuentran asociados a las fibrasde polos opuestos Gráficas metafase II Fuente: diseñados por Carmen Eugenia Piña LAnafase II Las cromátidas se separan, se forman dos cromosomas hijos, loscromosomas hijos emigran hacia los polos 52
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 53 Gráficas anafase II Fuente: diseñados por Carmen Eugenia Piña LTelofase II y Citocinesis Gráfica telofase II Fuente: diseñados por Carmen Eugenia Piña LSe forman cuatro núcleos rodeados de membrana nuclear y con número de cromosomashaploides, las células se dividen por segunda vez por medio de la citocinesis. Gráfica citocinesis II Fuente: diseñados por Carmen Eugenia Piña L 53
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 54División Directa o AmitosisAmitosisEs un tipo de reproducción asexual que se da en los animales unicelulares. En este tipode reproducción el organismo se divide en dos y cada célula resultante tiene las mismascaracterísticas genéticas de la célula madre. Hay tres tipos de amitosis: fisión binaria obipartición, gemación y esporulación.Fisión binaria o Bipartición Es un tipo de reproducción celular por medio de la cualuna célula se divide en dos partes iguales estas se separan de la madre formando unnúcleo propio y transformándose en otros organismos mas pequeños perogenéticamente idénticos a la madre. Es característico de organismos procariotas comolas bacteriasGemación En este tipo de reproducción se forma una protuberancia o yema en la paredde la célula madre. Estas pequeñas protuberancias crecen llevándose a la vez una partedel núcleo y del citoplasma de la célula madre. Finalmente se desprenden y formannuevos organismos. Ej.: la levaduraEsporulación Es el tercer tipo de amitosis y se da cuando el núcleo de una célula sedivide en muchas partes pequeñas. Estas se cubren con citoplasma formando esporasque pueden permanecer latentes cuando se presentan condiciones adversas. Cuandolas condiciones son adecuadas o para su desarrollo, se dividen formando nuevasorganismos con la misma información genética. Capitulo 3 Sistemas OrgánicosLección 15Tejidos, órganos y sistemasLa célula es el nivel de organización básico de los seres vivos que interesa a la biología.En la naturaleza los átomos están organizados en moléculas y estas en células. Lascélulas forman tejidos y estos órganos, que a su vez se reúnen en sistemas, como eldigestivo o el circulatorio entre otros. Un organismo vivo está formado por variossistemas anatómico fisiológicos íntimamente unidos entre sí.Tejidos animalesLos tejidos son grupos de células con un origen común, que cumplen una funciónespecífica dentro de un organismo. La ciencia que estudia los tejidos se denominaHistología. En los animales se encuentran básicamente cuatro tipos de tejidos: 54
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 55 • Epitelial, • Conectivo, • Nervioso • Muscular.Tejido epitelialEl tejido epitelial según su función puede ser: tejido de revestimiento y tejido glandular,aunque puede tener función mixta.Tejido epitelial de revestimiento Epitelio simple Epitelio cilindrico Epitelio seudoestratificado cúbico simple ciliado http://facvet.lugo.usc.es/histologia/Apoyo/citologia/citología.htmSe encuentra cubriendo la piel, u órganos internos como: el sistema digestivo, urinario,respiratorio y los vasos sanguíneos. Tiene función sensitiva, protectora contra dañosmecánicos, de defensa al impedir la entrada de microorganismos, y en el intestino tienefunción de absorción.Tejido epitelial glandular Glándula mucosa de la Glándula serosa del Glándula sebácea glándula mamaria páncreas del oído http://facvet.lugo.usc.es/histologia/Apoyo/citologia/citología.htmEspecializado en secretar sustancias a la sangre o al exterior del organismo seencuentra en las glándulas endocrinas y exocrinas. 55
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 56Tejido conectivoPuede ser de tres tipos: conjuntivo, cartilaginoso, y óseo.Tejido conjuntivo Tejido conjuntivo Tejido conjuntivo elastico esófago en arteria http://facvet.lugo.usc.es/histologia/Apoyo/citologia/citología.htmForma la dermis de la piel, se encuentra en las submucosas de órganos como pulmones,corazón, órganos digestivos, en la parte interna de los vasos sanguíneos, en lostendones, en el tejido adiposo donde almacena grasa.Sus funciones son: sostén, defensa, protección, reparación, transporte de metabolitos,rellenar los espacios entre tejidos u órganos.Tejido cartilaginoso Tejido conjuntivo cartilaginoso en tráquea http://facvet.lugo.usc.es/histologia/Apoyo/citologia/citología.htmEs un tejido de sostén y soporte, se encuentra en el esqueleto de embriones en eltabique nasal, laringe, tráquea, bronquios, en los discos intervertebrales, en los meniscosde la rodilla. Es menos resistente y rígido que el óseo.Tejido óseo forma los huesos del cuerpo, tiene funciones de sostén, mecánica, yprotección de órganos blandos. Es bastante rígido y resistente. 56
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 57Tejido nerviosoTomado de: http://www.joseacortes.com/galeriaimag/index.htm.joseacortes.com/galeriaimag/index.htmSe encuentra formando todo el sistema nervioso (encéfalo, médula espinal, nervios),está formado por dos tipos de células: neuronas y células de glia.Las principales funciones del tejido nervioso son: Detectar, transmitir, analizar y darrespuesta a las variaciones internas y externas. Coordinar el funcionamiento de todas lasfunciones del organismo. Servir de sostén, nutrición y defensa del tejido nervioso funcióna cargo de las células de glia.Las neuronas o células nerviosas reciben información del exterior, se comunican entre sia través de sinapsis, deciden y actúan. Las sinapsis pueden producir mensajesexcitatorios o inhibitorios.Las células de glia forman el tejido de sostén del sistema nervioso y son de tres tipos:astroglia, oligondendroglia cuya función es sostener y nutrir el sistema nervioso, ademásde formar la barrera hematoencefálica al adherirse a vasos sanguíneos y microglíaencargadas de fagocitar los elementos nocivos para el sistema nervioso.Tejido muscularHay tres tipos de tejido muscular: liso, esquelético o estriado y cardiaco.Tejido muscular liso Se encuentra en los vasos sanguíneos, en las paredes del sistemadigestivo, en la vejiga urinaria, en el útero y en el sistema respiratorio. Sus contraccionesson lentas e involuntarias. 57
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 58 Tejido muscular liso Tomado de: http://www.joseacortes.com/galeriaimag/index.htmTejido muscular estriado Tomado de: http://www.joseacortes.com/galeriaimag/index.htmSe encuentra cubriendo los huesos del esqueleto, y en los esfínteres. Sus contraccionesson rápidas y permiten el movimiento de las diferentes partes del cuerpo. Tejido muscular cardiaco Tomado de: http://www.joseacortes.com/galeriaimag/index.htmEs una variación del estriado, se encuentra en el corazón, permite mantener el latidocardiaco, sus contracciones son rápidas e involuntarias.Lección 16 Tejidos Vegetales 58
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 59Las células vegetales se agrupan, al igual que las de los animales, formando tejidos.Las plantas vasculares, adaptadas a la vida terrestre y aérea presentan tejidosdiferenciados.Los tipos de tejidos vegetales son: • Meristemático, • protector, • parenquimático, • conductor y • de sosténTejidos meristemáticosSon tejidos formados por células embrionarias con gran capacidad de división mitótica,permiten el crecimiento de las plantas. Pueden ser de dos tipos: primario y secundario. Tejido meristemático en mitosis de cebolla Tomado de: http://www.joseacortes.com/galeriaimag/index.htmTejido meristemático primario se encuentran en la raíz, tallo, yemas (botones). Sonresponsables del crecimiento longitudinal de la plantaTejido meristemático secundario se encuentra en toda la planta y es responsable de sucrecimiento en grosor.Tejidos protectoresTienen como función proteger a la planta de la desecación y de factores externos quepuedan agredirla. Pueden estar localizados en la epidermis, corcho y endodermis de 59
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 60raíces, tallos y hojas. Las células epidérmicas forman una capa continua sobre lasuperficie del cuerpo de la planta. Su forma frecuentemente es tubular. Tejido epidermal con estomas Tejido epidermal de bulbo de cebolla Fuente:Carmen Eugenia Piña Tomado de: http://www.joseacortes.com/ galeriaimag/ index.htmTejidos parenquimáticosTienen como función la producción y almacenamiento de alimento, la reserva de aire yagua, se divide en: clorofílico, de almacenamiento, aerífero y acuífero. La forma de suscélulas puede ser poliédrica, estrellada o alargada.Tejido parenquimático clorofílico o clorénquima se encuentra en las hojas y tallosverdes; tiene como función realizar la fotosíntesis por lo que presenta muchoscloroplastos. Tejido epidermal y Tejido epidermal y parenquimático en hoja de parenquimático en hoja de Elodea 40X Elodea 100X Fuente:Carmen Eugenia Piña Fuente:Carmen Eugenia PiñaTejido parenquimático de almacenamiento tiene como función almacenar almidonescomo en la papa, lípidos, proteínas. Se encuentra en raíces, bulbos, tallos subterráneoscomo tubérculos y rizomas y en las semillas. 60
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 61 Tejido parenquimático en corte de papa 40X Fuente:Carmen Eugenia PiñaTejido parenquimático aerífero se localiza en las plantas acuáticas tiene como funciónalmacenar agua permitiéndole a la planta flotar y realizar el intercambio gaseoso.Tejido parenquimático acuífero se presenta en plantas que viven en ambientes secosy necesitan de un tejido que almacene grandes reservas de agua. Es el caso de loscactus.Tejidos conductoresTienen como función el transporte de agua y sustancias minerales. Se divide en dostipos: Xilema y Floema. Xilema Tomado de: http://www.joseacortes.com/galeriaimag/index.htmXilema está formado por células muertas y endurecidas por lignina tiene como funciónconducir el agua y los minerales del suelo, desde la raíz hasta las hojas, además deservir de sostén a la planta. 61
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 62El crecimiento de los árboles se debe a la formación de nuevos canales de xilema quecada año van formando un anillo de crecimiento en el tronco. Al realizar un cortetransversal de un tronco y observar los anillos se puede calcular la edad del árbol.Floema está formado por células vivas ubicadas en la parte externa del xilema, tienencomo función conducir el alimento (azúcares y proteínas) desde las hojas hacia el restode la planta.Tejido de sostén como su nombre lo indica permite a la planta mantenerse erguida. Haydos tipos de tejido de sostén: colénquima y esclerénquima. Colénquima Tomado de: http://www.joseacortes.com/galeriaimag/index.htmColénquima está formada por células vivas. Se encuentra en tallos y hojas de plantasjovénes y herbáceas.Esclerénquima está formado por células muertas. Se encuentra en plantas leñosas yadultas, íntimamente relacionado con el parénquima.Lección 17 Organos y sistemas de los Seres VivosÓrgano: Es un conjunto de tejidos que realizan una o varias funciones específicas. Sinembargo hay órganos que funcionan como parte de un grupo de órganos denominadosistema.Sistema: Es el conjunto de órganos homogéneos, relacionados entre sí, cada unodesarrolla actividades específicas para cumplir con una función comúnAparato: Es el conjunto de órganos heterogéneos relacionados entre sí para que cumpliruna función comúnTodos los sistemas, digestivo, circulatorio, respiratorio, excretor, nervioso, endocrino,reproductivo, urinario, muscular y óseo interactúan para mantener en óptimofuncionamiento el organismo y ninguno de ellos funcionaría aisladamente. 62
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 63Por razones prácticas explicativas se analiza a continuación cada sistema.Sistema digestivo del hombreTodos los seres vivos, deben tomar del medio exterior los alimentos necesarios paraobtener la energía requerida para realizar sus funciones y mantenerse con vida. Parapoder utilizar los alimentos y convertirlos en energía el organismo realiza la función de lanutrición.Existen dos tipos de nutrición: autótrofa cuando los organismos producen su propioalimento como en el caso de las plantas y heterótrofa cuando el organismo necesitaalimentarse de sustancias orgánicas ya elaboradas por las plantas o de otrosorganismos heterótrofos. Estas sustancias reciben el nombre de nutrientes y el conjuntode procesos que se llevan a cabo para obtenerlas y utilizarlas se llama nutrición.La nutrición comprende siete procesos: ingestión, digestión, absorción, circulación,respiración, asimilación y secreción.La ingestión es la toma de alimentos del medio, la digestión consiste en transformar losalimentos ingeridos en moléculas más pequeñas: los nutrientes, que pueden serfácilmente absorbidos y distribuidos por todo el organismo.Podemos diferenciar dos tipos de digestion: la digestion mécanica, llevada a cabo por losdientes y por los movimientos peristálticos, que son movimientos muscularesinvoluntarios que se originan para transportar el bolo alimenticio del esófago alestómago, y la digestión química, que es llevada a cabo por las enzimas y los jugosgastricos, que aceleran las reacciones químicas del metabolismo y transforman lasmacromoleculas de los alimentos en moleculas más simples.El proceso de nutrición se realiza a través de los órganos que conforman el sistemadigestivo. El sistema digestivo esta formado por un tubo largo y musculoso que comienzaen la boca y termina en el ano. 63
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 64 Representación de la boca Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña L. Representación del sistema digestivo Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña L. Representación de los esfínteres cardias y piloro Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña L. 64
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 65 Tabla Estructura y función del sistema digestivo de los mamíferos Órgano Función Aprehensión e ingestión del alimento, mezcla con la Boca compuesta de: saliva y trituración física de los alimentos,labios, cavidad bucal, desdoblamiento parcial de carbohidratos por acción de la lengua, dientes, enzima amilasa salival, formación y deglución del bolo glándulas salivares alimenticio hacia la faringe. Órgano común para los sistemas digestivo y respiratorio Comunicación de la cavidad bucal con el esófago durante Faringe la deglución con mecanismos de oclusión de los orificios que comunican con el sistema respiratorio. Transporte del bolo alimenticio del esófago al estómago a Esófago través del cardias (primer esfínter que los comunica) mediante movimientos peristálticos. Mezcla del bolo alimenticio con la enzima pepsina y con el ácido clorhídrico este último cumple acción bactericida y proporciona el pH ácido adecuado para acción de la Estómago pepsina sobre las proteínas para convertirlas en peptonas (digestión), formación del quimo y paso de éste a través del píloro (segundo esfínter) al intestino delgado. Intestino delgado Mezcla del quimo con: formado por tres partes: • sales biliares provenientes del hígado, • bicarbonato de sodio secretado por el páncreas Duodeno, para neutralizar la acidez del quimo y proporcionar el pH adecuado para la acción de las enzimas yeyuno e pancreáticas e intestinales. • jugo pancreático proveniente del páncreas y íleon con sus • jugo intestinal (entérico). microvellosidades El jugo pancreático e intestinal contienen diferentes tipos de enzimas que continúan con el proceso digestivo El jugo entérico contiene la lipasa entérica, la amilasa entérica y peptidasas, enzimas que continúan realizando el proceso digestivo es decir, convirtiendo las macromoléculas en moléculas de fácil absorción por las vellosidades del intestino delgado. El intestino delgado presenta tres tipos de movimientos: 65
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 66 * oscilatorios o pendulares que permiten la mezcla del quimo con las enzimas de los jugos enterico y pancreático y con la bilis. * segmentarios dividen el quimo en fracciones más pequeñas * Peristálticos o evacuantes permiten que el quimo avance de la parte anterior hacia la parte posterior. Hay también movimientos antiperistálticos que devuelven el quimo en sentido contario. Todos estos movimientos tienen como finalidad favorecer la digestíón y absorción de los nutrientes. En las paredes del intestino se lleva a cabo la absorción que es el paso de los nutrientes (azúcares simples, ácidos grasos, glicerina, aminoácidos, y vitaminas; parte del agua y algunas sales minerales), por difusión al torrente sanguíneo y a la linfa para ser distribuidos por todas las células y tejidos. Intestino grueso Reabsorción de agua y minerales, Formación de heces formado por el colon y Almacenamiento de heces el recto Glándulas anexas Hígado Productor de bilis Páncreas Secreta bicarbonato de sodio y jugo pancreático. El jugo pancreático contiene: la lipasa pancreática que actúa desdoblando las grasas previamente emulsificadas por las sales biliares almacenadas en la vesícula biliar, las proteasas como el tripsinógeno que actúa sobre las peptonas convirtiéndolas en péptidos y aminoácidos , la amilasa pancreática que actúa sobre los azúcares degradándolos a fructuosa, glucosa o galactosa. Vesícula biliar Organo de almacenamiento de la bilis.Animación Sistema digestivo 66
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 67 Lección 18. Sistema Circulatorio Gráfica Representación del sistema circulatorio Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña LEl sistema circulatorio comprende el corazón que hace las veces de bomba impelente yel sistema vascular (arterias y venas) por donde circula la sangreEl sistema cardiovascular contiene la sangre y es el encargado de transportar nutrientesy oxígeno a los tejidos y órganos y de recoger bióxido de carbono y sustancias dedesecho productos del metabolismo y llevarlas a los sistemas excretores. Este sistematransportador de líquido conserva la homeostasia interna del organismo.Tabla: Estructura y función del sistema circulatorio de los mamíferos Estructura Función Complementacióna) Sangre con sus Respiración El 55% de la sangre es uncomponentes: Vinculación con sistema líquido amarillo denominado respiratorio plasma, el otro 45% son losEs un tejido formado por una Defensa, componentes celularesparte sólida: las células Nutrición, vinculaciónsanguíneas de tres tipos: con sistema digestivo. En el plasma se encuentranEritrocitos o glóbulos rojos, Excreción de proteinas como la albumina cuyaleucocitos o glóbulos blancos, productos del función es mantener la presióny las plaquetas y por una metabolismo a órganos ósmotica de la samgre; elparte líquida el plasma. de excreción fribrinógeno y la protrombina que vinculación con participan en la coagulación de sistemas excretores la sangre y algunas globulinas Regulación de pH que defienden el organismo de 67
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 68 Regulación de presión agentes extraños. osmótica Transporte de La cantidad de sangre que hormonas vinculación circula por el cuerpo es con sistema endocrino aproximadamente 1/12 del peso Regulación de presión coprporal sanguínea. Ejemplo, en un adulto de aproximadamente 60 kilos de peso circulan 5 litros de sangreEritrocitos o glóbulos rojos *Transporte de oxígeno * Su forma es biconcava los que y nutrientes a todos los les proporciona una mayor tejidos del organismo. superficie de intercambio de oxígeno por dióxido de carbono *Recoger bióxido de en los tejidos. carbono y sustancias de desecho * Contienen la hemoglobina una proteina que contiene hierro y les da la coloración roja y es la encargada de recoger el oxígeno de los pulmones donde se encuentra en alta concentración Fuente: Carmen Eugenia Piña para luego liberarlo en los tejidos. * Carecen de núcleo en el torrente sanguíneo. Constituyen el 40-45 % de la sangre * En el hombre la cantidad varía entre 5 a 5,5 y en la mujer 4,5 a 5 millones por cc3 de sangre Leucocitos o glóbulos Defender el organismo El número de leucocitos es blancos de infecciones mucho menor que el de ocasionadas por la eritrocitos entrada de microorganismos Su cantidad varía entre 4.600 a patógenos, alergenos, 6.000 por cc3 de sangre mediante el proceso de fagocitosis Son de cinco tipos: Eosinófilos, Basófilos, Neutrófilos con gránulos en el 68
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 69 citoplasma y con un solo núcleo lóbulado por lo que se les denomina polinucleados; Linfocitos y Monocitos carecen de gránulos en sus citoplasma poseen un núcleo único no lóbulados.Fuente: Carmen Eugenia Piña Plaquetas Intervienen en la * Son fragmentos celulares, su coagulación de la número esta comprendido entre sangre 200.000 a 300.000 po rcc3 de sangreFuente: Carmen Eugenia Piña Corazón Gráfica Representación del corazón Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña L 69
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 70 Estructura Función Complementación b) Corazón: un órgano Bombear la sangre a todo el El ventrículo izquierdo muscular hueco cuerpo. es más grande que el (miocardio) con cuatro derecho pues es el que cavidades: dos superiores El corazón funciona bombea la sangre a todo las aurículas y dos ritmicamente para impulsar el cuerpo, mientras que inferiores los ventrículos la sangre a todo el cuerpo el derecho sólo bombea cuenta además con dos durante la fase de la sangre a los válvulas: la tricúspide que contracción o sistole y para pulmones. comunica la aurícula su llenado en la fase de derecha con el ventrículo relajación o diástole La función de las derecho y la bicúspide que válvulas es impedir el comunica la aurícula retroceso de la sangre izquierda con el ventrículo izquierdo El corazón expulsa 5 litros de sangre por minutoPrincipales Venas y Arterias Gráfica Representación de los principales vasos del corazón Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña L 70
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 71 Estructura Función Complementación c) Sistema vascular Conducir sangre a los formado por : tejidos Arterias Son tubos muy Transportar la sangre Parten del corazón hacia gruesos y elásticos; oxigenada que sale del los órganos y tejidos del disminuyen su calibre a corazón. La única organismo. Las medida que se alejan del arteria que conduce principales son: la aorta corazón, dando lugar a sangre pobre en que sale del ventrículo arteriolas, y luego a capilares. oxígeno y rica en izquierdo emitiendo Su luz es menor que la de las bióxido de carbono es ramas hacia todo el venas. la pulmonar. organismo y las pulmonares que salen del ventrículo derecho hacia los pulmones. Venas Son tubos de mayor Conductora, retorna la Las principales son: la diámetro que las arterias, sangre desoxigenada vena cava inferior y la menos elásticas y la mayoría al corazón. Las únicas vena cava superior que poseen válvulas que impiden venas que transportan traen sangre a la el retroceso de la sangre. sangre oxigenada son aurícula derecha del Comienzan con vasos las pulmonares. corazón y las venas pequeños (capilares) y van Comienza con vasos pulmonares que aumentando su tamaño en pequeños y va transportan sangre de sentido de la circulación hasta aumentando su los pulmones al formar grandes vasos. tamaño en sentido de corazón.. Acompañan a las arterias en la circulación su recorrido hasta desembocar en la aurícula derecha del corazón. Capilares Son vasos de Intercambio de calibre muy fino distribuidos sustancias en los en todos los órganos del tejidos cuerpo. Aportan nutrientes Recogen desechosCirculación sanguíneaLa circulación es un circuito cerrado, se inicia en el corazón y termina en el corazón. Lacirculación se divide en circulación menor de corazón a pulmones y circulación mayor decorazón a todos los tejidos y retorno al corazón. 71
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 72Funcionamiento del corazón1. La sangre rica en 2. La aurícula derecha se 3. Luego el ventrículo derecho sebióxido de carbono contrae (sístole), se abre la contrae, la válvula tricúspide sey pobre en oxígeno válvula tricúspide y la sangre cierra, se abre la válvula pulmonarprocedente de todo desciende al ventrículo y la sangre va por la arteriael cuerpo derecho. pulmonar (que se ramifica en dos(circulación ramas derecha e izquierda) hacia elgeneral) llega a la pulmón correspondiente donde esaurícula derecha oxigenada.por las venas cavasuperior e inferior. 4. En los capilares de los pulmones el bióxido de carbono es cambiado por el oxígeno del aire alveolar. (Circulación menor o pulmonar). La sangre oxigenada circula por vasos cada vez mayores que se reúnen en las venas pulmonares. 72
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 73 6. El ventrículo izquierdo se Animación sobre el ciclo cardiaco contrae y a través de la arteria aorta y sus http://www- ramificaciones envía la medlib.med.utah.edu/kw/ sangre oxigenada a todas pharm/ hyper_heart1.html las células y tejidos. http://www.guidant.es/ Complementación Patient/ Heart-BV-5. Luego la sangre Basics/heart_intro.aspxrica en oxígeno por El mecanismo delas venas contracción del corazón es Contiene aspectos básicospulmonares (las el siguiente: primero se teóricos, imágenes y animacionesúnicas venas que contraen las dos aurículas y sobre el corazón, la circulación,transportan sangre de forma sincrónica, es decir enfermedadesoxigenada) regresa al mismo tiempo , períodoa la aurícula llamado Sístole Auricular, http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/izquierda del luego se contraen los dos spanish/tutorials/corazón. Esta ventrículos igualmente deaurícula se contrae manera sincrónica (Sístole echocardiogramspanish/y la sangre pasa a Ventricular), y después, el ct1791s1.htmltravés de la válvula corazón completo tiene unabicúspide al relajación (Diástole o reposoventrículo general), hasta que seizquierdo. produce la nueva Sístole Auricular. El funcionamiento del corazón es autónomoo involuntario, regido por el sistema nervioso autónomo o vegetativo Gráficas: Representación del funcionamiento del corazón Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña L 73
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 74Circulación portal Gráfica Representación del funcionamiento del corazón Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña LLos nutrientes que el organismo requiere pasan a través de las vellosidades del intestinodelgado (segmento duodenal) a la vena porta que los transporta hasta el hígado dondeéste los detoxifica y envía por la vena hepática al torrente sanguíneo.Coagulación sanguíneaAdaptado de: http://www.canal-h.net/webs/sgonzalez002/Fisiologia/HEMOSTAS.htmHEMOSTASIS es el conjunto de mecanismos con los que se controla la pérdida desangre del organismo. Estos mecanismos se desencadenan cuando hay un traumatismoo cuando hay pequeñas lesiones de forma espontánea en el organismo. Sonfundamentales para la vida. Si se eliminan estos mecanismos, se ocasiona la muerte enpocas horas.MECANISMO DE LA HEMOSTASIS Estos mecanismos están interrelacionados entreellos. Además, existe un tiempo determinado para cada uno e ellos. Siguen un ordenpreestablecido.Vasoconstricción: Cuando hay un traumatismo o una pequeña lesión, se produce unavasoconstricción de forma natural o por reflejos, estimulación de las terminacionessimpáticas que inervan la pared vascular. El objetivo es producir una contracción paraque haya una disminución del flujo de sangre. l endotelio de los vasos sanguíneossegrega factores relajantes derivados del endotelio, que si está intacto, mantiene laestructura relajada. Cuando hay un traumatismo, desaparecen estos factores relajantes yse produce una contracción. Estos factores relajantes derivados del endotelio son elóxido nítrico (NO). A nivel vascular, el NO mantiene relajado ciertas estructuras 74
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 75vasculares. Cuando hay un traumatismo leve las plaquetas se adhieren o agregan entresí y liberan tromboxano A2 que produce una potente vasoconstricción.Formación del tapón plaquetario: las plaquetas, con forma más o menos redonda,cuando se encuentran en la sangre, tienen unos receptores en su membrana, de formaque, cuando detectan que en un vaso falta el endotelio y aparece el colágeno, lasplaquetas forman la adhesión plaquetaria. Los receptores de la membrana de lasplaquetas son receptores para residuos de aminoácidos del colágeno, de manera quehacen que las plaquetas se anclen contra el colágeno y se comience la adhesiónplaquetaria (plaquetas adheridas al colágeno y que se vuelven mucho más planas).A nivel de la célula, se produce el incremento de calcio entre el reconocimiento entrecolágeno y receptor. Cuando se incrementa el nivel de Ca2+ a nivel de la plaqueta, seproduce la liberación de sustancias (tromboxanos A2 que producen vasoconstricción;ADP que favorece la adhesión de las plaquetas; es un feed-back negativo; lostromboxanos A2 también favorecen la adhesión plaquetaria; factor de crecimientoplaquetario que induce la mitosis en las células endoteliales; factor plaquetario 3, quesirve para favorecer la coagulación sanguínea.)La mitosis de las células endoteliales es el primer mecanismo de reparación. Lasplaquetas se unen sólo en la zona lesionada, porque en la zona sana hayprostaglandinas I2 que son fuertemente antiagregantes.Coagulación sanguínea La coagulación es la modificación del estado físico de lasangre, que pasa de un estado líquido a otro de gel. Esta transformación se debe a queel fibrinógeno (proteína plasmática) se transforma en una red de fibrina, que refuerza eltrombo plaquetario o tapón hemostático, para interrumpir de forma definitiva lahemorragia.Mecanismo de coagulación Este proceso necesita una serie de reacciones en variasproteínas plasmáticas, para transformarlas de un estado inactivo a otro activo, que a suvez, ayudará a que otra reacción del mismo tipo se dé con otra proteína.Estas proteínas plasmáticas se denominan "Factores de coagulación", de los cuales hay12 que se denominan con números romanos, más otros factores que no tienen asignadonumeral y que son los factores contacto.Los factores de coagulaciónSon un grupo de proteínas responsables de activar el proceso de coagulación. Hayidentificados 13 factores ( I, II, ..., XIII).Factor I (fibrinógeno)Factor II (protrombina)Factor III (factor tisular) 75
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 76Factor IV (calcio)Factor V (giobulina aceleradora)Factor VII (proconvertina)Factor VIII (factor antihemofílico)Factor IX (componente de tromboplastina en plasma)Factor X (factor de Stuart)Factor XI (antecedente de tromboplastina en plasma)Factor XII (factor de Hageman)Factor XIII (factor estabilizador de la fibrinaVía Extrínseca de coagulación La vía extrínseca se inicia cuando la sangre hacecontacto con el tejido lesionado, que a su vez libera la tromboplastina tisular, que enpresencia del factor VII y de iones de calcio, actúan sobre el factor X para formar factor Xactivado. El factor X activado, y en presencia de iones de calcio, libera el activador de laprotrombina que favorece el paso de la protrombina (proteína del plasma que se produceen le hígado en presencia de vitamina K) en trombina (enzima de acción proteolítica), lacual a su vez actúa sobre las moléculas de fibrinógeno (otra proteína presente en elplasma sanguíneo y producida en el hígado) para formar monómeros de fibrina que alunirse entre ellas se polimerizan en largos hilos de fibrina que forman el retículo delcoágulo. Para que el coágulo no se desintegre las plaquetas liberan el factorestabilizador de la fibrina.La Vía intrínseca de coagulación Comienza con la activación del factor XII producidapor el contacto con una superficie lesionada, esto es, sin endotelio.Esta activación, que requiere de enzimas, activa al factor XI, y éste activado activa a suvez al factor IX. El factor IX activado, junto con el factor VII activado, calcio,tromboplastina y otras sustancias, entre las que está el factor VIII, activan al factor X,punto de encuentro de la vía común.En la vía común, los factores X y V activados, en presencia de calcio y fosfolípidosplaquetarios trasforman la protombina en trombina, que hace que el fibrinógeno pase aser fibrina, que es estabilizada con el factor XIII. En todas las reacciones de la cascadade la coagulación hay además otras sustancias que activan o inhiben las reacciones. Elaumento o el déficit de los factores de la cascada, de las plaquetas o de los múltiplesactivadores o inhibidores de la coagulación pueden crear serios problemas, comopueden ser el que nuestro organismo no pueda responder favorablemente a las lesionesque sufren nuestros vasos, y podamos morir desangrados, siendo otro problema todo locontrario, esto es, que el organismo cree trombos plaquetarios que obstruyen los vasos yque a su vez puedan desprenderse y causar obstrucciones a distancia.Cascada de coagulación. Secuencia de reacciones que involucran varias proteínasconocidas como factores de coagulación. Los factores de coagulación actúan en 76
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 77cascada, es decir, uno activa al siguiente; si se es deficitario de un factor, no se producela coagulación o se retrasa mucho.Sistema LinfáticoEl sistema linfático es una red microscópica de capilares que se encuentran por todos lostejidos, transcurriendo entre los vasos arteriales y venosos. Su función es mantener elequilibrio entre los líquidos, devolviendo el exceso de líquido intersticial(aproximadamente unos 3 litros) a la circulación general.Está formado por: • la linfa que es un líquido claro de composición parecida a la sangre contiene glóbulos blancos; su función es transportar los lípidos digeridos desde las vellosidades del intestino delgado hacia el torrente sanguíneo. • los vasos linfáticos o conductos por donde circula la linfa, los capilares linfáticos. • los ganglios linfáticos que son pequeñas estructuras en forma de riñón con gran cantidad de glóbulos blancos cuya función es filtrar la linfa , destruir y eliminar de ella las sustancias tóxicas y los microorganismos infecciosos antes de su circulación por el torrente sanguíneo.Lección 19Sistema Respiratorio del hombreLa respiración implica un intercambio de gases con el medio ambiente. Durante larespiración se realiza el transporte de oxígeno de la atmósfera a las células y a la inversatransporte de bióxido de carbono de las células a la atmósfera. Para realizar esta funciónel organismo cuenta con los pulmones y con unos conductos por los que circula el aireinspirado y expirado. 77
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 78 Gráfica: Aparato Respiratorio Modificado de http://www.emc.maricopa.edu/faculty/ farabee/BIOBK/humrespsys_1.gifLos conductos o pasos del aire son:• Las ventanas o fosas nasales por donde penetra el aire inspirado. • La cavidad nasal cuya función es filtrar, humedecer y calentar el aire inspirado. Para este fin su mucosa cuenta con una gran cantidad de vasos sanguíneos. • La faringe permite el paso del aire a la laringe. • La laringe su función es regular el paso del aire en la respiración, impedir la entrada de cuerpos extraños a la tráquea y es el órgano principal de la fonación o de los sonidos. • La tráquea es un tubo formado por anillos cartilaginosos que se bifurcan en bronquios. En su interior la tráquea y los bronquios cuentan con una serie de cilios que le permiten realizar su función de llevar secreciones o cuerpos extraños a la cavidad bucal impidiendo su entrada a los pulmones. • Los bronquios se ramifican en bronquíolos de diámetro más reducido. Los bronquíolos terminan en pequeños saquitos denominados alvéolos los cuales se encuentran rodeados de capilares sanguíneos. • Los pulmones se encuentran dentro de la caja torácica su interior está formado por un tejido esponjoso. Los pulmones son los órganos terminales donde se efectúa el intercambio gaseoso. 78
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 79 • El diafragma y la caja torácica también se incluyen en las estructuras que toman parte de la respiración.Mecanismos de la RespiraciónLa respiración se realiza con dos mecanismos básicos de expansión y contracción de lospulmones por acción de: • El diafragma que se contrae moviéndose hacia arriba acortando la caja torácica o se relaja desplazándose hacia abajo alargando la caja torácica. • Las costillas que aumentan o disminuyen el diámetro de la caja torácica.Durante la inspiración el diafragma se contrae, la caja torácica se eleva , su diámetroaumenta, los pulmones se distienden y el aire entra a los alvéolos.Animación sobre inspiración expiración:http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso99/002/respira.htm Intercambio de gases en los pulmones Gráfica: Representación del alvéolo pulmonar rodeado de capilares Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña LDebido a la diferencia de concentración de gases entre el exterior y el interior de losalvéolos, el oxígeno del aire pasa por difusión de los alvéolos a los capilares sanguíneosque rodean a los alvéolos, luego el oxígeno penetra en los glóbulos rojos o hematíespara ser transportado con el torrente sanguíneo a todas las células y tejidos. 79
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 80 Gráfica: Representación del intercambio de gases en el alvéolo pulmonar Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña LEl bióxido de carbono se traslada en sentido opuesto desde los tejidos a los capilares yde ahí a los alvéolos.El mecanismo de la respiración es un acto reflejo casi por entero.Animación del proceso respiratorioSistema excretor del hombreLa excreción tiene como función mantener constante el volumen de los líquidoscorporales, la concentración de los electrólitos y el equilibrio ácido - básicoindependientemente de las variaciones en la ingesta. La homeostasis de los líquidoscorporales se conserva sobre todo por la acción de los riñones y está controlada pordiversos mecanismos fisiológicos todos ellos interrelacionados.El sistema excretor en los mamiferos está formado por: 80
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 81 Gráfica Representación del sistema renal Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña L Estructura Función Dos riñones formados por millares de nefronas Producir la orina que es un que son la unidad estructural y funcional del producto de desecho tóxico riñón Conducir la orina del riñón a Dos Uréteres o tubos la vejiga. La Vejiga urinaria Almacenar la orina. Excretar la orina de la vejiga La Uretra al exteriorFunciones del Sistema Renal • Filtración de la sangre y eliminación de sustancias de desecho resultantes del metabolismo celular. La sangre oxigenada le lleva al riñón nutrientes y oxígeno y la desoxigenada le trae del hígado la urea que se elimina con la orina. • Controlar el equilibrio hídrico a través de la orina. • Controlar el equilibrio electrolítico (sodio, potasio, calcio, fósforo, cloro entre otros). • Controlar el equilibrio ácido – básico ( pH) Controlar la presión arterial por medio de la hormona renina que tiene acción hipertensora.La Nefrona Gráfica No 30 La Nefrona Tomada de http://iris.cnice.mecd.es/biosfera/profesor/galeria_imagenes/images/circul6-6.jpg 81
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 82La nefrona esta formada por un paquete o red capilar que recibe el nombre deglomérulo, envuelve a este sistema glomerular una cápsula de Bowman. La uniónfuncional entre la cápsula de Bowman y el glomérulo recibe el nombre de tubo deMalpighi y es el lugar donde ocurre la primera filtración del plasma sanguíneo quecontiene sustancias de desecho, además de sustancias como glucosa, sales minerales yagua que aún son útiles al organismo. En la cápsula de Bowman se forma la orinaprimaria. La cápsula de Bowman se continúa con un tubo renal contorneado proximal, deél se origina el asa de Henle. Esta asa se continúa con otros tubos contorneadosdistales. En los túbulos contorneados ocurre el segundo filtrado con la consecuenteresorción de agua, glucosa y sales al torrente sanguíneo y secreción de sustancias dedesecho. Los tubos contorneados distales van drenando a túbulos colectores paraformar los cálices los cuales drenan en la pelvis renal. Los túbulos colectores reciben laorina formada en las nefronas. La pelvis renal comunica con los uréteres que llegan a lavejiga.Sistema ReproductorLos seres vivos tienen capacidad de dar origen a otros seres vivos. En los sereseucarióticos pluricelulares la reproducción implica la participación de gametos o célulassexuales masculina y femenina las cuales se fusionan para originar un cigoto. Losórganos del aparato reproductivo masculino y femenino son los encargados de laproducción de gametosAparato reproductor masculino del hombre Gráfica Aparato Reproductor masculino Tomado de http://www.arrakis.es/~lluengo/reproduccion.html 82
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 83Tabla Estructura y función del sistema reproductor masculino Órgano Función Producción de espermatozoides o células sexuales masculinas Producción de la hormona testosterona que determina los caracteres masculinos. El escroto mantiene la temperatura adecuada Testículos contenidos en el escroto para los espermatozoides (unos tres grados por debajo de la temperatura del cuerpo) El parénquima testicular está formado por lóbulos donde se encuentran los túbulos seminiferos lugar donde se forman los espermatozoides. Epidídimo Almacenamiento y maduración de losConducto alargado y flexuoso, adherido espermatozoides y conducción de losal testiculo espermatozoides hacia los conductos deferentes Conductos eferentes Transportar los espermatozoides desde los tubos semíniferos hasta el epididimo Conductos deferentes Almacenamiento de los espermatozoides hasta el momento de la eyaculación Glándulas accesorias Producción de líquido viscoso denominado * Vesículas seminales semen, que se mezcla con los espermatozoides y sirve para transpórtalos. Secreción de líquido lechoso que da olor * Próstata característico al semen * Glándulas de Cooper Secreción de líquido que mantiene lubricada la uretra y el pene Pene Órgano copulador 83
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 84Aparato Reproductor Femenino de mamíferos Gráfica Aparato reproductor femenino Tomado de: http://www.arrakis.es/~lluengo/reproduccion.htmlTabla Estructura y función del sistema reproductor femenino de mamíferos Órgano Función Dos ovarios Formación del los óvulos o células sexuales femeninas Producción de estrógenos hormonas que dan los caracteres sexuales femeninos Dos trompas de Estos conductos comunican con el útero a donde Falopio transportan los óvulos. En el primer tercio de las trompas ocurre la fecundación Útero Recibir el óvulo fecundado, albergar y alimentar el embrión. En el caso de no haber fecundación su mucosa interna llamada endometrio se desprende produciendo la menstruación. Durante el parto se contrae para expulsar el feto. Cuello uterino Comunica la vagina con el útero Recibir el líquido seminal con los espermatozoides. Vagina Expulsa el feto durante el parto Órganos genitales externos: Vulva constituida por los labios mayores y menores Clítoris órgano de excitación 84
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 85FecundaciónConsiste en la fusión de los núcleos de los gametos o células sexuales masculina yfemenina, es decir la unión del óvulo y del espermatozoide para formar el cigoto. Lafecundación ocurre en las trompas de Falopio y a medida que el cigoto desciende por lastrompas hacia el útero tienen lugar las divisiones celulares que dan comienzo al procesoembrionario o formación del embrión.Lección 20.Sistema NerviosoEl sistema nervioso coordina y preside el funcionamiento de todos los órganos ysistemas de los seres vivos. La función final del sistema nervioso es la conducta. Elsistema nervioso percibe estímulos e informa sobre lo que ocurre en el entorno para quelos comportamientos o conductas logren adaptarse y de esta amaner actuar de maneraútil.Fisiológicamente el sistema nervioso se divide en sistema nervioso central, voluntario ysistema nervioso autónomo o involuntario.Las funciones del sistema nervioso central son: • Poner en relación al organismo con el medio exterior en que vive. • Recibir información, coordinar y producir respuestas conscientes - función sensitiva. • Producir movimientos musculares - función motora. • Proporcionar integridad al organismo - función integradora.Las funciones del sistema nervioso autónomo son: • Inervar vísceras de los aparatos: respiratorio, circulatorio, digestivo, urinario, glandular, reproductor. • Coordinar las funciones de todos los sistemas. • Mantener la homeostasis. • Presidir la vida interior 85
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 86 Gráfica Sistema Nervioso Central Tomado de: http://personales.ya.com/erfac/snc.gif Gráfica Encéfalo Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña L 86
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 87Tabla: Estructura y función del Sistema Nervioso CentralEl sistema nervioso central está formado por: Órgano Función Encéfalo que comprende: Órgano que permite utilizar todos los sentidos, en él se encuentran los centros del lenguaje de la escritura, de las imágenes auditivas, de la olfación, tacto, dolor, Cerebro gusto, las zonas motoras; en el cerebro es donde todas las emociones toman forma: los pensamientos, la actividad imaginativa y el recuerdo. Cerebelo con el Interviene en el mantenimiento de la posición y el Hipotálamo equilibrio del cuerpo, coordina los movimientos, mantiene el tono muscular. El hipotálamo controla todas las funciones vegetativas o internas del cuerpo como: presión arterial, actividad sexual, equilibrio de líquidos corporales, alimentación, actividad digestiva, secreción de glándulas endocrinas, regulación de la temperatura, reacciones de defensa. Médula oblonga o Tiene el control de las funciones de los centros de la Bulbo raquídeo respiración, cardiaco, vasoconstrictor , respiratorio y del vómito Médula espinal Conduce información desde los nervios periféricos que vienen de diferentes partes del cuerpo hacia el encéfalo o desde el encéfalo al resto del cuerpo. Las prolongaciones Transportan los impulsos al sistema nervioso central y o nervios craneales llevan información al exterior. y espinales. Son motores y sensitivos y vienen de los órganos de los sentidosNeuronaLa neurona o célula nerviosa es la unidad estructural y funcional del sistema nervioso.Su función es la trasmisión de información entre las diferentes partes del cuerpo. Lamayoría de neuronas se encuentran en el cérebro y en la médula espinal, otras se 87
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 88encuentran el sistema nervioso periférico. En el hombre se encuentran entre cien y milbillones de neuronas Gráfica La Neurona Tomado de: http://mensual.prensa.com/mensual/contenido/2002/03/03/hoy/revista/468858.htmlLa neurona consta de: • Cuerpo con núcleo, citoplasma y organelos. • Prolongaciones que son extensiones protoplasmáticas y son de dos tipos: dendritas y axón.Las dendritas son aferentes o sensitivas. Conectan una neurona con otra y conducenimpulsos de órganos (articulaciones, músculos, tendones, huesos etc.) hacia el cuerpode la célula nerviosaEl axón que es eferente o motor. Conduce impulsos del cuerpo de la célula nerviosahacia los botones terminales órganos o tejidos. En la terminación de los axones seencuentran los botones terminalesConducción dentro de la neuronaCuando una neurona se encuentra en estado de reposo su interior tiene una cargaeléctrica ligeramente negativa con respecto al exterior. Esto ocurre porque dentro de lacélula hay una cantidad importante de iones negativos debido a que la bomba de sodioimpulsa hacia afuera de la fibra nerviosa los iones de NA+. Esta carga se denominapotencial de reposo. 88
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 89Cuando se estimula una neurona la permeabilidad de la membrana cambia permitiendola entrada de iones positivos de Na+ al interior de la célula, desapareciendo el potencialde reposo y generando un potencial de acción que viaja a lo largo de la neurona hastalos botones terminales.Cuando el potencial de acción llega a los botones terminales se liberan sustanciasquímicas o neurotrasmisores al espacio potsináptico (espacio entre la unión de dosneuronas) . Estos cambios en el potencial de membrana duran una pequeña fracción desegundos, seguidos inmediatamente al estado de reposo. El establecimiento del estadode reposo depende casi totalmente de la salida por difusión de iones de K+ al exterior.Receptores SensorialesEn el ser humano y animales superiores los estímulos del exterior son captados a travésde receptores sensoriales u órganos de los sentidos. Los órganos de los sentidos soncinco: vista, oído, olfato gusto y tacto. El sistema sensorial está formado por un receptor,una neurona aferente sensitiva y el centro sensitivo en la corteza cerebral.Para que haya percepción y respuesta motora de un estímulo se requiere de un receptor,una neurona aferente, un centro coordinador y decodificador de la información, unaneurona eferente o motorSistema SensorialAdaptado de: http://www.uc.cl/sw_educ/neurociencias/html/frame04.htmlLos sistemas sensoriales son conjuntos de órganos (órganos de los sentidos) altamenteespecializados que permiten a los organismos captar una amplia gama de señalesprovenientes del medio ambiente. Ello es fundamental para que dichos organismospuedan adaptarse a ese medio. Pero, para los organismos es igualmente fundamental 89
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 90recoger información desde su medio interno con lo cual logran regular eficazmente suhomeostasis. Para estos fines existen sistemas de detectores con una organizaciónmorfofuncional diferente y que podemos llamar receptores sensitivos.Los receptores están ligados a sistemas sensoriales/sensitivos capaces de transformarla energía de los estímulos en lenguaje de información que manejan los organismos(señales químicas, potenciales locales y propagados). Es decir, son capaces detransducir información. En cada sistema sensorial o sensitivo es fundamental la célulareceptora. Es ella la célula transductora, es decir, la que es capaz de traducir la energíadel estímulo en señales reconocibles y manejables (procesamiento de la información)por el organismo. Esas señales son transportadas por vías nerviosas específicas (hacesde axones) para cada modalidad sensorial hasta los centros nerviosos. En estos, lallegada de esa información provoca la sensación y su posterior análisis, por esos centrosnerviosos, llevará a la percepción. La sensación y la percepción son entonces, procesosíntimamente ligados a la función de los receptoresLos receptores sensoriales son células, especialmente nerviosas, altamenteespecializadas, encargadas de reconocer y convertir en forma específica diferentesformas de energía presentes en el medio ambiente o en el medio interno de unorganismo en señales bioeléctricas que son transportados a centros nerviososespecíficos. Según el tipo de estímulo que excita las células sensoriales, se puedenclasificar los receptores en grandes grupos: mecánicos , químicos , térmicos Y luminososComplementación: En el siguiente linkhttp://bibi.avila.googlepages.com/receptoressensorialeshumanos encuentra unadescripción muy didáctica de los Receptores sensoriales humanos. Complementaciónrealizada por la tutora Bibiana Avila. Se recomienda aprovechar este material.Organo de la VisiónEl sentido de la vista se sitúa en los ojos. En los animales superiores es par, ubicado enel interior de los huesos de la cara, en las cavidades orbitarias que presenta la parteanterior de la cabeza. Está constituido por el globo ocular y otros órganos anexos.Básicamente es una cámara cerrada con la parte anterior transparente para permitir laentrada de la luz, y una zona interna sensible donde convergen los rayos luminosos paraformar la imagen.El globo ocular está compuesto por tres membranas concéntricas cuya parte másexterna es la esclerótica o blanco del ojo, consistente en un tejido opaco, fibroso y duro,salvo en su zona anterior que es transparente y convexa formando la córnea, y su zonaposterior que está perforada para dar salida al nervio óptico. La parte intermedia delglobo ocular, desde la esclerótica hasta la retina, es un tapizado muy vascularizadollamado coroides, que finaliza por delante mediante un anillo multiciliar blanquecino(anillo circular) en la unión entre la esclerótica y la córnea. 90
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 91Tras la córnea se sitúa una cámara acuosa transparente (humor acuoso), en medio de lacual se halla el iris; éste es un diafragma musculoso, contráctil y opaco, en cuyo centroestá la pupila o niña, la cual regula la cantidad de luz que penetra en el ojo variando sudiámetro, función que es llevada a cabo mediante la contracción o dilatación de susmúsculos circulares y radiales. Detrás del iris está el cristalino, un cuerpo lenticular,transparente y biconvexo cuya misión es hacer converger los rayos luminosos demanera que formen imágenes en la retina; la pérdida de transparencia del cristalino dalugar a una enfermedad conocida vulgarmente como cataratas.La capa más interna del globo ocular es la retina, constituida por diez capassuperpuestas que acoge variados elementos nerviosos y de sostén; sus células (conos,bastoncillos, neuronas bipolares y multipolares) se prolongan y agrupan para constituir elnervio óptico, el cual parte de un punto llamado ciego, debido a que en él no se produceninguna visión. Las células de la retina contienen una materia pigmentaria altamentesensible a las impresiones luminosas que recibe, y que producen la sensación visual; lazona de mayor agudeza visual es la posterior, llamada fóvea, mácula o mancha amarilla.Los conos de la retina se relacionan con esa agudeza visual, mientras que losbastoncillos tienen que ver con las condiciones de escasa iluminación. Todo el resto delglobo ocular está ocupado por el llamado humor o cuerpo vítreoÓrganos anexosLos órganos anexos del globo ocular están constituidos por las glándulas lacrimales,órbitas, cejas, párpados, pestañas y seis músculos. Las glándulas lacrimales se sitúanen la parte más externa de la cavidad orbitaria, en su región antero-superior. Existen dos 91
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 92por cada ojo: una principal o superior y otra accesoria o inferior, cada una de ellascomunicada con el ángulo más externo del ojo y las fosas nasales mediante un conductolacrimal. Estas glándulas son las encargadas de segregar las lágrimas, un líquidoligeramente alcalino, lubricante y limpiador de la superficie ocularLos párpados, superior e inferior, son repliegues cutáneos movibles, unas láminasfibrosas tapizadas exteriormente por la piel, e interiormente por mucosa y la conjuntiva,una membrana transparente que recubre también la córnea. Los párpados poseen unasglándulas que segregan grasa llamadas de Meibomio, en referencia al médicoanatomista alemán Heinrich Meibom (1638-1700) que las descubrió y estudió.En el borde de los párpados se encuentran las pestañas, unos pelillos tamizadores de laluz, que limpian el ojo y las ya citadas glándulas de Meibomio. También se encuentranlos seis músculos motores del ojo, los cuales permiten su movimiento y sujeción: loscuatro rectos (interno, externo, superior e inferior), y dos oblicuos (pequeño y grande).Los músculos del ojo se controlan por pares de nervios craneales (motor ocular común,patético y motor ocular externo).Mecanismo de la visiónLa visión es un proceso fisiológico, resultado de varios fenómenos sucesivos, que nospermite revelar la presencia de los cuerpos, con identificación de su forma, color ydimensiones. En ese proceso intervienen el ojo y la zona de la corteza cerebralencargada de interpretar las sensaciones luminosas que se proyectan sobre la retina deaquél. La visión es pues una actividad que implica la necesidad de luz; sin ella no existevisión.El mecanismo de la visión se produce de forma similar al utilizado para obtener laimagen en una cámara fotográfica. Así como en la cámara existe una película sensible ala luz que se sitúa detrás del objetivo, en donde se materializa la impresión de la imagencaptada, en el ojo esa función la realiza la retina, donde las células receptoras sonestimuladas para después conducir los impulsos nerviosos que generan hacia el cerebro. 92
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 93En la cámara se regula la cantidad de luz que penetra en el interior mediante undiafragma mecánico; de manera homóloga. El ojo utiliza el iris como diafragma,contrayendo o relajando los músculos que lo gobiernan. En ambos ejemplos, tanto laimagen formada en la retina como en la película se proyecta invertida, es decir, sivisualizamos un árbol éste se proyecta con la copa hacia abajo y la base hacia arriba, sinembargo, en el ojo humano esa característica es interpretada correctamente tras serenviada por el nervio óptico hasta el lóbulo de la corteza cerebral correspondiente. Porsu parte, la mayoría de cámaras permiten ajustar el enfoque del objeto que se deseaimpresionar; en el ojo esa función la llevan a cabo los músculos ciliares del cristalino,que acomodan el ojo para enfocar los objetos según la distancia a que se encuentren.OídoEn los animales superiores el oído es el órgano sensorial de la audición, también acogeotro sentido, el del equilibrio, que se encuentra en los canales semicirculares del oídointerno. Es par, y se halla situado a uno y otro lado de la cabeza.Consta de tres partes: oído externo (oreja y conducto auditivo), oído medio (caja deltímpano), y oído interno (laberinto).El oído externo comprende el pabellón u oreja y el conducto auditivo. El pabellónconsiste en una lámina replegada e internamente cartilaginosa, cuya misión es conducirlas ondas sonoras hacia el conducto auditivo. Éste es un tubo de unos 3 cm. de longitud,de cartílago al principioy óseo en su parte final, en la membrana del tímpano. Esteconducto acoge las glándulas sebáceas y ceruminosas segregadoras del cerumen.El oído medio comienza en la caja del tímpano, una cavidad del hueso temporal que através de dos orificios o ventanas (la oval y la redonda) comunican con el oído internopor su parte posterior. La faringe también se comunica con el oído a través de un orificioexistente en el canal de la trompa de Eustaquio, de esta forma la presión interior y 93
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 94exterior quedan equilibradas.En el oído medio se distingue una cadena de cuatro huesecillos movibles y conectadosentre sí, que se sitúan entre el tímpano y la ventana oval. Son el martillo, yunque,lenticular y estribo. Su función es transmitir las ondas sonorasEl oído interno se sitúa detrás de la caja del tímpano. Comprende el laberinto, caracol ococlea y canales semicirculares.El Caracol o coclea consiste en una cavidad en la que reside el llamado órgano deCorti, en alusión a su descubridor, el anatomista italiano Alfonso Corti (1822-1876). Esun órgano arrollado en espiral, ósea en su parte externa y membranosa en la interna;entre ambas partes se encuentra un líquido llamado perilinfa, y en el interior de lamembranosa se halla otro líquido llamado endolinfa. En el caracol residen lasterminaciones ciliadas de las células sensitivas del oído.Laberinto está constituido por un conjunto de cavidades situadas en el interior delpeñasco del hueso temporal, por dentro de la caja del tímpano. Su parte externa es óseay en su interior se halla el laberinto membranoso formado por el utrículo (saco del queparten los tres canales semicirculares) y sáculo (bolsa que comunica con el caracol).Éstos y los canales contienen endolinfa, en ellos reside el sentido del equilibrio. Mediantelos movimientos de la endolinfa las células sensoriales de los canales envían impulsos alcerebro, informando sobre la posición de la cabeza, permitiendo así mantener elequilibrio. Cuando el nivel de la endolinfa se altera por cualquier motivo, se produceentonces una pérdida de orientación dando lugar a mareos.El Olfato es un sentido quimiorreceptor, como el del gusto, que se estimula mediante lassustancias volátiles que se desprenden de los cuerpos, o las que se encuentran enestado gaseoso, permitiendo así percibir los olores. Está constituido por el nervioolfatorio y sus terminaciones nerviosas, las cuales se diseminan por la parte superior dela mucosa pituitaria, que tapiza las fosas nasales. Los impulsos nerviosos se transmitena través de las terminaciones nerviosas hasta el bulbo raquídeo, y desde éste hacia lacorteza cerebral olfatoria. El sentido del olfato es fácilmente fatigable, ya que tras uncorto periodo de tiempo sometido a la percepción de un olor de nivel estable, éste dejade percibirse por adaptación de los receptores olfatoriosEl Gusto es un sentido quimiorreceptor, como el del olfato, que se localiza en la boca.Las sensaciones del gusto son percibidas en aquellas sustancias líquidas o disueltas,mediante receptores gustativos de tipo químico, los cuales se agrupan en los llamadosbotones gustativos u olivas, que se sitúan en los laterales de las papilas linguales. Losimpulsos nerviosos de estas sensaciones son transmitidos por los nervios craneales(lingual y glosofaríngeo) al bulbo raquídeo y a la corteza cerebral. 94
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 95El Tacto se localiza en la piel. Se trata de una forma exteroceptiva de sensibilidad, quepermite detectar y localizar sobre la superficie cutánea el estímulo por diferencia depresión que produce un objeto, e incluso determinar su textura. El tacto residefundamentalmente en las terminaciones nerviosas y corpúsculos táctiles, que selocalizan en la epidermis y en el espesor de la dermis. La abundancia de corpúsculostáctiles se relacionan directamente con la mayor o menor agudeza táctil. El tacto tambiénpermite transmitir sensaciones térmicas y dolorosas, pero a través de otros puntossensibles distintos y en localizaciones diferentes de los citados puntos táctiles.Profundización sugerida para estudiantes de Psicología y Regencia en Farmacia:Curso sobre estructura, desarrollo, funciones del sistema nervioso de la PontificiaUniversidad Católica de Chilehttp://www.uc.cl/sw_educ/neurociencias/Sistema Músculo EsqueléticoEl sistema músculo-esquelético tiene como función el movimiento de los animales y elhombre. La estructura funcional del sistema esquelético está formada por los huesos loscuales forman el sistema esquelético axial que comprende cráneo y caja torácica; y elapendicular formado por las extremidades.Los huesos se unen a través de lasarticulaciones, que son móviles e inmóviles. El sistema muscular recubre el sistemaesquelético, y está conformado por músculos estriados voluntarios. El sistema muscularse caracteriza por la contractibilidad, la excitabilidad y elasticidad. La contracciónmuscular está determinada por dos proteínas la actina y la miosina.Profundización Curso sobre el sistema óseo de la Universidad Estatal deCalifornia, Chico, sugerido para estudiantes de todos los programashttp://www1.universia.net/CatalogaXXI/pub/ir.asp?IdURL=84322&IDC=10010&IDP=ES&IDI=1Esta conformado por un conjunto de glándulas de secreción interna de hormonas, lascuales son mensajeros químicos que producen efectos fisiológicos en el organismo,como respuesta coordinada ante los mensajes del sistema nervioso. El sistemaendocrino tiene como función regular las actividades internas de los seres vivos a travésde sus relaciones con el sistema nervioso el cual ha tomado el nombre de sistemaneuroendocrino a través de un proceso de retroalimentación. La regulación del sistemaendocrino se hace a través de proteínas especializadas denominadas hormonas, lascuales son producidas por glándulas específicas como la hipófisis, tiroides,suprarrenales, páncreas y gónadas. Las hormonas regulan muchos procesos biológicoscomo el crecimiento, metabolismo, reproducción y funcionamiento de los diferentesórganos. 95
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 96Canalización del efecto hormonalLas hormonas se transportan por vía sanguínea y entregan su mensaje a determinadosconjuntos de células que tengan receptores químicos específicos en sus membranas.Tipos de hormonas y su acciónLa acción de las hormonas se ejerce mediante mecanismos bioquímicos, endependencia de su naturaleza específica, como se explica a continuación:a) Hormonas esteroideas: Son mensajeros químicos de naturaleza lipídica apta paraatravesar las membranas celulares hasta localizar receptores proteicos en el citoplasma.El efecto se desencadena en el núcleo celular al inducir la actividad de sínteis proteicamediante la desinhibición de ciertos genes, que logran la transcripción de mensajes deARNm.b) Hormonas proteicas: no atraviesan la membrana celular pero transmiten su mensajequímico desde la superficie de dicha membrana mediante un receptor de AMPc que síllega al núcleo celular y activa enzimas desencadenantes de efectos metabólicos.El ciclo de retroalimentación hormonalLa primera etapa de los procesos de retroalimentación hormonal comienza en elhipotálamo, glándula que secreta neurohormonas que emigran a la hipófisis, dondedesencadenan la producción de hormonas trópicas (tireotropa, corticotropa,gonadotropa), encargadas de llevar los mensajes a las diversas glándulas del organismopara inducir la secreción de las hormonas de acción directa sobre el cuerpo, como son latiroxina, los corticosteroides y las hormonas sexuales, las cuales al alcanzar ciertosniveles retroalimentan a la hipófisis y al hipotálamo para que cesen su acción estimulantey equilibren su interacción con la glándula ya accionada.Glándulas y funciones hormonalesEn el siguiente cuadro se presenta un resumen de las diversas glándulas que conformanel cuerpo humano, las hormonas que secretan y sus respectivas funciones: 96
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 97 Glándula Hormona que secreta Función Trópicas: Estimulan a las glándulas TSTH o tireotropa En la tiroides, controla la secreción de tiroxina Regula las hormonas ACTH o adrenocorticotropa suprarrenales. FSH o folículo estimulante Induce secreción de estrógenos en los ovarios y maduración de espermatozoides en los Adenohipófisis testículos (lóbulo anterior) Induce secreción de progesterona por el cuerpo LH o luteotropina lúteo y de testosterona por los testículos. Actúan directamente sobreHipófisis No trópicas: las células Controla el crecimiento de STH o somatotropina huesos y cartílagos. Induce la secreción de leche PRL o prolactina en las glándulas mamarias. MSH o estimulante de los Induce la síntesis de Lóbulo medio melonóforos melanina. Neurohipófisis Oxitocina Estimula las contracciones (lóbulo del útero en el parto y la posterior) secreción láctea ante la succión de la glándula mamaria. Estimula la reabsorción de Vasopresina o ADH agua (antidiuresis) por las nefronas. Regula el metabolismo y el Tiroxina desarrollo. Tiroides Induce la transferencia del Calcitonina calcio de la sangre a los huesos. Induce la absorción intestinal del calcio de la sangreParatiroides Parathormona (acción contraria a la calcitonina). 97
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 98 Induce la absorción de la Insulina u hormona glucosa de la sangre en las hipoglucemiante (en células del hígado y del tejido células alfa) muscular, para suPáncreas transformación en glucógeno.(en los islotes deLangerhans). Estimula la concentración de Glucagón u hormona glucosa en la sangre por hiperglucemiante (en descomposición del células beta). glucógeno del hígado (acción antagónica de la insulina). Sus 3 capas segregan En la corteza: hormonas. Mineralocorticoides: (en Formación de glúcidos y parte más externa) grasas a partir de los aldosterona aminoácidos. Incrementa resistencia antiestrés. Decrece linfocitos y eosinófilos. Glucocorticoides (en la Formación de glúcidos y parte media): cortisona grasas a partir de los aminoácidos. Incrementa resistencia antiestrés.Glándulas suprarrenales Decrece linfocitos y eosinófilos. Andrógenocorticoides (en Controla la aparición de la parte más interna): caracteres sexuales la hormonas masculinas y pubertad. femeninas. Influyen en el metabolismo de En la médula: los glúcidos. Vasodilatación e incremento Adrenalina gasto cardiaco. Vasoconstricción y Noradrenalina disminución gasto cardiaco. Andrógenos: testosterona Producción espermatozoides y caracteres masculinosGónadas Regulación menstrual y Estrógenos caracteres femeninos. Progesterona Es la hormona del embarazo. 98
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 99Ubicación de las glándulas del sistema endocrino humano Gráfica Glándulas endocrinas Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña LLección 21 ÓRGANOS DE LAS PLANTASLas plantas son organismos que contienen pigmento verde o clorofila, esencial pararealizar el proceso de fotosíntesis a partir del cual producen alimento y liberan energía,mecanismo conocido como nutrición autótrofa.Antes de referirse a los órganos de las plantas, es necesario conocer la diferenciaciónentre plantas vasculares y no vasculares, aspecto que incide en las características dealgunos órganos de las mismas.Las plantas no vasculares no poseen tejidos conductores, no poseen raíces verdaderasen su lugar tiene rizoides a través de los cuales absorben agua y nutrientes del suelo, notienen tallos ni hojas verdaderas. Un ejemplo de estas plantas son los musgos de granimportancia en la naturaleza por ser reservorios de agua y por contribuir en los procesosde meteorización.Las plantas vasculares tienen tejidos conductores, raíces, tallo y hojas verdaderas comoes el caso de los helechos. Algunas, las gimnospermas además poseen flores y semillasdesnudas, es decir, la semilla no se desarrolla dentro de un fruto, como es el caso de los 99
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 100pinos, otras las angiospermas además poseen frutos. Las angiospermas se dividen enmonocotiledóneas y dicotiledóneas.A continuación se resumirán las principales diferencias entre plantas monocotiledóneas yplantas dicotiledóneas:Tabla: Principales diferencias entre plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas. Monocotiledóneas Dicotiledóneas Pertenecen a este grupo los pastos, los Pertenecen a este grupo el resto de lirios, la caña, el maíz y las palmas plantas superiores Tienen un solo cotiledón Poseen dos cotiledones Tienen hojas estrechas, largas y con Tienen hojas anchas con nervadura nervadura paralela ramificada Su raíz es fibrosa, no posee raíz Poseen raíz principal y raíces principal secundarias.Organización externa de las plantasLos órganos vegetativosSon aquellos órganos de la planta que sirven para mantener la vida individual de laplanta y son: raíz, tallo y hoja. 100
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 101La raíz Fuente: Material gráfico cedido po-la A.C. Nitella Flexilis publicado en url www.sobrado-es.comLa principal función de la raíz es la absorción del agua y sales minerales del suelo y lafijación de la planta al mismo sustrato. Además contribuye a evitar la erosión al manteneraglutinadas sus partículas.Las partes de la raíz son la cofia que se encuentra en la punta de la raíz cubriendo elápice, sus células efectúan la absorción de nutrientes, por encima de la cofia seencuentra una zona en donde las células están en constante reproducción, es la zona decrecimiento apical o meristemático inmediatamente después se halla la región dealargamiento.A continuación se encuentra la zona de maduración en donde las células alargadas sediferencian y convierten en tejidos, esta región está provista de pelos radiculares cuyafunción es la de incrementar la superficie de absorciónLa raíz principal es la primera en brotar y penetrar en la tierra, luego brotan las raícessecundarias laterales hasta desarrollar el sistema radicula. Si la raíz principal sobrepasaen tamaños las raíces laterales, este sistema se llama pivotante. Este sistema escaracterístico en muchas plantas dicotiledóneas, por ejemplo en todos los árboles yarbustos de clima medio 101
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 102 Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña LLas plantas monocotiledóneas carecen de raíz principal, por ejemplo del tallo de maízbrota un gran número de raíces que le sirven de sostén al tallo. Estas raíces que brotandel tallo y en algunas plantas de la hoja, se denominan raíces adventicias. Fuente. Material gráfico cedido po-la A.C. Nitella Flexilis publicado na url www.sobrado-es.comEl sistema radicular formado por raíces finas y ramificadas carente de raíz principal sedenomina fibroso y es característico de todas las plantas monocotiledóneas, pero aveces se forma en las dicotiledóneas de producción vegetativa.Las raíces que crecen de tubérculos, de pecíolos de hojas o de pedazos de tallo, poseensistema radicular adventicioModificaciones de la raízEn sistemas pivotantes como la zanahoria o en la remolacha, en la raíz principal sealmacenan nutrientes, este sistema de raíz pivotante se denomina napiforme.En sistemas radiculares fibrosos también se presentan modificaciones, como sucede conla arracacha, la yuca que forman raíces carnosas tuberosas. 102
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 103 Fuente: Diseño Carmen Eugenia Piña LEl TalloEl tallo es el órgano que conecta la raíz y las hojas entre sí. Las funciones primordialesdel tallo son soporte y conducción del agua y sales minerales a las hojas y de sustanciaselaboradas de la hoja a la raíz. Algunas plantas se reproducen por medio del tallo(reproducción vegetativa), en muchas plantas los tallos acumulan sustanciasalimenticias.El tallo y las raíces de una planta trabajan conjuntamente, desempeñando funcionesdiferentes pero estrechamente relacionadas, los tejidos que constituyen las raíces y lostallos son similares, aunque los órganos en sí tienen diferencias estructuralesimportantes.Los tallos, lo mismo que las raíces, crecen de formas y tamaños muy diferentes, unosson troncos de los árboles gigantes que se elevan cientos de metros en los bosques,algunos solo viven algunas semanas, pero otros duran siglos.Existen muchos tipos de tallos con caracteres externos e internos diferentes:• Tallo leñoso. Posee una consistencia dura, entre ellos se cuentan árboles, arbustos ybejucos leñosos.• Tallo herbáceo: De consistencia maciza o hueca, son erguidos, los claveles, lahierbabuena y otras plantas de jardín. 103
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 104• Tallo de monocotiledóneas: De consistencia maciza o hueca, son erguidos y cilíndricoscomo el de la guadua, el maíz, los pastos y las palmas.• Tallos modificados: Son tallos que poseen forma y función excepcional. Entre ellos elcladodio, los rizomas y los zarcillos.• Cladodio: tallos aparentemente sin hojas, por ello realiza la función de fotosíntesis ytranspiración. Son suculentos, ejemplo: cactus.• Estolón: En la fresa, frambuesa, ahuyama, calabaza, el estolón es un tallo conentrenudos finos y largos con hojas en forma de escama. Se encuentra en la superficiedel suelo y es útil en la reproducción vegetativa.• Bulbo: Es un tallo subterráneo corto y grueso y envuelto en varias hojas. Su función esel almacenamiento de sustancias alimenticias y la conservación y la protección de lasyemas en tiempos muy fríos o muy calientes y secos. Este bulbo es útil en lareproducción vegetativa. Ejemplo: Cebolla.• Rizoma: Tallo subterráneo como en el lirio, es grueso y carnoso, crece horizontalmentesobre la superficie del suelo, útil n la reproducción vegetativa.• Zarcillo: Como en la uva, sirve más como medio de soporte del tallo a otros elementos.Como fríjol, badea, pepino.Estructura del talloAl observar un tallo podemos encontrar las siguientes estructuras: 104
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 105• Nudos: Pequeños puntos donde se adhieren las hojas.• Entrenudos: espacio entre nudo y nudo.• Yema apical o Terminal: Yema que se localiza al final del crecimiento longitudinal deltallo.• Yemas laterales: Se localizan en el ángulo formado por el pecíolo de la hoja y lacontinuación del tallo.• Cicatrices de escamas: Indican donde estuvo ubicada la yema Terminal. Sirven paradetectar la edad de la ramita.• Ramas: Formaciones laterales del tallo, dan mejor extensión a la planta y facilitan unamejor utilización de la luz para la fotosíntesis.La hojaSu principal función es la fotosíntesis y la transpiración, además sirve de protección a lasyemas laterales. Las principales partes de la hoja son: el limbo o lámina, el pecíolo y enalgunas las estípulas. Las hojas poseen las más diversas estructuras morfológicasespecialmente en su limbo, que puede ser de diferentes tamaños y formas La forma delas hojas varía ampliamente, dependiendo de la forma del limbo, base, ápice y tipo deborde, por lo que solo se presentan las más comunes.Según su forma• Oval.• Cordada en forma de corazón.• Deltoidea.• Acicular (en forma de aguja).• Linear (larga y angosta).• Lobulada (en forma de varios lóbulos).• Compuesta (formada de foliolos). 105
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 106• Lanceolada.• Arriñonada.• Espatulada.• Elíptica. Imagen Tomada de www.juntadeandalucia.es/.../imagenes/imagen2.jpgVenación• Reticular: Los nervios presentan ramificaciones en forma de red.• Paralela: Los nervios van paralelos de un lado a otro.Borde• Entero: Liso sin hendiduras.• Dentado: Hendiduras.• Aserrado. Borde.La disposición de sus hojas 106
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 107• Alterna.• Opuestas.• Verticiladas.Modificaciones de la hojaAlgunas de ellas son:• Suculentas. Gruesas y carnosas retienen agua, ejemplo: aloe o sábila, algunas plantasdesérticas poseen tallos suculentos y sus hojas están formadas por espinas queprotegen la pérdida de agua de la planta y actúan como órgano de defensa. Ejemplo:cáctus.Órganos reproductores de la plantaLa Flor Tomado de: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/concurso2004/ver/09/partes.htmLas flores son órganos reproductores de las plantas superiores, de la cual resultan lassemillas, portadoras de los caracteres genéticos para la siguiente generación.Morfología de la florAl observar una flor vemos que consta de cuatro partes o verticilios florales unidos alextremo modificado del tallo o receptáculo 107
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 108El cáliz El primer verticilio de la flor formado por los sépalos, cuya función es laprotección de la yema floral, y los verticilios internos.Existen dos tipos de cáliz:dialisépalo que presenta sépalos libres y gamosépalo.Corola Formada por los pétalos de variados colores, su función es atraer a los insectosútiles en la polinización. Al igual que el cáliz la corola puede ser dialipétala es decir conlos pétalos separados o gamopétala con los pétalos soldados.La simetría de la flor puede ser de dos tipos: Radical o actinomorfa cuando los pétalosson de igual tamaño y de distribución uniforme que permiten que la flor sea dividida encuatro (4) o más porciones equivalente y bilateral o zigomorfa cuando los pétalos son detamaño desigual y con una distribución equidistante entre ellos, lo cual permite dividir laflor en dos partes iguales. El receptáculo, el cáliz y la corola, juntos forman el perianto oenvoltura protectora de la flor.Androceo Formado por los estambres y constituyen el aparato sexual masculino. Elestambre consta de un tallo o filamento, que lleva en su ápice una antena en donde sedesarrollan los granos de polen. En el androceo, los estambres pueden estar libres(dalistémono) o soldados (gamostémono). Los estambres pueden ser todos iguales(isostémono), agruparse de dos en dos (didinamos) o en grupo de cuatro y otro de dos(tetradínamos).Gineceo Formado por varios pistilos que constituyen el aparto sexual femenino de la flor.El pistilo o carpelo consta de tres partes: El ovario, el estilo y el estigma, que es rugoso yesponjoso con el fin de atrapar el polen. Los carpelos pueden presentarse separados oestar soldados entre sí parcial o totalmente. El ovario contiene los óvulos, cada óvulocontiene un saco embrionario, dentro del cual crece la ovocélula.La posición del ovario puede ser superada por encima de la inserción de los demásverticilios florales como en el nabo, tomate, ciruela, durazno, o infera por debajo de estainserción.Plantas monóicas y dióicasLas plantas pueden ser dióicas cunado poseen flores de un solo sexo, femeninas omasculinas unisexuales, ejemplo: papayo, joroba o fresno el inchi. Cuando la mismaplanta posee flores femeninas y masculinas, ejemplo: maíz y nogal, se denominamonoica.Fórmula floralPermite resumir las características de una flor, para tal fin se utilizan símbolos, letras ynúmeros, los cuales se describen con una determinada secuencia así: 108
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 1091. Simetría: La cual puede ser actinomorfa simbolizada con un asterisco , ozigomorfa representada con una flecha invertida2. Sexo: Si la flor es unisexual se representa su sexo así:3. Cáliz: Se presenta con la letra C seguida del número de sépalos. En el caso de quelos sépalos sean soldados (gamosépalos) el número de sépalos se encierra en unparéntesis, ejemplo: C (5).4. Corola: Se simboliza con la letra K seguida del número de pétalos. Si los pétalos sonunidos o soldados (gamopétala) el número de pétalos se encierra en un paréntesis K(5)si los pétalos son libres el número de pétalos va sin paréntesis K5.5. Androceo: Se representa por la letra A seguida del número de estambres, si sonlibres se representa sin paréntesis A5 si los estambres son soldados el número de estosva dentro de un paréntesis A(5). Pueden representarse de acuerdo a su agrupaciónA2+2.6. Gineceo: Se representa con la letra G indicando la posición del ovario con una rayapequeña así: si es inferior la raya va debajo de la letra (G) si es superior la raya vaencima de la letra (G). Seguida del número de carpelos o pistilos, el cual va sinparéntesis si son libres o dentro de un paréntesis si los carpelos son soldados G(5).Ejemplo: 109
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 110InflorescenciaEn la mayoría de las plantas no se forma una sola flor en el ápice del tallo o en la axilade una hoja, sino que en una rama o planta se desarrollan arreglos de pequeñas flores,denominadas inflorescencias.Las inflorescencias pueden clasificarse en Racemosas, cimosas y compuestas.1. Racemosas: Tienen crecimiento centrípeto y pueden ser:- Racimo: Presenta un eje principal alargado y flores pediceladas en toda su extensión.- Umbela: De un punto del pedúnculo parten pedicelos como radios.- Corimbo: Tiene un eje principal a lo largo del cual salen pedicelos permitiendo a lasflores estar en un mismo nivel.- Espiga: Del pedúnculo o eje salen flores sésiles.- Capítulo o cabezuela: De un eje ensanchado salen flores sésiles.2. Cimosas: Su crecimiento es centrífugo, definido y pueden ser:- Monocasio: Formado por una flor principal terminal y otra lateral secundaria.- Helicoidea: Con un eje prolongado y flores a ambos lados.- Dicasio: Con una flor lateral y dos secundarias laterales.- Escorpioidea: Con flores a un solo lado y eje curvado o enmallado.Las inflorescencias también pueden formarse por la modificación o la combinación dedos inflorescencias simples. Ejemplo: racimo de racimos, racimos de espigas, umbela decapítulos.El fruto y la semillaDespués del proceso de fecundación, el ovario maduro con o sin partes asociadas seconvierte en fruto. La pared del ovario junto con las partes asociadas (si se tienen) seconvierte en pericarpio o partes protectoras que rodean la semilla. Al madurar elpericarpio puede contener sustancias de reserva que constituyen la pulpa en frutoscarnosos. En otros frutos el pericarpio es seco. La semilla es el óvulo maduro, y contieneel embrión y las sustancias alimenticias necesarias para su desarrollo y crecimiento.Enlas ginospermas la semilla se desarrolla en la superficie de las escamas de los conos, en 110
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 111las angiospermas la semilla se desarrolla dentro de la pared protectora del ovario. Lassustancias alimenticias se encuentran en el endosperma o en el mismo embrión en lasdicotiledóneas, en monocotiledóneas se ubica en el albumen.Clasificación de frutos según Fuller y otros (Botánica, Editorial Interamericana)1. Frutos simples: El fruto simple consta de un solo ovario madurado. Las clasesprincipales de frutos simples son:a) Frutos carnosos: Pericarpio blando y carnoso en el momento de la madurez. Lassemillas escapan de los frutos carnosos como resultado de la descomposición de lostejidos carnosos.Baya: Pericarpio totalmente carnoso, ejemplo: Uva, banano, tomate, papaya, sandía,guayaba, naranja, pepino, pimentón.Drupa: el exocarpio es una capa delgada, el mesocarpio es grueso y carnoso, elendocarpio es duro y pétreo, ejemplo: melocotón, coco, aceituna, cereza, albaricoque.b) Frutos secos: Pericarpio seco, quebradizo y duro en la madurez, contiene variassemillas.Frutos deshiscentes: Se abren en forma natural para liberar las semillas, ejemplo:arveja, fríjol, habichuela, magnolia, lirio, tulipán, violeta.Frutos indehiscentes: No se abren al llegar la madurez contienen una o dos semillas.Frutos agregados: Es un racimo de varios ovarios madurados, producidos por una solaflor y llevados en el mismo receptáculo. Ejemplo: frambuesa y zarzamora.Frutos múltiples: Racimos de muchos ovarios madurados producidos por varias floresamontonadas en la misma inflorescencia, ejemplo: mora y piña, higuera.Frutos accesorios: Frutos que constan de uno o más ovarios madurados, con tejidos deotras partes florales, como el cáliz o el receptáculo. En un fruto accesorio, estos tejidoscomplementarios están a menudo muy desarrollados, hasta constituir la parte principalde la estructura designada popularmente “fruto”, entre los frutos accesorios familiaresfiguran las fresas. en la que los frutos individuales son aquenios, llevados a unreceptáculo suculento, rojo, dulce, extensamente desarrollado. Otro tipo de frutoaccesorio es el pomo ejemplificado por manzanas y peras, en que los ovarios madurosestán rodeados de tejido de receptáculo y cáliz agrandado, en los que estánalmacenadas grandes cantidades de alimento y agua. 111
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 112 En la tabla siguiente se resume la función que realiza cada uno de los órganos queconforman la planta Órgano Función Raíz Fijación de la planta al suelo Absorción de agua y minerales del suelo En algunas plantas son órganos de almacenamiento como en la zanahoria y la yuca Tallo Conecta la raíz y las hojas Conduce agua y sales minerales de la raíz a las hojas Conduce sustancias elaboradas de las hojas a la raíz En algunas plantas son órganos de almacenamiento como en la papa y la cebolla cabezona Puede servir para la reproducción vegetativa de algunas plantas. Hoja Fotosíntesis o producción de alimento Respiración de la planta a través de estomas Transpiración Flor Formación de semillas Reproducción sexual de la planta Almacenamiento como en el brócoli, el coliflor Fruto Guardar y proteger las semillas Almacenamiento de sustancias alimenticias Semilla Contener el embrión de la nueva planta Reservar sustancias alimenticias para el desarrollo y crecimiento del embrión 112
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 113 Capitulo 4 MicroorganismosIntroducciónLa microbiología estudia los microorganismos u organismos unicelulares generalmentemicroscópicos que se dividen en: virus; bacterias; protozoos, algunas algas y hongos.Según el objeto de estudio o de interacción entre el hombre y los microorganismos sepueden señalar múltiples clasificaciones para casos específicos de la microbiología. Porejemplo: bacteriología, microbiología agrícola, microbiología de alimentos, microbiologíaambiental, protozoología, micología, virología, entre otras.El objeto material de la microbiología viene delimitado por el tamaño de los seres queinvestiga, lo que supone que abarca una enorme heterogeneidad de tipos estructurales,funcionales y taxonómicos: desde partículas no celulares como los virus, viroides ypriones, hasta organismos celulares tan diferentes como las bacterias, los protozoos yparte de las algas y de los hongos, los cuales según la clasificación de Whittakerconforman reinos distintos a plantas y animales.Lección 22 Los VirusCaracterísticasLos virus son organismos submicroscópicos, de forma variable pueden ser alargados,icosaédricos (polígono de 20 lados), algunos como los bacteriófagos que atacan a lasbacterias, tienen forma más compleja su estructura presenta cabeza y cola. Los viruscontienen solamente un tipo de ácido nucleico que puede ser: ADN (ácidodesoxirribonucleico) o ARN (ácido ribonucleico), rodeado de una cubierta de proteínadenominada cápsida la cual tiene función protectora. Microfotografía de Adenovirus Tomada de http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookDiversity_1.html http://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/linda.html 113
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 114Algunos tipos de virus poseen también una envoltura, constituida por lípidos y proteínas,que tiene su origen en la membrana de la célula infectada y envuelve la cápsida, es elcaso del virus de inmunodeficiencia humana. A esta estructura completa se la denominapartícula vírica o virión. Los virus no tienen organización celular, ni pueden realizar susprocesos metabólicos de manera independiente, por lo que se les sitúa en el límite entrelo vivo y lo no vivo. Para su replicación necesitan de células vivas constituyéndose enparásitos intracelulares obligados. Los virus pueden actuar de dos formas distintas:• Como agentes infecciosos productores de enfermedades en el hombre, las plantas ylos animales. Se reproducen en el interior de las células que infectan de donde obtienentodo el material y los mecanismos requeridos para su replicación.• Como agentes genéticos que modifican el material hereditario de las células queinfectan, al unirse a su material genético y causar variabilidad genética.Los virus que infectan a las bacterias se denominan bacteriófagos Gráfica: Representación esquemática de un virus bacteriófago Fuente: Carmen Eugenia Piña Gráfica Representación esquemática de bacteriófago infectando una bacteria Fuente: Carmen Eugenia Piña 114
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 115Mecanismo de replicación de los virusEl proceso se inicia con la adhesión del virus a la célulaEl virus penetra dentro de la célula e inyecta en ella su ácido nucleico (materialgenético).El ADN de la célula fabrica las proteínas víricas y el ácido nucleico viral se replica en lacélula que parásita utilizando las enzimas, el material y los mecanismos de la célula quehospeda.Cuando hay suficiente cantidad de ácido nucleico viral este se ensambla con la proteínavírica y abandona la célula.Clasificación de los virusLos virus no se clasifican en ninguno de los 5 reinos propuestos por Whittaker debido aque no tienen organización celular, y utilizan los procesos anabólicos de las célulashospedadoras para su replicación. Tampoco se ubican en ninguno de los 3 dominiosEl ICTV (Comité Internacional de Taxonomía de Virus) propuso un sistema universal declasificación viral. El sistema utiliza una serie de taxones como se indica a continuación:Orden (-virales).Familia (-viridae)Subfamilia (-virinae)Genero (-virus)Especie ( ).Los virus se agrupan en familias y subfamilias cuyo nombre se ha latinizado; porejemplo, los virus herpes se agrupan en la familia Herpesviridae. Las subfamilias tienenel sufijo “nae”, Ej: Herpesvirinae.El otro tipo de agrupación es el género, que no se nombra en forma latinizada, porejemplo, herpesvirus.Por ejemplo, el virus Ebola de Kikwit se clasifica como:Orden: MononegaviralesFamilia: FiloviridaeGénero: FilovirusEspecie: virus Ebola Zaire 115
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 116Los criterios utilizados en este sistema de clasificación son:a) Tipo y naturaleza del genoma. (AND; ARN)b) Morfología de la partícula vírica o virion: simetría de la nucleocápsula, presencia deenvoltura.c) Mecanismo de replicación HospederoOtro sistema de clasificación se basa en la capacidad de infectar determinadas célulashuésped y de acuerdo con ello se subdividen en tres clases principales: virus animales,virus bacterianos o bacteriófagos y virus de las plantasOrigen de los virusExisten 2 hipótesis sobre el origen de los virus:http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/071/htm/sec_18.htm1. Una teoría propone que los virus son consecuencia de la degeneración demicroorganismos (bacterias, protozoarios y hongos) que alguna vez fueron parásitosobligatorios de otras células, a tal grado que se convirtieron en parásitos intracelulares yperdieron paulatinamente todos los componentes necesarios para desarrollar un ciclo devida libre independiente de la célula hospedera. Sin embargo, el hecho de que laorganización de los virus es de tipo no celular, es un importante argumento en contra deesta teoría, ya que las cápsides virales son análogas, desde el punto de vistamorfogenético, a los organelos celulares constituidos por subunidades de proteína, talescomo flagelos y filamentos que forman el citoesqueleto, y no son parecidas a lasmembranas celulares. Por otra parte, las envolturas de los virus no muestran similitudesarquitectónicas con las membranas celulares o en caso de poseer dicha arquitectura esdebido a que la envoltura viral fue adquirida como consecuencia de la protrusión o brotede la partícula viral a través de la membrana celular.2. La otra teoría propone que los virus son el equivalente a genes vagabundos. Porejemplo, es probable que algunos fragmentos de ácido nucleico hayan sido transferidosen forma fortuita a una célula perteneciente a una especie diferente a la que pertenecendichos fragmentos, los cuales en lugar de haber sido degradados (como ocurregeneralmente), por causas desconocidas podrían sobrevivir y multiplicarse en la nuevacélula hospedera. 116
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 117Enfermedades viralesLos virus son causantes de enfermedades infecciosas en el hombre como son : laviruela, la gripe, la hepatitis, las paperas, la rabia, la poliomielitis, el SIDA, el sarampión ,la encefalitis, la rubéola, el herpes, la fiebre amarilla ésta última transmitida por unvector; en los animales originan el moquillo, la rabia, la influenza, la encefalitis, el cólera;y en las plantas enfermedades como el virus del mosaico del tabaco y el virus delmosaico amarillo del nabo entre otras.Los mecanismos de trasmisión son diversos algunos por vía respiratoria cuando lapersona enferma estornuda o tose; otros a través de picaduras de insectos es el caso dela fiebre amarilla; o por mordedura de animales enfermos como en el caso de la rabia;los que causan trastornos digestivos por vía oral-fecal y por inoculación con jeringas uobjetos infectados, por transfusión de sangre contaminada, por relaciones sexuales sinprotección y por último a través de la madre al hijo durante el embarazo o en el momentodel parto. En el caso de las plantas la trasmisión se hace por insectos o nematodos. Losmedios para prevenir la infección viral son las vacunas que causan inmunidad, evitar elcontacto con personas infectadas, esterilización de objetos, uso de jeringas desechables.Importancia biológica de los virusLos virus sirven para adelantar investigaciones biológicas relacionadas con sumecanismo de replicación y así poder encontrar mecanismos para controlar sumultiplicación. Los virus permiten la elaboración de vacunas, fueron de los primerosmodelos para el estudio del funcionamiento del genoma, los biólogos utilizan los viruspara estudiar el mecanismo de control de la información genética y extrapolarlo aorganismos más complejos. Algunos virus atacan bacterias e insectos perjudicialesayudando a mantener el equilibrio ecológico. Los virus sirven como mediadores en elintercambio genético entre individuos de una misma o diferentes especiesproporcionando variabilidad de los organismos y por ende disminuyen la susceptibilidada ser infectados. Por ejemplo, las bacterias que han sido infectadas por virus –bacteriófagos- pueden realizar funciones que en otras condiciones no podría realizarAlgunos virus se utilizan en medicina para introducir información a células animales quepresenten defectos genéticos o adquiridos y así lograr que funcionen normalmente.ViroidesSon moléculas de ARN circular (300-400 nucleotidos) que carecen de cubierta viral ocápsida, son de tamaño menor que los virus. Se encuentran en células vegetales dondecausan enfermedades. Debido a que los viroides no codifican para ninguna proteínadeben necesariamente reclutar proteínas y vías metabólicas de la célula hospedera paracompletar su ciclo infeccioso. Se les considera como la etapa primitiva de los virus. Secree que los viroides podrían proceder evolutivamente de los intrones. 117
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 118Características1. Bajo peso molecular2. No tienen cápsula proteica3. Se multiplican en forma autónoma4. Parásitos obligados5. InfecciososPriones Son proteínas que se multiplican en la célula hospedadora donde generangraves alteraciones. Todas las enfermedades ocasionadas por priones son neurológicas,por ejemplo el síndrome de las vacas locas. A continuación se presenta una ampliacióntomada de:http://enfenix.webcindario.com/biologia/microbio/priones.phtmlProteínas del Prion Los priones son agentes patógenos formados por una proteína(proteína del prión o PPr). Los priones, o las enfermedades producidas por priones,tienen un comportamiento sorprendente, por un lado se transmiten verticalmente, comocualquier enfermedad hereditaria típica, mientras que por otro lado se comportan demanera infectiva, transmitiéndose horizontalmente, mediante contagios que puedendarse entre individuos de distintas especies. La proteína del prión (PrP) normal, tieneuna secuencia de aminoácidos, (estructura primaria) idéntica a la proteína del priónpatógena. La diferencia entre las dos recae en la estructuras secundaria y terciaria Proteína de Prion Normal Proteína de Prion patógeno 118
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 119 Proteína patógena infectando una normalInteracción de proteína normal con proteína patógena Estructura terciaria de la proteína del prión Estructura secundaria del PrionLa proteína normal es muy rica en hélices alfa , la proteína patógena lo es en láminasbeta . Este cambio de configuración es crucial, ya que las proteínas con láminas betason muy resistentes a las enzimas proteolíticas, al calor y no se disuelven en agua. Perosobre todo, la proteína alterada tiene una característica única: interacciona con unamolécula de proteína normal, le cambia la conformación y la hace capaz de convertir lasestructuras de más proteínas normales. Ahí radica al parecer, el poder infectivo de losprionesEsquema explicativo poder infectivo de los Priones 119
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 120Puede ocurrir que la proteína patógena infecte individuos que producen proteína normal(a), como ha ocurrido por ejemplo al consumir las vacas piensos elaborados a partir deovejas enfermas. En este caso la proteína patógena origina un cambio conformacionalde la proteína normal (b), transformando las hélices alfa de su estructura proteica enláminas beta. Las nuevas proteínas patógenas inducen el cambio en otras normales, locual produce un efecto de "cascada".Profundización sugerida para estudiantes de Regencia de Farmacia, Zootecnia, eIngeniería de Alimentos. Curso sobre Virología de la Universidad de Rochester:http://www.medynet.com/usuarios/nnuneza/virologia/indexviral.htmlhttp://www.virology.net/ Journal sobre virologíaLecturaNuevas investigaciones confirman el origen vírico de la obesidadEl 30% de los casos pueden deberse a infecciones y una vacuna puede prevenirhasta el 15% del sobrepeso 120
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 121Nuevas investigaciones confirman que el 30% de los casos de obesidad son debidos ainfecciones víricas y que una vacuna puede reducir el crecimiento de la enfermedad enun 15%. Lo que en 1997 se descubrió en animales y el año pasado en humanos, seconfirma plenamente ahora: el adenovirus Ad-36 desempeña un papel crucial en laobesidad humana, originando hasta 20 kilos de más en las personas infestadas. Enconsecuencia, de la misma forma que se previenen enfermedades como la rubéola o lapolio, una protección similar aplicada en la infancia evitaría que los niños desarrollasen elsobrepeso en la edad adulta. Por Marta Morales.Cierto tipo de obesidad, derivada de un virus, podría evitarse por medio de vacunas,según el equipo médico que lleva investigando la posible relación de la obesidad con untipo de virus y que ha informado del estado de sus conocimientos en el congreso de laNAASO norteamericana, una asociación líder en investigación científica sobre laobesidad, celebrado la pasada semana en Vancouver.El investigador Nikhil V. Dhurandhar, del Centro de Investigaciones Biomédicas dePennington, Lousiana, Estados Unidos, afirmó en Vancouver que el exceso de peso estárelacionado, en ciertos casos, con infecciones virales. Explicando el estado actual de susinvestigaciones, que ya fueron objeto de un estudio publicado recientemente por elInternational Journal of Obesity, Dhurandhar señaló que se ha comprobado que eladenovirus 36 (Ad-36) estaba presente seis veces más en los obesos que en laspersonas de peso normal.Hasta ahora se han identificado al menos 40 subtipos de adenovirus que puedenprovocar problemas respiratorios e infecciones gastrointestinales. Según el profesorDhurandhar, sus investigaciones demuestran que el Ad-36 desempeña un papel crucialen la obesidad humana.En el estudio publicado en el International Journal of Obesity, que analizó a 502personas, demostró que el 30 por ciento de ellas presentaban anticuerpos del virus Ad-36, mientras que los mismos anticuerpos estaban presentes únicamente en el 5 porciento de las personas no obesas. El estudio reveló asimismo que los obesos infestadoscon el Ad-36 pesan una media de 20 kilos más que las demás personas investigadas.Estos obesos se distinguen además de los otros en que, paradójicamente, tienen unatasa más baja de colesterol y de triglicéridos. Los investigadores consideran que el Ad-36 afecta al metabolismo de las células adiposas en crecimiento, favoreciendo laacumulación de grasa y su rápido crecimiento. Eso significa que una persona infestadapor el virus engorda mucho más que otra persona que coma la misma cantidad y tipo dealimentos.Dhurandhar considera que el exceso de peso está relacionado, en ciertos casos, coninfecciones virales. En consecuencia, de la misma forma que se previenenenfermedades como la rubéola o la polio, señala que una protección similar aplicada enla infancia evitaría que los niños desarrollasen el sobrepeso en la edad adulta. 121
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 122Dhurandhar está especializado en la investigación de las relaciones entre los virus y laobesidad, y ha desarrollado su propia teoría acerca de lo que ha bautizado como el“virus de la obesidad”, perteneciente al grupo de los llamados adenovirus.Virus identificadoLos adenovirus son virus de tamaño mediano, de los que existen 49 tipos agrupados enseis subgéneros (de la A a la F). Generalmente estables contra agentes químicos ofísicos, los adenovirus pueden sobrevivir durante un tiempo prolongado fuera del cuerpo.Sus efectos más comunes en el organismo humano son las enfermedades respiratorias,pero también producen gastroenteritis, conjuntivitis, cistitis y sarpullidos.Uno de estos adenovirus es capaz además de producir obesidad. Las investigaciones deDhurandhar han demostrado que existe una relación entre la grasa que genera el cuerpoy la presencia de los anticuerpos del AD-36 en la sangre. Investigaciones previas yahabían demostrado que ratones y monos a los que se les había inyectado dicho virusganaban peso rápidamente.Hasta ahora se sabía que la obesidad está relacionada con múltiples factores. Aunque amenudo vaya asociada a un consumo excesivo de alimentos o a un tipo de vidasedentaria, el caso es que también existen otras causas, como la herencia genética, elcontacto con los contaminantes o la ingesta de medicamentos.Evitar graves riesgosLos riesgos que para la salud entraña la obesidad son múltiples. Además de la muerte, elsobrepeso propicia un gran número de enfermedades crónicas como la diabetes, lahipertensión, el exceso de colesterol en la sangre, los infartos cerebrales, los problemascardiacos (varios estudios han demostrado que por cada kilogramo de sobrepesoaumenta en un 1% el riesgo de muerte por enfermedades coronarias), el cáncer(principalmente de colon en hombres y mujeres, de recto y de próstata en hombres, y deútero y pecho en mujeres). Otras enfermedades derivadas del exceso de peso serían laartritis y los problemas respiratorios.El Dr. Dhurandhar comenzó a interesarse en los casos virales de la obesidad en los años80, mientras trabajaba como médico en Bombay, en la India. Allí pudo constatar queciertos agentes patógenos provocan un rápido aumento del peso en algunos animalesdespués de ser infestados con el Ad-36.La NAASO norteamericana ofrece en su web la posibilidad de calcular la masa corporal.Por su parte, la empresa Obetech ofrece la posibilidad de descubrir si una persona estáinfestada por el Ad-36. La obesidad mata cada año en Estados Unidos a 300.000personas y los descubridores del origen vírico de la obesidad consideran que el AD-36 122
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 123tiene infectada al 20% de la población norteamericana. Una vacuna podría prevenir el15% de los casos de obesidad, según sus estimaciones.Cirugía peligrosaLa divulgación de los avances en esta investigación coinciden con la publicación de otrosestudios en Estados Unidos que desvelan que los riesgos de morir como consecencia dela cirugía aplicada a la reducción de peso son mayores de lo que se pensaba, inclusoentre las personas con sobrepeso que están entre los 30 y 40 años de edad.Hasta ahora se pensaba que la tasa de mortalidad en esta categoría de edad, la mássusceptible de sufrir una cirugía para reducir el sobrepeso, era del uno por ciento. Sinembargo, un nuevo estudio revela que entre los 35 y los 45 años de edad, la muerte selleva al 5 por ciento de los hombres y al 3 por ciento de las mujeres que han sufrido estetipo de intervenciones quirúrgicas. Los porcentajes de mortandad se elevan en lospacientes que tienen entre 45 y 54 años de edad.La posible vacuna contra la obesidad y el descubrimiento de los riesgos quirúrgicos,pueden provocar un giro en los comportamientos asociados a esta enfermedad. Elnúmero de estadounidenses que recurrieron a la cirugía para reducir su peso semultiplicó por cinco entre 1998 y 2002.Según un estudio de la Agencia para la Investigación y Calidad de la Sanidad (AHRQ),mientras que en 1998 sólo 13.386 estadounidenses recurrieron a la cirugía bariátrica, en2002 la cifra ascendió hasta los 71.733, debido en gran parte a un aumento del 900 porciento en las operaciones en pacientes con edades entre los 55 y 64 años.Written by Marta Morales on miércoles 19 Octubre 2005Profundización:http://www.medynet.com/usuarios/nnuneza/virologia/indexviral.htmlhttp://www.virology.net/Lección 23. Las Arqueobacterias y BacteriasIntroducciónCarl Woese mediante la secuenciación de la molécula de ARNr, comprobó que losprocariotas pertenecientes al reino Mónera se dividían en 2 grupos o dominios: alprimero de ellos lo llamó Eubacteria o Bacterias verdaderas y comprende las bacteriasmás comunes que habitan en el cuerpo de los seres vivos, suelo, aire y agua e incluyelas Cianobacterias o algas verdeazules, con capacidad de realizar fotosíntesis. Poseen 123
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 124además de la clorofila un pigmento azul llamado ficocianina. Las cianobacterias seutilizan como indicadoras de polución orgánica. Las bacterias o eubacterias sonmicroorganismos que habitan en el aire, suelo, agua y cuerpo de otros organismos. Sonprocariotas, unicelulares de organización muy sencilla. Se estima que existen unas 1700especies. El segundo grupo lo llamó Arqueobacteria o Arquea e incluye las bacteriasque pueden crecer en condiciones extremas como los hielos antárticos psicrófilas, o enaguas muy hirvientes son las arqueas llamadas termófilas extremas, o las que habitan enmedios anaerobios, con pH muy ácido, las bacterias productoras de gas metano y lasque se desarrollan en medios salinos o sea las halobacterias. Algunas arqueas sonhabitantes del intestino del hombre y animalesCaracterísticas de las ArqueasForma de las Arqueas Presentan formas similares a la de las bacterias verdaderas:esféricas, individuales o en grupo, bacilares, filamentosas, lobuladasEstructura de ArqueaPared Celular semejante a la pared celular de las bacterias gram negativas. Formadapor formada por lípidos, proteína o glicoproteína a diferencia de la pared celular depeptidoglucano de las eubacterias. La pared presenta simetría hexagonal y adquierediferentes morfologías como respuesta a los diferentes ambientes en los cuales sedesarrolla.Membrana Plasmática puede presentar invaginaciones o mesosomas parecidos a losde las bacterias gram positivas. Carecen de ácidos grasos y en su lugar tienen cadenaslaterales compuestas de unidades repetitivas de isopreno unidas por enlaces éter alglicerol que constituyen el gliceroldiéter cuando se distribuyen a manera de bicapa y elgliceroltetraéter cuando es a manera de monocapa, este último arreglo es muy estable atemperaturas altas por lo tanto, no es una sorpresa que se encuentre principalmente enlas arqueas termoacidófilas.Protoplasma (citoplasma), separado en cromoplasma (periférico y pigmentado) ycentroplasma (central, granuloso e incoloro). Los pigmentos que se encuentran en elcitoplasma son: clorofila a, c, carotenoides, phycoxantina, ficocianina C, de color azul,ficocianobilina, ficoeritrina C, de color rojo, ficoeritrobilina entre otros.Nucleoplasma contiene el ADN puede aparecer en forma de pequeños gránulos,pueden aparecer granos de volutina, cianoficina y ribosomas. El ARN y enzimas dearqueobacterias son diferentes al de las bacterias verdaderas. 124
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 125 Las arqueóbacterias presentan además mecanismos de defensa contra las condiciones extremas que podrían afectarlas. Por ejemplo ellas fabrican una variedad de moléculas y enzimas protectoras. Las arqueas que viven en medio ambiente altamente ácidos, poseen en su superficie celular unas moléculas cuya función es tomado de: ponerse en contacto con el ácido para evitar que http://www.latinoseguridad.com/ penetre en la célula y así evitar que el ADN seLatinoSeguridad/Fenat/Arqueas.shtml destruya.Las arqueas halófilas toman del exterior sustancias como el cloruro de potasio paraequilibrar el interior de la célula y evitar que el agua salada penetre y destruya la célula.Se pueden encontrar en algunos tipos de alimentos en los que se han utilizado altasconcentraciones de sal (salmueras) para su preservación como es el caso de pescados ycarnes, en donde se reconoce su presencia porque forman manchas rojas. Las arqueasobtienen energía a partir de compuestos como hidrógeno, dióxido de carbono y azufre.Algunas lo hacen a partir de la energía solar a través de la bacteriorodopsina, unpigmento que reacciona con la luz y permite que la arqueobacteria fabrique el ATP.Eubacterias - Las cianobacterias Las cianobacterias conocidas comúnmente como algas verde-azuladas por su color verde- azulado (a veces rojizo, pardo o negro). Se caracterizan por que son procariotas (sin núcleo verdadero), autótrofos (fundamentalmente). Unicelulares, tamaño entre 1 µm hasta varios micrómetros. La reproducción en las cianobacteriaas puede ser asexual, por bipartición, o por fragmentación de filamentos Algunas experiencias parecen confirmar que existen fenómenos que implican la recombinación de material genético, al igual que en las bacterias. Los géneros Oscillatoria, Spirulina y Rivularia presentan movimiento 125
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 126Importancia biológica de cianobacteriashttp://www.eez.csic.es/~olivares/ciencia/fijacion/cianobacterias.htmLas cianobacterias son organismos antiguos que se caracterizan por conjugar el procesode la fotosíntesis oxigénica con una estructura celular típicamente bacteriana. Al serresponsables de la primera acumulación de oxígeno en la atmósfera, las cianobacteriashan tenido una enorme relevancia en la evolución de nuestro planeta y de la vida en él.En la actualidad presentan una amplia distribución ecológica, encontrándose enambientes muy variados, tanto terrestres como marítimos, e incluso en los másextremos, siendo la fotoautotrofia, con fijación de CO2 a través del ciclo de Calvin, suprincipal forma de vida, y contribuyendo de manera importante a la productividadprimaria global de la Tierra. En relación con esto, es también relevante el hecho de quemuchas cianobacterias sean capaces de fijar el nitrógeno atmosférico, siendo, a su vez,capaces de hacerlo en condiciones de aerobiosis (de hecho, ciertas cianobacteriasrepresentan los mayores fijadores en amplias zonas oceánicas contribuyendo de formaimportante a la cantidad total de nitrógeno fijado en vida libre).Cianobacterias y fijación de nitrógenoLa existencia conjunta de la fotosíntesis y de la fijación de nitrógeno ha requerido eldiseño de estrategias que hagan posible el funcionamiento de ambos procesosantagónicos desde el punto de vista de sus requerimientos ambientales. Entre talesestrategias la separación en el tiempo o en el espacio de ambas funciones permite eldesarrollo normal de la célula en condiciones de bajos niveles de nitrógeno combinado.En este sentido, merece particular mención la capacidad de algunas especiesfilamentosas de desarrollar unas células llamadas heterocistos, enormementeespecializadas en la fijación del nitrógeno en ambientes aeróbicos.Los heterocistos son células especializadas, distribuidas a lo largo o al final del filamento(cianobacterias multicelulares filamentosas), los cuales tienen conexiones intercelularescon las células vegetativas adyacentes, de tal manera que existe un continuo movimientode los productos de la fijación de nitrógeno desde los heterocistos hacia las célulasvegetativas y de los productos fotosintéticos desde las células vegetativas hacia losheterocistos (Todar, 2004).Las bases moleculares del proceso de diferenciación de los heterocistos y elestablecimiento del patrón de distribución de los mismos en el filamento cianobacterianoconstituyen uno de los campos más activos en el estudio actual de las cianobacterias y,asimismo, representa un modelo simple de establecimiento de patrones espaciales dediferenciación cuyo estudio puede abordarse con la gran variedad de herramientasdesarrolladas para el análisis genético-molecular de las cianobacterias, que incluyen la 126
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 127construcción de especies y la disponiblidad de la secuencia completa de los genomas devarias de ellas.Muchas cianobacterias, por ejemplo, Anabaena azolla juegan un papel importante en eldesarrollo de cultivos como el arroz. Anabaena azollae , en simbiosis con helechos ,proporciona hasta 50 kg de nitrógeno/ha siendo la utilización de este sistema fijadorgeneral en muchas regiones del sudeste asiático.(Con la contribución de Antonia Herrero, Instituto de Biología Vegetal y Fotosíntesis,CSIC.)Las Bacterias o eubacterias son microorganismos que habitan en el aire, suelo, agua ycuerpo de otros organismos. Son procariotas, unicelulares de organización muy sencilla. Gráfica Representación esquemática de una bacteria fuente: Carmen Eugenia Piña LópezCaracterísticasEl tamaño microscópico de las bacterias está determinado genéticamente, y depende dela cepa, de las condiciones ambientales (nutrientes, sales, temperatura, tensiónsuperficial).La unidad de medida bacteriana es el micrómetro, que equivale a 1/1000 milímetros (10-3 mm) = 1 micrómetro). Para darse una idea de su tamaño se calcula que en uncentímetro cúbico cabe alrededor de un millón de billones de bacilos de tamaño medio.El rango en el tamaño de las bacterias es muy variado, existen bacterias como lasnanobacterias de aproximadamente un 0.05 m m, o bacterias de un tamaño mayor comoEpulopiscium , un comensal del intestino del pez cirujano que mide 0.5 mm. Algunosmicoplasmas tienen tamaños que oscilan entre 0.2 a 0.3 micrómetros (mm) de diámetroEscherichia coli habitante natural en el intestino humano mide aproximadamente 0.5 m mde ancho por 2 m m de largo. 127
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 128Las bacterias difieren en la forma, las hay esféricas u ovales llamadas cocos, alargadascilíndricas en forma de bastón se les denomina bacilos, en forma de espiral o helicoidal,los espirilos, en forma de coma las llamadas vibrios y algunas en forma cuadrada conlados y esquinas en ángulo recto. La forma de la bacteria puede ser modificada por lascondiciones ambientales.Composición Las bacterias están constituidas por un 70% de agua y un 30% de materiaseca, de esta materia seca el 70% corresponde a proteínas, el 3% a ADN, el 12% aARN, el 5% a azucares, el 6% lípidos y el 4% a mineralesEstructura de las bacterias: Dentro de este grupo se encuentra la pared celular, losflagelos, esporas, fimbrias o pelos y cápsula. Estas estructuras no siempre seencuentran en todas las bacterias, por lo tanto se consideran variables, razón por la cualse estima que no son esenciales. La célula bacteriana consta de:* Pared celular: es una estructura rígida, se encuentra rodeando la membranacitoplasmática de casi todas las bacterias, posee una gran rigidez lo cual le confiere granresistencia. Se considera esencial para el desarrollo y división bacteriana; cumple condos funciones importantes: mantener la forma de la célula y evitar que la célula colapsedebido a las diferencias de presión osmótica por el constante intercambio de fluidos. Elgrosor de la pared de las bacterias oscila entre de 10 y 80 nanómetros. La pared celularconstituye una porción apreciable del peso seco total de la célula; dependiendo de laespecie y de las condiciones de cultivo puede representar del 10 al 40 por ciento delpeso seco del organismo.En las eubacterias la pared celular contiene peptidoglicano, compuesto que no seencuentra en las células eucariotas. En las bacterias gram- positivas se halla inmerso enuna matriz aniónica de polímeros azucarados, mientras que en las bacterias gram-negativas está rodeada por una membrana externa, e inmersa en un espacioperiplásmico. El prefijo gram proviene de la técnica de coloración que se utiliza para ladiferenciación primaria del tipo de bacteria. Además de los compuestos anteriores, seencuentran el ácido diaminopimélico y ácido teicoico* Membrana plasmática la cual presenta invaginaciones, que son los mesosomas quecontienen enzimas que participan en la duplicación del ADN, en la membrana plasmáticase localizan también enzimas que intervienen en la producción de energía (ATP), funciónque en la célula eucariótica cumple la mitocondria.* Los mesosomas son repliegues y extensiones de la membrana citoplasmática,intervienen en procesos metabólicos y de reproducción de la célula bacteriana.* Citoplasma el cual presenta un aspecto viscoso, en él se encuentran: materiales dereserva , ARN, ribosomas, un nucleoide ubicado en su zona central donde se encuentrala mayor parte del ADN bacteriano en algunas bacterias se encuentran dispersos por el 128
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 129citoplasma fragmentos circulares de ADN con información genética llamados plásmidos ypigmentos fotosintéticos en el caso de bacterias fotosintéticas. En el citoplasma serealizan los procesos metabólicos de la célula bacteriana* Ribosomas son organelos con apariencia de gránulos, algunos se hallan dispersos enel citoplasma bacteriano y otros s e agrupan en cadena y se les denominapolirribosomas; están compuestos por ácido ribonucleico - ARN (60%) y proteína (40%).Su función es la síntesis de proteína.*Los cuerpos de inclusión o gránulos son materiales de reserva como lípidos, hierro,azufre que se almacenan en el citoplasma, en los períodos de suficiente aportenutricional para ser utilizados en épocas de inanición*Las vesículas se encuentran en ciertas bacterias que habitan en lagos estas vesículasles sirven para flotar, contrarrestando la atracción gravitatoria, y así lograr el óptimo deluz* La región nuclear esta localizada centralmente en la célula, se componeprincipalmente de ADN aunque también puede encontrarse ARN y proteínas asociadas aéste. El ADN esta dispuesto en un cromosoma largo y circular, algunas veces llamadonucleoide, genóforo o cuerpo cromatínico.* Los plásmidos son pequeñas moléculas circulares de ADN extracromosómico, seencuentran en la región nuclear de algunas bacterias. Las moléculas de ADN plásmico apesar de encontrarse fuera del cromosoma, toman una conformación de doble hélice aligual que el ADN de los cromosomas. Los plásmidos se replican de maneraindependiente al cromosoma y contienen información genética para la bacteriacomplementaria a la contenida en el nucleoide y que le es útil para su supervivencia encondiciones desfavorables. Por ejemplo el código que hace resistentes a las bacterias alos antibióticos, la capacidad de apareamiento, la resistencia y la tolerancia a losmateriales tóxicos. Los plásmidos son muy utilizados en ingeniería genética ya que porsu tamaño resulta fácil manipularlos; se pueden aislar, introducir en ellos información eintroducirlos en otras células bacterianas viables en las cuales se expresa la informaciónque ellos portan.* Flagelos presentes en la mayoría de bacterias, generalmente son rígidos, implantadosen la membrana celular mediante un corpúsculo basal. Las bacterias que poseenflagelos tienen movilidad, o sea, el movimiento de traslación de un punto a otro en formarápida y de zig zag permitiéndoles responder a estímulos por ejemplo: químicos cuandolas bacterias son atraídas a determinados compuestos como la glucosa, la galactosa yse denomina quimiotactismo positivo o por el contrario son repelidas de algunoscompuestos como los antibióticos, quimiotactismo negativo, luminosos es el caso de lasbacterias fotosintéticas que tienen fototactismo positivo a los rayos luminosos. 129
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 130Los flagelos permiten a la mayoría de bacterias la movilidad en medios líquidos, unaexcepción son las bacterias deslizantes que se mueven por flexión de la pared celular.La movilidad debe distinguirse del movimiento pasivo de las bacterias en una soladirección como consecuencia de las corrientes en la preparación, o del movimientoBrowniano que es la constante vibración de las bacterias en un punto fijocomportamiento que se presenta por estar suspendidas en medio líquido y por supequeño tamaño* Fimbrias o pili muy numerosos y cortos, se encuentran relacionadas con diversasfunciones como la de adherencia a las superficies de tejidos, sitios de adsorción paravirus bacterianos y además pueden servir como pelos sexuales para el paso de ADN deuna célula a otra, no tienen función de motilidad* Cápsula es una estructura de material viscoso que rodea la pared celular de muchasbacterias que se encuentran en su ambiente natural. La cápsula no cumple ningunafunción metabólica pero sirve de protección, cuando una bacteria encapsulada invade aun huésped, la cápsula evita que los mecanismos de defensa del huésped destruyan labacteria, permite la adhesión de bacterias hermanas para la formación de colonias,igualmente permite a las bacterias adherirse a sus sustratos.* Endosporas Son estructuras generalmente de forma esférica que se forman en ciertasbacterias gram positivas como respuesta a condiciones ambientales adversas (pocahumedad, temperaturas extremas, agentes químicos y físicos etc.). Cuando lascondiciones ambientales vuelven a ser favorables la endospora se transforma de nuevoa la forma vegetativa. Ciertas formas filamentosas pueden producir la endospora en elextremo del filamento y aparecen de manera libre, en otras bacterias como Clostridiumse pueden observar en el interior de las bacterias a las que deforman de una maneracaracterística, lo que sirve para su identificaciónReproducciónGeneralmente las bacterias se reproducen asexualmente por fisión binaria o bipartición,unas pocas por gemación, algunas especies de bacterias filamentosas se reproducenpor esporas que se forman en los extremos de los filamentos. Durante la bipartición lacélula bacteriana origina dos células iguales o clones. Este mecanismo de divisióncelular es más rápido y menos organizado que la mitosis y la meiosis. El resultado de lafisión binaria son dos células hijas por cada célula madre, así, una célula se divide endos, dos en cuatro y cuatro en ocho y así sucesivamente. La síntesis de la pared, elcrecimiento bacteriano y la duplicación del ADN regulan la división celular. La bacteria dalugar a dos células hijas.La división empieza en el centro de la bacteria por una invaginación de la membranacitoplasmática que da origen a la formación de un septo o tabique transversal. La 130
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 131separación de las dos células va acompañada de la segregación en cada una de ellas deuno de los dos genomas que proviene de la duplicación del ADN materno. El proceso dedivisión ocurre en tres fases principales: 1. elongación o alargamiento de la célula yduplicación del material genético o ADN, 2. separación de ADN dentro de las célulashijas formadas y 3. la citocinesis o separación celular. El proceso se inicia con laduplicación del ADN, luego la pared celular y la membrana plasmática forman un tabiqueque divide la célula bacteriana en dos como se ve en el siguiente esquema: Gráfica Representación reproducción de una bacteria fuente: Carmen Eugenia Piña LópezIntercambio genético en bacterias Sin embargo en algunas bacterias ocurrenintercambios genéticos (intercambio de genes) como resultado de tres mecanismos:transformación, conjugación, transducción e intercambio de plásmidos.Transformación: Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria escapaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en elmedio donde vive.Animación sobre proceso de conjugación 131
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 132Conjugación: En este proceso, una bacteria donadora F+ transmite a través de unpuente o pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que sellama F+ posee un plásmido, además del cromosoma bacteriano.Transducción: En este caso la transferencia de ADN de una bacteria a otra, se realiza através de un virus bacteriófago, que se comporta como un vector intermediario entre lasdos bacterias.NutriciónLas bacterias pueden ser autótrofas o heterótrofas.Las autótrofas utilizan la luz del sol y el bióxido de carbono o compuestos inorgánicos,por ejemplo, el azufre para fabricar su alimento.Las heterótrofas (por absorción) pueden utilizar fuente de carbono orgánico para sualimentación.Las bacterias pueden vivir como parásitos afectando los organismos donde habitan,como simbiontes formando parte de la flora bacteriana normal de la piel, cavidades ytracto digestivo del hombre y de los animales y saprofitas la gran mayoría, ayudando a ladescomposición de la materia orgánica muerta.Clasificación de las BacteriasEn la siguiente tabla se resumen algunos de los aspectos fundamentales en laclasificación de las bacterias 132
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 133 Por composición de la paredPor forma Por ordenamiento Representación celular que reacciona a la tinción de gram Gram negativas no retienen el cristal violeta conservan el colorante rojo por ejemplo Coco único safranina son susceptibles a las cefalosporinas Diplococo en parejas Gram positivas absorben y conservan el colorante cristal Diplocococo en violeta son susceptibles a la parejas penicilina y estreptomicina Estreptococo en cadena Coco(esférico) Estafilococo en racimo de uvas Sarcina grupo de ocho cocos Tetracoco Grupo de cuatro cocosEspirilos En forma de espiral 133
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 134 Bacilos En forma de bastónOtro aspecto a tener en cuenta en la clasificación de bacterias es la necesidad deoxígeno para poder vivir, las bacterias que requieren de oxígeno para cumplir susprocesos vitales se denominan aerobias, mientras que las que viven en ausencia deoxígeno se llaman anaerobias.Utilidad de las bacteriasLas bacterias son útiles: • Para fijar el nitrógeno atmosférico que es tomado por las plantas y luego trasferido a los animales. • En la descomposición la materia orgánica muerta ayudando de esta manera a la fertilización del suelo. • En la producción de algunos antibióticos. • En la producción de determinadas enzimas. • En la elaboración de productos lácteos como: queso, yogur , mantequilla • En la producción de vinagre. • En la producción de encurtidos. • En la depuración de aguas residuales. • En el curtido de cueros. • La Echerichia coli ha sido manipulada genéticamente para producir insulinaEnfermedades de origen bacterianoLas bacterias pueden ocasionar enfermedades, entre las bacterias más perjudicialestenemos: 134
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 135 • La causante del tétano en caso de heridas contaminadas con Clostridium tetani, bacteria que afecta el sistema nervioso causando rigidez muscular y la muerte • La que ocasiona la gangrena gaseosa o putrefacción de tejidos, órganos especialmente de las extremidades del hombre y de los animales siendo necesaria su amputación. • La bacteria contaminante es un Clostridium que penetra en heridas o puede ser trasmitida por la ingestión de aguas contaminadas. • El bacilo de Koch o Mycobacterium tuberculosis que causa la tuberculosis cuando la persona enferma tose y en su esputo se libera el bacilo. • El bacilo Salmonella typhi causante del tifo a través de alimentos contaminados con excretas. • El bacilo Corynebacterium diphtheriae que produce una infección del sistema respiratorio, la difteria, que además lesiona el corazón y el sistema nervioso ocasionando la muerte. • La espiroqueta Treponema pallidum. que produce una enfermedad de trasmisión sexual denominada sífilis. • La Brucella, bacteria que causa la brucelosis por contacto con ganado infectado, leche o carne contaminada y en la mujer provoca el aborto espontáneo.Profundización: http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/programa.htmLección 24 Los ProtozoosCaracterísticas y clasificaciónSon organismos microscópicos unicelulares, eucarióticos, se encuentran en su mayoríaen medios acuáticos, en el suelo húmedo aunque algunos son endoparásitos y otrosectoparásitos. La mayoría son heterótrofos, sin embargo algunos son autótrofos. Sereproducen por división binaria (la célula se divide en dos) tienen capacidad delocomoción o desplazamiento. Según la forma como se desplazan los protozoos seclasifican en: sacordinos, ciliados, flagelados y esporozoos. 135
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 136Sacordinos Se desplazan por medio de pseudópodos (falsos pies), que sonprolongaciones de la célula que les sirven además para capturar el alimento, englobarloy formar una vacuola digestiva, donde el alimento es digerido por acción de enzimas. Gráfica Entamoeba histolítica, Tomada de: http://hpd.botanic.hr/bio/odgovori/odgovor315.htmSon representantes de este filo:- La ameba causante de infección del intestino o del hígado (amebiasis) por la ingestiónde aguas o alimentos contaminados con heces.- La Entamoeba histolítica, que produce la disentería, enfermedad propia de los paísestropicales y que produce unas diarreas muy intensas.- Los foraminíferos componentes del plancton (con un caparazón por cuyos orificiossalen los pseudópodos) 136
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 137Ciliados Gráfica Paramecium Tomada de Biodidac http://http://personal.telefonica.terra.es/web/ayma/atlas_p.htm#Paramecium%20caudatumSe desplazan y capturan el alimento por medio de cilios, filamentos cortos, vibrátiles ynumerosos que rodean su cuerpo. Se caracterizan por ser los únicos organismos condos núcleos uno para la reproducción y otro relacionado con la alimentación.Ejemplos de este filo son: el Paramecio, la Vorticela, el Balantidium coli parásito delintestino del hombre causante de inflamación del intestino.Flagelados Para moverse utilizan unos filamentos largos y poco numerosos, llamadosflagelos. Muchos son de vida libre y otros son parásitos, como el Tripanosoma, queproduce la enfermedad del sueño. El tripanosoma es transportado por la saliva de lamosca tsé-tsé, que contagia al picar a otros seres vivos. Gráfica No: 46 Tripanosomas en sangre Tomada de Biodidac. http://www.irabia.org/web/ciencias/microbiologia/microbios/protozoo.htm 137
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 138Esporozoos Gráfica. Plasmodio falciparum Tomada de: http://www.cdc.gov/malaria/spotlights/index_100504.htmCarecen de órganos de locomoción son parásitos de células del hombre y de losanimales .Se reproducen por división múltiple, formando numerosas esporas.Un representante es el Plasmodio, que produce la malaria, también llamada paludismo.El Plasmodium hembra infecta los glóbulos rojos causándoles su ruptura. El vector quetransmite la infección es el mosquito Anopheles que al picar a la persona le inyecta consu saliva el esporozoito.Importancia BiológicaLos protozoos tienen importancia en las cadenas alimentarias como componentes delplanctonProfundización:http://www.alaquairum.com/generalidades_protozoos.htmLección 25 AlgasPrincipales característicasSon organismos autótrofos, todas poseen clorofila y algunas poseen otros pigmentosque pueden enmascarar la clorofila, son eucarióticas con pared celular, habitan en medioacuático, ambientes húmedos y pertenecen al reino de los Protistos. La mayoría de algasson unicelulares como las algas doradas o diatomeas, otras como las algas verdes y lasrojas son multicelulares. Pueden vivir solitarias o en colonias. Ejemplo de algas verdestenemos: el volvox, y la spirogyra. 138
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 139Su reproducción puede ser sexual y asexual: por fisión binaria o por producción esporas. Gráfica 48. Alga Closterium Tomada de http://www.joseacortes.com/galeriaimag/microorganismos/index.htm#hongos Gráfica 48. Alga Spirogyra Tomada de http://www.joseacortes.com/galeriaimag/microorganismos/index.htm#hongosImportancia biológicaRepresentan un importante eslabón en la cadena alimentaria, formando parte delplancton (productores primarios).Son productoras de oxígenoÚtiles en la elaboración de fármacosLas algas rojas son importantes en la formación de arrecifes de coral pues viven ensimbiosis con los corales brindándoles carbonato de calcio y suministrándoles el colorrojo brillanteAlgunos grupos de algas rojas se utilizan en la producción de Agar que es un medio decultivo microbiológico. 139
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 140Las algas marinas son una importante fuente alimenticia.Lección 26 HongosCaracterísticasLos hongos son organismos unicelulares como las levaduras o pluricelulares como loshongos filamentosos. Los hongos presentan pared celular compuesta de quitina que esun polisacárido estructural que también se encuentra en el exoesqueleto de losartrópodos. Habitan en ambientes húmedos y oscuros por ejemplo sobre el suelo, lasfrutas el pan, el queso, las plantas. Gráfica hongo del tomate Tomada de: http://www.joseacortes.com/galeriaimag/microorganismos/index.htm#hongosSu tipo de nutrición es la heterótrofa, algunos son parásitos de organismos vivos comoplantas, animales y el hombre, a quienes pueden ocasionar enfermedades, otros sonsaprófitos es decir se alimentan de materia orgánica en descomposición y hay hongosque crecen en simbiosis con las raíces de algunas plantas formando las micorrizas.Los hongos pluricelulares forman una serie de filamentos denominados hifas; el conjuntode hifas forman un micelio.Existen tres tipos de hongos: Las setas formadas por un pie y una sombrilla como elchampiñón, las levaduras que son unicelulares y los mohos que presentan un aspecto depelusa. 140
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 141ReproducciónLas levaduras se reproducen por gemación consistente en que a la célula madre le saleun botón o gema que poco a poco se va desprendiendo de ella dando origen a unalevadura hija idéntica a la madre.Los hongos filamentosos como el moho del pan, se reproducen de forma asexual, poresporas que al caer en el sustrato adecuado dan origen a nuevas hifas, en este tipo dereproducción el núcleo de la célula madre se divide en varios núcleos, cada uno tomauna parte del citoplasma de la célula madre que luego se rodea de una membranacelular, la célula madre se rompe y se liberan varias células hijas.Otro tipo de reproducción asexual presente en los hongos es por fragmentación delmicelio.La reproducción sexual es otra forma de reproducción de los hongos.Enfermedades causadas por hongosEn los animales los hongos pueden producir enfermedades graves en la piel y en losórganos, por ejemplo:El hongo Aspergillus afecta los pulmones y el sistema nerviosoLas Micotoxinas son toxinas producidas por hongos tóxicos genéticos (Aspergillus,Penicillium, Fusarium) que se desarrollan en los productos agrícolas.Candida albicans afecta a las aves causándoles la muerte, en el hombre afecta lasmucosas de la boca, garganta y tracto genitourinario.Muchos hongos causan enfermedades en la piel del hombre y los animales.Algunas setas causan envenenamiento.Los hongos que contaminan los alimentos producen sustancias tóxicas que al serconsumidas por el hombre o los animales les causan enfermedades letales como lamicotoxicosis. Las aflatoxinas producidas por ciertos hongos contaminantes de cerealesy concentrados también causan enfermedades e inclusive la muerte.Muchos hongos causan enfermedades en la piel, uñas y cuero cabelludo, por ejemplo latiña.Muchas enfermedades de las plantas son debidas a la presencia de hongos. Por ejemplola roya. 141
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 142Importancia biológicaLos hongos no solamente causan enfermedades, sino que también son utilizados enprocesos industriales por ejemplo:Del hongo Penicillium notatum se obtiene el antibiótico penicilinaLas levaduras se utilizan para la producción de cervezaAlgunos hongos son utilizados en la elaboración de queso Roquefort y en la maduracióndel queso CamembertLas enzimas de algunos hongos producen fermentación alcohólica en los jugos de frutasproceso que se utiliza por ejemplo, para la elaboración de vino a partir de jugo de uva.Algunos son comestibles como el champiñón.Profundización: http://www.ual.es/GruposInv/myco-ual/clados.htm 142
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 143 Capitulo 5 SistemáticaIntroducciónDebido a la gran diversidad de organismos en la naturaleza, los biólogos vieron lanecesidad de utilizar un sistema de clasificación que permitiera agruparlos por suscaracterísticas macroscópicas y microscópicas comunes, por su similitud en las etapasde desarrollo, por su parecido en la composición bioquímica, por su semejanza genética,con el fin de estudiarlos y así entender su origen, su evolución y las relaciones deparentesco entre sí.La taxonomía o, mejor dicho, los taxónomos, son los que se encargan de poner algo deorden a la inmensidad de la vida, intentando averiguar las relaciones filogenéticasexistentes entre los distintos organismos.Para conseguir esto se han ido creando una serie de categorías artificiales que no sonsino simples entelequias mentales producto, una vez más de nuestra mentecompartimentalizadora, que busca esquemas lógicos que le permitan reducir la enormediversidad existente a algo más sencillo y, por ello, medianamente comprensible.Podemos hacer una excepción a esto con la especie, que parece ser algo "natural",aunque sobre ello volveremos más adelante 143
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 144TaxonomíaLa taxonomía es una división de la sistemática relacionada con la clasificación de losorganismos según especializaciones. La Taxonomía proporciona los métodos, principiosy reglas para la clasificación de los organismos vivos en taxones (grupos) a los que seles asigna un nombre y se los ubica dentro de categorías jerarquizadas.Las categorías consisten en grupos o niveles dentro de grupos en la que el grupo mayorabarca al menor. El agrupamiento de los organismos se basa enlas semejanzas y diferencias tanto naturales (estructurales) como filogenéticas(relaciones de parentesco o afinidades con otros organismos ya desaparecidos).La taxonomía proporciona información directa e inferida sobre la estructura del cuerpo yla historia evolutiva de los organismos respectivamente. 144
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 145Las semejanzas estructurales de los organismos vivientes se conocen bien en su mayorparte. Pero los estudios de la historia evolutiva, para muchos de categoría superiorinclusive es incompleta.Frente a esta dificultad taxonómica, se ha intentado establecer sistemas de clasificaciónalternativa, que muestren el grado actual de evolución.Sistemas de clasificaciónDe Robert Whittaker (1969) Gráfica tomada de http://www.euita.upv.es/varios/biologia/images/Figuras_tema18/tema18_figura8.jpgEl esquema filogenético presentado por Whittaker clasifica a los organismos vivientes en5 reinos: Mónera, Protista, Hongos, Plantas y Animal.Esta clasificación está basada en el tipo de organización celular: procariote y eucariote;en la forma de nutrición: autótrofa por fotosíntesis o heterótrofa por absorción; en lamorfología y bioquímica de los organismos sin incluir análisis moleculares sin darimplicaciones evolutivas. 145
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 146Algunas características de estos reinosMónera microorganismos procarióticos (sin membrana nuclear), unicelulares, con tipo denutrición por absorción o fotosintética, con reproducción asexual, rara vez sexual, conlocomoción por medio de flagelos o inmóviles. Se encuentran en todos los medios.Pertenecen a este reino las bacterias y las cianobacterias.Protistas microorganismos unicelulares, eucarióticos (con membrana nuclear,mitocondrias y otros organelos) su tipo de nutrición es la absorción, la ingestión, y lafotosíntesis, pueden ser inmóviles o desplazarse por medio de flagelos, su reproducciónse puede realizar por procesos asexuales o por procesos sexuales. Pertenecen a estereino los protozoos y las algas.Fungi (hongos) organismos eucarióticos, en su mayoría multicelulares, multinucleares,su nutrición es por absorción, son inmóviles, su reproducción incluye ciclos asexuales ysexuales. Son representantes de este reino los hongos o mohos pluricelulares y laslevaduras unicelulares.Plantae (plantas) organismos eucarióticos, multicelulares, la mayoría fotosintéticosaunque algunos son simultáneamente absortivos, inmóviles con reproducción sexual yasexual. Pertenecen a este reino, según Witthaker, los vegetales superiores, las algasrojas, las algas pardas (Nota: actualmente se debe tener en cuenta que las algas seclasifican más estrictamente como protistas), los helechos, los musgos.Algunas plantas, al evolucionar, aunque mantienen su condición fotosintética hanadquirido una condición semiparásita, por la cual parte de su nutrición la consiguen porabsorción a partir de otras plantas que perforan para absorberles ciertos nutrientes. Unejemplo de este caso es el muérdago.Algunas plantas insectívoras, además de su condición fotosintética, también adquierencondición complementariamente absortiva al tomar nutrientes absorbidos de los insectosque cazan.Animalia (animal) Organismos eucarióticos, multicelulares, su nutrición es la ingestión yla digestión, reproducción predominantemente sexual, pertenecen a este reino losanimales invertebrados (artrópodos, no artrópodos) y vertebrados (mamíferos, aves,reptiles, anfibios y peces).De Lynn Margulis (1985) A partir de la clasificación de Whittaker surge la de LynnMargulis-Schwartz basada en análisis moleculares. Lynn Margulis desarrolla la Teoríaendosimbiótica, su sistema de clasificación presenta implicaciones evolutivas, es másfilogenético y tiene la ventaja de hacer grupos más homogéneos. Cambia el reinoprotistas por de PROTOCTISTAS, en el que incluye a protozoos, todas las algas(excepto cianofíceas) y a los hongos inferiores. 146
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 147Su sistema de clasificación comprende 5 reinos y 2 subreinos asi:Reino Prokaryotae o MoneraSubreino: ArchaebacteriaSubreino: EubacteriaReino ProtoctistaReino PlantaeReino FungiReino AnimaliaDe Carl Woese (1990) Gráfica tomada de http://www.euita.upv.es/varios/biologia/images/Figuras_tema18/tema18_figura8.jpgLos trabajos de Carl Woese secuenciando ácidos nucleicos descubrió que dentro delgrupo de los procariotas se habían incluidos organismos que, a nivel molecular, eranbastante divergentes, en 1990 planteón la necesidad de separar todos los seres vivos entres grandes dominios (categoría por encima del reino): Eubacteria (o bacteriaverdadera), Arqueobacteria o Archaea (que significa antiguo) y Eucarya.Los dos últimos dominios (Archaea y Eucarya) están más próximos filogenéticamente(siendo grupos hermanos, según la terminología cladista). 147
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 148Las arqueobacterias se diferencian de las eubacterias por la composición de susparedes celulares, su metabolismo y habitat.http://www.danival.org/100%20biolomar/4000notasbio/clas/clas_3_dominios.htmlLos Archaea son células Procariotas. Al contrario de Bacteria y Eucarya, tienenmembranas compuestas de cadenas de carbono ramificadas unidas al glicerol poruniones de éter y tienen una pared celular que no contiene peptidoglicano. Mientras queno son sensibles a algunos antibióticos que afectan a las Bacterias, son sensibles aalgunos antibióticos que afectan a los Eucarya. Los Archae tienen rRNA y regiones deltRNA claramente diferentes de Bacterias y Eucarya. Viven a menudo en ambientesextremos e incluyen a los metanógenos, halófilos extremos, y termoacidófilos.Bacteria (Eubacteria)Las Bacterias son células Prokariotas. Como los Eukarya, tienen membranascompuestas de cadenas de carbono rectas unidas al glicerol por uniones éster. Tienenuna pared celular conteniendo peptidoglicano, son sensibles a los antibióticosantibacterianos tradicionales, y tienen rRNA y regiones del tRNA claramente diferentesde Archaea y Eukarya. Incluyen a mycoplasmas, cyanobacteria, bacterias Gram-positivas, y bacterias Gram-negativas.Eukarya (Eukaryota)Los Eukarya (escrito también Eucaria) son Eukariotas. Como las Bacterias, tienenmembranas compuestas de cadenas de carbono rectas unidas al glicerol por unioneséster. Si tienen pared celular, no contiene ningún peptidoglicano. No son sensibles a losantibióticos antibacterianos tradicionales y tienen rRNA y regiones del tRNA claramentediferente de Bacterias y Archaea. Incluyen a protistas, hongos, plantas, y animales.Los reinos "clásicos" no son más que unas pequeñas ramitas del gran árbol de la vida,aunque son las ramitas que mejor conocemos. Por ejemplo, el reino Animalia, es una delas ramas del dominio Eucarya.Categorías taxonómicas supraespecíficasLas clasificaciones de los organismos son jerárquicas.Linneo trató de clasificar las especies conocidas en su tiempo (1753) para esto agrupo alos organismos en categorías.La clasificación Linneana se basó en la premisa que la especie era la menor unidad declasificación y que cada categoría o taxón se encuentra comprendida en una categoríasuperior. 148
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 149Las categorías taxonómicas básicas o taxones son 8, cuando se requiere mayorprecisión se recurre a otras categorías secundarias como: subespecie, superfamilia,infraordenLos taxones anteriormente mencionados y ordenados del más amplio al menos amplio(en negrita las principales), son:ReinoFiloSuperclaseClaseSubclaseSuperordenOrdenSubordenInfraordenSuperfamiliaFamiliaSubfamiliaTribuSubtribuGéneroSubgéneroEspecieSubespecieComo se puede comprobar en este esquema de categorías enlazadas, un género seríaun conjunto de especies relacionadas por criterios de parentesco; una familia sería unconjunto de géneros relacionados, un orden un conjunto de familias, una clase unconjunto de órdenes y un filo un conjunto de clases, todo esto guiado por nuestrosconocimientos en evolución, ya que se pretende que la clasificación se asemeje lo másposible a la filogenia de los distintos organismos.La especie es la única unidad que existe en la naturaleza, las demás categorías soncreadas artificialmente. La unidad básica para clasificar los seres vivos es la especie. 149
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 150 Gráfica Categorías supraespecíficas Tomado de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/evolucion/clasif.htm Gráfica Categorías supraespecíficas Tomado de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/evolucion/clasif.htm 150
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 151Clave taxonómicaPara facilitar la determinación y ubicación taxonómica de los seres vivos los taxónomosutilizan una serie de claves, una de las más utilizadas es la dicotómica en la cual lascaracterísticas tenidas en cuenta tienen 2 opciones de selección. Por ejemplo: a)ausencia de pelo b) presencia de pelo; a) esqueleto óseo b) esqueleto cartilaginoso; a)poseen exoesqueleto, b) Cuerpo blandoEl concepto de especieA uno le podría parecer que, ya que todo biólogo, sea cual sea su campo de estudio,debe trabajar de algún modo con especies, se debería tener claro en todo momento quecosa es una especie. Sin embargo esto dista mucho de ser así. Se han ido dando, a lolargo de la historia, numerosos conceptos de especie, todos ellos válidos en el momentoen el que fueron enunciados, pero que han ido quedando desfasados por paso deltiempo o están actualmente en discusión.A continuación se enumeran una serie de definiciones para dicho concepto (las tresúltimas tomadas en parte de Casares, (1998), que reflejan el pensamiento que en cadamomento se tenía, no sólo sobre lo que era una especie, sino también sobre la vida engeneral.El concepto morfológico de especie fue el que se usó hasta que la evolución y seconvirtió en el paradigma científico en el que se basa la Biología actual.Este concepto postula que las especies se pueden definir con base en unos caracterestaxonómicos tipo, que representan la esencia de cada especie; por tanto, basta contomar un ser vivo, describirlo tal y como se nos presenta, y todos los que concuerdencon esa descripción serán de su misma especie, siendo de distintas especies aquellosque difieran.En este contexto, la variación intraespecífica no es más que un distractor antes de llegara la esencia de la especie. Por desgracia, este criterio, que debería haber sido yatotalmente relegado a la Historia de la Ciencia, sigue vigente en los trabajos de algunostaxónomos (algo que ellos negarían rotundamente), que ante la mínima diferencia con elejemplar tipo, describen nuevas subespecies y/o especies, con lo cual sólo consiguenenredar las relaciones interespecíficas y dificultar el estudio de los distintos grupos.El concepto nominal de especie, que tuvo en Darwin a uno de sus máximosdefensores, postula que no existen las especies, solo los individuos concretos, y que laespecie no es más que una abstracción hecha "para entendernos", contingente almomento actual y carente de significado en el tiempo. 151
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 152Sin embargo, a la hora de enfrentarse a la práctica cotidiana, los nominalistas describenespecies no sólo en el momento actual (algo que concordaría con su concepto deespecie) sino también en el registro fósil, algo no coherente con ese concepto.Actualmente este concepto parece descartado.El concepto biológico de especie; enunciado por Mayr en 1963, que la define como el"conjunto de poblaciones que real y potencialmente pueden reproducirse entre sí, peroque están aisladas de otros grupos similares", está basado en el "aislamiento" entreespecies, algo muy aceptado en teoría pero con numerosísimas excepciones en lapráctica. Presenta además problemas con especies de distribución espacial o temporalamplia, y con organismos de reproducción asexual.El concepto de reconocimiento de especie, enunciado por Paterson en 1985, que ladefine como el "conjunto de individuos y poblaciones que comparten un mismo sistemade fertilización", es decir, de reconocimiento entre individuos de distinto sexo y decompatibilidad entre los genes aportados por cada uno. Bastante similar al anterior,presenta los mismos inconvenientes.El concepto evolutivo de especie, que la define como el conjunto de poblaciones quecomparten un destino evolutivo común a lo largo del tiempo. Consigue soslayar losproblemas de las definiciones anteriores, pero presenta uno nuevo: ¿qué se entiende pordestino evolutivo común a la hora de considerar organismos vivos?Convención práctica Para efectos prácticos se puede adoptar convencionalmente lasiguiente definición tomada de Nelson G. (2000) Una especie es una población conaislamiento reproductivo, que se reconoce por caracteres morfológicos particulares y queocupa un área geográfica definida.NomenclaturaComo de una forma más o menos implícita insinuábamos antes, cualquier tipo de estudioen Biología, debe tener una cierta base taxonómica. Si no sabemos el nombre de losanimales o de las plantas con que trabajamos, nos resultará bastante difícil sacar algo enclaro de nuestros estudios.Una vez que agrupamos a los organismos por especies, se nos presenta el problema dequé nombre ponerle a cada especie, para poder hacer referencia a ella más adelante.Al principio se intentó dar nombres vulgares a todas las especies, o se las intentódescribir abreviadamente mediante una frase que resaltara sus características másconspicuas. 152
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 153Tras varios intentos de varios autores, se acabó aceptando el sistema binomial deLinneo, establecido en su obra Systema Naturae, cuya décima edición (1758) sirve comopunto de partida.Este sistema asigna a cada especie un nombre compuesto de dos palabras. La primerapalabra corresponde al nombre científico del género y se escribe la primera letra conmayúscula y en cursiva , mientras que la segunda palabra es el epíteto específico ycorresponde a la especie, la cual se escribe también en minúsculas y en cursiva, porejemplo, el nombre científico para el hombre es: Homo sapiens.El nombre científico esta escrito en latín para permitir la comunicación universal.Si se escribe a mano en cursiva, entonces el nombre científico se subraya.En el caso de que todo el texto circundante esté escrito en cursiva, el nombre científicose escribe normal.Generalmente la comunidad académica dedicada al estudio de determinado reino deespecies biológicas utilizan algunos protocolos particulares para el proceso denomenclatura.Por ejemplo, en el caso de que haya subespecie, ésta se escribe a continuación de laespecie, también en cursiva y sin ninguna palabra intercalada, hecho este que diferenciael Código Internacional de Nomenclatura Zoológica (CINZ) del Código Internacional deNomenclatura Botánica, en el que aparece la abreviatura subsp. intercalada. Según elCINZ, no tienen validez los táxones infrasubespecíficos.Por ejemplo, el nombre científico del pez Aphyosemion bivittatum hollyi, el primer nombrecorresponde al género, el segundo a la especie y el tercero a la subespecieTras el nombre del taxón específico se incluye el nombre del autor y el año en que fuedescrito por primera vez, Por ejemplo, Poecilia reticulata Peters, 1859.Si la planta o animal ha cambiado de nombre se pone entre paréntesis el nombreanterior en letra no cursiva, pero el nombre del autor que lo describió sigue vigente .En el ejemplo anterior, el pez fue denominado por Peters. Lebistes (género) entonces seescribe Poecilia reticulata (Lebistes), Peters, 1859.Los nombres científicos revelan datos interesantes, no sólo sobre la especie en cuestión,sino también sobre el científico que la describió. Así abundan los nombres científicosreferidos a personajes de la mitología grecorromana, sobre todo en Lepidópteros. 153
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 154Por ejemplo, dentro de la familia de los Papiliónidos, nos encontramos con Iphiclidespodalirius y Papilio machaon, dos bellas mariposas cuya similitud nos recuerda Linneo alponerles los nombres de dos médicos homéricos.El estudio de estos nombres científicos nos puede proporcionar, como mínimo, unosratos muy interesantes.En el mundo de los insectos las clasificaciones de especies nuevas son difíciles y,muchas veces extenuantes, de lo que dan fe Stroudia difficilis, Paravespa gestroiproblemática y Bombus perplexus.Estarían también los nombres puestos por entomólogos sin ninguna imaginación comoCoeleumenes secundus, Leptochilus tertius, Eudynerus nonus (sinonimizado con E.octavus, para desesperación de los matemáticos).Naturalmente en la Entomología también existe el peloteo, la egolatría y el autobombo,del que podría dar fe el lepidóptero Cartwrightia carwrighti cuyo autor, un tal Carwright,justificó la semejanza con su nombre alegando que había dedicado el nombre genérico asu padre y el específico a su hermano.Pero sin duda alguna el caso más alarmante sería el protagonizado por Embrick Strand;en una revista dirigida por él mismo, y dentro de unos tomos dedicados al editor de larevista, que casualmente también era él, apareció un artículo firmado por un tal JanObenberger en el que se describían 92 nuevas especies de coleópteros, de las cuales50 llevaban en alguna parte de su nombre científico un apelativo a Strand, ya usando sunombre, su apellido, ambos o una derivación de ellos.La construcción de árboles filogenéticosUno de los objetivos de la sistemática es la filogenia o sea la clasificación de lasespecies teniendo en cuenta sus relaciones de parentesco.La construcción de árboles filogenéticos, representa hipótesis evolutivas y trata de definirgrupos monofiléticos (ancestro y descendientes)Para construirlos, se deben tener datos que provienen de las características usadas enla clasificación.Métodos de clasificaciónExisten muchos métodos de clasificación, según la manera en que evalúan ciertoscaracteres, entre ellos 154
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 155a. El tradicional o evolucionista,b. La fenética o taxonomía numérica yc. La cladística o filogenéticaa. El tradicional o evolucionistaLos criterios usados en la sistemática tradicional enfatizan en tanto el antecesor común(monofilésis), como en el peso de la divergencia entre gruposLos organismos se agrupan en especies teniendo en cuenta:• La utilización del concepto biológico de especie, basado en propiedades biológicas (lacomunidad reproductiva)• La utilización de caracteres morfológicos y no morfológicos y la necesidad de valoraradecuadamente (con métodos estadísticos si es necesario) la variabilidad.• La necesidad de ponderar similitud morfológica y parentesco filogenético en caso deconflictoSin embargo si tomamos como ejemplo la agrupación lagartos, cocodrilos, y aves comose observa en la gráfica Gráfica Determinación de grupo monofilético por ancestro común Tomada de: http://www.ciencias.uma.es/departamentos/bioanimal/sfonline/sistematicafilogenetica/tema_1.htmPor su parecido entre sí (caracteres morfológicos) los lagartos y cocodrilos se agrupanen un taxón Reptiles según la clasificación tradicional. 155
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 156Pero si tenemos como criterio el parentesco filogenético, es decir, la proximidad de losancestrales comunes, aves y cocodrilos son ramas derivadas de un linaje común ( líneanaranja ) y por lo tanto, comparten un mayor grado de parentesco y se agrupan en untaxón que se ha denominado "Arcosaurios", desde el punto de vista de la clasificacióncladista.En conclusión al tomar en cuenta ambos criterios: similitud de caracteres morfológicos yparentesco filogenético, como lo hace la clasificación tradicional o evolucionista, puedepresentarse conflicto en la agrupación y se requiere tomar el sistema de clasificaciónmás apropiado para ponderar el peso de los caracteres.b. Fenética o taxonomía numéricaAgrupa a los organismos estrictamente por el número de caracteres que tienen encomún (similitud morfológica) y los cuantifica en índices de similitud o de distancia.Dichos índices reflejan el parecido global entre los taxones.Estos procedimientos se basan en el uso de matrices en las que se incluyen valoresnuméricos de determinados atributos de las unidades a agrupar, unidades llamadasOTUs (de operative taxonomical unity) que pueden ser individuos, muestras depoblaciones o especies, etc.Los atributos pueden ser medidas, proporciones, recuentos o caracteressemicuantitativos (por ejemplo: 0=ausencia, 1=presencia).La idea es que cuanto más similares sean dos OTUs, menor será la diferencia globalentre los valores de sus atributos.De esta forma se pueden definir índices de distancia fenética, como por ejemplo la mediacuadrática de las diferencias entre cada par de atributos.En el caso de identidad total entre dos OTUs dicho índice valdría 0, y será mayor cuantomás disimilares sean los OTUs.c. Cladística y Cladogramas 156
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 157 157
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 158La cladística es un tipo de sistemática desarrollada por Willi Hennig, tratando deconseguir un método mas objetivo de clasificar organismosEn sistemática filogenética o cladistica se agrupan los organismos en los taxonesexclusivamente en función de su grado de parentesco filogenético, es decir, en funcióndel orden relativo de sus ancestrales comunes.Dado que los taxones están compuestos por organismos emparentados (descendientespor tanto de un ancestral común a todos ellos) todos los taxones, todas las unidades declasificación, deberán ser estrictamente monofiléticos.Una agrupación no monofilética, no formada por todos y cada uno de los descendientesde un ancestral común, no puede ser constituida como taxón Gráfica: Tomado de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/evolucion/clasif.htmEn la gráfica anterior, el criterio o carácter huevo con amnios se usa para unir al grupode aves, reptiles y mamíferos que por compartir este carácter primitivo se deduce quetienen un antecesor común.La característica presencia de plumas y el pelo para separar aves y reptiles demamíferos en el caso de clasificación tradicional, no es un factor en las hipótesiscladísticas, o cladograma, dado que son caracteres únicos en un taxón del grupo.Una de las aplicaciones más interesantes de la cladística es la cuestión de los pandas.En un principio se pensó que el oso menor era un oso, pero por sus caracteres cercanosa los mapaches hizo que se los colocara cercanos a ellos.El panda menor vive en la misma región de China que el panda gigante pero tienegrandes similaridades con los mapaches, mientras que los estudios de hibridización deADN sugieren que el panda gigante esta en el clado de los osos y el panda menor en elclado de los mapaches. 158
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 159Ambos comparten un antecesor común, como lo indica los caracteres derivados oevolutivos que comparten, además de los otros caracteres derivados de la evoluciónconvergente (adaptaciones a su única fuente de energía: el bambú). Gráfica Divergencia de antecesor común Tomado de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/evolucion/clasif.htmLa gráfica muestra esta divergencia del antecesor común, e intenta además mostrar eltiempo al cual ocurrió esa divergencia.Un interesante y ameno relato respecto al tema de sí las aves se originan o no de losdinosaurios se encuentra en Investigación y Ciencia, El origen de las aves y su vuelo, K.Padian y L.M Chiappe, 1998.Profundización:Curso intercativo de sistemáticahttp://www.ciencias.uma.es/departamentos/bioanimal/sfonline/sistematicafilogenetica/indice.htm 159
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 160 UNIDAD 2. GENÉTICACapitulo 1 La información GenéticaIntroduccionEl término genética, introducido por Bateson en 1.906, se refiere al estudio de latransmisión de la información de caracteres entre padres e hijos a través de loscromosomas, mediante unidades hereditarias denominadas genes. Los caracteres sonfísicos, comportamentales y fisiológicos.Es así como todas las características que identifican a un organismo han sidoheredadas, es decir, provienen de la información genética contenida en los gametosmasculino, el espermatozoide, y femenino, el óvulo.Lección 32CromosomasEn el proceso de división celular que se desarrolla en el núcleo de la célula, a partir de lacromatina se forman los cromosomas que son un par de estructuras longitudinalesllamadas cromátidas unidas en un punto denominado centrómero.Diferenciación de especies por número de cromosomasCada especie tiene un número característico de cromosomas en células somáticas (osea las de todo el cuerpo excepto las células sexuales). Ejemplo: el hombre posee 46cromosomas en las células somáticas, en el perro el número de cromosomas se eleva a78, en el mosquito son 6, en el ciruelo 48, en el chimpancé 48, en el gato 38 y en la papa48.Composición química básica de los cromosomasComposición química básica de los cromosomasIncluye los siguientes elementos: Ácido desoxirribonucleico o ADN y una proteína laHistona que al unirse con el ADN forma las nucleoproteínas, que configuran casi hasta el90% de los cromosomas.Las principales funciones que debe cumplir un cromosoma son la de replicarse (producircopias de si mismo), la de transmitirse de una célula a otra y de una generación a lasiguiente y la de expresar la información que contiene 160
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 161 Gráfica Estructura del ADN Tomada de: http://www.ac- rennes.fr/pedagogie/svt/cartelec/cartelec_lyc/premiere_s/vegetal/adn/adn.htmFunciones del ADN • Almacenamiento codificado de la información genética que determina las características futuras de la célula y de los organismos que se desarrollen a partir de dicha información. • Replicación de si mismo o sea elaboración de una copia idéntica del ADN. • Síntesis de ARN • Transferencia mediante el ARN (ácido Ribonucleico) de la información genética a las moléculas que realizan la síntesis de proteínas por intermedio de los aminoácidos que son las unidades que forman las proteínas.Replicación del ADNPara poder transmitir la información genética codificada en el ADN este tiene que realizaruna copia de sí mismo antes de comenzar el proceso de división celular es decir durantela interfase.La replicación se realiza en el núcleo de la célula y consiste en la separación de las doscadenas de polinucleótidos del ADN (imaginese la apertura de una cremallera) y cada 161
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 162una se convierte en una matriz o plantilla para el montaje de una nueva cadena idénticade ADN a la que se había separado. Gráfica replicación del ADN Tomada de: http://www.acrennes.fr/pedagogie/svt/cartelec/cartelec_lyc/premiere_s/vegetal/adn/adn.htmEn este proceso los nucleótidos de las dos cadenas que formaban el ADN, una vezseparadas, atraen nucleótidos complementarios previamente formados por la célula.Luego los nucleótidos complementarios se unen con los de la plantilla mediante puentesde hidrógeno para formar la estructura de una nueva molécula de ADN, semejando lostravesaños de una escalera en espiral.La enzima ADN polimerasa une los nucleótidos complementarios que van encajando enla plantilla enlazando el grupo fosfato de uno con la molécula de azúcar del siguiente. Deesta manera se construye la cadena lateral complementaria de ADN. El resultado final esuna nueva molécula de ADN con su estructura de doble hélice.El significado genético de la replicación es el de conservar la información genéticaAnimación:http://www.acrennes.fr/pedagogie/svt/cartelec/cartelec_lyc/premiere_s/vegetal/adn/adn.htm#animationTranscripción o síntesis de ARNhttp://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Transcripcion/Transcripcion.htm#TranscripciónLa transcripción consiste en la síntesis de ARN tomando como molde ADN y significa elpaso de la información contenida en el ADN hacia el ARN. La transferencia de lainformación del ADN hacia el ARN se realiza siguiendo las reglas de complementaridadde las bases nitrogenadas y es semejante al proceso de transcripción de textos, motivopor el que ha recibido este nombre. El ARN producto de la transcripción recibe el nombre 162
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 163de transcrito.En las bacterias la transcripción y la traducción tienen lugar en el citoplasma bacteriano yal mismo tiempo, son simultáneas. Sin embargo, en eucariontes la transcripción tienelugar en el núcleo y la traducción en el citoplasma.La ARN polimerasa o enzima encargada de llevar a cabo la transcripción toma comomolde el ADN para sintetizar ARN y sigue las reglas de complementaridad, la A del ADNempareja con U del ARN, la G con C, la C con G y la T con A. Existen experimentos quedemuestran que la proporción (A+U)/G+C) del ARN es similar a la proporción(A+T)/(G+C) del ADN. A (de ADN) se complementa con U (de ARN) T (de ADN) se complementa con A (de ARN) G (de ADN) se complementa con C (de ARN) C (de ADN) se complementa con G (de ARN)Las ARN polimerasas sintetizan ARN siempre en la dirección 5P a 3OH, decir el ARNproducto de la transcripción crece solamente en esta dirección.2. Una secuencia del ADN, llamada promotor, le ordena a la célula comenzar a construirARN mensajero, a partir del gen que le sigue.Se transcribe para cada gen una de las dos hélices de ADN, (Asimetría de latranscripción) la hélice que se toma como molde para producir el ADN se la denominahélice codificadora o hélice con sentido y la otra hélice de ADN, la que no setranscribe, se la denomina hélice estabilizadora o hélice sin sentido.3. Luego, cabeza y cola, se agregan al ARNm antes de dejar el núcleo. 163
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 1644. El ARNm terminado puede ahora servir de molde para la correspondiente proteína.Sintesis de proteínaGenotipoLa información genética codificada que posee un organismo con relación a un rasgoparticular para transmitirla a la siguiente generación, se conoce como genotipo.FenotipoLa apariencia o sea el aspecto externo de los individuos resultante de la herencia y suexpresión durante el desarrollo en condiciones ambientales determinadas, se denominafenotipo. Por ejemplo el color de la piel, del cabello, de los ojos, la estatura, la forma delcabello.GenesLos genes son pequeños segmentos de largas cadenas de ADN que determinan laherencia de una característica determinada, o de un grupo de ellas. Los genes seencuentran localizados en los cromosomas en donde se disponen en línea a lo largo deellos. Cada gen ocupa en el cromosoma una posición, o locus.El conjunto de genes se denomina genoma. 164
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 165AlelosCada célula somática posee dos cromosomas homólogos, esto quiere decir que paracada carácter o rasgo se cuenta con un par de genes que pueden tener la misma odiferente información. De esta manera cada organismo contiene un gen de origenpaterno y otro de origen materno. A este par de genes que determinan la expresión deuna característica o carácter particular se les llama alelos.Cuando ambos alelos son iguales se aplica el término homocigoto a los individuos quelos poseen. En cambio, si los alelos son diferentes, el organismo es heterocigoto ohíbrido.Cuando en un individuo heterocigoto sólo uno de los alelos se expresa se le llamadominante y al otro que se mantiene oculto, se le conoce como recesivo.El alelo dominante para un carácter determinado se representa con una letra mayúsculay su alelo recesivo para el mismo carácter, se representa con la misma letra perominúscula.Ejemplo: Para el carácter estatura alto o bajo el alelo dominante alto se representa con laletra mayúscula A y el alelo recesivo bajo se representa con la letra a minúsculaLección 33Leyes de Mendel, Aplicación de las leyes de Mendel, ejemplos decruces 165
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 166Leyes de MendelDespués de una serie de experimentos con arvejas verdes y amarillas,observando como se transmitían las características de los padres en variasgeneraciones, el botánico Gregor Mendel planteó las leyes básicas de latransmisión de la herencia.Durante sus observaciones Mendel encontró que las características o rasgosalmacenados de manera codificada en los genes podían corresponder acaracterísticas puras homocigotas o características híbridas heterocigotas, eneste último caso se trata de un par de características alternativas de lascuales una es dominante (o sea que es la que se manifiesta externamente enel organismo), y la otra es recesiva, o sea que no se manifiestaexternamente, pero permanece en la dotación genética y puede hacersevisible en las siguientes generaciones.Con base en lo anterior Mendel formuló las siguientes leyes:Ver video sobre las leyes de mendel aquí clicPrimera ley de Mendel - Ley de la Uniformidad Si se cruzan dos líneaspuras (homocigotas) para un determinado carácter, los descendientes de laprimera generación son todos iguales entre sí (igual fenotipo e igual genotipo)e iguales (en fenotipo) a uno de los progenitores. Como cada uno de losprogenitores es homocigoto, solo le puede pasar a la descendencia el únicoalelo o variante del gen que porta.Segunda ley - Ley de la Segregación Los caracteres recesivos, al cruzardos razas puras, quedan ocultos en la primera generación (F1), reaparecen enla segunda (F2) en proporción de 1:3 uno a tres respecto a los caracteresdominantes. Los individuos de la segunda generación que resultan de loshíbridos de la primera generación son diferentes fenotipicamente unos deotros; esta variación se explica por la segregación de los alelos responsablesde estos caracteres, que en un primer momento se encuentran juntos en elhíbrido y que luego se separan entre los distintos gametosLey de la Dominancia Cuando se cruzan individuos que difieren sólo en uncarácter por ejemplo color de la semilla (dominante y recesivo para estedeterminado carácter), la primera generación F1 será semejante al progenitorque tiene el carácter dominante. En este caso se habla de crucesmonohíbridos 166
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 167Ley de la transmisión independiente o de la independencia decaracteresEstablece que los caracteres son independientes y se combinan al azar. En latransmisión de dos o más caracteres, cada par de alelos que controla uncarácter se transmite de manera independiente de cualquier otro par de alelosque controlen otro carácter en la segunda generación, combinándose de todoslos modos posibles.Cuando se cruzan progenitores con dos caracteres diferentes (ejemplo plantaspuras es decir homocigotas con color de las semillas amarillo dominante AA yverde recesivo aa y forma de la semilla lisa dominante LL y rugosa recesivall), estos caracteres se trasmiten a la descendencia en forma independiente.En este caso se habla de cruces dihíbridos.Esto se observa mejor mediante un cuadro de Punnet que permite visualizarlas posibles combinaciones para los cruces de caracteres.Ejemplo: En los experimentos de Mendel se encontraron: • plantas puras de arveja con semillas de color amarillo dominante, o sea que sus alelos eran idénticos y se pueden denominar convencionalmente AA • plantas puras de arveja con semillas de color verde recesivas, las cuales denominaremos aa • plantas híbridas o heterocigotas con semillas de color amarillo, Aa • plantas puras de arveja con semillas lisas como característica dominante, LL • plantas puras de arveja con semillas rugosas como característica recesiva, ll • plantas híbridas o heterocigotas de arveja con semillas lisas, LlAplicación de las leyes de Mendel en la resolución de problemas sobre crucesmonohibridosPara aplicar el cuadro de punnet analicemos primero el caso del cruce de plantashomocigotas o puras de arveja con semillas amarillas dominantes AA y plantas purascon semillas verdes recesivas aa (caso de cruce monohíbrido, o sea aplicado a un solocarácter en este caso color de la semilla)Se elabora una tabla o cuadro con tres columnas y tres filas (cuadro de Punnet): 167
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 168En las celdas horizontales de color negro, van los alelos o genes aportados por el padre(en este ejemplo el padre tiene un par de genes AA para el color de la semilla) pero cadagameto solo recibe un gen para ese carácter por parte del padre.Entonces se coloca un gen A por cada celda, o sea, un gen para la formación de cadagameto en el cruce.Esto se explica de acuerdo con la ley de la segregación Un par de genes es segregado(separado) en la formación de los gametos.En las celdas verticales negras se colocan los alelos o genes que aportará la madre a losgametos. De igual manera se cumple la ley de la segregación. Entonces en cada celdase coloca un solo gen:Las celdas de color blanco corresponden a los gametos de los hijos que se formarán enel cruce donde se restablecerá el número par de genes para cada gameto 168
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 169Ejemplo: Si se cruzan semillas homocigotas amarillas dominantes AA con semillasverdes homocigotas recesivas aa, o sea que tenemos el casoAA x aaEn las celdas blancas se formarán los gametos resultantes del cruce o sea lacombinación o entrecruzamiento de los genes aportados por el padre y la madre paraese carácter (se combina el gen de la primera celda horizontal con el gen de la primeracelda vertical).En este momento se restablece el número par de genes en lo gametos formados (uno decada progenitor)El resultado del cruce será:Genotipo: 100 % Heterocigoto AaFenotipo: 100% Semilla de color amarillo. (Ser puede explicar por la ley de ladominancia: un gen del par determina la expresión fenotípica y enmascara al otro;El polen de la planta progenitora aporta a la descendencia un alelo o gen para el color dela semilla, y el óvulo de la otra planta progenitora aporta el otro alelo para el color de lasemilla; de los dos alelos, solamente se manifiesta aquél que es dominante (A), mientrasque el recesivo (a) permanece oculto.Otro ejemplo. Si se toman semillas heterocigotas lisas Ll y se cruzan con semillashomocigotas rugosas ll.Ll x ll siguiendo el anterior procedimiento: 169
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 170El resultado del cruce seráGenotipo: 50 % Heterocigoto LlFenotipo: 50% semilla de forma lisa y 50% de semillas rugosas.Interpretación de las leyes de Mendel - Ejemplos de CrucesPrimera ley de Mendel o Ley de la uniformidad de la primera generación filial (F1) oLey de la DominanciaCuando se aparean o cruzan organismos (fecundación) de raza pura (homocigotos) paraun determinado carácter, todos los individuos de la primera generación son iguales. Ejemplo: Si se cruzan arvejas amarillas AA con arvejas verdes aa toda la F1 resultante del cruce será Aa de color amarillo. Aparece aquí el concepto de Dominancia y Recesividad. Las arvejas amarillas AA son dominantes sobre las arvejas verdes aa recesivas. La primera generación o F1 es fenotípicamente amarilla y genotipícamente heterocigota Aa imagen tomada dehttp://www.biotech.bioetica.org/ap1.htm 170
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 171 Codominancia: La primera ley de Mendel se cumple también para el caso en que un determinado gen de lugar a una herencia intermedia y no dominante, como es el caso del color de las flores del "dondiego de noche" (Mirabilis jalapa). Al cruzar las plantas de la variedad de flor blanca con plantas de la variedad de flor roja, se obtienen plantas de flores rosas. La interpretación es la misma que en el caso anterior, solamente varía la manera de expresarse los distintos alelos imagen tomada dehttp://www.biotech.bioetica.org/ap1.htmLa segunda ley de Mendel también llamada de la separación o segregación odisyunción de los alelos El experimento de Mendel: Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación del experimento anterior Aa y las polinizó entre sí. Del cruce Aa x Aa obtuvo semillas amarillas y verdes en la proporción 3:1. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse en esta segunada generación. Interpretación del experimento. Los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos de la primera generación filial, no se han mezclado ni han desaparecido, simplemente ocurría que se imagen tomada de manifestaba sólo uno de los dos.http://www.biotech.bioetica.org/ap1.htm Cuando el individuo de fenotipo amarillo y genotipo Aa, forme los gametos, se separan los alelos, de tal forma que en cada gameto sólo habrá uno de los alelos y así puede explicarse los resultados obtenidos 171
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 172Retrocruzamiento En el caso de los genes que manifiestan herencia dominante, no existe ninguna diferencia aparente entre los individuos heterocigóticos (Aa) y los homocigóticos (AA), pues ambos individuos presentarían un fenotipo amarillo. La prueba del retrocruzamiento, o simplemente cruzamiento prueba, sirve para diferenciar el individuo homo del heterocigótico. Consiste en cruzar el fenotipo dominante con la variedad homocigota recesiva (aa). Si es homocigótico, toda la descendencia será igual, en este caso se cumple la primera Ley de Mendel. Si es imagen tomada de heterocigótico, en la descendencia volverá ahttp://www.biotech.bioetica.org/ap1.htm aparecer el carácter recesivo en una proporción del 50%Tercera ley de Mendel o de la herencia independiente de caracteres: Hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia del otro carácter. El experimento de Mendel: Mendel cruzó plantas de guisantes de semilla amarilla AA y lisa BB con plantas de semilla verde aa y rugosa bb(Homocigóticas ambas para los dos caracteres Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose así la primera ley para cada uno de los caracteres considerados, y revelándonos también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa. Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb). imagen tomada dehttp://www.biotech.bioetica.org/ap1.htm 172
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 173 173
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 174Segunda generación filial F2 Se cruzan entre sí plantas de la F1, teniendo en cuenta los gametos que formarán cada una de las plantas Los alelos de los distintos genes se transmiten con independencia unos de otros, ya que en la segunda generación filial F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros que son verdes y lisos, combinaciones que no se habían dado ni en la generación parental (P), ni en la filial primera (F1). imagen tomada dehttp://www.biotech.bioetica.org/ap1.htm imagen tomada de http://www.biotech.bioetica.org/ap1.htm 174
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 175Interpretación del experimento: Los resultados de los experimentos de la tercera leyrefuerzan el concepto de que los genes son independientes entre sí, que no se mezclanni desaparecen generación trás generación. Para esta interpretación fue providencial laelección de los caracteres, pues estos resultados no se cumplen siempre, sinosolamente en el caso de que los dos caracteres a estudiar estén regulados por genesque se encuentran en distintos cromosomas. No se cumple cuando los dos genesconsiderados se encuentran en un mismo cromosoma, es el caso de los genes ligados.Lección 34Síntesis de proteínasAnimación en Power Pointhttp://www.cnice.mecd.es/eos/MaterialesEducativos/mem2001/biologia/citoplasma/organelas3.htmPara la síntesis de proteínas se requieren:• Subunidades ribosómicas pequeñas y grandes• Cadena de ARN mensajero (ARNm), que es el portador de las instruccionescodificadas que especifican la secuencia de aminoácidos• ARN de transferencia (ARNt)Estos ARNt forman enlaces covalentes con los aminoácidos, con los que formanaminoacil ARNt, mediante reacciones catalizadas por enzimas específicos. Esto significaque a cada ARNt le corresponde su propio aminoácido. Cada ARNt contiene, además,un anticodón que reconoce el codón del ARNm que corresponde al aminoácido del quees portador.Todo este proceso de síntesis proteica o traducción a partir de una molécula de RNAm,requiere que previamente se haya producido la transcripción, mediante la cual a partir deuna molécula de DNA se origina una de RNAm, que luego servirá de "molde" para lasíntesis de nuevas proteínas.El proceso incluye las siguientes fases:Etapa 1: se fija un ARNm a la subunidad pequeña. El sitio P de la subunidad ribosomalpequeña queda ocupado por un ARNt de iniciación, cuyo anticodón reconoce el codóntriplete AUG, que codifica al aminoácido metionina 175
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 176Etapa 2: la subunidad ribosomal grande se fija a la subunidad pequeña, y el ribosoma sedesplaza a lo largo de la cadena de ARNm, en dirección desde 5 hasta 3, hasta que elsiguiente codón queda alineado con el sitio A de la subunidad pequeñaEtapa 3: un nuevo aminoacil ARNt (es decir, un ARNt que lleva un aminoácido) comparaa su anticodón con el codón del RNAm; si concuerda, el ARNt se fijará sobre el sitio A 176
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 177Etapa 4: los aminoácidos en los sitios A y P forman un enlace peptídico - El ARNt delsitio P pasa su aminoácido al ARNt del sitio A, que ahora tiene unidos sobre sí a los dosaminoácidos (proceso catalizado por la enzima peptidiltransferasa)Etapa 5: el ARNt desaminado deja libre el sito P, y el ARNm con sus dos aminoácidosse mueve desde el sito A hacia el sitio P. Al mismo tiempo, el ribosoma se desplaza a lolargo de la cadena de ARNm hasta que el siguiente codón queda alineado con el sitio Ade la subunidad ribosomal pequeñaEtapa 6: se repiten las etapas 3 a 5, con lo que se alarga la cadena polipeptídica hastaque se llega al codón de terminación (que pueden ser tres: UAG, UAA o UGA),responsable de detener el proceso de traducciónEtapa 7: cuando el sitio A de la unidad ribosomal pequeña llega a un codón determinación, se fija en el sitio A un factor liberador, encargado de descargar a la cadenapolipeptídica recién formada desde el sitio ARNt del sitio P hacia el citosolEtapa 8: el ARNt se libera desde el sitio P, el factor liberador se libera desde el sito A, ylas subunidades ribosómicas grande y pequeña se disocian del ARNm quedando libresen le citosol.En definitiva, los ribosomas participan en la síntesis de las proteínas que tendrán undestino u otro según que sean formadas por ribosomas libres o por polirribosomasadheridos a las membranas del Retículo endoplasmático rugoso 177
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 178 178
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 179 Capitulo 2 BiotecnologíaLección 36. Los pasos de la ingeniería genéticahttp://www.agronort.com/informacion/abcbiotec/abcbio4.htmlEl ADN sirve como molde para la síntesis del ARN1. Una de las bases del ARN es diferenteA (ADN) se complementa con U (ARN)T (ADN) se complementa con A (ARN)G (ADN) se complementa con C (ARN)C (ADN) se complementa con G (ARN)2. Una secuencia del ADN, llamada promotor, le ordena a la célula comenzar a construirARN mensajero, a partir del gen que le sigue.3. Luego, cabeza y cola, se agregan al ARNm antes de dejar el núcleo.4. El ARNm terminado puede ahora servir de molde para la correspondiente proteína.El Código genéticoTraducción de ARN en proteína1. Cada tres bases en el ARN, forman un codón correspondiente a ciertos aminoácidos. 179
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 1802. La mayoría de los aminoácidos pueden ser codificados por mas de un codón. Aac. Aac. codones Cisteina UGU,UGG Prolina CCU,CCC,CCA,CCG Histidina CAU,CACStop= UAA, UAG, UGA3. También hay codones, que ordenan a la maquinaria de la célula, detener la síntesis dela cadena proteica.4. Todo este proceso es llevado a cabo por estructuras complejas, llamados ribosomas,junto con enzimas y moléculas especiales de ARN.Construcción de una Proteína:Traducción del ARNm1. Los ribosomas se mueven a lo largo del ARNm y van adosando los aminoácidoscorrespondientes a cada codón.2. Los aminoácidos se unen entre si por ligaduras de péptidos. 180
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 1813. La cadena proteica toma una forma tridimensional, basada en la secuencia particularde aminoácidos.4. Esta forma particular, es la que le confiere propiedades y funciones únicas.Resumen:Pasos desde ADN a Proteína1. Un gen es parte del ADN, en un cromosoma.2. El código genético es "transcripto" en el ARN mensajero.3. El ARNm forma una cabeza y una cola para dejar el núcleo.4. El código en el ARNm es traducido, construyendo las largas cadenas de aminoácidosque forman una proteína.5. La proteína se organiza en su forma funcional.Los pasos de la Ingeniería Genética1. Identificar un carácter deseable, pero que no pueda ser manejado por los métodosclásicos de mejoramiento.2. Encontrar algún organismo que lo exprese.3. Encontrar el gen responsable del carácter deseado, en dicho organismo.4. Combinar dicho gen con otros elementos necesarios para que este sea funcional en laplanta.5. Mover los genes a las células de la planta.6. Encontrar las células modificadas exitosamente, y regenerarlas en plantascompletamente funcionales. 181
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 182Posibilidades de la BiotecnologíaEjemplos Caracteres de Protección Caracteres de Calidad Resistencia a Insectos Demora de la maduración Tolerancia a Herbicidas Aceites modificados Resistencia a Hongos Proteínas modificadas Resistencia a Virus Alto contenido de sólidos Resistencia a Bacterias Producción vegetal de anticuerpos, enzimas, etc. Resistencia a Nematodos Búsqueda de fuentes para genes deseadosBúsqueda de fuentes para genes deseados 1. La bacteria de suelo, Bacillus thuringiensis (Bt), tiene genes para diversas proteínas, selectivamente toxicas para ciertos insectos. 2. El actinomycete de suelo, Streptomyces tiene un gen para una enzima que desdobla la molécula del Glufosinato de Amonio (herbicida). 3. Una línea mutante de Arabidopsis thaliana, tiene un gen para una versión de la enzima EPSPS, menos sensible al Glifosato 182
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 183Herramientas Básicas Enzimas "para cortar y pegar" 1. Las enzimas de restricción cortan ADN, solo en ciertas secuencias especificas. 2. Muchas dejan "extremos pegajosos", de manera que otras piezas cortadas con la misma enzima, se ligan automáticamente. 3. El "extremo pegajoso" de una pieza puede hibridar con el de otra pieza, cortada por la misma enzima. 4. Otras enzimas llamadas ligasas, terminan las uniones. Clonado 183
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 184 1. Además de su principal cromosoma, muchas bacterias tienen también pequeñas piezas circulares de ADN, llamadas plásmidos. Estos tienen a menudo, genes de resistencia a antibióticos. 2. Los plásmidos son fáciles de manejar en tubos de ensayo, para "cortar y pegar" nuevas piezas de ADN 3. Los plásmidos modificados, pueden ser colocados de nuevo en la bacteria, y serán copiados en cada duplicación celular. 4. De esta forma es posible obtener un gran numero de copias del gen, tan solo incrementando la bacteria. 184
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 185Capturando el GenTomar la pieza de ADN buscada desde el organismo donante1. Se extrae ADN de muchas células, y se corta enpequeñas piezas.2. Las piezas se mezclan con plásmidos cortados con lamisma enzima, las cuales al conjugarse conformandistintos plásmidos.3. Los plásmidos, colocados de nuevo en bacterias, sonahora distintos, y entonces pueden ser separados. 4. Ahora, cada pieza de ADN puede copiarse tanto comosea necesario.Encontrando el Gen correcto 1. Los plásmidos usados en la bacteria (vectores clonados), también contienen un gen de resistencia a antibióticos, de manera que solo aquellas que tengan el nuevo plásmido recombinante, crecerán en el medio de cultivo. Este gen se llama "marcador selectivo". 185
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 186 2. Cada clon (progenie de bacterias con la nueva secuencia de ADN), puede ser probada para saber si contiene el gen deseado. Hay diversas maneras, dependiendo del carácter en cuestiónLo que acompaña al Gen La construcción 1. Los genes deben "estar prendidos" para expresarse; para eso se usa el promotor. 3. Es necesario saber cuales (poco frecuentes) células han sido modificadas; para eso se agrega un gen marcador selectivo. 4. La combinación terminada del gen + promotor + marcador selectivo + terminadores, se llama construcción o inserto. 186
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 187Promotores: dónde se "prenderá" el gen? 1. Para que el ADN transcriba el gen en ARNm, debe haber un promotor delante de la secuencia. 2. Algunos promotores activan el gen en casi todas las células de la planta (Pr. Constitutivos). 3. Algunos solo lo hacen en las partes verdes. 4. Otros promotores solo trabajan en tejidos específicos, como polen, raíz o tejidos dañados.Marcadores Selectivos1. El tipo mas común es el de un gen que codifica para una enzima, que desdobla algúnantibiótico o componente del herbicida.2. El gen marcador también necesita un promotor y terminador.nptll -------------->kanamicínabar -->glufosinato de amonio 187
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 1883. Normalmente la planta moriría ante el químico. Solamente sobrevivirá si ha sidoexitosamente modificada para poseer esta enzima.Inserto listo para ser transferido a una plantaLección 37Transfiriendo los genes a las plantas.Opciones de Transformación.Métodos1. Agrobacterium. Uso de una bacteria como "Ingeniero Genético Natural". La bacteriaconteniendo el inserto, infecta las células de la planta produciendo la recombinacióngenética. 188
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 1892. Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón artificial bombardea micropartículascon el inserto, sobre la célula.3. Electroporación. Uso de carga eléctrica para que el ADN atraviese la membrananuclear. La corriente, fuerza el paso de los insertos al interior del núcleo.4. Polietilenglicol. La exposición de las membranas al PEG, facilita el movimiento de lasmoléculas de ADN.5. Silicon Wiskers. Inyección mediante fibras microscópicas. Las fibras atraviesan lasmembranas, llevando los insertos.Transformación por AgrobacteriumFundamentos 1. El patógeno de suelo Agrobacterium tumefaciens, naturalmente inserta su ADN (plásmido Ti), en las células expuestas de sus huéspedes, en tejidos radiculares dañados. 2. Este ADN extraño se incorpora y recombina con el ADN propio de la planta huésped, dividiéndose y creciendo al azar, como un tumor. 3. El ADN de Agrobacterium toma el control de las células del tumor, causando la síntesis de aminoácidos inusuales que sirven de soporte nutricional a la bacteria.Preparando un gen para una transformación mediante Agrobacterium 1. Las secuencias del plásmido Ti, responsable de la virulencia de la bacteria, se remueven (vírgenes). 189
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 190 2.En otra bacteria, se ubica el gen deseable, entre las dos secuencias de borde del plásmido Ti. 3. Se integra el inserto que contiene el gen deseable, dentro del plásmido Ti, al ser incorporado nuevamente dentro del Agrobacterium. 4. Bacteria clonada, lista para transformar.ResumenTransformación mediante Agrobacterium1. Armar dos construcciones; una con los genes a incorporar (gen principal y marcador),y otra con las secuencias necesarias del plásmido Ti.2. Integrar todo esto en un solo plásmido, en Agrobacterium, y usar este clon parainfectar tejido vegetal.3. Exponer el tejido tratado al agente químico selectivo (antibiótico o herbicida). Solo lascélulas exitosamente transformadas, sobrevivirán.4. Usar métodos de cultivo de tejidos para regenerar plantas viables de las pocas célulassobrevivientes.Transformación por Acelerador de Partículas (Gene Gun) 1. Incorporar el inserto en un plásmido y hacer un gran numero de copias en una bacteria. 190
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 191 2. Extraer los plásmidos y cubrir con ellos pequeñas partículas de tungsteno (1 micrón). 3. Disparar las partículas mediante una explosión, sobre los tejidos. 4. Exponer las células al agente selectivo para regenerar aquellas exitosamente transformadas.Porque un evento de transformación es raro y costoso?1. En todo el proceso hay muchos pasos "poco probables" involucrados, debido alos siguientes obstáculos:Tener que introducir ADN en células vivas.Lograr que el ADN sea insertado en forma estable, en los propios cromosomas de lascélulas, haciendo viable su replicación.Lograr que esta inserción sea funcional2. No hay forma de controlar adonde se ubicara el ADN extraño:Podría no ser funcional, dependiendo del sitio de inserción.Podría afectar o anular la acción de algún gen importante de la planta.Lección 37Los primeros desafíosTolerancia a GlifosatoObjetivo: Transformar plantas sensibles en altamente tolerantes, para su aplicacióndirecta. 191
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 192Origen: El Glifosato inhibe una enzima vegetal (EPSPS), necesaria para el crecimientocelularIntento 1: Adicionar una nueva copia del gen para EPSPS, de petunia, con un promotorfuerte, para aumentar la concentración de EPSPS en la planta, y lograr tolerar mayoresdosis de Glifosato.Resultado 1: Aun con mas EPSPS, las plantas fueron todavía muy sensibles, como paraser de interés comercial.Tolerancia a Glifosato: 2do IntentoObjetivo: Generar mutantes de algún organismo fácil de cultivar, hasta hallar algúnindividuo tolerante a Glifosato.Intento 2: Un aislamiento de Agrobacterium resulta menos sensible, pero su EPSPS esaun funcional; se la transfiere a plantas TG.Resultado2: En soja, ambos mecanismos sumados funcionan adecuadamente, no asíen maíz, que requiere trabajo adicional.Tolerancia a Glifosato: 3er IntentoObjetivo: Encontrar un microorganismo que produzca una enzima capaz de detoxificarla molécula de Glifosato (GOX de Achromobacter sp.).Intento 3: Juntar los efectos del gen para esta enzima con el gen mutante de EPSPS, enplantas de maíz.Resultado 3: Este intento, involucrando ambos genes resulto efectivo, logrando que lasplantas estén protegidas por producir EPSPS insensible al herbicida, mas la capacidadde detoxificar parte del mismo.Tecnología BtObjetivo: Lograr que la planta produzca su propio insecticida.Origen: Algunos insectos pueden ser controlados mediante la aplicación deDeltaendotoxinas de Bacillus thuringiensis. Estas toxinas son altamente selectivas einocuas para el hombre y el ambiente, pero se desdoblan rápidamente cuando estánexpuestas a la luz ultravioleta.Intento 1: Poner el gen completo para la toxina-proteína en la planta, con un fuertepromotor que funcione en todos los tejidos. 192
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 193Resultado 1: Aun con una transformación exitosa, la planta no producía suficienteproteína para protegerse a si misma.Tecnología Bt: 2do IntentoOrigen: Cuando la toxina natural (potoxina) entra en el intestino del insecto, se desdoblaen la toxina activa, de cadena mas corta, por acción de las enzimas del insecto.Intento 2: Insertar un gen truncado que solo codifique para la porción de la proteínacorrespondiente a la toxina activa.Resultado 2: La planta produce mucho mas toxina ahora, pero seria conveniente aunmas.Tecnología Bt: 3er IntentoOrigen: La planta "prefiere" usar ciertos codones para algunos aminoácidos. Cuando notiene estos codones "preferidos" produce mucha menos proteína. Muchos de loscodones en un gen bacterial, no son los "preferidos", por lo tanto el gen no se expresabien en la planta.Intento 3: Realizar cambios en el ADN del gen, base por base, de manera que codifiquepara los mismos aminoácidos, pero usando los codones "preferidos".Original TTAGCACCCTAGGCTAGCGTAModificada TTACCACCCTACGCTAGCCTAResultado 3: Cuando el gen es trucado y además tiene los codones "preferidos",expresa suficiente toxina para su autoprotección.Linkshttp://www.agronort.com/links.html#BiotecnologíaEL PROYECTO GENOMA HUMANO Aspectos científicosUSDA - Novedades, regulación, etc...Plant Genome Information ResourceIntercambio información s/ cultivo de tejidos - Texas A&MRegulación (OECD, IANB, G-VIII) 193
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 194Biotecnología Aplicada - conceptos elementales, ética, etc..Recursos y herramientas de biología molecularPortal "porque biotecnología" de A.S.A. (Asociación Semilleros Arg.)Checkbiotech.org - Información y novedades de biotecnologíaNational Center for Biotechnology InformationCouncil for Biotechnology InformationGlosario de términos de la BiotecnologíaGenetic Engineering NewsGalería gráfica de procesos relacionados a la biotecnologíaAg BioTech InfoNetTransgenic crops (Colorado State U.)agbios Agriculture & Biotechnology Strategies Inc. (Canada)AgBioForum - Economía y gerencia, en biotecnología agrícola.Biotecnología Agrícola y PobrezaElectronic Journal of Biotechnology - Universidad Católica de Valparaíso 194
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 195 UNIDAD 3. ECOLOGÍA Y EVOLUCIÓNCapitulo 1 EcologíaLección 39EcologíaEl término ecología lo propuso en 1869 el biólogo alemán Ernst Haeckel, parasistematizar el conocimiento referido al estudio del entorno viviente. Este término seorigina en los vocablos griegos “oikos” (casa o lugar donde vivimos) y “logos” (estudio).Los graves problemas de contaminación regional y planetaria, han convertido a laecología en una disciplina de vital importancia para descubrir y diseñar estrategias demanejo y de uso sostenible de los recursos de la biosfera. 195
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 196Organización del conocimiento ecológico La ecología estudia grupos de organismosen sus relaciones con el medio ambiente. Los grupos de organismos pueden estarasociados a tres niveles de organización: poblaciones, comunidades y ecosistemas.Población Una población es un grupo de individuos de cualquier clase de organismocorrespondiente a una sola especie.Comunidad biótica Agrupa todas las poblaciones que ocupan un área física definida.EcosistemaLa comunidad, junto con el medio ambiente físico no viviente comprende un ecosistemaCampos problémicos que aborda el ecólogoAl interior de las cadenas alimenticias de un ecosistema, se analiza por ejemplo: quiénvive a la sombra de quién, quién devora a quién, quién desempeña un papel en la 196
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 197propagación y dispersión de quién, y cómo fluye la energía de un individuo al siguienteen una cadena alimenticia.El ecólogo trata de definir y analizar aquellas características de las poblaciones distintasde las características de individuos y los factores que determinan la agrupación depoblaciones en comunidades. En ocasiones el estudio ecológico se centra en un campode trabajo muy local y específico, pero en otros casos se interesa por cuestiones muygenerales.Un ecólogo puede estar estudiando; cómo afectan las condiciones de luz y temperaturaa los árboles de un robledal, mientras otro estudia cómo fluye la energía en la selvatropical; pero lo específico de la ecología es que siempre estudia las relaciones entre losorganismos y de estos con el medio no vivo, en unidades de análisis denominadasecosistemas.El concepto de ecosistema es vital para comprender el funcionamiento de la naturaleza.Es un error considerar que nuestros avances tecnológicos: coches, grandes casas,industria, etc. nos permiten vivir al margen del resto de la biosfera. El estudio de losecosistemas, de su estructura y de su funcionamiento, nos demuestra la profundidad deestas relaciones.Los ecosistemas como unidad de estudioEl ecosistema es el nivel de organización de la naturaleza que se convierte en la unidadbásica de estudio interesa a la ecología.Dentro de los ecosistemas los organismos viven en poblaciones que se estructuran encomunidades. El término autoecología se refiere a estudios de organismos individuales,o de poblaciones de especies aisladas, y sus relaciones con el medio ambiente. Eltérmino contrastante, sinecología, designa estudios de grupos de organismos asociadosformando una unidad funcional del medio ambiente. Es decir analiza las numerosasrelaciones entre comunidades y ecosistemas.Los ecólogos emplean el término ecosistema para indicar una unidad natural con partesvivientes (factores bióticos) o inertes (factores abióticos), que interactúan mutuamentepara producir un sistema estable, en el cual el intercambio de sustancias entre losorganismos vivos y los elementos inertes es de tipo circular.Entre los factores abióticos tenemos: el agua, el aire, el viento, la temperatura, la luz, losminerales del suelo, la presión atmosférica; estos factores afectan y permiten lasupervivencia de los seres vivos o factores bióticos como los microorganismos, lasplantas, los animalesUn ecosistema puede ser tan grande como el océano o un bosque, o uno de los ciclosde los elementos, o tan pequeño como un acuario que contiene peces tropicales, plantas 197
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 198verdes y caracoles. Para calificar una unidad como ecosistema, la unidad ha de ser unsistema estable, donde el recambio de materiales sigue un camino circular. Un ejemploclásico de un ecosistema bastante compacto para ser investigado en detalle cuantitativoes una laguna o un estanque. La parte no viviente del lago comprende el agua, eloxígeno disuelto, el bióxido de carbono, las sales inorgánicas como fosfatos y clorurosde sodio, potasio y calcio, además de muchos compuestos orgánicos.En un lago, hay dos tipos de productores: las plantas mayores que crecen sobre la orillao flotan en aguas poco profundas, y las plantas flotantes microscópicas, en su mayorparte algas, que se distribuyen por todo el líquido, hasta la profundidad máximaalcanzada por la luz. Estas plantas pequeñas, que se designan colectivamente con elnombre de fitoplancton, no suelen ser visibles, salvo si las hay en gran cantidad, en cuyocaso comunican al agua un tinte verdoso. Suelen ser bastante más importantes comoproductoras de alimentos para el lago que las plantas visibles.Los organismos consumidores son heterótrofos, por ejemplo, insectos y sus larvas,crustáceos, peces y tal vez algunos bivalvos de agua dulce. Los consumidores primariosson los que ingieren plantas; los secundarios los carnívoros que se alimentan de losprimarios, y así sucesivamente. Podría haber algunos consumidores terciarios quecomieran a los consumidores secundarios carnívoros.El ecosistema se completa con organismos descomponedores o saprofitos comobacterias y hongos, que desdoblan los compuestos orgánicos de células procedentes deorganismos muertos, y con sustancias inorgánicas que pueden usarse como materiaprima por las plantas verdes.Aún en el ecosistema más grande y más completo puede demostrarse que estáconstituido por los mismos componentes: organismos productores, consumidores ydesintegradores, y componentes inorgánicos.Biocenosis y biotopoLa estructuración de un ecosistema reúne la biocenosis o conjunto, en equilibriodinámico, de organismos vivos, y las características del biótopo o sea de la extensiónfísica en que se encuentra circunscrita la unidad ecosistémica que se va a estudiar.El concepto de ecosistema aún es más amplio que el de comunidad porque unecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas lascaracterísticas de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condicionesgeológicas, etc.La organización de la naturaleza en niveles superiores al de los organismos es la queinteresa a la ecología. 198
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 199Hábitat y nicho ecológicoDos conceptos fundamentales útiles para describir las relaciones ecológicas de losorganismos son el hábitat y el nicho ecológico.El hábitat es el lugar donde vive un organismo, su área física, alguna parte específica dela superficie de la tierra, aire, suelo y agua. Puede ser vastísimo, como el océano, o lasgrandes zonas continentales, o muy pequeño, y limitado, por ejemplo, la parte inferior deun leño podrido, pero siempre es una región bien delimitada físicamente. En un hábitatparticular pueden vivir varios animales o plantas.En cambio, el nicho ecológico es el estado o el papel de un organismo en la comunidado el ecosistema. Depende de las adaptaciones estructurales del organismo, de susrespuestas fisiológicas y de su conducta.Puede ser útil considerar al hábitat como la dirección de un organismo (donde vive) y alnicho ecológico como su profesión (lo que hace biológicamente). El nicho ecológico noes un espacio demarcado físicamente, sino una abstracción que comprende todos losfactores físicos, químicos, fisiológicos y bióticos que necesita un organismo para vivir.Para describir el nicho ecológico de un organismo es preciso saber qué come y qué locome a él, cuáles son sus límites de movimiento y sus efectos sobre otros organismos ysobre partes no vivientes del ambiente. Una de las generalizaciones importantes de laecología es que dos especies no pueden ocupar el mismo nicho ecológico.Una sola especie puede ocupar diferentes nichos en distintas regiones, en función defactores como el alimento disponible y el número de competidores. Algunos organismos,por ejemplo, los animales con distintas fases en su ciclo vital, ocupan sucesivamentenichos diferentes. Un renacuajo es un consumidor primario, que se alimenta de plantas,pero la rana adulta es un consumidor secundario y digiere insectos y otros animales.En contraste, tortugas jóvenes de río son consumidores secundarios, comen caracoles,gusanos e insectos, mientras que las tortugas adultas son consumidores primarios y sealimentan de plantas verdes como el apio acuático.Lección 40Ejemplos de ecosistemasLa ecosfera en su conjunto es el ecosistema mayor. Abarca todo el planeta y reúne atodos los seres vivos en sus relaciones con el ambiente no vivo de toda la Tierra. Perodentro de este gran sistema hay subsistemas que son ecosistemas más delimitados. Así,por ejemplo, el océano, un lago, un bosque, o incluso, un árbol, o una manzana que seesté pudriendo son ecosistemas que poseen patrones de funcionamiento en los que 199
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 200podemos encontrar paralelismos fundamentales que nos permiten agruparlos en elconcepto de ecosistema.Funcionamento del ecosistemaEl funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente deenergía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema, mantiene lavida y moviliza el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema. Lafuente primaria y principal de energía es el sol. En todos los ecosistemas existe, además,un movimiento continúo de los materiales. Los diferentes elementos químicos pasan delsuelo, del agua o del aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta quevuelven al suelo, o al agua, o al aire, cerrándose el ciclo. En el ecosistema la materia serecicla en un ciclo cerrado y la energía fluye linealmente generando organización en elsistema.Enfoque para el estudio del ecosistemaAl estudiar los ecosistemas interesa más el conocimiento de las relaciones entre loselementos, que el cómo son estos elementos. Los seres vivos concretos le interesan alecólogo por la función que cumplen en el ecosistema, no en sí mismos como le puedeninteresar al zoólogo o al botánico.Para el estudio del ecosistema es indiferente, en cierta forma, que el depredador sea unleón o un tiburón. La función que cumplen en el flujo de energía y en el ciclo de losmateriales son similares y es lo que interesa en ecología.Cualquier variación en un componente del ecosistema repercutirá en todos los demáscomponentes. Por eso son tan importantes las relaciones que se establecen paramantener ciertas dinámicas de equilibrio general a pesar de la gran complejidad de lasinteracciones. Una manera simplificada de abordar el estudio de los ecosistemasconsiste en analizar las relaciones alimentarias, los ciclos de la materia y los flujos deenergía.Relaciones alimentariasLa vida necesita un aporte continuo de energía que llega a la Tierra desde el Sol y pasade unos organismos a otros a través de la cadena trófica. 200
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 201 Gráfica Ejemplo de cadena trófica Tomada de www1.ceit.es/.../Ecologia/Hipertexto/ 04Ecosis/100Ecosis.htmLas redes de alimentación (reunión de todas las cadenas tróficas) comienzan en losorganismos productores (las plantas) que captan la energía luminosa con su actividadfotosintética y la convierten en energía química almacenada en moléculas orgánicas.Las plantas son devoradas por otros seres vivos que forman el nivel trófico de losconsumidores primarios (herbívoros).Los herbívoros suelen ser presa, generalmente, de los carnívoros (depredadores) queson consumidores secundarios en el ecosistema.Pero las cadenas alimentarias no acaban en el depredador cumbre (Ej. felino que comotodo ser vivo muere, existen necrófagos, como algunos hongos o bacterias que sealimentan de los residuos muertos y detritos en general (organismos descomponedoreso detritívoros).De esta forma se soluciona en la naturaleza el problema de los residuos. 201
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 202Los detritos (restos orgánicos de seres vivos) constituyen en muchas ocasiones el iniciode nuevas cadenas tróficas. Por Ej., los animales de los fondos abisales se nutren de losdetritos que van descendiendo de la superficie.La cadena alimentaria más corta estaría formada por los dos eslabones citados (ej.cabras alimentándose de la vegetación).Ejemplos de cadenas alimentarias de tres eslabones serían:hierba - vaca - hombrealgas - krill - ballena.Las cadenas alimentarias suelen tener, como mucho, cuatro o cinco eslabones, seisconstituyen ya un caso excepcional. Ej. de cadena larga sería: plantas - insectos - sapos- serpientes - mangosta – felino.Las diferentes cadenas alimentarias no están aisladas en el ecosistema sino que formanun entramado entre sí y se suele hablar de red trófica.Redes tróficas y alimentariasSe estima que el índice de aprovechamiento de los recursos en los ecosistemasterrestres es como máximo del 10 %, por lo cual el número de eslabones en una cadenatrófica, por necesidad, corto.Reflexión: ¿qué pasa con el 90% correspondiente a la energía no aprovechada alascender en la escala trófica? ¿Se pierde o se aprovecha en otra forma?Sin embargo, un estudio de campo y el conocimiento más profundo de las distintasespecies nos revelará que esa cadena trófica es únicamente una hipótesis de trabajo yque, a lo sumo, expresa un tipo predominante de relación entre varias especies de unmismo ecosistema.La realidad es que cada uno de los eslabones mantiene a su vez relaciones con otrasespecies pertenecientes a cadenas distintas. Es como un cable de conducción eléctrica,que al observador alejado le parecerá una unidad, pero al aproximarse verá que dichocable consta a su vez de otros cables conductores más pequeños, que tampoco son unaunidad maciza.Cada uno de estos cables conductores estará formado por pequeños filamentos decobre y quienes conducen la electricidad son en realidad las diminutas unidades queconocemos como electrones, componentes de los átomos que constituyen el elementocobre. 202
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 203Pero hay que poner de relieve una diferencia fundamental, en el cable todas lassucesivas subunidades van en una misma dirección, pero en la cadena trófica cadaeslabón comunica con otros que a menudo se sitúan en direcciones distintas.La hierba no sólo alimenta a la oveja, sino también al conejo y al ratón, que serán presade un águila y un búho, respectivamente. La oveja no tiene al lobo como único enemigo,aunque sea el principal. El águila intentará apoderarse de sus recentales y, si hay unlince en el territorio, competirá con el lobo, que en caso de dificultad no dudará enalimentarse también de conejos.De este modo, la cadena original ha sacado a la luz la existencia de otras laterales yentre todas han formado una tupida maraña de relaciones ínter- específicas. Esto es loque se conoce con el nombre de red trófica.La red da una visión más cercana a la realidad que la simple cadena. Nos muestra quecada especie mantiene relaciones de distintos tipos con otros elementos del ecosistema:la planta no crece en un único terreno, aunque en determinados suelos prospere conespecial vigor.Tampoco, en general, el herbívoro se nutre de una única especie vegetal y él no sueleser tampoco el componente exclusivo de la dieta del carnívoro.La red trófica, contemplando un único pero importante aspecto de las relaciones entrelos organismos, nos muestra lo importante que es cada eslabón para formar el conjuntoglobal del ecosistema.Una representación más realista de quien come a quien se llama red alimenticia, comose muestra a continuación Gráfica Red alimenticia, Tomada de: http://www.jmarcano.com/nociones/trofico2.html 203
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 204Pirámides biológicasUna representación muy útil para estudiar todo este entramado trófico son las pirámidesde biomasa y energía. En ellas se ponen varios pisos con su anchura o su superficieproporcional a la magnitud representada.En el piso bajo se sitúan los productores; por encima los consumidores de primer orden(herbívoros), después los de segundo orden (carnívoros) y así sucesivamente. Gráfica Pirámide de energía de una cadena trófica acuática tomada de: www1.ceit.es/.../Ecologia/Hipertexto/ 04Ecosis/100Ecosis.htmBiomasa y energíaLa biomasa es la cantidad total de materia viviente, en un momento dado, en un áreadeterminada o en uno de sus niveles tróficos, y se expresa en gramos de carbono, de lamateria seca correspondiente.Las pirámides de biomasa son muy útiles para mostrar la biomasa en un nivel trófico. Elaumento de biomasa en un período determinado recibe el nombre de producción de unsistema o de un área determinada.Pirámide de energíaUna pirámide de energía muestra la cantidad máxima de energía en la base, la cualdisminuye uniformemente en cada nivel trófico. La transferencia de energía de un niveltrófico a otro no es totalmente eficiente. 204
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 205Los productores gastan energía para respirar, y cada consumidor de la cadena gastaenergía obteniendo el alimento, metabolizándolo y manteniendo sus actividades vitales.Los estudios muestran que la eficiencia en la transferencia de energía entre los niveleses del 10 %, es decir, que la energía almacenada en los herbívoros es solo el 10% de laalmacenada en las plantas y así mismo los consumidores secundarios tienenalmacenado solo un 10% de la energía almacenada en los consumidores primarios.Esto explica por qué las cadenas alimentarias no tienen más de cuatro o cincomiembros, pues no hay suficiente energía por encima de los depredadores en la cúspidede la pirámide para mantener otro nivel trófico.Ciclos de la materiaLos elementos químicos que forman los seres vivos (oxígeno, carbono, hidrógeno,nitrógeno, azufre y fósforo, etc.) van pasando de unos niveles tróficos a otros.Las plantas los recogen del suelo o de la atmósfera y los convierten en moléculasorgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).Los animales los toman de las plantas o de otros animales.Después los van devolviendo a la tierra, a la atmósfera o a las aguas por la respiración,las heces o la descomposición de los cadáveres, cuando mueren.Es así como el ciclo de la materia tiene un trayecto cíclicoDe esta forma encontramos en todo ecosistema unos ciclos del oxígeno, del carbono, delhidrógeno, del nitrógeno. 205
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 206 Gráfica. Ciclo energético del ecosistema Tomada de: www1.ceit.es/.../Ecologia/Hipertexto/ 04Ecosis/100Ecosis.htmFlujo de energíaEl ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de energía que va pasandode un nivel al siguiente. La energía fluye a través de la cadena alimentaria sólo en unadirección: va siempre desde el sol, a través de los productores a los descomponedores.La energía entra en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale en forma deenergía calorífica que ya no puede reutilizarse para mantener otro ecosistema enfuncionamiento. El ciclo de energía sigue una trayectoria lineal a diferencia de los ciclosde la materia o de los elementos químicos.Lección 43 Productividad de los ecosistemas como base para la intervenciónhumana sostenibleLa productividad es una característica de las poblaciones que sirve también como índiceimportante para definir el funcionamiento de cualquier ecosistema. Su estudio puedehacerse a nivel de las especies, cuando interesa su aprovechamiento económico, o deun medio en general. 206
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 207Las plantas, como organismos autótrofos, tienen la capacidad de sintetizar su propiamasa corporal a partir de los elementos y compuestos inorgánicos del medio, enpresencia de agua como vehículo de las reacciones y con la intervención de la luz solarcomo aporte energético para éstas. El resultado de esta actividad, es decir los tejidosvegetales, constituyen la productividad primaria.Más tarde, los animales comen las plantas y aprovechan esos compuestos orgánicospara crear su propia estructura corporal, que en algunas circunstancias servirá tambiénde alimento a otros animales. Esta es la productividad secundaria.En ambos casos, la proporción entre la cantidad de nutrientes ingresados y la biomasaproducida nos dará la llamada productividad, que mide la eficacia con la que unorganismo puede aprovechar sus recursos tróficos. Esto también se llama ecoeficienciaPero el conjunto de organismos y el medio físico en el que viven forman el ecosistema,por lo que la productividad aplicada al conjunto de todos ellos nos servirá para obtenerun parámetro con que medir el funcionamiento de dicho ecosistema y conocer el modoen que la energía fluye por los distintos niveles de su organización.La productividad es uno de los parámetros más utilizados para medir la eficacia de unecosistema, calculándose ésta en general como el cociente entre una variable de saliday otra de entrada. La productividad de los ecosistemas se mide en gramos o kilogramospor área de superficie y por año. El desarrollo de la productividad se puede dar en dosmedios principales, las comunidades acuáticas y las terrestres.El hombre nada puede hacer para aumentar la cantidad de energía luminosa incidente, ymuy poco para elevar el porcentaje de eficacia de transferencia de energía, por lo quesólo podrá aumentar el aporte de energía de los alimentos, acortando la cadenaalimenticia, es decir, consumiendo productores primarios, vegetales y no animales.En los países superpoblados como en La India y China, los habitantes sonprincipalmente vegetarianos porque así la cadena alimenticia es más corta y un áreadeterminada de terreno puede de esta forma servir de sostén al mayor número deindividuos.Condiciones de las interacciones en los factores abióticos y bióticosFactores abióticosTodos los factores químico-físicos del ambiente son llamados factores abióticos (de a,"sin", y bio, "vida). Los factores abióticos más conspicuos son la precipitación (lluvias,nevadas) y temperatura; todos sabemos que estos factores varían grandemente de unlugar a otro, pero las variaciones de estos factores pueden ser aún mucho másimportantes de lo que normalmente reconocemos. 207
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 208No es solamente un asunto de la precipitación total o la temperatura promedio. Porejemplo, en algunas regiones la precipitación, total promedio es de más o menos 100mm por año distribuida uniformemente durante el año.Esto crea un efecto ambiental muy diferente al que se encuentra en otra región dondecae la misma cantidad de precipitación pero solamente durante 6 meses por añocorrespondientes a la estación de lluvias, dejando a la otra mitad del año como laestación seca.Igualmente, un lugar donde la temperatura promedio es de 20º C y nunca alcanza elpunto de congelamiento, es muy diferente de otro lugar con la misma temperaturapromedio pero que tiene veranos ardientes e inviernos muy fríos.De hecho, la temperatura fría extrema – no temperatura de congelamiento,congelamiento ligero o varias semanas de fuerte congelamiento – es más significativabiológicamente que la temperatura promedio. Aún más, cantidades y distribucionesdiferentes de precipitación pueden combinarse con diferentes patrones de temperatura,lo que determina numerosas combinaciones para apenas estos dos factores.Pero también otros factores abióticos pueden estar involucrados, incluyendo tipo yprofundidad de suelo, disponibilidad de nutrientes esenciales, viento, fuego, salinidad,luz, longitud del día, terreno y pH (la medida de acidez o alcalinidad de suelos y aguas).Como ilustración, consideremos el factor terreno: en el Hemisferio Norte, el terreno delas laderas que dan hacia el norte generalmente presenta temperaturas más frías que lasque dan hacia el sur.O consideremos el tipo de suelo: un suelo arenoso, debido a que no retiene bien el agua,produce el mismo efecto que una precipitación menor.O consideremos el viento: ya que aumenta la evaporación, también puede causar elefecto de condiciones relativamente más secas. Sin embargo, estos y otros factorespueden ejercer por ellos mismos un efecto crítico.Resumiendo, podemos ver que los factores abióticos, que se encuentran siemprepresentes en diferentes intensidades, interactúan unos con otros para crear una matrizde un número infinito de condiciones ambientales diferentes.Factores bióticosEn un ecosistema los factores bióticos están relacionados con la interacción deorganismos que contribuyen al desarrollo de biomasa y las condiciones depredominancia y equilibrio entre diversas poblaciones. 208
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 209Invariablemente la comunidad vegetal está compuesta por un número de especies quepueden competir unas con otras, pero que pueden ser de ayuda mutua. También existenotros organismos en la comunidad vegetal: animales, hongos, bacterias y otrosmicroorganismos.Así que cada especie no solamente interactúa con los factores abióticos, sino que estáconstantemente interactuando con otras especies (factores bióticos) para conseguiralimento, protección, territorio u otros beneficios, inclusive, mientras se compite se puedeser además fuente de alimento para un nivel trófico superior.Todas las interacciones con otras especies se clasifican como interacciones bióticaspositivas, negativas o neutras.Óptimos y rangos de tolerancia de las especies a factores abióticosVeremos ahora la manera en que diferentes especies se "ajustan" a condicionesambientales diferentes.Especies diferentes de plantas, animales o microorganismos varían grandemente encuanto a su tolerancia (capacidad para soportar) a diferentes factores abióticos.Enfatizaremos en las plantas porque es más fácil ilustrar los principios con ellas.A través de observaciones de campo (observaciones de elementos tal como existen enla naturaleza en contraposición a experimentos de laboratorio), podemos llegar a laconclusión que: especies diferentes de plantas varían grandemente en cuanto a sutolerancia a diferentes factores abióticos.Esta hipótesis ha sido examinada y verificada a través de experimentos llamados"pruebas de estrés".Se cultivan plantas en una serie de cámaras en la que pueden controlarse todos losfactores abióticos; de esta manera, el factor simple que estudiamos puede variarse demanera sistemática mientras que todos los demás factores se mantienen constantes.Por ejemplo, mantenemos la luz, el suelo, el agua y otros factores con iguales valores entodas las cámaras, pero variamos la temperatura de una cámara a otra (para asídistinguir el efecto de la temperatura de los demás factores).Los resultados muestran que, partiendo desde un valor bajo, a medida que se eleva latemperatura las plantas crecen mejor hasta alcanzar una tasa máxima de crecimiento.Sin embargo, si se sigue elevando la temperatura las plantas empiezan a mostrar estrés:no crecen bien, sufren daños, y finalmente mueren. 209
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 210La temperatura a la cual se presenta la máxima tasa de crecimiento se llamatemperatura óptima.La gama o rango de temperatura dentro de la cual hay crecimiento se llama el rango ogama de tolerancia (en este caso para la temperatura).A las temperaturas por debajo o por encima de las cuales las plantas no crecen se lesconoce como los límites de tolerancia.Experimentos similares han sido realizados con la mayoría de los demás factoresabióticos.Para cada factor abiótico estudiado, los resultados siguen el mismo patrón general: hayun óptimo, que permite el máximo crecimiento, un rango de tolerancia fuera del cual hayun crecimiento menos vigoroso, y límites por debajo o por encima de los cuales la planta,el animal o el microorganismo no puede sobrevivir.Desde luego, no todas las especies han sido examinadas para todos los factores; sinembargo, la consistencia de tales observaciones nos lleva a la conclusión de que este esun principio biológico fundamental.Entonces podemos generalizar diciendo que cada especie tiene: • un óptimo, • un rango de tolerancia, • un límite de tolerancia con respecto a cada factor.Además del principio de los óptimos, este tipo de experimentos demuestra que lasespecies pueden diferir marcadamente con respecto al punto en que se presenta elóptimo y los límites de tolerancia. Por ejemplo, lo que puede ser muy poca agua parauna especie puede ser el óptimo para otra y puede ser letal para una tercera.Algunas plantas no toleran las temperaturas de congelamiento (esto es, la exposición a0º C o menos es fatal). Otras pueden tolerar un congelamiento ligero pero no intenso, yalgunas realmente requieren varias semanas de temperaturas de congelamiento paracompletar sus ciclos de vida. Lo mismo puede decirse para los demás factores. Pero,mientras que los óptimos y los límites de tolerancia pueden ser diferentes para especiesdiferentes, sus rangos de tolerancia pueden sobreponerse considerablemente.De esta manera, los experimentos controlados apoyan la hipótesis de que las especiesdifieren en su adaptación a los diversos factores abióticos.La distribución geográfica de una especie puede estar determinada por el grado en elcual sus requerimientos son cumplidos por los factores abióticos presentes. 210
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 211Una especie puede prosperar donde encuentra condiciones óptimas; sobrevivemalamente cuando las condiciones difieren de su óptimo. Pero no sobrevivirá enaquellos lugares donde cualquier factor abiótico tenga un valor fuera de su límite detolerancia para ese factor.Relaciones entre individuosComponentes de las relaciones intra-específicasLas relaciones intra-específicas son interacciones que se dan entre los individuos de unamisma especie al tener el mismo hábitat o compartir la misma alimentación.Estas interacciones facilitan el apareamiento, la cría, la protección y la alimentación decada individuo.A nivel unicelular tanto en organismos vegetales (fitoplancton) como en organismosanimales (zooplancton) las relaciones entre individuos de una misma especie estáncondicionadas por el medio común (factores de tipo físico y químico) que comparten, alque vierten sus metabolitos y del que reciben los de otros organismos.Por ejemplo, la mayoría de formas de algas son microscópicas unicelulares y formanparte del plancton, es decir, que tienen su hábitat generalmente en el agua, dondesuelen, realizar una rápida multiplicación que puede provocar a veces en ambientesreducidos una cantidad excesiva de residuos metabólicos o un agotamiento total deloxígeno disuelto que cause su muerte.En el caso de los organismos de mayor entidad biológica, de formas pluricelulares,cualquier relación entre individuos de una misma especie lleva siempre un componentede cooperación y otro de competencia, con predominio de una u otra en casos extremos.Así en una colonia de pólipos la cooperación es total, mientras que animales decostumbres solitarias, como la mayoría de las musarañas, apenas permiten la presenciade congéneres en su territorio fuera de la época reproductora.La coloniaLa colonia es un tipo de relación que implica estrecha colaboración funcional e inclusocesión de la propia individualidad. Los corales de un arrecife se especializan en diversasfunciones: hay individuos provistos de órganos urticantes que defienden la colonia,mientras que otros se encargan de obtener el alimento y otros de la reproducción.Este tipo de asociación es muy frecuente también en las plantas, sobre todo en lasinferiores. 211
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 212En los vegetales superiores, debido a la incapacidad de desplazamiento, surgenformaciones en las que el conjunto crea unas condiciones adecuadas para cadaindividuo, por lo que se da una cooperación ecológica, al tiempo que se producecompetencia por el espacio, impidiendo los ejemplares de mayor tamaño crecer a losplantones de sus propias semillas.SociedadesEn el reino animal nos encontramos con sociedades, como las de hormigas o abejas,con una estricta división del trabajo.En todos estos casos, el agrupamiento sigue una tendencia instintiva automática. Amedida que se asciende en la escala zoológica encontramos que, además de esecomponente mecánico de agrupamiento, surgen relaciones en las que elcomportamiento o la etología de la especie desempeñan un papel crecienteLos bancos de peces son un primer ejemplo de particularidades en el comportamiento decooperación que asegura la supervivencia de la especie, al desplazarse en cardúmenes.En las grandes colonias de muchas aves (flamencos, gaviotas, pingüinos, etc.), lasrelaciones entre individuos están ritualizadas para impedir una competencia perjudicial.Algo similar sucede en los rebaños de mamíferos. Entre muchos carnívoros y, en gradomáximo entre los primates, aparecen los grupos familiares que regulan las relacionesintra-específicas y en este caso factores como el aprendizaje de las crías, elreconocimiento de los propios individuos y otros aspectos de los que estudia la etologíapasan a ocupar un primer plano.Componentes de las relaciones ínter-específicasLas relaciones inter-específicas son interacciones que se dan entre diferentes especiespor el alimento, el territorio o la defensa o por la predominancia de una especie.Entre las especies se pueden establecer relaciones de competencia, en este caso primael interés de cada especie por el alimento o el espacio.En muchas ocasiones, para lograr determinados fines se recurre a compromisos conotras especies que se manifiestan en asociaciones del tipo de una simbiosis.SimbiosisLa simbiosis se define como una cooperación entre organismos para poder vivir oadaptarse. Esta colaboración puede darse uno a uno (en forma directa), es decir A 212
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 213ayuda a B y B ayuda a A, o también puede ser indirecta A ayuda a B, B ayuda a C y Cayuda a A.MutualismoUn tipo de simbiosis es el mutualismo en el que ambas especies se beneficianrecíprocamente, tal es el caso, de un abejorro que poliniza las flores de un arbusto yobtiene néctar como recompensa, o por ejemplo, el liquen resultado de la asociaciónentre algas y hongos , en esta relación el hongo absorbe agua del ambiente y el algasuministra al hongo el alimento elaborado mediante el proceso de fotosíntesis,o la asociación Rhizobium - leguminosa en la cual la bacteria Rhizobium producesustancias reguladoras del crecimiento que son aprovechadas por la leguminosa y laleguminosa proporciona a la bacteria un medio y nutrientes para su supervivencia.ComensalismoEl comensalismo es otro tipo de simbiosis en donde una especie saca provecho de otrasin que esta última se afecte, es el caso del pez rémora que tiene una aleta transformadaen ventosa, con la que se adhiere al cuerpo del tiburón. Así, la rémora se desplaza juntoal tiburón y se alimenta con los restos de comida que éste deja caer.Entre otras relaciones particulares posibles, tenemos:ParasitismoEl parasitismo es un tipo de relación de alimentación en la cual el depredador es muchomás pequeño que el huésped vivo del cual obtiene su alimento causándole algún daño,por ejemplo la relación que se establece entre la garrapata y el ganado.DepredaciónLa depredación, en este tipo de relación algunos individuos -predadores- devoran a otros–presas vivas- como es el caso de los carnívoros de segundo y tercer orden que devoranpresas vivas por ejemplo, la mangosta y la serpiente , o el tigre y el venado.AmensalismoEl amensalismo es el tipo de relación en la que una especie inhibe el crecimiento de otra,sin afectarse ella. Por ejemplo, el hongo Penicillium produce sustancias antibióticas queinhiben el crecimiento de otros microorganismos.La importancia de estas relaciones es que establecen muchas veces los flujos deenergía dentro de las redes tróficas y por tanto contribuyen a la estructuración delecosistema. 213
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 214Las relaciones en las que intervienen organismos vegetales son más estáticas queaquellas propias de los animales, pero ambas son el resultado de la evolución del medio,sobre el cual, a su vez las especies actúan, incluso modificándolo, en virtud de lasrelaciones que mantienen entre ellas.Pero también es relevante la interacción comunicativa entre las especies, como puedaser la exhibición de colores llamativos o la emisión de sonidos estridentes de una presapara disuadir a un depredadorAtributos de las poblacionesPuede definirse la población como un grupo de organismos de la misma especie queocupan un área dada.Posee características en función más bien del grupo en su totalidad que de cada uno delos individuos, como: densidad de población, frecuencia de nacimientos y defunciones,distribución por edades, ritmo de dispersión, potencial biótico y forma de crecimiento.Si bien los individuos nacen y mueren, los índices de natalidad y mortalidad no soncaracterísticas del individuo sino de la población global.Las relaciones entre población y comunidad son a menudo más importantes paradeterminar la existencia y supervivencia de organismos en la naturaleza que los efectosdirectos de los factores físicos en el medio ambiente.Uno de sus atributos importantes es la densidad, o sea el número de individuos quehabitan en una unidad de superficie o de volumen.La densidad de población es con frecuencia difícil de medir en función del número deindividuos, pero se calcula por medidas indirectas como por ejemplo, los insectosatrapados durante una hora en una trampa.La gráfica en la que se inscribe el número de organismos en función del tiempo esllamada curva de crecimiento de población. Tales curvas son características de laspoblaciones, no de especies aisladas, y sorprende su similitud entre las poblaciones decasi todos los organismos desde las bacterias hasta el hombre.La tasa de nacimientos o natalidad, de una población es simplemente el número denuevos individuos producidos por unidad de tiempo. La tasa de natalidad máxima es elmayor número de organismos que podrían ser producidos por unidad de tiempo encondiciones ideales, cuando no hay factores limitantes.La mortalidad se refiere a los individuos que mueren por unidad de tiempo. Hay unamortalidad mínima teórica, la cual es el número de muertes que ocurrirían en 214
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 215condiciones ideales, consecutivas exclusivamente a las alteraciones fisiológicas queacompañan el envejecimiento.Disponiendo en gráfica el número de supervivientes de una población contra el tiempo seobtiene la curva de supervivencia. De esas curvas puede deducirse el momento en queuna especie particular es más vulnerable.Como la mortalidad es más variable y más afectada por los factores ambientales que porla natalidad, estos tienen una enorme influencia en la regularización del número deindividuos de una población.Los ecólogos emplean el término potencial biótico o potencial reproductor para expresarla facultad privativa de una población para aumentar el número, cuando sea estable laproporción de edades y óptimas las condiciones ambientales.Cuando el ambiente no llega a ser óptimo, el ritmo de crecimiento de la población esmenor, y la diferencia entre la capacidad potencial de una población para crecer y lo queen realidad crece es una medida de la resistencia del ambiente.Tabla Niveles de Integración de los materiales biológicos en los ecosistemas Los materiales biológicos (proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, etc.) se integran en la naturaleza en un cierto número de niveles de organización cada vez más complejos: célula - individuo - población - comunidad. La célula es la unidad biológica funcional más pequeña y sencilla. Está compuesta por un territorio protoplasmático, limitado por una membrana plasmática (de lípidos y proteínas), reforzada en los vegetales por una pared celular. El protoplasma está constituido por una solución coloidal de proteínas muy estructurada (citoplasma), en cuyo seno se encuentra el material genético (ADN, ARN), organizado generalmente en un núcleo, y toda una serie de orgánulos (mitocondrias, ribosomas, plastos, etc.) que constituyen la maquinaria metabólica. El individuo (organismo) es un sistema biológico funcional que, en los casos más simples, se reduce a una sola célula (unicelular), pero que, en principio, está compuesto por numerosas células, que pueden estar agrupadas en tejidos y órganos. Un individuo se caracteriza por su anatomofisiología y su metabolismo. En un momento dado, un individuo posee una determinada biomasa que se puede expresar en peso vivo (fresco) o en peso de materia seca. 215
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 216La población (o demo) es un sistema biológico formado por un grupo deindividuos de la misma especie que viven en un lugar determinado en unmomento determinado.Aproximadamente, la especie es un conjunto de individuos semejantes quetransmiten este parecido de generación en generación.La comunidad (o biocenosis) es un sistema biológico que agrupa el conjuntode poblaciones habitantes de un mismo lugar determinado, en unascondiciones dadas del medio y en un momento concreto.El ecosistema, lo constituyen las relaciones e interdependencias de lascomunidades integradas conjunta y sinérgicamente en su medio.La biosfera es el conjunto de los ecosistemas naturales desarrollados en elseno de los mares o en la superficie de los continentes.La noosfera representa la integración virtual del pensamiento humano sobrela biosfera, crecientemente tecnologizada. 216
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 217 Gráfica. Niveles de organización en la naturaleza Tomada de www1.ceit.es/.../Ecologia/Hipertexto/ 04Ecosis/100Ecosis.htmAplicaciones para conservación de la biodiversidadEl hombre con sus prácticas ecológicas no sostenibles ha transformado el ambiente,originando grandes desequilibrios de los ecosistemas, causando desastres ecológicosque ponen en peligro la vida.Los recursos naturales renovables como la biodiversidad (flora y fauna) los bosques y losrecursos no renovables como los yacimientos minerales, los combustibles fósiles ynucleares deben ser manejados de manera racional y sostenible para su conservación ysus beneficios. 217
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 218Algunas acciones conducentes a la conservación de la biodiversidad* Policultivos o diversificación de los cultivos* Evitar la tala de bosques que pone en peligro las especies animales y causa erosión enlos suelos* Prelación al control biológico en lugar de controles químicos.* Uso de energías alternativas* Evitar la caza y la pesca indiscriminada* Manejo adecuado de las basuras* Reciclaje de productos no degradables* Creación de parques naturales y reservas naturales* Conservación en laboratorios de bancos de germoplasma de plantas, de animales y demicroorganismos.* Evitar contaminar el agua con desechos procedentes de la agricultura o de la industria* Controlar el pastoreo libre* Disminuir el consumo de aerosoles o clorofluorocarbonados que destruyen la capa deozono protectora contra las radiaciones cósmicas* Reducir la contaminación atmosférica producida por los gases expulsados por fábricas,vehículos que permanecen en la atmósfera causando el efecto invernadero y las lluviasácidas.* Evitar el uso de detergentes no biodegradables.ConclusiónLa misión del ecólogoTanto en el medio rural como en el urbano son muchas las tareas que debe llevar a caboel ecólogo en el presente.Su misión fundamental, desde el punto de vista práctico, puede resumirse en una solapalabra, prevenir. Cualquier acción irracional que se produzca en el medio biológico traecomo consecuencia verdaderas reacciones en cadena.El consejo del ecólogo debe llegar antes y no después, porque una vez iniciado elproceso destructivo del ambiente resulta muy difícil detenerlo.La segunda misión del ecólogo es conservar, que no sólo implica evitar la destrucciónsino favorecer, a veces artificialmente, a las poblaciones cuya existencia peligra. 218
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 219En síntesis: prevenir deterioros ambientales, potenciar las resiliencias de losecosistemas y mantener buenos índices de ecoeficiencia, con aportes teóricos y técnicospara la productividad limpia.Pensamiento Sistémico y Desarrollo SustentableTomado de: Congreso Internacional NIKANHonorato Teissier Fuentes (*)Nota: El conocimiento de los ecosistemas habilita al estudiosos para comprender laposisción epistemológica del pensamiento sistémico, como un aporte de la biología a laconceptualización ambiental del desarrollo sostenible, comenzando por el manejo de losagroecosistemas, que no son otra cosa que la intervención productiva del hombre en losecosistemas .Para reflexionar sobre este enfoque de pensamiento sistémico biológico es interesanterevisar el texto tomado de Honorato Teissier FuentesLa Era Industrial y la NaturalezaNo cabe duda que la industrialización aportó gran parte del desarrollo humano en losúltimos doscientos años. Sin embargo ha traído consigo una gran cantidad de aspectosnegativos.La era industrial requirió del individuo, la tecnología y las materias primas para laproducción masiva. No obstante de haber sido pensada para beneficio del hombre, éstalo volvió su esclavo, convirtiéndolo en un engrane más de su mecanización.La forma fragmentada de pensar, que contiene al enfoque mecanicista, también generóuna desintegración del mundo. Las materias primas, productos de la Naturaleza, sevolvieron sólo la entrada para el insaciable hambre de riqueza industrial y la ambición delpoder de los gobiernos.Bajo esta visión analítica, divisionista, lineal y fragmentada hemos llegado a los nivelesde deterioro del Planeta que hoy observamos. Descomponer un sistema es lo mismo quedestruirlo. No sólo implica la separación de sus partes, sino la anulación de suspropiedades: el agua, separada en oxígeno e hidrógeno deja de ser el compuesto queayudó a formar la vida en la Tierra, no es más un sistema.El concepto de Sistema, a pesar de lo antiguo del vocablo, pues los griegos lo acuñaron,como visión social es una idea reciente. Es una base que contiene la posibilidad deapreciar El Todo sin desintegrar sus partes para tratar de entenderlas o controlarlas. 219
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 220Plantea un conjunto de modelos mentales que se distinguen del pensamiento analítico,punto de partida del enfoque mecanicista.El pensamiento sistémico requiere percibir más que medir. Obliga a sintetizar antes deanalizar, pero además fuerza a observar al sistema como parte interactuante con otrossistemas de su mismo nivel, y como integrante de sistemas superiores, en donde seencuentra inmerso. Implica comprender que todo tiene relación, interna y externa, porremota o distante que sea.Por otro lado, el Desarrollo Sustentable plantea armonizar las relaciones entre el hombrey la naturaleza. Quisiéramos ver a la raza humana tomando del río sólo el agua quenecesita para saciar su sed, so pena de que aquel nunca más le dé de beber.El modelo del desarrollo sustentable que se pretende alcanzar, requiere de un cambio deparadigma y no sólo de las buenas intenciones. Esto es, requiere de un cambio mentalen la visión del hombre. Primero porque necesitamos quitar de nuestra mente las viejasideas de que la Naturaleza está en contra del Hombre y de que hay que "vencerla".Segundo, de que debemos dominarla y controlarla, pues ésta tiene fuerzas y formaspropias. Tercero, de que nos pertenece y son nuestros sus productos. Y cuarto, de queposee recursos ilimitados, sólo para una ilimitada hambre de poder humano.Para ello, será necesario comprender las relaciones, directas e indirectas que existenentre los ecosistemas naturales y los humanos, base del respeto que pretendemos lograrhacia las fuentes de la vida en la Tierra. También será indispensable sustituir nuestrasformas de vida "progresistas" de manejo del entorno, en aras de las cuales destruimostodo lo que podemos. Todo esto finalmente podría acercarnos a un desarrollo enarmonía con la Naturaleza, un Desarrollo en la Sustentabilidad.El pensamiento sistémico y el desarrollo sustentableEn el Pensamiento Sistémico se encuentran las características requeridas para formaruna sociedad que comprenda la necesidad de respetar y cuidar los recursos naturales,de no desperdiciar la energía, de acrecentar su acervo de conocimientos y de lograr laequidad, no sólo entre los pueblos del mundo, sino entre todos los seres vivos delPlaneta y, de poder ver el futuro como algo promisorio para todas las generacionesvenideras.Esta forma de pensar nos obliga a ver los distintos horizontes de tiempo, dondepodemos ubicar nuestra vida, nuestro país, nuestro continente y nuestro planeta. Implicaver comportamientos y sus estructuras causales, como vía para inducir cambios en lossistemas. Con todo ello podemos comprender "el todo", aunque no pudiéramos ver oentender sus partes. Lo haríamos sin necesidad de descomponerlo. Evitaríamos tenerque pensar en soluciones mágicas como la de que al reducir la sobrepoblación seacabarán los problemas, puesto que existen muchas más relaciones sistémicas. 220
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 221Al llevar poco a poco esta forma de pensar a nuestra vida diaria modifica la forma de verlas cosas y genera inquietudes e incomodidad, en un principio. Es común que se lleguena poner en discrepancia nuestras actividades con el modelo de sustentabilidad? Sí. Peroserá indispensable pasar por ese enfrentamiento interior en cada uno de nosotros, parainiciar el camino del Desarrollo Sustentable. No se pueden concebir cambios en lacomunidad si no hay cambios en los individuos.El Pensamiento Sistémico, como modelo mental, además está poniendo en tela de juiciovarios de los paradigmas con los que hemos vivido hasta hoy. Entre ellos el del métodocientífico. Será ya tiempo de renovar estos modelos ?.Para terminar, recordemos la expresión del Jefe Seatle, de los indios norteamericanos:El hombre no tejió la trama de la vida, es sólo un hilo de ella.PropuestaDada la complejidad de los problemas ambientales, de sostenibilidad de los recursosnaturales, y de la preservación de los ecosistemas, el Pensamiento Sistémico es uno delos caminos que tenemos más claros, al menos en el presente, para conducirnos hacia loque sería una sociedad sustentable.Proponemos que el Pensamiento Sistémico sea utilizado como herrameinta paraavanzar hacia la sustentabilidad de nuestros sistemas humanos.Honorato Teissier FuentesUna contribución de laUniversidad Autónoma de Coahuila, alCongreso Internacional NIKAN, celebrado en Quebec,Canada.Saltillo, Coahuila, México, Septiembre de 1997Honorato_Teissier@uqac.ca 221
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 222 Referencias1.- Senge, Peter M., La Quinta Disciplina (Ed. Español), Ed. Granica, 1990.2.- Aranda A. Armando, Los límites del reduccionismo molecularRevista Ciencia y Desarrollo, CoNaCyT, Jun 1994, pp 18-25.3.- Hugunin, Carol, "It´s Time me to bury DarwinRevista 21´st. Century, USA,. Primavera de 1995, pp 32-45.4.- Meadows, Dennis y Donella, Más alla de los límites del crecimiento, Ed. El PaísAguilar, Madrid, España, 1992.5.- Nava Roberto, Gastó Juan, Armijo Roberto, El EcosistemaUAAAN, Saltillo, Coah., México, 1978.6.- Estrada Alejandro y Coates-Estrada Rosamond,Las Selvas de los Tuxtlas, Veracruz. Ciencia y Desarrollo, CoNaCyT, México, May-Jun.1994, pp 50-61.7.- Cereijido Alejandro, Del Caos de los demonios al caos de los biólogos , Universidadde México, Revista de la UNAM,México, D.F. Abr. 1996, pp 3-7.8.- Teissier F. Honorato C. El enfoque de sistemas y la ecología, Facultad de Sistemas,U.A. de Coahuila, México, 1994.pp. 1-7, Saltillo, Coah., México.http://www.clades.cl/revistas/1/rev1art1.htmLección 44La Evolución del Pensamiento AgroecológicoSusanna B. Hecht - Universidad de California, Los AngelesEl término agroecología ha llegado a significar muchas cosas. Definidas a groso modo, laagroecología a menudo incorpora ideas sobre un enfoque de la agricultura más ligado almedio ambiente y más sensible socialmente; centrada no sólo en la producción sinotambién en la sostenibilidad ecológica del sistema de producción. A esto podría llamarseel uso "normativo" o "prescriptivo" del término agroecología, porque implica un númerode características sobre la sociedad y la producción que van mucho más allá de loslímites del predio agrícola. En un sentido más restringido, la agroecología se refiere al 222
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 223estudio de fenómenos netamente ecológicos dentro del campo de cultivos, tales comorelaciones predador/presa, o competencia de cultivo/maleza.Visión EcológicaEn el corazón de la agroecología está la idea que un campo de cultivos es unecosistema dentro del cual los procesos ecológicos que ocurren en otras formacionesvegetales, tales como ciclos de nutrientes, interacción depredador/presa, competencia,comensalía y cambios sucesionales, también se dan.La agroecología se centra en las relaciones ecológicas en el campo y su propósito esiluminar la forma, la dinámica y las funciones de estas relaciones. En algunos trabajossobre agroecología está implícita la idea que por medio del conocimiento de estosprocesos y relaciones los sistemas agroecológicos pueden ser administrados mejor, conmenores impactos negativos en el medio ambiente y la sociedad, más sostenidamente ycon menor uso de insumos externos.Como resultados, un número de investigadores de las ciencias agrícolas y de áreasafines, han comenzado a considerar el predio agrícola como un tipo especial deecosistema -un agroecosistema- y a formalizar el análisis del conjunto de procesos einteracciones que intervienen en un sistema de cultivos.El marco analítico subyacente le debe mucho a la teoría de sistemas y a los intentosteóricos y prácticos hechos para integrar los numerosos factores que afectan laagricultura (Spedding 1975, Gliessman 1982, Conway 1985, Chambers 1983, Ellen1982, Altieri 1983, Lowrance et. al. 1984).La Perspectiva SocialLos agroecosistemas tienen varios grados de resiliencia y de estabilidad, pero estos noestán estrictamente determinados por factores de origen biótico o ambiental.Factores sociales, tales como el colapso en los precios del mercado o cambios en latenencia de las tierras, pueden destruir los sistemas agrícolas tan decisivamente comouna sequía, explosiones de plagas o la disminución de los nutrientes en el suelo.Por otra parte, las decisiones que asignan energía y recursos materiales puedenaumentar la resiliencia y recuperación de un ecosistema dañado. Aunque laadministración humana de los ecosistemas con fines de producción agrícola a menudoha alterado en forma dramática la estructura, la diversidad, los patrones de flujo deenergía y de nutrientes, y los mecanismos de control de poblaciones bióticas en lospredios agrícolas, estos procesos todavía funcionan y pueden ser exploradosexperimentalmente. 223
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 224La magnitud de las diferencias de la función ecológica entre un ecosistema natural y unoagrícola depende en gran medida de la intensidad y frecuencia de las perturbacionesnaturales y humanas que se hacen sentir en el ecosistema. El resultado de la interacciónentre características endógenas, tanto biológicas como ambientales en el predio agrícolay de factores exógenos tanto sociales como económicos, generan la estructura particulardel agroecosistema. Por esta razón, a menudo es necesaria una perspectiva más ampliapara explicar un sistema de producción que está en observación.Un sistema agrícola difiere en varios aspectos fundamentales de un sistema ecológico"natural" tanto en su estructura como en su función. Los agroecosistemas sonecosistemas semi-domesticados que se ubican en un gradiente entre una serie deecosistemas que han sufrido un mínimo de impacto humano, como es el caso de lasciudades.Odum (1984) describe 4 características principales de los agroecosistemas:1. Los agroecosistemas requieren fuentes auxiliares de energía, que pueden serhumana, animal y a combustible para aumentar la productividad de organismosespecíficos.2. La diversidad puede ser muy reducida en comparación con la de otros ecosistemas.3. Los animales y plantas que dominan son seleccionados artificialmente y no porselección natural.4. Los controles del sistema son, en su mayoría, externos y no internos ya que seejercen por medio de retroalimentación del subsistema.El modelo de Odum se basa principalmente en la agricultura modernizada del tipo que seencuentra en los Estados Unidos. Hay, sin embargo, muchos tipos de sistemasagrícolas, especialmente en los trópicos, que no corresponden a esta definición. Sonespecialmente sospechosas la cuestión de diversidad y la naturaleza de la selecciónutilizada en agriculturas complejas donde un sinnúmero de plantas y animales semi-domesticados y silvestres figuran en el sistema de producción.Conklin (1956), por ejemplo, describió agroecosistemas tradicionales en Filipinas queincluían más de 600 especies de plantas que eran cultivadas y manejadas. Aunque estaagricultura no era tan diversa como la de algunos bosques tropicales, era definitivamentemás multiforme que muchos otros ecosistemas locales.Los sistemas agrícolas son un interacción compleja entre procesos sociales externos einternos, y entre procesos biológicos y ambientales. Estos pueden entenderseespacialmente a nivel de terreno agrícola, pero a menudo también incluyen una 224
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 225dimensión temporal. El grado de control externo versus control interno puede reflejarintensidad de administración a lo largo del tiempo, el que puede ser mucho más variableque el supuesto de Odum.En sistemas de roza, tumba y quema, por ejemplo, los controles externos tienden adisminuir en los períodos posteriores de barbecho.El modelo de agroecosistema de Odum marca un punto de partida interesante para lacomprensión de la agricultura desde una perspectiva de los sistemas ecológicos, pero nopuede abarcar la diversidad y complejidad de muchos agroecosistemas que sedesarrollaron en las sociedades no occidentales, especialmente en los trópicoshúmedos. Más aún, la falta de atención que el modelo pone en las determinantessociales de la agricultura tiene como resultado un modelo con un poder explicativolimitado.Los sistemas agrícolas son artefactos humanos y las determinantes de la agricultura noterminan en los límites de los campos. Las estrategias agrícolas no sólo responden apresiones del medio ambiente, presiones bióticas y del proceso de cultivo, sino quetambién reflejan estrategias humanas de subsistencia y condiciones económicas (Ellen1982).Factores tales como disponibilidad de mano de obra, acceso y condiciones de loscréditos, subsidios, riesgos percibidos, información sobre precios, obligaciones deparentesco, el tamaño de la familia y el acceso a otro t6ipo de sustento, son a menudocríticas para la comprensión de la lógica de un sistema de agricultura. En especialcuando se analizan las situaciones de los pequeños campesinos fuera de los EstadosUnidos y Europa, el análisis de la simple maximización de las cosechas en sistemas demonocultivo se hace menos útil para la comprensión del comportamiento del campesinoy de sus opciones agronómicas (Scott 1978 y 1986, Barlett 1984, Chambers 1983).El Desafío AgroecológicoLos científicos agrícolas convencionales han estado preocupados principalmente con elefecto de las prácticas de uso de la tierra y de manejo de los animales o la vegetación enla productividad de un cultivo dado, usando una perspectiva que enfatiza un problemaobjetivo, como es el de los nutrientes del suelo o los brotes de plagas.Esta forma de enfocar sistemas agrícolas ha sido determinada en parte por un diálogolimitado entre diferentes disciplinas, por la estructura de la investigación científica, la quetiende a atomizar problemas de investigación, y por un enfoque de la agriculturaorientado a lograr un producto. No cabe duda que la investigación agrícola basada eneste enfoque ha tenido éxito e incrementar el rendimiento en situacionesagroecológicamente favorables. 225
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 226Sin embargo, es cada vez mayor el número de científicos que reconoce que esteenfoque reduccionista limita las opciones agrícolas para las poblaciones rurales y en queel "enfoque objetivo" a menudo involucra consecuencias secundarias no intencionadasque frecuentemente han producido daños ecológicos y han tenido altos costos sociales.La investigación agroecológica se concentra en asuntos puntuales del área de laagricultura, pero dentro de un contexto más amplio que incluye variables ecológicas ysociales. En muchos casos, las premisas sobre el propósito de un sistema agrícoladifieren del enfoque que enfatiza la maximización del rendimiento y la producción,expuesto por la mayoría de los científicos agrícolas.Como mejor puede describirse la agroecología es como un enfoque que integra ideas ymétodos de varios sub-campos, más que como una disciplina específica. Laagroecología puede ser un desafío normativo a las maneras en que varias disciplinasenfocan los problemas agrícolas. Tiene sus raíces en las ciencias agrícolas, en elmovimiento del medio ambiente, en la ecología (en particular en la explosión deinvestigaciones sobre los ecosistemas tropicales), en el análisis de agroecosistemasindígenas y en los estudios sobre el desarrollo rural.Cada una de estas áreas de investigación tiene objetivos y metodologías muy diferentes,sin embargo, tomadas en un conjunto todas han sido influencias legítimas e importantesen el pensamiento agroecológico.Influencias de pensamiento agroecológicoCiencias AgrícolasComo Altieri (1987) lo ha señalado, el crédito de gran parte del desarrollo inicial de laagricultura ecológica en las ciencias formales le pertenece a Klages (1928), quien sugirióque se tomaran en cuenta los factores fisiológicos y agronómicos que influían en ladistribución y adaptación de especies específicas de cultivos, para comprender lacompleja relación existente entre una planta de cultivo y su medio ambiente.Más adelante, Klages (1942) expandió su definición e incluyó en ella factores históricos,tecnológicos y socioeconómicos que determinaban qué cultivos podían producirse enuna región dada y en qué cantidad. Papadakis (1938) recalcó que el manejo de cultivosdebería basarse en la respuesta del cultivo al medio ambiente.La ecología agrícola fue aún más desarrollada en los años 60 por Tischler (1965) eintegrada al curriculum de la agronomía en cursos orientados al desarrollo de una baseecológica a la adaptación ambiental de los cultivos. La agronomía y la ecología decultivos están convergiendo cada vez más, pero la red entre la agronomía y las otrasciencias (incluyendo las ciencias sociales) necesarias para el trabajo agroeocológico,están recién emergiendo. 226
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 227Las obras de Azzi (1956), Wilsie (1962), Tischler (1965), Chang (1968) y Loucks (1977)representan un cambio de enfoque gradual hacia un enfoque ecosistémico de laagricultura. En particular fue Azzi (1956) quien acentuó que mientras la meteorología, laciencia del suelo y la entomología son disciplinas diferentes, su estudio en relación conla respuesta potencial de plantas de cultivo converge en una ciencia agroecológica quedebería iluminar la relación entre las plantas cultivadas y su medio ambiente.Wilsie (1962),analizó los principios de adaptación de cultivos y su distribución en relacióna factores del hábitat, e hizo un intento para formalizar el cuerpo de relaciones implícitasen sistemas de cultivos. Chang (1968) prosiguió con la línea propuesta por Wilsie, perose centró en un grado aún mayor en los aspectos ecofisiológicos.Desde comienzos de los años 70, ha habido una expansión enorme en la literaturaagronómica con un enfoque agroecológico, incluyendo obras tales como las de Dalton(1975), Netting (1974) van Dyne (1969), Spedding (1975), Cox y Atkins (1979), RichardsP. (1984), Vandermeer (1981), Edens y Koenig (1981), Edens y Haynes (1982), Altieri yLetourneau (1982), Gliessman et al. (1981), Conway (1985), Hart (1979), Lowrance et al.(1984) y Bayliss-Smith (1982).A fines de la década del 70 y a comienzos de la del 80 un componente social cada vezmayor comenzó a aparecer en la literatura agrícola, en gran parte como resultado delestudio sobre el desarrollo rural en los Estados Unidos (Buttel, 1980).La contextualización social unida al análisis agronómico ha generado evaluacionescomplejas de la agricultura, especialmente en el caso del desarrollo regional (Altieri yAnderson 1986, Brush 1977, Richards P. 1984 y 1986, Kurin 1983, Bartlett 1984, Hecht1985, Blaikie 1984).Los entomólogos en sus intentos de desarrollar sistemas de manejo integrado de plagas,han hecho contribuciones valiosas al desarrollo de una perspectiva ecológica para laprotección de las plantas. La teoría y la práctica del control biológico de plagas se basaexclusivamente en principios ecológicos (Huffaker y Messenger 1976).El manejo ecológico de plagas se centra en primer lugar en enfoques que contrastan laestructura y el funcionamiento de los sistemas agrícolas con aquellas de sistemasnaturales relativamente no perturbados, o sistemas agrícolas más complejos (Southwoody Way 1970, Price y Waldbauer 1975, Levins y Wilson 1979, Risch 1981 y Risch et al.1983).Browning y Frey (1969) han argumentado que los enfoques de manejo de plagasdeberían hacer hincapié en el desarrollo de agroecosistemas que emularan la sucesiónnatural lo más posible, debido a que estos sistemas más maduros son a menudo másestables que los sistemas consistentes en una estructura sencilla de monocultivos. 227
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 228Enfoque MetodológicoUna gran cantidad de métodos de análisis agroecológico se están desarrollando en laactualidad en todo el mundo. Se podría considerar que se utilizan principalmente cuatroenfoques metodológicos:1. Descripción Analítica. Se están realizando muchos estudios que miden y describencuidadosamente los sistemas agrícolas y miden propiedades específicas tales como ladiversidad de plantas, la acumulación de biomasa, la retención de nutrientes y elrendimiento.Por ejemplo, el Centro Internacional de Agroforestería (ICRAF) ha estado desarrollandouna base internacional de datos de los diferentes tipos de sistemas de agroforestería ylos está correlacionando con una variedad de parámetros medio ambientales paradesarrollar modelos regionales de cultivos mixtos (Nair 1984, Huxley 1983).Este tipo de información es valiosa para ampliar nuestra comprensión de los tipos desistemas existentes, de los componentes que habitualmente se encuentran ensambladosy en qué contexto ambiental. Este es el primer paso necesario. Los estudiosrepresentativos de este tipo de pensamiento son numerosos e incluyen a Ewel 1986,Alcorn 1984, Marten 1986, Denevent et al. 1984 y Posey 1985.El análisis Comparativo.La investigación comparativa generalmente involucra la comparación de un monocultivou otro sistema de cultivo con un agroecosistema tradicional de mayor complejidad. Losestudios comparativos de este tipo involucran un análisis de la productividad de cultivosespecíficos, de la dinámica de las plagas o del estatus de los nutrientes en cuanto estánrelacionados con factores tales como la diversidad de los campos de cultivo, lafrecuencia de las malezas, la población de insectos y los patrones de reciclaje denutrientes.Varios estudios de este tipo se han llevado a cabo en América Latina, Africa y Asia (Uhl yMurphy 1981, Marten 1986 y Woodmansee 1984). Dichos proyectos usan metodologíascientíficas de tipo estándar para iluminar la dinámica de sistemas locales de cultivosmixtos específicos, comparándolos con los monocultivos. Estos datos a menudo sonútiles pero la heterogeneidad de los sistemas locales puede oscurecer la comprensión decómo éstos funcionan.Comparación Experimental.Para establecer la dinámica y para reducir el número de variables, muchosinvestigadores desarrollan una versión simplificada del sistema nativo en el cual lasvariables pueden ser controladas más de cerca. Por ejemplo, el rendimiento de un cultivo 228
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 229mixto de maíz, poroto y calabaza puede ser comparado al del cultivo simple de cada unade estas especies.Sistemas Agrícolas Normativos.Estos se construyen a menudo con modelos teóricos específicos en mente. Unecosistema natural puede ser ilimitado, o un sistema agrícola nativo podría serreconstituido con mucho esfuerzo. Este enfoque está siendo evaluado en formaexperimental por varios investigadores en Costa rica. Ellos están desarrollando sistemasde cultivos que emulan las secuencias sucesionales por medio del uso de cultivos queson botánica y morfológicamente semejante a las plantas que naturalmente ocurren envarias etapas sucesionales (Hart 1979, Ewel 1986).Aún cuando la agronomía ha sido sin lugar a dudas la disciplina materna de laagroecología, ésta recibió una fuerte influencia del surgimiento del ambientalismo y de laexpansión de los estudios ecológicos. El estudio del medio ambiente fue necesario paraproporcionar el marco filosófico en el cual el valor de las tecnologías alternativas y elproyecto normativo de la agroecología pudieran apoyarse.Los estudios ecológicos fueron críticos en la expansión de los paradigmas por medio delos cuales cuestiones agrícolas pudieran desarrollarse, y de las destrezas técnicas paraanalizarlos.AmbientalismoImportancia de este movimiento.El movimiento ambiental de los años 60 - 70 ha hecho una gran contribución intelectual ala agroecología. Debido a que los asuntos del ambientalismo coincidían con laagroecología, ellos infundieron al discurso agroecológico una actitud crítica de laagronomía orientada hacia la producción, e hicieron crecer la sensibilidad hacia un grannúmero de asuntos relacionados con los recursos.La versión de los años 60 del movimiento ambiental se originó como consecuencia deuna preocupación con los problemas de contaminación. Estos eran analizados enfunción tanto de los fracasos tecnológicos como de las presiones de la población. Laperspectiva Maltusiana ganó una fuerza especial a mediados de la década del 60 pormedio de obras tales como "La Bomba Poblacional" de Paul Ehrlich (1966) y "LaTragedia de los Comunes" de Garret Hardin (1968).Estos autores dieron como principal causa de la degradación ambiental y delagotamiento de recursos al crecimiento de la población. Este punto de vista fuetécnicamente ampliado por la publicación de "Los Límites del Crecimiento" del Club de 229
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 230Roma, el que utilizó simulaciones computarizadas de las tendencias globales delapoblación, del uso de recursos y la contaminación, para generar argumentos para elfuturo, los que generalmente eran desastrosos.Esta posición ha sido criticada desde perspectivas metodológicas y epistemológicas(Simon y Kahn 1985).Mientras que "Los Límites del Crecimiento" desarrolló un modelo generalizado de la"crisis ambiental", dos volúmenes seminales posteriores contenían una relación especialal pensamiento agroecológico, porque en ellos se perfilaban visiones de una sociedadalternativa. Estos fueron "Ante-proyecto de la Supervivencia" (El ecologista, 1972) y "LoPequeño es Hermoso" (Schumacher, 1973).Estos trabajos incorporaban ideas sobre la organización social, la estructura económicay valores culturales y las convertían en una visión exhaustiva más o menos utópica."Ante-proyecto de la Supervivencia" argumentaba a favor de la descentralización deempresas de pequeña envergadura y acentuaba las actividades humanas queinvolucrarían un mínimo de disrupción ecológica y un máximo de conservación deenergía y materiales.El santo y seña era autosuficiencia y sustentabilidad. El libro de Schumacher acentuabauna evaluación radical de la racionalidad económica ("Economía Budista"), un modelodescentralizado de la sociedad humana ("dos millones de aldeas") y una tecnologíaapropiada. El significado especial de "Lo Pequeño es Hermoso" era que estas ideas seampliaron para alcanzar el Tercer Mundo.Problemas Agrícolas. Los asuntos ambientales en su relación con la agricultura fueronclaramente señalados por Carson en su libro "Primavera Silenciosa" (1964), el queplanteaba interrogantes sobre los impactos secundarios de las substancias tóxicas,especialmente de los insecticidas, en el ambiente. Parte de la respuesta a estosproblemas fue el desarrollo de enfoques de manejo de plagas para la protección de loscultivos, basados enteramente en su teoría y práctica en los principios ecológicos(Huffaker y Messenger 1976).El impacto tóxico de los productos agro-químicos era sólo una de las interrogantesambientales, debido a que el uso excesivo de los recursos energéticos también seestaba convirtiendo en un asunto cada vez más importante. Era necesario evaluar loscostos energéticos de sistemas de producción específicos: especialmente a comienzosde la década del 70 cuando los precios del petróleo se fueron a las nubes.El clásico de Pimentel y Pimentel (1979) demostró que en la agricultura americana cadakilo-caloría derivado del maíz se "obtenía" a un enorme costo energético de energíaexterna. Los sistemas de producción norteamericanos fueron por lo tanto comparadoscon otros varios tipos de agricultura, los que eran de menor producción por área de 230
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 231unidad (en términos de kilo-calorías por cada hectárea) pero mucho más eficientes entérminos de rendimiento por unidad de energía invertida.El alto rendimiento de la agricultura moderna se obtiene a costa de numerosos gastos,los que incluyen insumos no renovables tales como el combustible de fósiles.En el Tercer Mundo esta energía a menudo es importante, y cargada a la balanzainternacional de pagos, empeorando la situación de endeudamiento de muchos paísesen desarrollo.Más aún, debido a que la mayor parte de la energía no se utiliza para el cultivo dealimentos, la ganancia en la producción no se traduce necesariamente en un mejorabastecimiento de alimentos (Crouch y de Janvry 1980, Graham 1984 y Dewey 1981).Finalmente, las consecuencias sociales de este modelo tienen impactos complejos y amenudo extremadamente negativos en la población local, en especial en aquellos quetienen un acceso limitado a tierras y a créditos. Estos problemas se discuten en detallemás adelante en este capítulo.Los problemas de la toxicidad y recursos de la agricultura ensamblaron con losproblemas mayores de la transferencia tecnológica en contextos del Tercer Mundo. "LaTecnología Descuidada" (editada por Milton y Farvar en 1968) fue una de las primeraspublicaciones que intentó, en gran medida, documentar los efectos de proyectos dedesarrollo y transferencia de tecnologías de zonas templadas, sobre las ecologías y lassociedades de los países en desarrollo.Cada vez en mayor número, investigadores de diferentes áreas comenzaron a hacercomentarios sobre la pobre "adecuación" entre los enfoques que se dan al uso de latierra en el Primer Mundo y la realidad del Tercer Mundo. El artículo de Janzen (1973),sobre agroecosistemas tropicales, fue la primera evaluación ampliamente difundida depor qué los sistemas agrícolas tropicales podrían comportarse de una forma diferentes alos de las zonas templadas.Este trabajo y el de Levins (1973) plantearon un desafío a los investigadores agrícolas,que los llevó a repensar la ecología de la agricultura tropical.Al mismo tiempo, el problema filosófico más amplio planteado por el movimientoambiental tuvo resonancia en la re-evaluación de las metas del desarrollo agrícola en losEstados Unidos y en el Tercer Mundo, y en las bases tecnológicas sobre las que seríanllevadas a cabo.En el mundo desarrollado estas ideas sólo tuvieron un impacto moderado en laestructura de la agricultura, porque la confiabilidad y disponibilidad de productosagroquímicos y energéticos aplicados a la agricultura tenía como resultadotransformaciones pequeñas en el patrón de uso de recursos en la agricultura. 231
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 232En situaciones en las que tanto los campesinos como la nación estaban presionando porlos recursos, donde prevalecían estructuras distributivas regresivas y donde el enfoquede las zonas templadas no era apropiado a las condiciones ambientales locales, elenfoque agroecológico parecía de especial relevancia.La integración de la agronomía y el ambientalismo ensambló con la agroecología, perolos fundamentos intelectuales para una asociación académica de este tipo eran aúnrelativamente débiles. Era necesario un enfoque teórico y técnico más claro,especialmente en relación con los sistemas tropicales. El desarrollo de la teoríaecológica tendría una relevancia especial en el desarrollo del pensamientoagroecológico.EcologíaPor varias razones los ecológos han tenido una importancia singular en la evolución delpensamiento agroecológico. En primer lugar, el marco conceptual de la agroecología ysu lenguaje son esencialmente ecológicos. En segundo lugar, los sistemas agrícolas sonen sí mismos interesantes sujetos de investigación, en los cuales los investigadorestienen mucho mayor habilidad para controlar, probar y manipular los componentes delsistema, en comparación con los ecosistemas rurales.Estos pueden proporcionar condiciones de pruebas para un patrón amplio de hipótesisecológicas, y de hecho ya han contribuido substancialmente al cuerpo de conocimientoecológico (Levins 1973, Risch et al. 1983, Altieri 1987, Uhl et al. 1987).En tercer lugar, la explosión de investigaciones sobre los sistemas tropicales ha dirigidola atención al impacto ecológico de la expansión de sistemas de monocultivos en zonasque se caracterizan por su diversidad y extraordinaria complejidad (Janzen 1973, Uhl1983, Uhl y Jordan 1984, Hecht 1985).En cuarto lugar, varios ecólogos han comenzado a dirigir su atención a las dinámicasecológicas de los sistemas agrícolas tradicionales (Gliessmann 1982, Altieri y Farrell1984, Anderson et al. 1987, Marten 1986, Richards 1984 y 1986).Tres áreas de interés académico han sido especialmente críticas en el desarrollo de losanálisis agroecológicos: el ciclaje de nutrientes, las interacciones de plagas/plantas y lasucesión ecológica. A modo de ilustración esta sección se concentrará en el ciclaje denutrientes.A comienzos de los años 60 el análisis del ciclaje de nutrientes en los sistemas tropicalesse convirtió en un tópico de interés y fue considerado como un proceso vital delecosistema. 232
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 233Varios estudios, tales como el estudio de Puerto Rico de Odum (1976), la investigaciónde Nye y Greenland en 1961 y más adelante la serie de artículos y monografías quederivaron de trabajos realizados en San Carlos, Venezuela, Catci, Costa Rica y otroslugares en Asia y Africa han sido la simiente que clarifica los mecanismos de los ciclajesde nutrientes, tanto en bosques nativos como en áreas que han sido cultivadas (Jordan1985, Uhl y Jordan 1984, Buschbacker et al. 1987, Uhl et al. 1987).Los hallazgos ecológicos de esta investigación sobre el ciclaje de nutrientes y quetuvieron un mayor impacto en el análisis de la agricultura fueron:• La relación entre la diversidad y las estrategias inter-especies para captar nutrientes.• La importancia de los rasgos estructurales para aumentar la captación de nutrientestanto abajo como encima del suelo.• La dinámica de los mecanismos fisiológicos en la retención de nutrientes.• La importancia de relaciones asociativas de plantas con micro-organismos tales comomicorrizas y fijadores simbióticos de nitrógeno.• La importancia de la biomasa como el lugar de almacenaje de los nutrientes.Estos hallazgos sugerían que los modelos ecológicos de la agricultura tropical incluiríanuna diversidad de especies (o al menos de cultivos) para aprovechar la variedad deabsorción de nutrientes, tanto en términos de diferentes nutrientes como en la absorciónde nutrientes de los diferentes niveles de profundidad del suelo.La información producida por los estudios ecológicos sobre el ciclaje de nutrientestambién sugería el uso de plantas tales como las leguminosas que con facilidad formanasociaciones simbióticas, y el uso más extendido de plantas perennes en el sistema deproducción, como un medio para bombear nutrientes de las diferentes capas del suelo yaumentar así la capacidad total de reciclaje y almacenamiento de nutrientes en elecosistema.No es sorprendente hallar que muchos de estos principios ya estaban siendo aplicadosen numerosos sistemas agrícolas desarrollados por poblaciones locales en los trópicos.La mayor parte de la literatura ecológica, la comparación entre ecosistemas naturales yagroecosistemas se han basado en agroecosistemas desarrollados por ecologistasposteriormente a cierta observación de un ecosistema local más bien que después deobservar sistemas locales verdaderamente desarrollados. 233
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 234Más aún, la investigación se centró en parámetros tales como la diversidad de semillas,acumulación de biomasa y almacenaje de nutrientes en sucesión.Esta investigación nos ha proporcionado cierta comprensión de algunas dinámicas de lossistemas agrícolas considerados como entidades biológicas, pero hasta qué punto elmanejo (con excepción del llevado a cabo por algunos alumnos relativamenteinexpertos) influye en estos procesos sigue siendo un área casi enteramente inexplorada(un caso excepcionalmente sobresaliente en este aspecto es el Uhl et al. 1987).Las limitaciones del enfoque puramente ecológico están siendo cada vez más superadasa medida que los investigadores comienzan a analizar los sistemas campesinos ynativos en equipos multi-disciplinarios y desde un perspectiva más holística (Anderson yAnderson 1983, Hecht et al. 1987, Anderson et al. 1987, Marten 1986, Denevan et al.1984).Estos esfuerzos tienen como intención el colocar a la agricultura en un contexto social:utilizan modelos nativos locales y explicaciones nativas del por qué se realizan ciertasactividades para el desarrollo de hipótesis que más adelante pueden ser probadas pormedio de modelos agronómicos y científicos. Esta es un área de investigación florecientecon implicancias tanto teóricas como aplicadas de mucha importancia, y una graninspiración para la teoría y práctica de la agroecología.Sistemas nativos de producciónOtra influencia mayor en el pensamiento agroecológico es aquella que procede de losesfuerzos de investigación de los antropólogos y los geógrafos dedicados a describir yanalizar las prácticas agrícolas y la lógica de los pueblos nativos y campesinos.Típicamente, estos estudios se han preocupado del uso de recursos y del manejo detoda la base de subsistencia, no solamente del predio agrícola, y se han concentrado encómo los pueblos locales explican esta base de subsistencia, y en cómo los cambiossociales y económicos afectan los sistemas de producción.El análisis científico del conocimiento local han sido un fuerza importante para reevaluarlos supuestos de los modelos coloniales y agrícolas de desarrollo. La obra pionera eneste campo fue la de Audrey Richards (1939) sobre las prácticas de roza, tumba yquema (sistema citamene) en el Africa Bemba.El sistema citamene involucra el uso de desechos de árboles como compost en lasprácticas agrícolas de los terrenos montañosos en Africa Central. Este estudio, queacentúa los resultados de las tecnologías agrícolas y de las explicaciones ecológicas delos pueblos nativos, contrasta diametralmente con aquella percepción despreciativa de laagricultura nativa que considera las prácticas locales como desordenadas y de inferiorcalidad. 234
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 235Otra importante contribución al estudio de sistemas de cultivo nativos fue el trabajo deConklin (1956), el que sentó las bases para la re-evaluación de la agricultura itinerante,basado en dados etnográficos y agronómicos sobre los Hnunoo de las Filipinas.Este trabajo señala la complejidad ecológica y diversidad de los patrones de agriculturaitinerante y la importancia de los policultivos, la rotación de cultivos y sistemas deagroforestería, en el marco total de la producción itinerante. Es uno de los estudios mástempranos y más ampliamente conocidos sobre la estructura y complejidad del cultivo deroza, tumba y quema, e incorpora mucha intuición ecológica.Fue de especial importancia el énfasis que Conklin puso en el conocimiento ecológiconativo y la importancia que le asignó a explotar esta rica fuente de comprensiónetnocientífica. Sin embargo, él hacía hincapié en que el acceso a esta informaciónrequería habilidades tanto etnográficas como científicas.Investigadores tales como Richards, P. 1984, Bremen y de Wit 1983, Watts 1983, Posey1984, Denevan et al. 1984, Hecht y Posey 1987, Browkenshaw et al. 1979 y Conklin1956, entre muchos otros, han estudiado los sistemas nativos de producción y suscategorías de conocimiento sobre las condiciones ambientales y prácticas agrícolas.Este cuerpo de investigación se centra en el punto de vista nativo de los sistemas deproducción y los analiza con los métodos científicos occidentales. Todos estos autoreshan hecho hincapié en que la organización social y las relaciones sociales de laproducción deberían considerarse tan de cerca como el medio ambiente y los cultivos.Este acento en la dimensión social de la producción es una base importante para lacomprensión de la lógica de producción de sistemas agrícolas.Otro resultado importante de gran parte del trabajo sobre los sistemas nativos deproducción es la idea que se necesitan diferentes nociones de eficiencia y racionabilidadpara comprender los sistemas nativos de campesinos.Por ejemplo, la eficiencia de producción por unidad de labor invertida, más bien que unasimple relación de rendimiento por áreas es básica para la lógica de producción demuchos cultivadores del Tercer Mundo.Las prácticas que se centran en evitar riesgos, puede que no sean tan rendidoras a cortoplazo, pero pueden ser preferibles a opciones de uso de tierras altamente productivaspero que tienen mayores riesgos. La disponibilidad de trabajo, en especial en épocasimportantes como es la de las cosechas, puede también influir en los tipos de sistemasagrícolas favorecidos.Este tipo de investigación ha influido en el desarrollo de los argumentos contrarios aaquellos que atribuían el fracaso de la transferencia de tecnología agrícola a ignorancia eindolencia. 235
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 236Este enfoque, con el acento en los factores humanos de los sistemas agrícolas, tambiénponía más atención en las estrategias de los campesinos de diferentes estratos sociales,y cada vez más en el rol de la mujer en la agricultura y el manejo de recursos (Deere1982, Moock 1986).El análisis etno-agrícola ha contribuido mucho a la expansión de las herramientasconceptuales y prácticas de la agroecología. El enfoque (marco étnico) basado en laexplicación de una cultura dada ha sugerido relaciones que los marcos "étnicos" (esdecir marcos externos, generalmente referidos a modelos occidentales de expansión) nocapturan fácilmente, al basarse en los métodos de la ciencia occidental.Más aún, esta investigación ha explayado el concepto de lo que puede con provecho serllamado agricultura, debido a que muchos grupos están involucrados en la manipulaciónde ecosistemas forestales a través del manejo de la sucesión y la reforestación actual(Posey 1985, Anderson et al. 1987, Alcorn 1984).Aún más, la agricultura desarrollada localmente incorpora numerosos cultivos cuyogermoplasma es esencial para el "desarrollo" de programas de mejoramiento genéticocomo el de la yuca y porotos, y también incluye numerosas plantas con un potencial deuso más amplio en ambientes difíciles.Finalmente, dicho trabajo valora los logros científicos de cientos de años de cultivo deplantas y trabajo agronómico llevado a cabo por las poblaciones locales.El estudio de sistemas agrícolas nativos ha proporcionado gran parte de la materia primapara el desarrollo de hipótesis y sistemas de producción alternativos para laagroecología.Cada vez es más amplio el estudio de la agricultura nativa realizado por equipos multi-disciplinarios para documentar las prácticas y se han desarrollado categorías declasificación para analizar los procesos biológicos dentro de los sistemas agrícolas ypara evaluar aspectos de las fuerzas sociales que influyen en la agricultura. El estudio desistemas nativos ha sido seminal en el desarrollo del pensamiento agroecológico.Estudios del desarrolloEl estudio del desarrollo rural del Tercer Mundo también ha sido una gran contribución ala evolución del pensamiento agroecológico. El análisis rural ha ayudado a clasificar lalógica de las estrategias locales de producción en comunidades que están sufriendograndes transformaciones, a medida que las áreas rurales se integran a economíasregionales, nacionales y globales.Los estudios sobre el desarrollo rural han documentado la relación que existe entre losfactores socioeconómicos y la estructura y organización social de la agricultura. Existen 236
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 237varios temas de investigación sobre el desarrollo, que han sido de especial importanciapara la agroecología, incluyendo el impacto de las tecnologías inducidas desde afuera, elcambio de cultivos, los efectos de la expansión de mercados, las implicancias de loscambios de relaciones sociales y la transformación en las estructuras de tenencia detierras y de acceso a los recursos económicos.Todos estos procesos están íntimamente ligados. Cómo ellos afectan losagroecosistemas regionales es el resultado de complejos procesos históricos y políticos.La investigación de la Revolución Verde fue importante para la evolución delpensamiento agroecológico porque los estudios sobre el impacto de esta tecnologíafueron un instrumento que arrojó luz sobre los tipos de prejuicios que predominaban enel pensamiento agrícola y de desarrollo.Esta investigación también tuvo como resultado el primer análisis verdaderamenteinterdisciplinario de cuestiones de tenencia de tierras y del cambio tecnológico en laagricultura desde un punto de vista ecológico, social y económico; todo esto realizadopor un amplio espectro de analistas.La extraordinaria aceleración del proceso de estratificación social del campesino que seasocia a la Revolución Verde indicaba inmediatamente que ésta no era una tecnologíaneutra en sus objetivos y resultados, sino más bien que podría transformardramáticamente la base de la vida rural de un gran número de personas.Como lo hizo notar Perelman en 1977, los más beneficiados por dichas tecnologíasfueron los consumidores urbanos. La estrategia de la Revolución Verde se desarrollócuando los problemas de la pobreza y el hambre eran considerados principalmente comoproblemas de producción.Este diagnóstico implicó varias estrategias que se centraban en áreas agrícolas en lasque rápidamente podrían llevarse a cabo aumentos de producción, suelos de mejorcalidad y tierras de riego entre granjeros con bienes materiales y de capitalsubstanciales.Tuvo éxito en términos de elevar la producción: en el fondo era parte de una política deapostar conscientemente al más fuerte (Chambers y Ghildyal 1985, Pearce 1980). Esahora generalmente reconocido que solamente el aumento agregado de la producciónde alimentos no soluciona el problema del hambre y la pobreza rural, aunque sí puedereducir los costos de alimentos para los sectores urbanos (Sen 1981, Watts 1983).Las consecuencias de la Revolución Verde en las áreas rurales fueron tales quesirvieron para marginalizar a gran parte de la población rural. 237
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 238En primer lugar, centró sus beneficios en los grupos que eran ricos en recursos,acelerando así la diferencia entre ellos y los otros habitantes rurales, por lo que ladesigualdad rural a menudo aumentó.En segundo lugar, socavó muchas formas de acceso a la tierra y a los recursos, talescomo los cultivos de mediería, el arriendo de mano de obra y el acceso a medios deriego y tierras de pastoreo. Esto redujo la diversidad de estrategias de subsistenciadisponibles a las familias rurales y, por lo tanto, aumentó la dependencia del predioagrícola.El estrechamiento de la base genética de la agricultura aumentó los riesgos porque loscultivos se hicieron más vulnerables a plagas y enfermedades y a los caprichos delclima. En el caso de arrozales inundados o regados, la contaminación generada por eluso de pesticidas y herbicidas a menudo minó una importante fuente local de proteínas:el pescado.El análisis de la Revolución Verde hecho desde el punto de vista de diferentesdisciplinas, contribuyó al primer análisis holístico de las estrategias de desarrolloagrícola/rurales. Fue la primera evaluación ampliamente difundida que incorporó críticasecológicas, tecnológicas y sociales.Este tipo de enfoque y de análisis ha sido el prototipo de varios estudios posterioressobre la agroecología, y el progenitor de la investigación sobre sistemas de labranza.Es hoy ampliamente reconocido que las tecnologías de la Revolución Verde pueden seraplicadas en áreas limitadas y ha habido peticiones de varios analistas del desarrollorural en el sentido de re-dirigir la investigación agrícola en la dirección de campesinos debajos recursos.En el mundo existen por lo menos un billón de campesinos de recursos, ingresos y flujosde producción muy limitados, quienes trabajan en un contexto agrícola de extremamarginalidad. Los enfoques que hacen hincapié en paquetes de tecnologíasgeneralmente requieren de recursos a los cuales la mayoría de los campesinos delmundo no tienen acceso (Tabla 2).Muchos analistas del desarrollo rural reconocen hoy las limitaciones para la agriculturade los enfoques tipo Revolución Verde que enfatizan agricultura a gran escala, peroestos modelos agrícolas han dominado de una forma sorprendente los proyectos dedesarrollo agrícola del Tercer Mundo.Mientras los resultados de las estaciones experimentales de investigación se veíanextremadamente promisorios, el bajo grado de adopción por campesinos y dereproducción exacta de los modelos en los campos, ha ocasionado grandes dificultadesen muchos proyectos. 238
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 239El enfoque de transferencia de tecnologías tendía a acelerar las diferencias,exacerbando muchas situaciones políticas difíciles o las tecnologías sólo eranparcialmente adoptadas y en muchos casos no adoptadas del todo (Scott 1978 y 1986).Varias eran las explicaciones para la baja transferencia de tecnologías, incluyendo laidea que los campesinos eran ignorantes y que era necesario enseñarles a cultivar. Otroset de explicaciones se centró en las exigencias a nivel de granja, tales como la falta decréditos que limitaban la posibilidad de los campesinos de adoptar estas tecnologías.En el primer caso se considera que la falla está en el campesino; en el segundo se culpaa problemas de infraestructura de diferentes tipos. Nunca se criticó a la tecnologíamisma.Varios investigadores de terreno y practicantes del desarrollo se han sentido frustradospor estas explicaciones y un número cada vez mayor han señalado que las tecnologíasen si requieren de una reevaluación sustancial.Ellos han argumentado que la decisión del campesino de adoptar o no una tecnología esla verdadera prueba de su calidad. A menudo a este enfoque se le ha llamado "elcampesino primero y último" o "el campesino vuele al campesino" o "la revoluciónagrícola nativa".Según dicen Rhoades y Booth (1982) "la filosofía básica en la que se apoya este modeloes que la investigación y el desarrollo agrícola deben comenzar y terminar en elcampesino. La investigación agrícola aplicada no puede comenzar aisladamente en uncentro de experimentación o con un comité de planificación que está lejos del contactocon la realidad campesina.En la práctica esto significa obtener información acerca del campesino y comprensión dela percepción que el campesino tiene del problema y la aceptación de la evaluación queel campesino hace de la solución propuesta".Este enfoque requiere una participación mucho mayor de parte del campesino en eldiseño y la implementación de programas de desarrollo rural (Chambers 1984, RichardsP. 1984, Gow y Van Sant 1983, Midgley 1986).Una consecuencia de esta posición ha sido reconocer el gran conocimiento que elcampesino tiene de la entomología, botánica, suelos y agronomía, los que pueden servircomo puntos de partida para la investigación. En este caso también, la agroecología hasido identificada como una valiosa herramienta analítica asimismo como un enfoquenormativo para la investigación. 239
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 240La agroecología encaja bien con los asuntos tecnológicos que requieren prácticasagrícolas más sensibles al medio ambiente y a menudo encuentra congruencias deldesarrollo tanto ambiental como participativo con perspectivas filosóficas.La diversidad de preocupaciones y de cuerpos de pensamientos que han influido en eldesarrollo de la agroecología son verdaderamente amplios. Sin embargo, esta es laextensión de los asuntos que inciden en la agricultura. Es por esta razón que ahoravemos agroecólogos con un entrenamiento mucho más rico que el encontradocorrientemente entre los alumnos de ciencias agrarias centrados en una disciplina, comoasimismo muchos más equipos multidisciplinarios trabajando en estos asuntos en elcampo.Aunque es una disciplina en pañales, y hasta el momento ha planteado más problemasque soluciones, la agroecología indudablemente ha ampliado el discurso agrícola.TablaEl contraste en condiciones físicas y socioeconómicas de campesinosricos en recursos versus aquellos pobres en recursos(Modificada de Chambers y Ghildyal 1985) Campesinos Estaciones Campesinos pobres en experimentales ricos en recursos recursos ondulada o Topografía plana o terrazas plana o terrazas laderas delgados, no Suelos profundos, pocas profundos, pocas fértiles serias dificultades dificultades dificultades Deficiencas de rara, solucionable ocasional bastante común nutrientes Riesgos (fuego, pocos y des- lizamientos, irrelevantes comunes controlables etc.) generalmente frecuentemente, en rara, poco Irrigación disponible, de fácil completo control confiable control grande o pequeña, Tamaño de la grande, adyacente mediana- mente irregular no Unidad adyacente adyacente 240
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 241 controladas con controladas con Enfermedades, agroquímicos, mano agroquímicos, control cultural plagas, maleza de obra mano de obra Acceso a fertilizantes, bajo, no ilimitado confiable alto, confiable semillas confiable mejoradas Semillas alta calidad alta calidad semillas propias poco acceso con Créditos ilimitados buen acceso escasez temporal familia, escasez sin dificultad de mano de obra Trabajo en temporadas obtener contratada críticas Precios irrelevantes bajos Altos Prioridad para la producción de irrelevante baja alta alimentosBIBLIOGRAFIA• Alcorn, J.B. 1984, Huastec Mayan Ethnobotany. Austin. Unv. Texas Press.• Altieri, M.A. and M.K. Anderson, 1986. An ecological basis for the development ofalternative agricultural system for small farmers in the Third World. Amer. J. Alter. Agric.1:30-38.• Altieri M.A. and J.G. Farrel 1984. Traditional Farming systems of south central Chile,with special emphasis on agroforestry. Agrofor. Syst. 2:3-18.• Altieri, M.A. and D.K. Letourneau 1982. Vegetation management and biological control 241
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 242in agroecosystems. Crop Prot. 1:405-430.• Altieri, M.A. 1987. Agroecology: The scientific basis of alternativo agriculture. WestviewPress Boulder.• Anderson, A. and S. Anderson. 1983. People and the Palm Forest. Washington. U.S.MAB Publ.• Anderson, A., A. Gely, J. Strudwick, G. Sobel and M. Pinto. 1987. Un sistemaagroforestal na varzea do Estuario Amazónico. Acta Amazónica (in press).• Azzi, G. 1956. Agricultural Ecology. London-Constable.• Bartlett, K. 1984. Agricultural Choice and Change. New York: Academic Press.• Bayliss-Smith, T.P. 1982. The Ecology of Agricultural Systems. London-CambridgeUniv. Press.• Blaikie, P. 1984. The Political Economy of Soil Erosion. New York: Methuen.• Bremen, H. and C.T. de Witt. 1983 Rangeland productivity and exploitation in the Sahel.Science 221 (4618): 1341-1348.• Brokenshaw, D., D. Warren and O. Wener. 1979. Indigenous Knoeledge Systems inDevelopment. Washington: Univ. Press of America.• Browning, J.A. and K.J. Frey. 1969. Multiline curltivars as a means of disease control.Annu. Rev. Phytopathol. 7;355-382.• Brush, S. 1977. Mountain, Field and Family, Philadelphia: Univ. Penn.• Buschbacker, R., C. Uhl, E. Serrao. 1987. Abandoned pastures in Amazonia. II. Nutrientstocks. In: Soil and Vegetation. J. Ecol. (in press).• Buttel, F.H. 1980. Agriculture, environment and social change: some emergent issues.In: The Rural Sociology of the Advanced Societies. F.H. Buttel and H. Newby, eds. NewYersey: Allenheld, Osmun and Co. Pp. 453-488.• Carson, R. 1964. The Silent Spring. New York: Fawcett.• Chambers, R. 1983. Rural Development: Putting the Last First. London: Longman.• Chambers, R. and B.P. Ghildyal. 1985. Agricultural Research for resource-poor farmers:the farmer first and last. Agricultural Admi. 20:1-30. 242
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  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 247• Southwood, T.R.E. and M.J. Way. 1970. Ecological background to pest management.In: Concepts of Pest Management. R.L. Rabb and F.E. Guthrie, eds. North Carolina:North Carolina State University, pp. 6-28.• Spedding, C.R.W. 1975. The Biology of Agricultural Systems. London: Academic Press.• Tischler, W. 1965. Agrookologie. Jene: Eustan Fisher.• Uhl, C. 1983. Nutrient uptake and nutrient-retention related characteristics of commonsuccessional species in the ypper Rio Negro region of the Amazon basin. (unpublishedman).• Uhl, C. and P. Murphy. 1981. A comparison of productivities and energy values betweenslash and burn agriculture and secondary succession in the upper Rio Negro region ofthe Amazon basin. Agroecosystems 7:63-83.• Uhl, C. and C. Jordan. 1984. Vegetation and nutrient dynamics during the first five yearsof succession following forest cutting and burning in the Rio Negro region of Amazonia.Ecology 65:1476-1490.• Uhl, C., R. Buschbacker and A. Serrao. 1987. Abandoned pastures in Amazonia. I.Patterns of plant succession. J.Ecol. (in press).• Van Dyne, G.M. 1969. The Ecosystem Concept in Natural Resource Management. NewYork: Academic Press.• Vandermeer, J. 1981. The interference production principle: an ecological theory foragriculture. BioScience 31:361-364.• Wasserstrom, R. 1982. Land and Labor in Chiapas. Berkeley: Univ. California Press.• Watts, M. 1983. Silent Violence. Berkeley: Univ. Calif. Press.• Wilsie, C.P. 1962. Crop Adaptation and Distribution. San Francisco: W.H. Freeman Co.• Wolf, E. 1982. Europe and the People Without History. Berkeley; Univ. California Press. 247
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 248Lección 45Teorías evolucionistasEl concepto sobre el origen de la vida se ha expresado históricamente desde dosgrandes corrientes: la evolutiva o de transformación de los seres vivos, controvertida porel fijismo, corriente que sostenía que los seres vivos habían sido creados de formadefinitiva y acabada y no presentaban cambios.Algunos de los defensores del fijismo fueron: Carl Von Linneo quien planteó que lasespecies habían sido creadas de manera separada e independiente; y George Cuvierquien propuso la Teoría creacionista, que decía, que los seres vivos eran inalterables einmutables desde su creación y que debido a constantes catástrofes naturales, como sonlos diluvios, terremotos, sequías algunas especies desaparecían y otras supervivían.Las teorías Evolucionistas explican el origen de las especies.Teoría LamarkistaLa primera teoría que explica la evolución es la Lamarkista propuesta por Jean Baptistede Lamark basada en el desarrollo espontáneo y en la herencia de los caracteresadquiridosLamark sostenía que al producirse cambios en el medio ambiente los seres vivos debíangenerar modificaciones (desarrollo, atrofia, o desaparición) de sus órganos para lograradaptarse y sobrevivir y estas modificaciones luego eran heredadas por susdescendientes. Por ejemplo, el alargamiento del cuello de las jirafas era un carácteradquirido que se explicaba por los persistentes esfuerzos adaptativos de las jirafas paraalcanzar las hojas de los árboles.Teoría DarwinistaPropuesta por Charles Darwin, explica el origen de las especies por medio de laselección natural, la variabilidad y la supervivencia del más apto. Darwin Planteó que:• Las especies cambian continuamente, con el tiempo unas se extinguen y aparecenotras nuevas.Darwin observó que las especies experimentan de manera espontánea, cambiosestructurales a lo largo de generaciones suscesivas• Los cambios se producen gradual y continuamente. 248
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 249• Los organismos descienden de un antepasado único, es decir, que los organismossemejantes están emparentados.• La evolución es resultado de un proceso de selección natural. En una primera fase dela evolución se produce variabilidad en cada generación y en una fase posterior seproduce selección natural o lucha por la supervivencia, donde los más aptos sobreviveny los más débiles desaparecen.• Los más aptos sobrevivirán y transmitirán a su descendencia las características defortaleza.La teoría de Darwin y su plantamiento sobre la supervivencia de los más aptos dió origenal funcionalismo que afirma que las características de los organismos vivos desarrollanfunciones útiles.Darwin observó que si los cambios producen efectos favorables quepermiten a los individuos reproducirse con mayor éxito, estos cambios eran herdados porsus descendientes quienes a su vez pueden producir más descendencia.http://www.natureduca.com/bio_teorias_evol.htmDarwin afirma en su obra El origen de las especies que el hombre de hecho no producevariabilidad; lo único que hace es exponer intencionadamente seres orgánicos a nuevascondiciones de vida, y luego la Naturaleza actúa sobre la organización, y causa lavariabilidad. Pero el hombre puede seleccionar y selecciona las variaciones que laNaturaleza le da, y de este modo las acumula de cualquier modo que desee. Adapta asíanimales y plantas a su propio beneficio o placer. Puede hacerlo metódicamente o puedehacerlo inconscientemente, preservando los individuos que le son más útiles demomento, sin pensar en alterar la raza. No hay motivo aparente para que los principiosque han actuado con tanta eficacia en la domesticación no hayan actuado en laNaturaleza. Nacen más individuos de los que pueden sobrevivir. La ventaja más ligeraen un ser, de cualquier edad o en cualquier estación, sobre los demás seres con loscuales entra en competición, o una adaptación mejor, por mínima que sea, a lascondiciones físicas que le rodean, cambiará el equilibrio en su favor.En resumen, Darwin afirmaba que la evolución es un proceso de selección natural en lacual, en una primera etapa se produce la mutación, recombinación y acontecimientos alazar (producción de la variabilidad genética), para en una segunda etapa quedarregulada esa variabilidad mediante la selección natural, y en la cual la selección artificialgenerada por el hombre no produce variabilidad.Teoría NeodarwinistaLa Teoría Neodarwinista o Teoría Sintética de la evolución tiene su origen en lainterpretación de la teoría Darwinista fundamentada en la genética. 249
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 250Esta teoría Esta teoría se ha construido paulatinamente por científicos tales como G. G.Simpson, Dobzhanski, Ernst Mayr, Thomas Henry Huxley, Dobzhansky, Alvaro AbeliukFischer, Sewall Wright, y otros.Según esta teoría los fenómenos evolutivos se explican básicamente por medio de lasmutaciones y la producción de nuevas especies por reproducción sexual, mecanismosque darían origen a las variaciones, preservadas luego por acción de la selección naturalde los portadores de dotación genética más favorable para hacer frente a las presionesecológicas; estos portadores tienen una probabilidad de supervivencia y de procreaciónmás alta que el resto de la población.Evolución del hombreChiquitos pero muy hábilesLos australopitécidos de hace tres y cuatro millones de años eran bastante pequeñoscuando llegaban a adultos. Medían no mas de 1.20 m y no pesaban más de 40 kilos. Sucerebro era también pequeño, alrededor de 400 cm3 (la manera como se mide lacapacidad del cráneo es calculando el volumen; esto puede hacerse bastante fácilmentecon cráneos fósiles). Es decir, un australopitécido tenía alrededor de 10 cm3 de cerebropor kilogramo de peso.Hace alrededor de 25 años se encontró en la barranca de Olduvai, en África Oriental uncráneo fosilizado de hace aproximadamente 1 750 000 años. Perteneció a un homínidoque caminaba erguido y que tenía un cerebro de 800 cm3 para sus ¡40 kilos de peso!Esto significa que comparado con los australopitécidos este homínido tenía dos vecesmás de capacidad craneana (el hombre actual tiene un cerebro bastante mayor, deaproximadamente 1 350 cm3, que para los 60-70 kilos de peso promedio es también eldoble que el de los australopitécidos).Posteriormente, en 1972 se descubrieron otros restos de estos homínidos en el lagoTurkana, África, y se comprobó en forma definitiva que el tamaño del cerebro constituíala mayor diferencia con los australopitécidos. Además de restos de huesos, en esoslugares también se han encontrado pedazos de las herramientas que construyeron estoshomínidos, que, aunque de tamaño pequeño, demuestran que tenían un cerebrorelativamente grande. Es por esto que se les ha llamado Homo habilis, siendo, además,de los primeros homínidos que aparecieron en el registro fósil a los que ya se les puedellamar hombres. Estos aparecieron hace dos millones de años.Cuando los arqueólogos buscan restos del pasado encuentran, además de huesos,muchas otras cosas que les hablan de la organización social y los hábitos de loshomínidos que vivieron entonces. En el lago Turkana, en África, se ha descubierto unode los sitios más interesantes en este aspecto. Del cuidadoso análisis de la basuradejada en un campamento usado por Homo habilis se ha podido entender el tipo de 250
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 251alimentación y la utilidad que las diferentes herramientas tenían para aquéllos. A partirde esta información se ha podido saber que sus actividades incluían la recolección defrutos y la caza. El hombre entonces cazaba en grupos y muy probablemente distribuíala comida que, unos cazando y otros recolectando, diferentes miembros de la comunidadobtenían. Así pues, la vida en comunidades donde se repartían las actividades ya existíahace dos millones de años.El homo erectusEntre hace dos millones de años y un millón de años nuestro registro de homínidosvuelve a ser pobre. De no encontrar australopitécidos se ha concluido que seextinguieron en ese periodo de tiempo. Los únicos homínidos que quedaron desdeentonces pertenecen al género Homo. A su vez, el Homo habilis también desaparece delregistro fósil, pero de hace un millón de años se han descubierto una gran cantidad defósiles que pertenecían a homínidos que usaban herramientas (por lo que se lesconsidera del género Homo), además de que ya conocían el fuego, puesto que en lascuevas que se han excavado hay restos calcinados y quemados de huesos, piedras ypedazos de madera.El descubrimiento de los primeros restos de estos homínidos, que son llamados Homoerectus en la actualidad, lo llevó a cabo en Java un investigador holandés llamado E.Dubois en 1891. En ese entonces se le llamó Pitecanthropus (hombre-mono) erectus ymuy pocas personas creyeron en la validez de ese descubrimiento. Se argumentaba queseguramente los restos pertenecieron a un hombre enfermo y con deformaciones.En general los restos de Homo erectus se han encontrado dentro de sedimentos deentre 800 000 y 300 000 años. Los lugares donde se les ha hallado incluyen sobre todoAsia (China), África (Argelia, Tanzania y Sudáfrica) y Europa (Checoslovaquia yHungría). De éstos sólo en Hungría y en China se han encontrado restos quecomprueban que ya usaba el fuego.El tamaño del cráneo de Homo erectus, aunque grande (aproximadamente 1 000 cm3)no es tan grande como el del hombre actual. El uso del fuego le permitió sobrevivir enzonas en las que antes no se podía vivir por las bajas temperaturas. Esto amplió el áreade distribución con respecto a la que tenían los australopitécidos o a los Homo habilis.La conciencia de uno mismoEl registro fósil vuelve de nuevo a ser muy escaso entre hace 250 y 100 000 años. Enese periodo el Homo erectus desaparece del registro fósil, pero aparece otro Homo envarias zonas de Europa, el cercano Oriente y la Unión Soviética. En Europa se incluyenel valle de Neander, Alemania y varios sitios en Francia. En muchas de ellas se hanencontrado restos que evidencian una cultura en donde ¡ya se enterraba a los muertos!Estos tienen una antigüedad de entre 100 y 40 000 años. Eran hombres de una estatura 251
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 252promedio de 1.63 m y tenían una capacidad craneana aproximadamente 15% mayor quela del hombre moderno. Este hombre ha sido llamado Homo neandertalensis o tambiénHomo sapiens neandertalensis. En el primer caso se le considera una especie diferentea la del hombre (Homo sapiens) mientras que en el segundo se le considera sólo unasubespecie de éste. Hasta donde sabemos, lo único que lo distingue de aquél es suaparente incapacidad de utilizar símbolos para comunicarse.Un aspecto del ser humano que está ausente en los animales es la conciencia quetenemos de nuestra existencia como individuos. Esto mismo supone que tenemosconciencia de nuestra muerte y de lo que ella implica. Es quizá esto lo que ha generadoen la humanidad la presencia de rituales entre los que se incluye el de enterrar anuestros muertos.¿El hombre moderno heredero de quién?El hombre de Neandertal seguramente ya tenía una conciencia similar, ya que se hanhallado tumbas que incluyen, por ejemplo, hachas, huesos de otros animales, semillas yflores con las que se hacía de los entierros rituales muy particulares.Por ejemplo, de la caverna de Shanidar, en Iraq, de donde se han desenterrado variosrestos neandertalensis, se ha podido concluir que además de enterrar a sus muertosponían flores dentro de las tumbas. Esto se ha descifrado porque se han encontradogranos de polen de varias especies de plantas en grandes cantidades dentro de ellas.Los hombres, entonces, han honrado a sus muertos con flores desde haceaproximadamente 100 000 años.El que el hombre haga rituales mortuorios no solamente se expresa enterrando a susmuertos. Los cadáveres pueden ser colocados en lechos construidos de ramas y hojasen el exterior o incluso cremados. Esto puede haber sucedido pero jamás lo sabremos,puesto que de estas dos costumbres, por razones obvias, no quedan restos en laactualidad.¿HIJOS DE NEANDERTAL?Hay tres teorías acerca de la manera como apareció el hombre moderno y su relacióncon el hombre de Neandertal. La primera propone que el hombre de Neandertal seextinguió y de otra línea de descendencia dentro del género Homo se originó el Homosapiens. La segunda sugiere que el hombre de Cro-Magnon (primer fósil con lascaracterísticas del hombre moderno) reemplazó al hombre de Neandertal porque estabamás adaptado al medio ambiente. La tercera, que se considera en la actualidad la másprobable, supone que la línea de descendencia del hombre de Neandertal, que era muydiverso (Figura 20), evolucionó transformándolo en lo que ahora es el hombre moderno 252
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 253 EVALUACIÓNAutoevaluación 1Preguntas Abiertas1. Enumere los postulados de la teoría celular2. ¿Las células pueden moverse por sí mismas? ¿Qué mecanismo utilizan?Pregunta de selección múltiple con única respuesta3. La ósmosis es un mecanismo de transporte de sustancias a la célula y consisteen el:a. Movimiento de sustancias a través de la membrana, desde la solución de mayorconcentración hacia la solución de menor concentración.b. Movimiento de solvente (agua) desde la parte más concentrada hacia la menosconcentrada.c. Movimiento de iones y moléculas en contra del gradiente de concentración y conconsumo de energía.d. Transporte de líquidos al interior de la célula mediante movimientos citoplasmáticosque engloban estas vesículas de líquido.e. Transporte de partículas sólidas al interior de la célula, a través de movimientos delborde del citoplasma y que engloban las partículas.4. La mitósis como un proceso asexual para la reproducción celular ocurrecontinuamente. Los principales pasos son interfase, profase, metafase, anafase ytelofase. En la etapa de interfase de la división mitótica sucede lo siguientea. Aparición de cromosomas largos y filamentosos.b. Formación de cromátidesc. Duplicación del ácido desoxirribonucleico (ADN)d. Alineamiento de cromosomas en el plano ecuatoriale. Separación de los cromátides de cada cromosoma. 253
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 254Pregunta de selección múltiple con múltiple respuestaEn este tipo de preguntas usted encuentra un enunciado para el cual debe seleccionardos (2) de las opciones propuestas. Seleccione las respuestas correctas de acuerdo conel siguiente cuadro Si 1 y 2 son correctas, marque a Si 2 y 3 son correctas, marque b Si 3 y 4 son correctas, marque c Si 2 y 4 son correctas, marque d Si 1 y 3 son correctas, marque e5. Las células de acuerdo con su grado de complejidad en su organización y porsu ubicación dentro de la escala biológica se pueden dividir en: eucarióticas yprocarióticas, son características de las células ecuarióticas1. Presencia de membrana nuclear que delimita el núcleo del citoplasma.2. Presencia de ADN en una región nuclear diferenciada pero no delimitada por unamembrana.3. Presencia de organelos con morfología y función especializada para cada uno.4. Ausencia de membranas que separen los organelos entre sí.Completación6. Las células poseen una estructura altamente organizada, tienen capacidad deautorregulación, de responder ante diferentes estímulos, de respiración, demovimiento, de digestión, de reproducción, de comunicación. Diga cuál es laprincipal función de cada uno de estos organelos: Estructura Función Ribosoma Núcleo Mitocondria Lisosoma 254
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 255 Retículo endoplasmáticoInformación de retorno autoevaluación1Autoevaluación 2Preguntas Abiertas1. Defina Homeostasis2. ¿Cuál es la función de los ganglios linfáticos?Pregunta de selección múltiple con única respuesta3. El conjunto de reacciones químicas que ocurren al interior de las células y quele proporcionan a los seres vivos la materia y energía indispensable paradesarrollar sus actividades vitales. Se denomina:a. Osmosisb. Respiraciónc. Metabolismod. Anabolismoe. Catabolismo.4. El tejido que permite a la planta realizar la fotosíntesis se denomina:a. Xilema.b. Parénquimac. Meristemáticod. Floemae. ColénquimaPregunta de selección múltiple con múltiple respuestaEn este tipo de preguntas usted encuentra un enunciado para el cual debe seleccionardos (2) de las opciones propuestas. Seleccione las respuestas correctas de acuerdo conel siguiente cuadro:Si 1 y 2 son correctas, marque aSi 2 y 3 son correctas, marque bSi 3 y 4 son correctas, marque c 255
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 256Si 2 y 4 son correctas, marque dSi 1 y 3 son correctas, marque e5. Las principales funciones del tejido nervioso son:1. Servir de sostén al organismo y permitirle el movimiento2. Detectar, transmitir, analizar y dar respuesta a las variaciones internas y externas.3. Coordinar el funcionamiento de las funciones del organismo.4. Transportar y excretar metabolitos6. Las sales biliares deben su coloración a pigmentos como la bilirrubina. Entre lasopciones dadas seleccione dónde son producidas y que función cumplen:1. Se producen en el hígado2. Emulsifican las grasas3. Desdoblan las proteínas4. Se producen en la vesícula biliar.Completación7. Los componentes del sistema circulatorio enunciados tiene como función:Estructura FunciónCapilaresCorazónLeucocitos o glóbulos blancosGlóbulos rojos o eritrocitosPlaquetasInformación de retorno autoevaluación2Autoevaluación 3Preguntas abiertasDesarrolle cuadros de Punnet para resolver los siguientes problemas y explique losresultados de genotipo y fenotipo heredados en la F1.1. En los gatos el color negro del pelo es dominante frente al color blanco.Si se cruza una gata homocigota recesiva con un gato heterocigoto y tiene unacamada de cuatro gatitos: 256
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 257a. ¿Cuál es el genotipo de los padres?b. ¿Cuál es el fenotipo de los padres?c. ¿Cuál es el genotipo de la descendencia en la F1?d. ¿Cuál es el fenotipo de los gatitos y en qué porcentajes?2. ¿Cuáles son las funciones del ADN?Pregunta de selección múltiple con única respuesta3. Un individuo es homocigótico para un carácter cuandoa) Tiene dos alelos igualesb) Tiene dos alelos diferentesc) Tiene un alelo dominante y uno recesivod) No tiene alelos para ese carácterinformación retorno autoevaluación 3Autoevaluación 4Preguntas Abiertas1. Mencione cinco posibles usos de las bacterias.2. ¿A qué nos referimos cuando hablamos de microorganismos?Pregunta de selección múltiple con única respuesta3. Los diferentes grupos de protozoos se clasifican con base en sua. Habitat.b. Movilidad.c. Reproducción.d. Tamaño.4. Las bacterias son microorganismos que habitan en el aire, suelo, agua y cuerpode otros organismos. Las bacterias se caracterizan pora. Ser procarióticas, unicelulares, carentes de pared celularb. Ser eucarióticas, pluricelulares, carentes de pared celular 257
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 258c. Ser procarióticas, unicelulares, con pared celulard. Ser eucarióticas, unicelulares, carentes de pared celularPregunta de selección múltiple con múltiple respuestaEn este tipo de preguntas usted encuentra un enunciado para el cual debe seleccionardos (2) de las opciones propuestas. Seleccione las respuestas correctas de acuerdo conel siguiente cuadroSi 1 y 2 son correctas, marque aSi 2 y 3 son correctas, marque bSi 3 y 4 son correctas, marque cSi 2 y 4 son correctas, marque dSi 1 y 3 son correctas, marque e5. Los virus como agentes infecciosos se caracterizan por:1. Poseer un solo tipo de ácido nucleico2. Tener el material y mecanismo para su reproducción.3. Se reproducen en células vivas1. Tener ARN y ADN conjuntamente.información de retorno autoevaluación 4Autoevaluación 5Señala si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones1. Los productores primarios en el ecosistema son los organismos autotrófos2. El biotopo es el conjunto de los elementos no vivos que forman parte del ecosistema3. La mayor parte de la biomasa de la biosfera se concentra en los productoresprimarios.4. En el ecosistema los herbívoros son los productores primarios.5. El factor que suele limitar la productividad del ecosistema es, casi siempre, la energíaluminosa disponible.Pregunta de selección múltiple con única respuesta 258
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 2596. Al estudiar los ecosistemas interesa más el conocimiento de las relaciones entrelos elementos, que el cómo son estos elementos. La característica más importantede los ecosistemas es sua. Estabilidad dinámicab. Composición químicac. Relación con los individuosd. Fuente de energíae. Equilibrio estático7. En la naturaleza el problema de desechos se soluciona por la acción de:a. Organismos autótrofosb. Organismos heterótrofosc. Condiciones climáticasd. Descomponedores8. Entre las especies se pueden establecer relaciones de competencia, aunque enmuchas ocasiones, para lograr determinados fines se recurre a compromisos conotras especies que se manifiestan en asociaciones del tipo de una simbiosis.La relación que se establece entre ciertos pájaros que se posan sobre el lomo devacas y picotean garrapatas, beneficiándose así las aves porque se alimentan;mientras las vacas se liberan de los molestos parásitos, se denomina:a. Parasitismob. Comensalismoc. Amensalismod. Mutualismoe. Depredación9. En los ecosistemas se presentan flujos de energía, ciclos de la materia yrelaciones alimentarias. El flujo de energía en el ecosistema es:a. Cíclico y genera organización del sistemab. Lineal y genera organización del sistemac. Cíclico y permite el reciclaje continuod. Lineal y permite el reciclaje continuoPreguntas abiertas 259
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 26010. ¿Cómo se relacionan los factores bióticos y abióticos?11. ¿Por qué los seres vivos prefieren un habitat y evitan otros?Información de retorno autoevaluación 5Autoevaluación 6Preguntas abiertas1. ¿Por qué es importante la clasificación de los organismos?2. ¿Cuáles son las 7 categorías principales en el sistema de clasificación?3. De las siguientes especies identifica las del mismo género: Avena sativa, Canis lupus,Zea maiz, Avena cayuse, Felis domestica, Viola papilonacea, Viola rostrata.4. Diga en qué especies hay mayor afinidad : entre las especies que pertenecen almismo filo y distinta clase o entre aquellas que pertenecen al mismo reino y distinto filoPregunta de selección múltiple con única respuesta5. Según el sistema de clasificación de Whittaker a qué reino pertenecen losorganismos con las siguientes características: unicelulares, eucarióticos, sunutrición puede ser en algunos absortiva, ingestiva, en otros fotosintética, puedenser inmóviles o desplazarse por medio de flagelos, su reproducción se puederealizar por procesos asexuales o por procesos sexualesa) Protistab) Hongosc) Plantasd) Animalese) Mónera6. Existen muchos métodos de clasificación, según la manera en que evalúanciertos caracteres. Entre ellos: el tradicional , la fenética, la cladística. En elmétodo cladístico los organismos se agrupan en especies teniendo en cuenta:a) La similitud de carácteres morfológicos y el parentesco filogenéticob) Exclusivamente en función de su articulación a grupos monofiléticos.c) El número de carácteres que tienen en común y su cuantificación.d) Los caracteres morfológicos y no morfológicos y la variabilidad. 260
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 261Información de retorno autoevaluación 6Información de Retorno Autoevaluación 1Preguntas Abiertas1. La célula es la unidad básica estructural de todos los seres vivos, todos losorganismos están formados por células.La célula es la unidad funcional de todos los organismos. Todo el funcionamiento delorganismo depende de las funciones que ocurren al interior de la célula, respiración,reproducción, digestión, crecimiento entre otras.Todas las células se originan por la división de células preexistentes (en otras palabras,a través de la reproducción). Cada célula contiene material genético que se transmitedurante este proceso.2. La célula si puede desplazarse por sí misma mediante: seudópodos, cilios o flagelos.Pregunta de selección múltiple con única respuesta3) b.4) c.Pregunta de selección múltiple con múltiple respuesta5) 1 y 3 = eCompletación6. Estructura Función Ribosoma Síntesis de proteínas Crecimiento y reproducción celular, almacenamiento y organización de Núcleo los genes, transmisión de la información genética. Producción de energía -ATP- por Mitocondria oxidación de los alimentos o respiración celular Lisosoma Digestión celular (hidrólisis de 261
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 262 macromoléculas), destrucción de microorganismos nocivos para la célula, digestión de organelos defectuosos Retículo Transportar materiales dentro de la endoplasmático célulaInformación de Retorno Autoevaluación 2Preguntas Abiertas1. La Homeostasis es la capacidad de todos los seres vivos de mantener constante lascondiciones físicas y químicas de su medio interno.2. Filtrar la linfa, destruir y eliminar de ella las sustancias tóxicas y los microorganismosinfecciosos antes de su circulación por el torrente sanguíneo.Pregunta de selección múltiple con única respuesta3.) c4.) bPregunta de selección múltiple con múltiple respuesta5.) 2 y 3 = b6.) 1 y 2= aCompletación7. Estructura Función Capilares Intercambio de gases y nutrientes Corazón Bombear toda la sangre hacia el torrente sanguíneo 262
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 263 Leucocitos o Defensa glóbulos blancos Glóbulos rojos o Transporte de oxígeno eritrocitos Plaquetas Participar en la coagulación de la sangreInformación de retorno 3Pregunta abiertaa. El genotipo de la gata es nn por ser homocigota recesivaEl genotipo del gato es Nn por ser heterocigotob. El fenotipo de la madre será blanco (para que este se manifieste tiene que serhomocigoto), el fenotipo del padre es negroc. La camada de cuatro gatitos será el resultado Nn x nn N n n Nn nn n Nn nnEntonces el genotipo de la descendencia es 50% heterocigoto Nn y 50% homocigoto nnd. El fenotipo de la camada es de 50% negros y 50% blancos.2. Funciones del ADN • Almacenamiento codificado de la información genética que determina las características futuras de la célula y de los organismos que se desarrollen a partir de dicha información. • Replicación de si mismo o sea elaboración de una copia idéntica del ADN. • Transferencia mediante el ARN (ácido Ribonucleico) de la información genética a las moléculas que realizan la síntesis de proteínas por intermedio de los aminoácidos que son las unidades que forman las proteínas.Selección múltiple con única respuestaa. Cuando tiene dos alelos iguales. 263
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 264Información de retorno 4Preguntas abiertas1. Las bacterias son útiles: • Para fijar nitrógeno atmosférico que es tomado por las plantas y luego trasferido a los animales. • En la descomposición de materia orgánica muerta ayudando de esta manera a la fertilización del suelo • En la producción de algunos antibióticos • En la producción de determinadas enzimas • En la elaboración de productos lácteos como: queso, yogur , mantequilla • En la producción de vinagre • En la depuración de aguas residuales • En el curtido de cueros • La Echerichia coli ha sido manipulada genéticamente para producir insulina2. Los microorganismos son organismos unicelulares generalmente microscópicos quese dividen en: virus; bacterias; protozoos, algunas algas y hongos.Pregunta de selección múltiple con única respuesta3.) b.4.) c.Pregunta de selección múltiple con múltiple respuesta5.) 1 y 3 = eInformación de retorno 5Preguntas falso o verdadero1) V2) F3) V4) F5) V 264
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 265Pregunta de selección múltiple con única respuesta6.) a.7.) d.8.) d9.) b.Preguntas Abiertas10. Los factores bióticos y abióticos se interrelacionan para constituir un ecosistema,donde cada uno depende del otro, modificándose y transformándose mutuamente através de la actividad de los seres vivos y las condiciones ambientales para producir unsistema estable en el cual el intercambio de sustancias entre los organismos vivos y loselementos inertes es de tipo circular.11. Porque cada especie vegetal o animal o microorganismo tienen un requerimientoóptimo para los diversos factores abióticos en el que pueden desarrollar mejor susfunciones, igualmente con los demás seres vivientes tiene interrelaciones que lepermiten asegurar su alimentación, territorio, protección, reproducciónLa distribución geográfica de una especie puede estar determinada por el grado en elcual sus requerimientos son cumplidos por los factores abióticos presentes.Cada especie tiene: un óptimo, un rango de tolerancia, un límite de tolerancia conrespecto a cada factor abiótico.Información de retorno 6Preguntas abiertas1. Para poder entender su origen, su evolución y las relaciones de parentesco entre sí.1. Reino, Filo, Clase, Orden, Familia , Género, Especie.3. Avena sativa, y Avena cayuse,Viola papilonacea, y Viola rostrata4. Hay mayor afinidad entre las especies que pertenecen al mismo filo y distinta clase.Pregunta de selección múltiple con única respuesta 265
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 2665.) a6.) b GLOSARIOGlosario DisciplinarBiotipo: Poblaciones con el mismo genotipo.Estructura: En las ciencias biológicas, la estructura se refiere a la organización de losseres vivos como un conjunto de células, organelos, órganos, y sistemas histológico-orgánicos, como soporte físico para la manifestación de las actividades de la vida segúnla expresión genética heredada.Función: Capacidad de actuar propia de los seres vivos y de sus órganos.Diversidad: abundancia relativa de las especies presentes en regiones biogeográficas yen nichos ecológicos específicos.Genética: Parte de la biología que trata de la herencia y de lo relacionado con ella.Estudio científico de cómo se transmiten los caracteres físicos, bioquímicos y decomportamiento de padres a hijos.Evolución: Desarrollo de los organismos, por medio del cual pasan gradualmente de unestado a otro, descendencia con modificaciones, proceso por el que todos los seresvivos de la Tierra han divergido, por descendencia directa, a partir de un origen únicoque existió hace más de 3.000 millones de años.La palabra evolución tiene cuatro significados que suelen confundirse y deberíanmantenerse separados y distintos: 1) el proceso general del cambio en poblaciones yespecies, considerado un hecho científico establecido; 2) el «progreso» inevitable desdeformas de vida inferiores a otras superiores, un concepto que ha quedado desacreditado;3) la historia concreta del «arbusto ramificado» de la vida y el origen de grupos diversoso filogenias, interpretado a partir del registro fósil y los estudios bioquímicos, y 4) elmecanismo, o «motor», de la evolución, para el que Darwin y Wallace propusieron la«selección natural», pero que en la actualidad está siendo estudiado y modificado por lainvestigación de Richard Milner.Interacciones ecológicas de organismos vivos: se refieren a las influencias mutuas,benéficas o perjudiciales que pueden presentarse entre organismos que comparten un 266
  • UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 210101 – BIOLOGIA 267mismo nicho ecológico y su impacto sobre el entorno ambiental.Genoma: conjunto de todos los genes de un organismo, de todo el patrimonio genéticoalmacenado en el conjunto de su ADN o de sus cromosomas.Gestión sostenible: Se entiende por gestión sostenible la que permite el crecimientoeconómico, la elevación de la calidad de vida y el bienestar social sin agotar la base delos recursos naturales renovables en que se sustenta, ni deteriorar el medio ambiente oel derecho de las generaciones futuras a utilizarlo para la satisfacción de sus propiasnecesidades.Glosario PedagógicoCompetencia cognitiva o básica: Hace referencia a la capacidad de identificar conceptos,analizarlos, reconceptualizarlos e incorporarlos a la estructura cognitiva del estudiante.Competencia metacognitiva o compleja: Se relaciona con la capacidad de reflexionarsobre el proceso de construcción conceptual. En otras palabras se refiere a conocercómo se logra aprender y cómo se pueden cualificar las estrategias y métodos parapotenciar el conocimiento.Competencia transversal o paracognitiva: Se refiere a la capacidad de integrar losconocimientos y las experiencias en enfoques alternativos de saberes funcionales paranuevos contextos.Operaciones metacognitivas: Son operaciones mentales de las que el estudiante esconsciente, se relacionan con la selección de procedimientos para aprender, permiten laautoevaluación, la autorregulación y la reflexión. 267