BIOLOGÍA Ciencia de la vida

Biología

Ciencias a fines

Geografía

Física

Química

Matemáticas

Seres vivos

Nivel de organizació

nmolécula

tejido

célula

órgano

sistema

organismo

poblaciónecosistem

a

Método científico

observación

experimentación

análisis

Ramas

genética

citología

microbiología

paleontología

botánica

zoología

fisiología

Es la ciencia de los

Se relaciona con Se estudia en diversas

Se ubican en Se estudia por

Se basa en

Biología

La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos y es una disciplina que forma parte de nuestra vida diaria.

Actualmente se basa en tres teorías que causaron gran controversia en el momento de ser propuestas, porque están ampliamente fundamentadas por todas las evidencias generadas y documentadas hasta la fecha. Estas teorías, pilares de la biología actual son:

• Teoría celular. Demuestra que todos los seres vivos están formados por células y por lo tanto dan unidad al mundo.

• Teoría de la evolución. Esta teoría muestra que los seres vivos que conocemos-con toda su diversidad- tuvieron un origen común y están emparentados entre si.

• Teoría del gen. Nos muestra la base de la continuidad, de la permanencia de los caracteres hereditarios que van pasando de una generación a otra.

TEMA 2. Campo de acción de la biología y sus principales divisiones El trabajo de los biólogos abarca diversos ámbitos, debido a que la biología estudia procesos de los seres vivos desde distintos puntos de vista, ya sea en el nivel microscópico o en el macroscópico.

Así, la bilogía se puede estudiar en un laboratorio o en el campo; podemos interesarnos en los procesos microscópicos que ocurren en los seres vivos, estudiar las biomoléculas, o bien, estudiar los órganos de un animal o una planta. Podemos de igual forma, estar interesados en todo un conjunto de organismos, su comportamiento y sus repuestas ante los cambios ambientales.

La biología abarca un campo tan amplio del conocimiento, que se estudia de manera especializada en algunas de sus ramas.

Ramas de la biología

Principales ramas de estudio

Anatomía. Estructura y localización de órganos de los seres vivos

Biofísica. Procesos físicos de los seres vivos

Bioquímica. Compuestos y reacciones químicas de los seres vivos

Citología. Estructura y procesos celulares

Ecología. Relaciones de los seres vivos entre sí y con su medio ambiente

Embriología. Procesos del desarrollo, a partir de la fecundación

Evolución. Historia de la vida y las teorías sobre el proceso que dio lugar a la biodiversidad actual

Fisiología. Función de los seres vivos

Genética. Procesos hereditarios, desde el nivel molecular, el nivel celular, el de un individuo y el de la población

Histología. Tejidos de animales y plantas

Paleontología. Fósiles y evidencias de la evolución

Taxonomía. Clasificación de los seres vivos, de acuerdo con los criterios establecidos por los avances en anatomía, fisiología , bioquímica y genética

Según los organismos que estudian

Bacteriología. Bacterias

Botánica. plantas

Ficología. Algas

Micología . Hongos

Microbiología. Organismos de tamaño microscópico, como virus, bacterias, protozoarios y hongos

Protozoogía. Protozoarios

Virología. virus

Zoología. Animales

Según el tipo de animal que estudian

Etimología. Insectos Mastozoología. Mamíferos

Ictiología. Peces Ornitología. Aves

Herpetología. Anfibios y reptiles

TEMA 3. Relación entre la biología y otras disciplinas Los científicos de las épocas actuales, no trabajan aislados. Siempre existen distintos ángulos para analizar un mismo problema, y al participar especialistas de varias disciplinas es posible lograr un mejor resultado.

En el descubrimiento de la estructura y función del ADN se llevó acabo un trabajo interdisciplinario en el que participaron científicos de diversas áreas de la ciencia.

Ciencias relacionadas con la biología

Química Nos proporciona los fundamentos para entender la naturaleza molecular de la estructura de los seres vivos, es decir, los compuestos que lo forman, las reacciones que se llevan a cabo en sus procesos metabólicos, la forma en que estos son regulados y los factores que pueden alterarlos.

Física Da las bases para el estudio de los procesos de intercambio de materia y energía que suceden en los seres vivos, como la conducción eléctrica en las células nerviosas, el transporte de materia de una membrana, la regulación de la temperatura de un organismo, así como la estructura de las cosas que obtiene por el uso de equipo especializado de microscopias y de difracción de rayos X.

Matemáticas

Se aplican cuando hacemos conteo de organismos, para obtener estadísticas, cuando analizamos los datos que arrojan un experimento o cuando elaboramos gráficas para, a partir de ellas, deducir información sobre algún modelo experimental.

Informática Es una herramienta que facilita el trabajo en el análisis de información que se genera ,a partir, por ejemplo, de los estudios de secuencias de ADN o la elaboración de mapas genéticos; se basan en aplicaciones matemáticas para interpretar adecuadamente la información .

Historia Nos puede describir eventos que han sucedido y que han impactado a los seres vivos desde, por ejemplo, las cronologías de una enfermedad que se presenta en los seres humanos o en otras especies.

Geografía Nos indica donde se encuentra el hábitat de una especie y cuales son los climas de determinada región para establecer la relación con su flora y su fauna. Asimismo nos señala los lugares donde se desarrollan los seres humanos, las poblaciones y sus características particulares.

Bioética Disciplina filosófica que establece la naturaleza moral delas acciones que se realizan con respecto la aplicación de las nuevas tecnologías biológicas que se han desarrollado.

Conclusión

La interdisciplinaridad consiste en la relación y cooperación entre las diferentes ramas de una ciencia –en este caso, de la biología – y con otras ciencias como la química, la física, las matemáticas, la geografía, entre otras. De esta manera, se logran mejores resultados en las investigaciones de los fenómenos a estudiar.

TEMA 4. Niveles de organización de la materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico.

Se cree que la materia del universo se originó de una gran explosión ocurrida hace millones de años. Las primeras partículas subatómicas formadas fueron muy pequeñas, y ahora son parte del los elementos químicos que conocemos: protones, electrones, neutrones y otras más. Aquellas se fueron agrupando por acción de fuerzas físicas de atracción y repulsión, y dieron lugar a los primeros átomos, como el hidrogeno o el helio.

Cuando los átomos se combinan pueden llegar a formar moléculas, por ejemplo, el hidrogeno combinado con el oxigeno forma el agua. Combinados constituyen una estructura con mayor nivel de complejidad. Existen moléculas pequeñas, como la del agua, o bien enormes, formadas por cientos o miles de átomos, como las proteínas o el ADN.

Las moléculas pueden unirse y formar estructuras más complejas: los órganos celulares, como los lisosomas, cloroplastos, mitocondrias o ribosomas, que conforman una célula. Una célula no es solo la unión de un conjunto de moléculas que conforman organelos, sino que estas se encuentran organizadas y cooperan entre sí para cumplir ciertas funciones y dar lugar a una estructura de mayor complejidad. Estas pueden ser sencillas –bacteria- o complejas -como una neurona o un linfocito.

Algunas células son en si un organismo, otras se asocian y forman colonias y otras son parte de un tejido, que es la unión de células que cumplen una función determinada. Los tejidos a su ves forman parte de un órgano, que conforman los sistemas de un organismo vivo.

Por ejemplo, el sistema vascular de una planta esta formado por los tejidos del xilema o floema y por sus órganos principales : la raíz, el tallo y las hojas.

Un organismo- un pato, una hormiga o un pino – son un enorme conjunto de átomos perfectamente organizados que dan lugar al maravilloso proceso de vida. Los organismos de una misma especie forman parte de una población –como las ardillas de un bosque-, y está, a su vez, es parte de una comunidad en el que conviven distintas especies en un espacio en común – por ejemplo, las ardillas junto con los árboles y los insectos. Estos elementos, al interactuar con los elementos no vivos del ambiente, como el sol, el agua o el suelo, conforman un ecosistema. Todos los ecosistemas de nuestros planeta forman parte de la biosfera, es el nivel más alto que conocemos.

Nivel de organización de la materia

NIVEL ATÓMICO(átomo)

NIVEL MOLECULAR(ADN)

NIVEL CELULAR(neurona)

NIVEL DE TEJIDO(tejido nervioso)

NIVEL DE ÓRGANO(encéfalo)

NIVEL DE APARATO(sistema nervioso)

NIVEL DEL ORGANISMO(ardilla)

NIVELES ECOLÓGICOS (población, comunidad, ecosistemas)

Características de la ciencia

SISTEMÁTICA

METÓDICA

OBJETIVAVERIFICABLE

MODIFICABLE

TEMA 5. Características de la ciencia: sistemática, metódica, objetiva, verificable, modificable.

Sistemática

El trabajo científico se debe llevar en orden; se trata de organizar claramente las ideas y las observaciones que se realizan para lograr la compresión de los fenómenos que se estudian. Esto se aplica a cualquier campo de la ciencia.

Por ejemplo, Gregor Mendel estudio las plantas de chícharo, haciendo cruzas seleccionadas entre diferentes variedades de esta planta: chicharos verdes y amarillos, y descubrió que algunas características eran dominantes y otras recesivas. Para cada uno de sus experimentos él utilizaba aproximadamente unas mil plantas, las cuales contaba cuidadosamente, organizando sus datos de manera impecable, elaborando tablas y graficas de resultados. Así fue como llegó a descubrir las leyes de la herencia.

Metódica

La ciencia se basa en un método para llegar a establecer sus teorías o explicaciones de los fenómenos que se observan. En general se basa en el método experimental, si es posible que éste sea aplicado. El método científico no es una secuencia de pasos, sino una guía de investigación en la que se puede ir y venir de una hipótesis a la obtención de resultados, a un nuevo planteamiento de un problema, pero siempre siguiendo un orden, un método que conduzca a la obtención de resultados que se puedan interpretar para establecer conclusiones adecuadas.

Objetiva

La ciencia se basa en hechos observables. El investigador debe tratar de no dejarse influenciar por ideas preconcebidas, intentar ajustar sus resultados a lo esperado. Debe ser capaz de reportar exclusivamente lo que observa sin dejar que sus expectativas modifiquen sus datos. Esto en muchas ocasiones no es fácil de lograr, porque la mente humana es muy poderosa y se deja llevar por lo que queremos encontrar. por ejemplo, en el siglo XVII se pensaba que el ser humano venia guardado en miniatura dentro de cada espermatozoide y muchos investigadores publicaban dibujos donde reproducían lo que aseguraban ver.

Verificable

Quiere decir que cualquier persona que pueda repetir el experimento que se ha realizado y obtener resultados similares. Para ello es imprescindible llevar un registro detallado de todos los pasos de la investigación para poder repetirla bajo las mismas condiciones cuando es necesario. Por ejemplo, si un científico esta trabajando para encontrar una vacuna contra el sida y logra elaborarla y probar su efectividad, debe publicar un escrito donde explique la forma en que la obtuvo y sus resultados al aplicarla experimentalmente, de manera que otra persona en cualquier parte del mundo pueda realizar el mismo experimento y obtenga los mismos resultados. De no ser así, su investigación no sería confiable ni válida.

Modificable

Una de las características fundamentales de la ciencia es estar en constante cambio. No podemos asegurar que lo que hemos descubierto hasta ahora es la verdad absoluta, sino que son simples aproximaciones al conocimiento, que son validas por el momento, mientras no haya nuevas explicaciones de acuerdo a los avances de cada época.

El principio de autoridad

Cualquier teoría comprobada puede ser refutada por nuevas evidencias que demuestren que no es tan cierta como se creía. La ciencia ha avanzado gracias a los que se han atrevido a desafiar los conocimientos ya establecidos con base en nuevas observaciones.

Por ejemplo, Nicolás Copérnico (1473-1543) y Galileo Galilei (1564-1642) se atrevieron a decir que la Tierra giraba alrededor del sol, en contra del conocimiento ya establecido de su tiempo que afirmaba que el sol era el que giraba alrededor de la Tierra.

Conclusión

La ciencia es la forma de entender el mundo , es una acumulación de saberes, que se adquieren mediante una metodología de investigación que le es propia, y se caracteriza, entre otros aspectos, por ser sistemática, metódica, objetiva, verificable y modificable.

La ciencia no tiene un mero sentido de utilidad sino que es una manifestación de la cultura y de la capacidad del ser humano por comprender el mundo que les rodea.

TEMA 6. Características del método científico aplicado a la biología. Generalmente, un científico puede dar vueltas a un problema y trabajar durante años para encontrar una explicación, o bien, puede ser que en un momento de suerte algún evento le permita hacer un descubrimiento importante. Claro está que para ello se requiere que tenga la capacidad de observar, analizar e interpretar lo que sucede.

Aun cuando no podemos hablar de un método científico único, sí es posible decir que en general, las investigaciones científicas basadas en el método experimental pasan por ciertas etapas comunes.

Observación

Observar es mirar con cuidado las cosas que nos rodean. Tal vez hemos visto muchas veces el mismo árbol en el camino y, sin embargo, no nos detenemos a observar con cuidado cuándo florece, si ha perdido sus hojas. Cuando uno observa puede aprender sobre la naturaleza. Es importante que en la observación nos limitemos a mirar y anotar lo que vemos, tratando de no alterar el fenómeno. La observación no es solo el primer paso en la investigación, sino que lleva a cabo durante todo el proceso.

Planteamiento del problema

De la observación parte el cuestionamiento, es decir, la formulación de un problema. Es importante que el problema se plantee en términos que facilite el camino para encontrar su solución. Hay que tener en claro el propósito de la investigación y verificar que no haya sido resuelto antes por otros científicos, a menos que el interés sea el de comprobar sus resultados.

Experimento de Eijkman

Hace varios años , un científico holandés llamado Christian Eijkman (1858-1930) se planteó un problema interesante, aproximadamente en 1863, se veía que muchas personas en indonesia padecían una enfermedad llamada Beriberi, que afectaba severamente el sistema nervioso. Nadie sabia el origen de esta enfermedad, así que era fundamental descubrir a que se debía que algunas personas la adquirieran.

Información previa

Cuando se ha planteado un problema, es importante buscar la información que pudiera darnos un marco teórico sobre el cual dirigir una investigación. Esta información se puede obtener en libros, en revistas especializadas o en internet. Es necesario clasificarla y seleccionar la que sea pertinente, es decir, que provea de conceptos básicos que ayuden a precisar y delimitar el problema y a plantear la hipótesis adecuadas.

Experimento de Eijkman

Eijkman vivió mucho antes que existiera la internet, consultó en libros que había disponibles en su época acerca de esta enfermedad, además se traslado al lugar (indonesia) y busco datos que pudieran ser útiles para desarrollar su investigación. Así encontró que los pollos también presentaban la misma enfermedad y que se les alimentaba con arroz, con a sin cascarilla. Entonces pensó que la alimentación podría tener algo que ver con la enfermedad, por lo que se podía proponer una hipótesis.

En ese tiempo se había descubierto que muchas enfermedades eran causadas por bacterias y esto sugería otra posibilidad que podía conducirlo a plantear otra hipótesis.

Hipótesis

Una hipótesis es una suposición que hacemos acerca de un fenómeno determinado. Las hipótesis suelen basarse en una variable, experimental y una predicción.

Variable: característica observable de la realidad, que puede ser medida.

Predicción: puede formularse mediante razonamientos y estructurarse como regla o ley general, que da cuenta del comportamiento de un sistema y predice cómo actuará en situaciones especificas.

Experimento de Eijkman

Eijkman se planteó dos posibles hipótesis: • Que la enfermedad se debía a una deficiencia nutricional• Que la enfermedad era causada por una bacteria

Decidió usar lo pollos como modelos experimentales y quiso probar la primera hipótesis, para lo cual observó como alimentaban a los pollos. Descubrió que los que comían arroz integral (con cascarilla) no se enfermaban y los que se alimentaban con arroz sin cascarilla sí. Entonces hizo la siguiente predicción: “Sí el beriberi es el resultado de alimentarse con arroz descascarado, entonces, los pollos alimentados con arroz descascarado desarrollarán la enfermedad”.

En caso de que la hipótesis fuera rechazada, podría comprobar la otra.

Diseño experimental

Eijkman preparó dos lotes o grupos de pollos, unos que se alimentaban con arroz con cascarilla y otros que se alimentaban con arroz descascarado. El objetivo era observar cuáles se enfermaban.

Al diseñar un experimento hay que tomar en cuenta varios factores importantes:

No es confiable utilizar un solo organismo para hacer las observaciones porque podría haber un error en el muestreo. Mientras mayor sea el número de organismos que se utilicen en el experimento, mayor confiabilidad tendrá los resultados que se obtengan.

Es necesario tener un lote control o testigo, que va a servir de punto de comparación. En este caso, serían los pollos que reciben alimentación de arroz con cascarilla.

Hay ciertas variables que deben mantenerse constantes en ambos lotes para que los resultados sean confiables y no varíen entre un lote y otro; por ejemplo, la temperatura o la cantidad de agua que toman.

Cuando se diseña un experimento hay una variable experimental, que es la que se está manipulando para poner aprueba la hipótesis. En este cas, al arroz sin cascarilla que proporcionamos a los pollos es variable, a la cual llamamos variable independiente, y al resultado que se observa le llamamos variable dependiente.

Experimentación

Una vez diseñado el experimento, se lleva a la práctica y se anota con cuidado los resultados obtenidos, de manera que sea posible reproducirlos.

En este caso, Eijkman mantuvo encerrados a los pollos por dos semanas en condiciones idénticas, excepto por la alimentación que daba a cada lote.

Análisis de los resultados Luego de realizado el experimento, los resultados se interpretan para obtener conclusiones. Éstas deben registrarse de manera sistemática mediante tablas y, de ser posible, gráficas para que puedan ser analizadas con mayor facilidad.

Eijkman observó que después de dos semanas de su experimento, 40% de los pollos que consumió arroz sin cascara desarrollaba los síntomas del beriberi, mientras que los alimentados con arroz con cascarilla no mostraban signos de la enfermedad.

40%

60%

Arroz sin cáscara

Síntomas de BeriberiSin síntomas

En el proceso del análisis de resultados entran tres tipos de razonamientos: inductivo, deductivo y analógico. El razonamiento inductivo es en el que a partir de observaciones en lo particular explica algún proceso o fenómenos en general; el razonamiento deductivo nos permite pasar de lo general a lo particular; y con el razonamiento analógico establecemos analogías o comparaciones entre un fenómeno y otro similar.

Por ejemplo, al analizar los resultados de este experimento, fue posible pasar de lo particular de las observaciones en los pollos, a lo general, es decir, a comprender que lo que pasaban en los pollos podrían aplicarse a diversas especies, entre ellas la humana, que tuvieran deficiencias vitamínicas.

Conclusiones

A partir de estos resultados, Eijkman concluyó que había algún factor nutricional importante en la cascarilla del arroz que prevenía al beriberi. Sus conclusiones se verificaron cuando hizo un estudio acerca de los presos de varias cárceles de Indonesia y vio que los que recibían en su alimentación arroz con cascarilla no se enfermaban, mientras que en los alimentados con arroz sin cascarilla si se presentaron varios casos de beriberi.

Los resultados nos conducen de nuevo hacia la hipótesis, o sea, ahora es necesario saber si ésta puede ser aceptada o rechazada. A partir de las conclusiones se determinan nuevos experimentos que permiten complementar la investigación. Si las conclusiones no concuerdan con la primera hipótesis, se empieza la formulación de una nueva hipótesis.

Informe escrito

Cuando se logra hacer algún descubrimiento es muy útil que se comuniquen los resultados por medio de un informe escrito. Eijkman publicó sus resultados, los cuales sirvieron para dar pie a otras investigaciones. Estudios posteriores indicaron que el factor que se encontraba en la cascarilla del arroz era la Tiamina o vitamina B1, y en ésta es indispensable para el buen funcionamiento del sistema nervioso. Actualmente sabemos que es saludable consumir productos que contengan cereales integrales, ya sea de trigo o arroz, por su alto contenido de Tiamina.

En el pasado, los registros de resultados experimentales se archivaban en anales, revistas o libros que difícilmente podían ser consultados por investigadores en lugares lejanos, lo que dio como resultado la duplicación de trabajo y el avance más lento de la ciencia. Hoy, la mayor parte de la información científica se publica en revistas especializadas de gran circulación y en internet; esto ha permitido que los avances en las investigaciones cuantificas sean vertiginosos.

Teoría

Cuando se lleva acabo experimentos y observaciones sobre un mismo fenómeno, es posible llegar a formular teorías que integran los conocimientos adquiridos sobre el tema.

Una teoría es un marco conceptual que abarca toda un área de conocimiento científico. No siempre un experimento da lugar a una toaría, algunas veces soló confirma una ya existente. Algunas de las teorías más aceptadas en la biología ya ha sido mencionadas, como la teoría celular, la del gen y la de la evolución.

Elaboración de la teoría

Planteamiento del problema

Información previa

Hipótesis

Diseño del experimento

Experimentación

Análisis de los resultados

Conclusiones

Aceptación o rechazo de la hipótesis

Elaboración del informe

Otras evidencias

TEMA 7. Avances de la biología y su importancia para la sociedad.

El avance de un sociedad va casi siempre de la mano con el desarrollo tecnológico. En la actualidad, la mayoría de los países destinan una parte importante de su presupuesto gubernamental para la investigación científica y para la tecnología, lo cual repercute directamente en beneficios para los habitantes.

Dos perspectivas distintas: Ciencia pura Ciencia pura, es la investigación científica sistematizada que se lleva a cabo para descubrir los misterios de la naturaleza. Aquélla nace a partir de la curiosidad del ser humano por comprender el mundo que le rodea y es la primera finalidad de la ciencia.

La ciencia pura o ciencia básica ha descubierto infinidad de procesos que nos permiten entender mejor los fenómenos de la vida, desde procesos a nivel macroscópico, hasta los más finos y detallados comportamientos de las moléculas que conforman un ser vivo. La ciencia pura brinda la información sobre la cual se ha desarrollado la ciencia aplicada.

Ciencia aplicada

Esta consiste en hacer uso práctico del conocimiento, es decir, investigar un fenómeno determinado con la finalidad de resolver algún problema en concreto.

En realidad ambos enfoques se combinan; la vida del ser humano ha podido mejorar tanto por los avances en la investigación biológica básica, como por la ciencia aplicada que los ha convertido en realidades tangibles con las que tenemos en contacto todos lo días. Así, el bienestar de las personas, los avances en materia de salud o de alimentación, dependen en gran medida de los logros de la investigación científica.

Biotecnología

Las ciencias aplicadas relacionadas con la biología son la medicina, la agronomía, la veterinaria y las ciencias ambientales. En todas ellas se pretende elevar la calidad de la vida humana y, por lo tanto, de las diversas sociedades del mundo.

La combinación de la tecnología con la biología ha dado lugar a ala biotecnología, que ha utilizado desde tiempos ancestrales; por ejemplo, al utilizar microrganismos para fermentar el jugo de la uva y producir vino. En la actualidad, los avances de la biotecnología han sido espectaculares. El descubrimiento de la estructura del ADN ha abierto posibilidad a la modificación genética de diversos organismos, a la obtención de productos como vacunas, hormonas y medicamentos que antes nunca se hubiera imaginado obtener.

Plantas transgénicas

Estamos también ante un nuevo panorama en cuanto al desarrollo de cultivos: la presencia de plantas transgénicas. Al respecto, existen polémicas y opiniones encontradas.

Hay quienes creen que son algo positivo para la sociedad, pues resisten heladas, suelos empobrecidos y todo tipo de plagas, y producen muchos frutos que resisten muchos días en el mercado sin deteriorarse. Además, el ganado y los animales de granja que han sido mejorados por nuevas técnicas genéticas tienen rendimiento ópticos, se mantienen sanos y proporcionan productos de alta calidad. Por último, también es posible utilizar los microorganismos a favor del ser humano al modificarlos genéticamente, para elaborar detergentes, saborizantes azucares y muchos más.

Plantas transgénicas. Aquéllas que contienen uno o más genes introducidos artificiales, en lugar de que la planta los obtenga mediante la polinización.

Negativa

Al introducir cultivos y alimentos transgénicos en el sistema de producción de alimentos genera una serie de posibles consecuencias.

• En salud humana: posibilidad de aumento de reacciones alérgicas a los alimentos a causa de la modificación genética, de que se promueva la pérdida de nuestras capacidad de tratar las enfermedades con antibióticos, entre otros problemas.

En el medio ambiente: probabilidad de que se vea afectada la biodiversidad, ya que se crean nuevas variedades de plantas y aquellas del mismo tipo que han sido alteradas irán disminuyendo; filtración de genes de un cultivo a otro, etc.

Gracias---

Facebook: Brian Canrinc