SUSTANCIAS QUÍMICAS DE LA MATERIA VIVA.

1. Carbohidratos, hidratos de carbono o glúcidos.

a. Características: Son sustancias solubles en agua. Están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno (CHO), en una proporción de 1:2:1, es decir, que por cada átomo de carbono hay el doble de átomos de hidrógeno y la misma cantidad de átomos de oxígeno, por ejemplo: C3 H6 O3 , C6 H12 O6.

b. Funciones Son la fuente primaria de energía (glucosa). Componente estructural en plantas (celulosa). Almacenamiento de energía en plantas (almidón) y en animales (glucógeno).

c. Clasificación: Principalmente se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

Monosacáridos: carbohidratos formados por una sola molécula, son de sabores dulces y solubles en agua. Se agrupan según el número de carbonos, por ejemplo triosas con 3 carbonos, pentosas con 5 o hexosas con 6 carbonos. Dentro de las más importantes están:

La fructuosa: es el azúcar de algunas frutas y de la miel de abeja.La galactosa: presente en la leche.La ribosa: el azúcar del ARN.La desoxirribosa: azúcar del ADN.La glucosa: el azúcar de la sangre indispensable para la vida, pues es el principal

combustible, el cerebro consume aproximadamente 140 mg de glucosa al día.

Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos. Los principales son:La sacarosa: unión de fructuosa con glucosa y constituye el azúcar común de la

cocina.La lactosa: unión de galactosa y glucosa y se encuentra en la leche.La maltosa: unión de dos glucosas y está presente en los cereales.

Polisacáridos: son carbohidratos formados por la unión de muchos monosacáridos. Dentro de estos están:

El almidón: formado por una gran cadena de glucosas. Sirve como reserva de energía en las plantas como la yuca o papa, que al ser consumidos por los humanos, son degradados en glucosas.

La celulosa: es el componente estructural de la pared celular de las células vegetales. La celulosa es benéfica en el sistema digestivo de los seres humanos; además de ser utilizado en la creación de papel y plástico.

El glucógeno: este polisacárido se convierte en una manera de almacenar carbohidratos en los animales, ya sea en el hígado o en los músculos, a pesar de esto se debe mantener un adecuado consumo de azúcares pues de no ser consumidas por el organismo, se transforman en grasas.

La quitina: se encuentra como parte de la estructura externa de algunos animales como el abejón y el cangrejo.

2. Lípidos o grasas.

a. Características: Están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno (CHO), pero sin cumplir ninguna relación en el número de átomos; ya que poseen menor cantidad de oxígeno, en algunos casos pueden contener fósforo, nitrógeno o azufre. Tienen apariencia oleosa, es decir, aceitosa o grasa. Son sustancias insolubles en agua, pero si en otros compuestos orgánicos como el benceno.

b. Funciones Son la fuente secundaria de energía (aunque suministra más energía que un carbohidrato) y el primer almacenamiento de energía. Componentes estructurales de la membrana celular. Aislantes térmicos y del agua. Amortiguador de golpes. Transportan vitaminas liposolubles.

c. Clasificación: Los lípidos se pueden clasificar de varias maneras, aquí los ubicamos en los siguientes grupos: grasas, neutras, fosfolípidos, carotenoides y esteroides.

Grasas Neutras: son los lípidos más abundantes, brindan gran cantidad de energía y están formados por glicerol (formada por tres carbonos) y ácidos grasos (cadenas de carbonos). Pueden tener uno, dos o tres ácidos y llamarse mono, di o triglicéridos. Los triglicéridos viajan por todo el cuerpo y una concentración alta en la sangre aumenta el riesgo de problemas cardíacos.

Las grasas neutras se clasifican a su vez en saturadas, si son sólidas a temperatura ambiente, como la manteca, mantequilla, cebo y otras, o insaturadas si son líquidas a temperatura ambiente como sucede con los aceites. Estas últimas son más saludables para el ser humano al ser más fáciles de digerir.

Fosfolípidos: son los componentes principales de la membrana celular. Son grasas formadas por glicerol, ácidos grasos y fósforo, lo que los hace solubles al agua, en una parte y en otra insoluble.

Carotenoides: son pigmentos vegetales de color rojo y amarillo, de apariencia aceitosa y se encuentran en mayor cantidad en algunas frutas y verduras como la zanahoria, tomate y naranja. Son de importancia para la retina del ojo.

Esteroides: lípidos complejos de gran importancia ya que en este grupo encontramos el colesterol, las sales biliares y algunas hormonas.

Colesterol: componente esencial de las membranas y aunque el organismo debe contener cierta cantidad (regulada por el hígado), muchos alimentos son ricos en colesterol, como las carnes rojas, productos lácteos, camarones, langosta y principalmente la yema de huevo.

Sales biliares: emulsificadores de grasas en el intestino delgado, es decir que ayudan en su digestión y absorción.

Hormonas: principalmente las sexuales y suprarrenales.

Algunos otros tipos de lípidos complejos son los terpenos, prostaglandinas.

3. Proteínas.

a. Características: Son los compuestos orgánicos más abundantes, formados por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON), aunque pueden poseer azufre, hierro, fósforo, cobre, entre otros

Las proteínas están formadas por la unión de AMINOÁCIDOS, los cuales a su vez contiene un grupo amino (NH2), un grupo carboxilo (COOH) y un grupo R.

Existe una gran variedad de aminoácidos, pero solo 20 se utilizan en la elaboración de proteínas, algunos de estos son sintetizados por el organismo, por lo que no se requiere de su consumo, estos aminoácidos se llaman NO ESENCIALES (alanina, arginina, asparagina, cisteína, glutamina, glicina serina, tirosina, prolina, histidina, ácido aspártico y ácido glutámico); pero algunos deben de ser suministrados por la dieta, ya que el organismo no es capaz de fabricarlos, por lo que se denominan ESENCIALES (leucina, isoleucina, lisina, fenilalanina, metionina, treonina, valina, y triptófano).

Algunos alimentos como huevo, leche, carne, frijol de soya y pescado, contienen la mayoría de aminoácidos, mientras que los vegetales son deficientes en algunos de ellos y los cereales como el arroz y el maíz no aportan cantidades necesarias, principalmente para personas en crecimiento.

b. Funciones Estructural: muchas partes del cuerpo contienen gran cantidad de proteínas como la elastina, queratina, colágeno, entre otras; por ejemplo la piel, el cabello, las uñas, los cuernos, las plumas, las pezuñas, el cartílago, los huesos y los músculos.

Transporte: algunos sustancias viajan a través de proteínas, tal es el caso de el oxígeno transportado por la hemoglobina o los electrones que eligen a los citocromos.

Hormonal: la insulina, adrenalina, hormona del crecimiento, hormona del enamoramiento, cortisona, entre otras son proteínas que viajan por la sangre para cumplir determinadas funciones.

Protección: a nivel de energía son la fuente terciaria para un organismo, pero principalmente protegen en forma de anticuerpos, estos atacan a los antígenos (portadores de enfermedades), con el fin de disminuir o evitar sus efectos.

R

NH2 C COOH

H

Enzimas: estas proteínas reducen la cantidad de energía necesaria para que se realicen las reacciones químicas de un organismo por lo que también se les denomina catalizadores biológicos.

Para lograrlo, la enzima debe combinarse inicialmente con la sustancia sobre la cual actuará, esta se llama sustrato. La acción de las enzimas es muy específica, es decir, sólo actúan sobre ciertas sustancias porque sólo se acoplan con determinados sustratos, de tal manera que la enzima y el sustrato conforman un complejo enzima-sustrato, en donde la enzima y el sustrato están unidos por enlaces débiles en cierto lugar de la enzima que se llama sitio activo. Una vez que el sustrato se ha degradado, queda la enzima libre. Debido a que cada enzima interviene sólo en una o en algunas reacciones específicas, las células generalmente contienen cientos de enzimas diferentes.

La mayoría de las enzimas se denominan por adición del sufijo asa al nombre de la sustancia sobre la cual actúan (amilasa, proteasa, lipasa).

c. Clasificación: las proteínas se pueden clasificar según muchos criterios: por ejemplo:o Por su estructura: en primarias, secundaria, terciaria o cuaternaria.o Por su forma: en fibrosas o globulares.o Por su composición: en simples o conjugadas.o Y otros como cantidad de aminoácidos, solubilidad, función, etc.

4. Ácidos nucleicos.

a. Características: Son moléculas complejas de mayor tamaño, ya que están formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo (CHONP).

Hay dos tipos de ácido, el ácido ribonucleico, ARN y el ácido desoxirribonucleico, ADN. Ambos están constituidos por NUCLEOTIDOS, que constan de un azúcar, fósforo y bases nitrogenadas (tienen purinas como la adenina y guanina y piridiminas como la citosina, timina y uracilo), pero aquí radican sus diferencias.

CUADRO COMPARATIVO ENTRE EL ARN Y EL ADNESTRUCTURA BASES

NITROGENADASAZÚCAR UBICACIÓN FUNCIÓN

1 -ruptura del ADN2 -separación de las dos hebras de la hélice3 -cada hebra sirve de molde para la realización de una nueva hebra

ARN Cadena sencilla de nucleótidos

Adenina Uracilo Guanina Citosina

Ribosa Ribosoma Nucléolo

Citoplasma

Síntesis de proteínas.

ADN Cadena doble de nucleótidos.

Adenina Timina Guanina Citosina

Desoxirribosa Cromosomas Mitocondrias Cloroplastos

Síntesis de proteínas

Reproducción Herencia

b. Funciones Duplicación del ADN

La función del ADN es la fabricación de copias exactas de sí mismo, con el fin de transmitir la información genética de un individuo a otro, esto se lleva a cabo en el proceso de división celular y también recibe el nombre de síntesis o replicación de ADN.

Cuando una molécula de ADN se duplica (replica), las cadenas se apartan y cada una de ellas dicta la formación de una nueva cadena complementaria a sí misma; es decir, se forman dos nuevas cadenas en forma simultánea. Los peldaños de la escalera se "abren" y cada medio peldaño encuentra las sustancias necesarias para volver a tener la mitad faltante. El resultado de esto es la formación de dos escalas idénticas a la original.

Los nucleótidos de la cadena nueva se ensamblan en un orden específico. Luego la cadena nueva y original se retuercen sobre sí mismas, con lo que termina la formación de las dos moléculas de ADN. En otras palabras, cada cadena sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.

Las alteraciones en el proceso de duplicación del ADN, se denominan mutaciones.

Función del ARN: Síntesis de proteínasExisten tres tipos de ARN, cada uno con una función específica en la elaboración de

proteínas. El ARN mensajero, ARNm, responsable de transportar al citoplasma la información contenida en la banda molde de ADN del núcleo. El ARN ribosómico, ARNr, que forma parte de los ribosomas donde se forman la proteínas y el ARN de transferencia, ARNt, es el encargado de transportar el aminoácido correcto a la cadena de proteína en formación.

La síntesis de proteínas se realiza en dos etapas, la primera llamada transcripción, en donde la información viaja desde el núcleo hasta los ribosomas, con ayuda del ARNm y la traducción, donde los otros dos ARN se encargan de concluir la proteína.

TranscripciónLa información contenida en el ADN, es copiada por el ARNm, este lo lleva a los

ribosomas (cada tres letras o bases equivalen a un aminoácido).ADN A-T-G- G-T-A- A-C-GARN U-A-C C-A-U- U-G-C

Traducción.Aquí el ARNr recibe el mensaje y el ARNt lo interpreta para encontrar los

aminoácidos adecuados para fabricar la proteína.

VITAMINAS.Sustancias de composición variable que no cumplen función energética ni

estructural, pero se requieren en pequeñas cantidades para la realización de procesos metabólicos. El cuerpo no las sintetiza por lo que deben obtenerse de los alimentos. Las vitaminas se clasifican en:

Liposolubles : solubles en grasa, lo que les permite almacenarse en la grasa corporal y con el tiempo acumularse y llegar a ser tóxicas si se consumen en dosis elevadas.

Hidrosolubles : solubles en agua que son excretadas por los riñones en la orina.

VITAMINA FUNCIONES TRASTORNOS FUENTESLIPOSOLUBLES

ARetinol

Indispensable para la visión normal, el crecimiento de

hueso y dientes y mantenimiento del tejido

epitelial.

Ceguera nocturna, piel escamosa

Hígado, huevo, mantequilla y vegetales

amarillos y verdes.

D Indispensable para el crecimiento, desarrollo de

huesos, y absorción de calcio a nivel del sistema digestivo.

Raquitismo (deformación de

huesos) y deterioro de los huesos.

Huevos, leche fortalecida, hígado y

bacalao.

ETocoferol

Mantenimiento de las células, impide la oxidación de ácidos

grasos.

Anemia, impide el crecimiento normal de

las células.

Huevos, pescado, semillas, aceites de cereales, vegetales

verdes K Importante en la coagulación

sanguíneaHemorragias, sangrados.

Vegetales de hojas verdes, hígado de

cerdo.HIDROSOLUBLES

C Formación de colágeno, formación de la médula ósea, metabolismo de aminoácidos,

defensa contra toxinas bacterianas.

El hueso no crece adecuadamente,

escorbuto (las heridas cicatrizan con lentitud y

son frágiles).

Cítricos, fresas, tomates, pepinos, piña

y vegetales verdes.

B 1

TiaminaMetabolismo (formación) de

carbohidratos y sustancias que regulan el sistema nervioso.

Beriberi (debilidad muscular), calambres,

debilidad y ataque cardíaco

Cerdo, levadura de cerveza, cereales.

B 2

RiboflavinaNecesaria para la respiración

celular (energía), salud de piel y ojos.

Dermatitis, comisuras en boca y ojos y

sensibilidad a la luz

Queso, leche, huevos, vegetales verdes.

B 3

NiacinaMantenimiento del sistema

nervioso, y respiración celular (energía).

Pérdida de apetito, pelagra (piel seca y

roja), diarreas y trastornos nerviosos.

Carne, pescado, hígado, maní, levadura

B 6

PiridoxinaMetabolismo de aminoácidos Dermatitis, problemas

digestivos, Carnes, cereales,

leguminosas.

convulsionesB 12

CobalaminaDesarrollo correcto de los

glóbulos rojos, metabolismo de ácidos nucleicos

Anemia perniciosa, debilidad.

Leche, carne, hígado, pescado

Ácido fólico Importante en la formación de la médula espinal y el cerebro

en los primeros meses de gestación.

Espina bífida Verduras de hoja verde, frutos secos, trigo y

levadura de cerveza. Se pierde durante la

cocción. Se almacena en el hígado y no es necesario ingerirlo

diariamente.

AGUASustancia inorgánica indispensable para la vida, representa entre el 70 % y el 90 %

del peso de la mayor parte de los seres vivos.El agua no se considera como nutriente, pero es esencial en la dieta ya que una

persona pierde 2.5 litros al día y para que el organismo mantenga un funcionamiento normal debe reponerlos (6 a 8 vasos).

PROPIEDADES Y FUNCIONESEstructural: la forma y volumen de las células se mantiene por la presión que ejerce el agua dentro de la célula.Transportadora: el agua da los líquidos corporales, sirve para transportar sustancias nutritivas a las células y los desechos fuera de ella.Termorregulador: al igual que otros líquidos ella absorbe el calor para evaporarse por los poros, así elimina el exceso de calor manteniendo constante éste en los cuerpos de animales de sangre caliente.Disolvente: como compuesto ha sido considerado como un disolvente universal ya que muchas sustancias se disuelven en ella mejor que en otros líquidos.Lubricante: el agua con otros líquidos corporales se le encuentra en el cuerpo dondequiera que un órgano se roza con otro, así como en las articulaciones de los huesos.

SALES MINERALESCompuestos químicos inorgánicos necesarios para la realización de procesos vitales y en la

formación de protección y sostén.ELEMENTO FUNCIONES PRODUCTOS QUE LO CONTIENEN

Calcio Fortalece los huesos y los dientes, importante para el sistema nervioso y la

coagulación de la sangre.

Leche y productos lácteos, vegetales, hojas verdes, pescado.

Hierro Es parte de la hemoglobina de la sangre. Hígado, carne, frijoles, guisantes, huevos, pasas, granos integrales.

Fósforo Necesario para los músculos y el cerebro. Carnes, leche, queso, granos integrales.

Sodio Ayuda a regular el nivel de los fluidos en el cuerpo; es necesario en la conducción

de estímulos nerviosos

Sal de mesa, queso, alimentos a los que se les añade sal.

Cloro Ayuda a formar el jugo gástrico determinando el balance ácido - base.

Sal de mesa, queso, alimentos a j los que se les añade sal.

Potasio Ayuda a mantener el nivel de fluidos en la sangre, funcionamiento de nervios, hueso

y los latidos del corazón.

Guineos, plátanos, aguacates, papas, carnes

Zinc Para el crecimiento de los tejidos, para cicatrizar las heridas.

Mariscos, carnes, cereales, nueces, vegetales, espinacas, lentejas.

Cobre Participa en la formación de la hemoglobina

Camarones, hígado, nueces

Yodo Regulador del metabolismo.Importante en el buen funcionamiento de

la tiroides.

Espinacas, lentejas, hígado.

Magnesio Funcionamiento de músculos y nervios Carnes, leche, maní, ciruelas, maíz.

.

TIPOS DE CÉLULAS.

CARACTERÍSTICA PROCARIOTA EUCARIOTA

TAMAÑO Es muy pequeña y relativamente sencilla.

Mayor tamaño y más compleja.

ORGANIZACIÓN

Muy sencilla, sin organelas (solo ribosomas) y su principal característica

es la falta de núcleo; el material genético no está dentro de una

membrana sino que se encuentra disperso en el citoplasma, en ocasiones

se acumula en una zona llamada nucleoide. En la mayoría de los casos,

posee una pared celular dura.

Contiene una gran variedad de organelas, éstas brindan complejidad estructural y

funcional. Principal característica es la presencia de núcleo

verdadero, donde se encuentra la información genética

REPRESENTANTESReino Monera (bacterias y

cianobacterias).Protista, Fungi, Plantae y Animalia.

ILUSTRACIÓN

CÉLULA EUCARIOTA.Las células eucariotas constan básicamente de membrana celular o plasmática,

citoplasma o citosol, distintos tipos de organelos, núcleo y en algunos casos pared celular.

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS VEGETALES Y ANIMALES.

ANIMAL VEGETALPosee solo membrana celular Presenta membrana y pared

celular.

No presenta plastidios. Presencia de plastidios.

No posee vacuola o son de muy pequeño tamaño.

La vacuola es de gran tamaño esencial para almacenar agua.

Presencia de centríolo para la división celular.

Carece de centríolo.

Los lisosomas se presentan con frecuencia.

Carece de lisosomas, ya que su función es realizada por

vacuolas.

1. MEMBRANA CELULAR . Es la parte externa que delimita el tamaño y forma de la

célula. Su principal función es regular la entrada y salida de sustancias a la célula (PERMEABILIDAD SELECTIVA), así como establecer contactos con otras células.

2. CITOPLASMA. Sustancia gelatinosa que ocupa la mayor parte del espacio

celular. Aquí se encuentran las sustancias orgánicas e inorgánicas así como las organelas celulares.

ESTRUCTURAS CITOPLASMÁTICAS

ESTRUCTURA DESCRIPCIÓN FUNCIONESRetículo Endoplasmático (R.E)

- Retículo endoplasmático liso (R. E. L)

- Retículo endoplasmático rugoso (R.E.R)

Red membranosa en forma de canales que van desde la membrana nuclear hasta la membrana celular. Posee proteínas y lípidos.

Carece de ribosomas en la parte externa.

Presenta ribosomas en la superficie externa.

- Permite la interacción de la célula con el exterior. Sintetiza la membrana nuclear.

- Produce esteroides, conducción de impulsos en la célula muscular.

- Síntesis y transporte de proteínas.

Aparato de Golgi Pila de sacos membranosos planos, en ocasiones posee vacuolas adheridas.

Empaque y envío de proteínas al exterior de la célula. Síntesis de polisacárido.

Lisosomas Solo se presentan en células animales. Sacos membranosos con enzimas digestivas.

Facilitan la digestión y degradación celular.

Vacuolas Sacos membranosos más abundantes en células vegetales, existen contráctiles y alimenticias.

Realizan el transporte de sustancias en el citoplasma y hacia el exterior. Controla el equilibrio de gases y líquidos en la célula.

Virus.

Los virus no son células, no se mueven por si mismos y dependen de otros organismos para realizar las actividades metabólicas. Son estrictamente parásitos. Debido a esto existe una confusión con respecto a su naturaleza biológica.

Los virus son generalmente estructuras formadas por ácidos nucleicos y proteínas, un virus solo se puede reproducir dentro de una célula viva. Para clasificarlos se toma en cuenta el tamaño, el tipo de ácido nucleico y la cápside o envoltura externa.

Los virus son causantes de múltiples enfermedades como viruela, herpes, polio, SIDA, rabia, influenza, neumonía, fiebre amarilla, etc.

CICLO DE VIDA DE LOS VIRUS.

Los virus más estudiados son los bacteriófagos o fagos, que son aquellos que infectan bacterias. Hay dos grandes grupos los líticos que destruyen al hospedero y los lisogénicos que no matan pero cambia la información celular.

CICLO LÍTICO 1. Fijación: el virus se fija a la pared bacteriana.2. Penetración: la cola del virus se contrae y penetra la pared celular y el ácido nucleico del virus se introduce en e! citoplasma de la bacteria.3. Duplicación: el ADN del virus asume el control de las actividades metabólicas de la bacteria y duplica su propio material genético el ADN de la bacteria se destruye o inactiva4. Ensamblaje: a partir del material genético disponible se sintetizan nuevos cápsides que resultan en virus maduros.5. Liberación: al producirse suficientes virus nuevos los mismos bacteriófagos degradan la pared celular de la bacteria de modo que los nuevos virus quedan libres para iniciar un nuevo proceso en otras células. El rompimiento de la bacteria se llama lisis Un fago puede completar su ciclo lítico entre 25 y 45 minutos.

CICLO LISOGÉNICO.1. Fijación: Los fagos se fijan a la bacteria huésped.2. Penetración: Luego del rompimiento de la pared celular, el ADN del virus ingresa al citoplasma bacteriano.3. Integración: El ADN de los fagos se integra al ADN de la bacteria y los nuevos genes pueden permanecer allí sin manifestarse por algún tiempo. Al ADN viral alterado con el ADN bacteriano se llama profago.4. Duplicación: El profago del virus se duplica cuando lo hace el ADN de la bacteria, de esta forma en las células hijas esta presente el ADN viral.

METABOLISMO

Los seres vivos poseen la capacidad de metabolizar, es decir, realizar el conjunto de reacciones bioquímicas necesarias para la vida, que se producen continuamente en las células vivas, incluye los procesos de generación y uso de energía, como nutrición, digestión, absorción, eliminación, respiración, circulación, fotosíntesis, movimiento, crecimiento y reparación de tejidos.

El metabolismo o las funciones metabólicas, se ven influidas por distintos factores como sexo, edad, herencia, nutrición, estado de salud; estado sicológicos, los cuales pueden retrasar o hasta paralizar dichas funciones.

Se distinguen dos tipos de reacciones metabólicas: anabolismo y catabolismo.

Anabolismo: es el proceso constructivo por medio del cual se producen sustancias específicas, propias del organismo, partiendo de los nutrientes simples absorbidos. Se sintetizan moléculas complejas a partir de simples. Son procesos de "construcción o biosíntesis" de materiales importantes para la célula, en los que se da almacenamiento de energía (endergónico). En las reacciones anabólicas siempre ocurre formación de sustancias, como proteínas, lípidos y carbohidratos, la fotosíntesis y la nutrición.

Ca tabolismo: es el proceso destructivo, implica la eliminación de sustancias de desecho. En las reacciones catabólicas, por el contrario, se degradan sustancias complejas en simples, con liberación de energía (exergónico). Son ejemplos de procesos catabólicos la respiración celular y la descomposición de lípidos y proteínas.

TRANSPORTE CELULAR La membrana celular, las membranas del núcleo, las vacuolas, los lisosomas, el

complejo de Golgi y el retículo endoplasmático, tienen permeabilidad selectiva, esto significa que permiten el paso de ciertas sustancias; todo esto como parte de las reacciones metabólicas.

La membrana plasmática deja pasar pequeñas moléculas, siempre que sean afines a los lípidos, y regula la entrada de moléculas no afines.

El paso de moléculas pequeñas, a través de la membrana posee dos modalidades, una pasiva, sin gasto de energía, y otra activa, con consumo de energía.

TRANSPORTE ACTIVO.Es el proceso por el cual la célula usa energía para mover moléculas, iones y áto-

mos, en contra del gradiente de concentración. En él actúan proteínas de membrana, pe-ro estas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. También sustancias de desecho usan el transporte activo para salir de la célula.

Sales minerales disueltas en el suelo entran a las raíces, por transporte activo, ya que la concentración de las mismas es más alta en las células de la raíz que en el suelo.

Endocitosis: La introducción de moléculas grandes, de grupos de moléculas y hasta de células enteras, puede darse a través de la membrana, por medio de la endocitosis que abarca la pinocitosis, entrada de líquidos a la célula y la fagocitosis, entrada de sólidos.

Exocitosis: es la salida de moléculas grandes o de grupos de moléculas del interior de la célula.

TRANSPORTE PASIVOEs un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana, no requiere energía. Se produce siempre a favor del gradiente de concentración, es decir, de donde hay mayor concentración de sustancias, hacia el medio donde hay menor concentración.

Difusión: es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede reali zarse a través de la bicapa lipídica o a tra vés de canales proteicos, es decir con o sin la presencia de membrana.

Así entran moléculas lipídicas, como las hormonas esteroides, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles. También sustancias como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico.

Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el CO2, el etanoly la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple.

Osmosis: La difusión del agua recibe el nombre de ósmosis. En los casos en que la célula se encuentra en una solución que posee una presión osmótica, similar a la suya, no hay movimiento de moléculas de agua, por lo que la célula ni se hincha ni se encoge.

NUTRICIÓN AUTOTRÓFA.

Los seres capaces de fabricar su propio alimento se denominan autotrófos o productores. Existen dos tipos que utilizan este proceso los quimiosintetizadores y los fotosintetizadores.

QUIMIOSÍNTESIS

Organismos como las bacterias son capaces de fabricar carbohidratos a partir de sustancias inorgánicas sin necesitar energía luminosa, este proceso se denomina quimiosíntesis.

Algunas bacterias que utilizan este proceso son las ferrosas y las sulfurosas.

FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis es un proceso anabólico en el cual los organismos utilizan la luz como fuente de energía para la fabricación de compuestos orgánicos (glucosa), a partir de dióxido de carbono y agua.

La clorofila es el pigmento presente en los cloroplastos, ya que es la responsable de captar la energía de la radiación. En ocasiones las plantas presentan otros pigmentos que ceden su energía a la clorofila.

De esta manera, con la energía obtenida se da la fotólisis del agua, es decir la molécula de agua se rompe, liberándose el oxígeno y el hidrógeno se une con el dióxido de carbono para formar glucosa.

El dióxido de carbono entra a través de los estomas (orificios presentes en el epidermis de la hoja) que se abren o se cierran en el momento adecuado para el intercambio gaseoso.

La fotosíntesis se divide en dos etapas:

Reacciones fotodependientes o luminosas (formación de ATP y NADPH)

Reacciones fotoindependientes u oscuras (formación de carbohidratos)

REACCIONES FOTODEPENDIENTES O LUMINOSAS

Estas reacciones se realizan en los tilacoides en donde la clorofila y los pigmentos accesorios captan la energía luminosa y la transforma en energía química (ATP y NADPH).

En esta etapa aparecen unos cúmulos o complejos denominados fotosistemas formados por clorofila, pigmentos accesorios y moléculas transportadoras de electrones (ADP y NADP+)

Existen dos fotosistemas, pues hay dos tipos de clorofila Fotosistema I: con clorofila P 700

Fotosistema II: con clorofila P 680

6CO2 + 6H2O + Energía solar clorofila C6H12O6 + 6O2

Las reacciones luminosas inician con la luz recibida en la clorofila del fotosistema II, con esta se oxida liberando un electrón, este electrón es recogido por una sustancia que lo cede posteriormente a las moléculas de clorofila del fotosistema I; en este recorrido el electrón va liberando energía originándose moléculas de ATP.

Con parte de la energía luminosa se produce la fotólisis, en donde el agua se divide liberando el oxígeno y los electrones reducen al fotosistema II.

De esta manera se mantiene un flujo continuo de electrones que van desde el agua, hacia el fotosistema II y de este al fotosistema I.

En el fotosistema I la luz produce el mismo efecto, de este modo un electrón abandona la molécula de clorofila, es recibida por una sustancia que la transporta hasta llegar al NADP+ que al recibirlo junto al hidrógeno de la fotólisis se transforma en NADPH.

Todo lo anterior se conoce como Fotofosforilación que se puede dar de manera cíclica (formándose ATP), o no cíclica (formándose ATP y NADPH). En caso que actúe solo el fotosistema I se denomina cíclica y en caso que actúe los dos fotosistemas se llama no cíclica o acíclica.

REACCIONES FOTOINDEPENDIENTES U OSCURAS.

Estas reacciones ocurren en el estroma del cloroplasto y como su nombre lo indica no necesitan de la luz para realizarse.

Los componentes que se requieren son el ATP y el NADPH que se formaron en la fase luminosa, con esta energía y el CO2 y el agua se forman carbohidratos (glucosa) o las sustancias que la célula necesita (aminoácidos, ácidos grasos).

Dicha captación del CO2 se lleva a cabo en el ciclo de Calvin o ciclo de C 3 .Aquí se realizan reacciones que inician con un azúcar de 5 carbonos, la ribulosa 1,5 difosfato (DPRu), este se combina con el CO2 y forma un compuesto de 6 carbonos que es muy inestable. Seguidamente con ayuda del agua se separa y forma dos compuestos de 3 carbonos (PGA).Con la ayuda de enzimas el ATP y el NADPH transforman a los dos PGA en PGAL.

Fotólisis del agua.H2O ½ O 2 + 2 H + 2e-

El proceso anterior se repite 6 veces de tal manera que se forman 12 moléculas de PGAL de las cuales 2 se utilizan para formar glucosa y 10 se reorganizan para formar 6 moléculas de (DPRu).

CUADRO COMPARATIVO DE LA FOTOSÍNTESIS

FASE LUMINOSA FASE OSCURAOcurre en los tilacoides. Ocurre en el estroma.

Necesita energía (luz, electrones), para producir ATP y NADPH.

Necesita CO 2, ATP y NADPH. para producir glucosa

Palabras claves: fotosistema, fotólisis, fotofosforilación, energía, luz, tilacoide.

Palabras claves: estroma, CO2, Calvin, nombres químicos.

El esquema siempre es en forma de zig zag.

Esquema en forma circular

En la naturaleza existen muchos organismos que no pueden obtener directamente su energías, si no que a través de la degradación de otras sustancias.

La respiración es la función vital en la que el oxígeno (O2) degrada a la glucosa en dióxido de carbono y agua (CO2 y H2O), produciendo energía en forma de ATP. Es un proceso catabólico.

La respiración se puede realizar a través de dos vías:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + ATP

ANAERÓBICA AERÓBICA(Sin oxígeno, en el citoplasma) (Con oxígeno, en la mitocondria)

GLUCÓLISIS FORMACIÓN ACETIL COENZIMA A

FERMENTACIÓN CICLO DE KREBS OCICLO DEL ACIDO CÍTRICO

o ALCOHÓLICAo LÁCTICA CADENA RESPIRATORIA Oo ACÉTICA CADENA DE CITOCROMOS O

TRANSPORTADORA DE ELECTRONES

PROCESOS ANAEROBICOS.

1. GLUCÓLISISSiempre inicia con glucosa y termina con ácido pirúvico o piruvato. Además se

producen 4 ATP, pero la ganancia es solo de 2 ATP y de 2 NADH. Es anaeróbico y ocurre en el citoplasma.

2. FERMETACIÓN.Los ácidos pirúvicos se transforman en otras sustancias pero en todos los casos la

ganancia es de 2 ATP y al ser procesos anaeróbicos se realizan en el citoplasma.2.1. FERMENTACIÓN ALCOHOLICA: el piruvato se transforma al final del

proceso en alcohol etílico y dióxido de carbono produciendo 2 ATP.2.2. FERMENTACIÓN LÁCTICA: el piruvato se transforma en ácido láctico o

lactato con la ganancia de 2 ATP.2.3. FERMENTACIÓN ACÉTICA: el piruvato primero se transforma en alcohol y

al exponerse al aire se convierte en ácido acético o comúnmente llamado vinagre.

PROCESOS AEROBICOS.

1. GLUCÓLISIS

2. CICLO DE KREBS.Se realiza en la mitocondria. Siempre inicia con acetil coenzima A, el esquema será

en círculo pasando por una cadena de 2 C + 4C = 6C; los 6 C se transforman en 5 C y finalmente 4 C. Además de NADH y ATP aparece el FADH.

3. CADENA RESPIRATORIA.Ocurre en la cresta de la mitocondria y la misión es transformar los NADH y FADH

en ATP. Es la etapa donde se obtiene la mayor cantidad de energía, de 32 a 34 ATP.NO OLVIDE QUE LA CADENA BRINDA DE 32 A34 ATP PERO EN TODA LA

RESPIRACIÓN AEROBICA SE OBTIENEN DE 36 A 38 ATP.

Cuando las células alcanzan cierto tamaño dejan de crecer y las que se dividen realizan actividades que pueden considerarse con el ciclo de vida de la célula hija o ciclo celular; es decir, es aquella secuencia de acontecimientos en la vida de la célula, desde el comienzo de una división hasta el comienzo de la siguiente.

INTERFASE.Las células pasan la mayor parte de su vida en interfase, en la que sintetizan

activamente las sustancias necesarias para crecer. Esta comprende tres etapas G1, S y G2.

INTERFASEG 1 S G 2

Primer etapa y se lleva a cabo el crecimiento debido a la

síntesis de sustancias necesarias para la próxima

etapa. Por lo general la célula duplica su tamaño y masa.

Se sintetiza el ADN en los cromosomas y termina cuando el

núcleo ha duplicado toda la información.

Ultima etapa en la donde se concluye el crecimiento y síntesis de sustancias. Es una etapa de preparación y

revisión para iniciar la división celular.

DIVISION CELULAR. (M).Fase más corta del ciclo en la cual la célula se reproduce, ya sea por mitosis o

meiosis. En ambos procesos se da la citocinesis al dividirse el citoplasma y la cariocinesis consistente en la división nuclear.

MITOSIS.Es un proceso continuo en el cual se originan dos células hijas que reciben el

mismo número de cromosomas presentes en la célula progenitora dándose una distribución exacta del material genético, cualitativa y cuantitativamente a ambas hijas asegurándose la continuidad de la vida. Este tipo de reproducción celular se da en células somáticas que son diploides (2N), es decir aquellas que cuentan con el total de cromosomas de la especie.

MEIOSIS. La meiosis tiene lugar a través de dos divisiones sucesivas, similares a las de la mitosis, pero con una sola duplicación de cromosomas, originándose cuatro células hijas.

Este tipo de reproducción celular se da en células sexuales o gametos que son haploides (N), es decir aquellas que cuentan con la mitad de cromosomas de la especie.

FASES DE LA MITOSIS.La mitosis se ha dividido en cuatro fases consecutivas que ocurren en el siguiente

orden:1. Profase: desaparece la membrana nuclear y los cromosomas se hacen visibles

además los centríolos desarrollan el aster y se ubican en lados opuestos.2. Metafase: los cromosomas se alinean en el centro de la célula gracias a las fibras

del huso acromático que se unen a los centrómeros de los cromosomas.3. Anafase: los cromosomas se separan desplazándose a lados opuestos esto debido

al acortamiento de las fibras del huso acromático.4. Telofase: empieza a darse un surco divisorio al mismo tiempo que los

cromosomas son menos visibles, se reconstruye la membrana nuclear, desaparecen las fibras del huso y se da la citocinesis.

FASES DE LA MEIOSIS.La meiosis tiene la función de producir células sexuales o gametos, por lo que deben ser haploides. Esto lo logra a través de los divisiones sucesivas similares a la mitosis llamadas meiosis I y meiosis II, lográndose dos divisiones nucleares con una sola duplicación de los cromosomas.Conceptos Básicos:

a) cromosoma homólogo : pareja de cromosomas que determinan una característica.

b) sinapsis : proceso en cual los cromosomas homólogos se ubican juntos lado a lado.

c) entrecruzamiento : proceso a través del cual se intercambia material genético.d) quiasma : punto de unión de cromosomas homólogos.e) tétradas . dos cromosomas homólogos forman cuatro cromátides.

Etapas:

1. Profase I: desaparece la membrana nuclear y los cromosomas se hacen visibles además los centríolos se ubican en lados opuestos. En esta etapa se producen la sinapsis y el entrecruzamiento.

2. Metafase I: las tétradas se alinean en el centro de la célula gracias a las fibras del huso acromático.

3. Anafase I: los cromosomas homólogos entrecruzados se separan desplazándose a lados opuestos esto se lleva a cabo de manera aleatoria.

4. Telofase I: los cromosomas homólogos llegan a los polos opuestos y se forman dos células hijas que permanecen unidos los núcleos se reorganizan y al mismo tiempo que los cromosomas son menos visibles, desaparecen las fibras del huso y se da la citocinesis.

5. Profase II: cada célula inicia nuevamente una profase sin que los cromosomas se dupliquen.

6. Metafase II: las cromátidas se alinean en el centro de la célula.7. Anafase II: las cromatidas se separan desplazándose a lados opuestos.8. Telofase II: se da nuevamente la citocinesis y cariocinesis obteniendo cuatro

células.

COMPARACIÓN ENTRE MITOSIS Y MEIOSISMITOSIS MEIOSIS

Una sola división, subdividida en pro-fase, metafase, anafase y telofase

Dos divisiones consecutivas, subdivididas, en profase I, metafase I,

anafase I, telofase I. Profase II, metafase II, anafase II y telofase II.

Produce 2 células somáticas, con contenido de cromosomas diploide:

2n

Produce 4 células reproductoras o ga-metos, con contenido de cromosomas

haploide: nOcurre en todos los tejidos, excepto

el reproductor.Ocurre solo en el tejido reproductor

No ocurre entrecruzamiento.Sin variabilidad genética.

Aumenta la variabilidad del genoma, gracias al entrecruzamiento, que da

lugar a cromosomas con nuevos segmentos de ADN. Produce variabilidad

genética.Permite el crecimiento, la cicatriza-

ción y la reposición de células desgastadas.

Es el mecanismo de reproducción de organismos unicelulares.

Permite la reproducción sexual.

HERENCIA MENDELIANA.

TÉRMINOS GENÉTICOS.

1. Herencia : conjunto de características que se transmiten en los genes y que tiene relación con los factores ambientales.

2. Cromosoma : estructura de ADN y proteínas que determina la información genética de un organismo, su cantidad e información depende de cada especie.

3. Cariotipo : dotación total de los cromosomas de un individuo.

4. Gen: subdivisión de un cromosoma en donde se encuentra la información genética (ADN), que determina una o varias características.

5. Alelos : son las opciones o alternativas que se presentan en una determinada característica, por ejemplo

Siempre existe un alelo dominante (más común) y uno recesivo.

6. Dominante: es la alternativa o alelo que se manifiesta en mayor cantidad. Se representa con la primera letra de la característica en mayúscula, por ejemplo:

Color de ojos el negro será N y el azul n.

7. Recesivo: es el alelo que no se manifiesta en presencia del dominante. Se representa con la misma letra de la característica dominante, pero en minúscula, por ejemplo:

Estatura: alta es dominante: A enana es recesiva: a.

8. Homocigota : se manifiesta cuando los dos alelos son iguales, ya sean dominantes AA o recesivos aa.

9. Heterocigota: se presenta al existir un alelo dominante y uno recesivo, en este caso la característica que se manifiesta es la dominante, Aa será alto.

10.Fenotipo: es la manifestación visible o externa de las características de un organismo. Se expresa en porcentajes. 0, 25 ,50, 75 ó 100 %.

11.Genotipo: es la conformación genética de las características de un organismo. Se expresa en homocigota o heterocigota y también en porcentajes.

característica

alelos

color de ojos.

azul, negro, café

textura lisa, rugosa

12.P1: generación parental, padres.

13.F1: primer generación.

14.F2. segunda generación.

15.Ley de la segregación de los caracteres (cruces monohíbridos): “Si se cruzan razas puras que posean dos características contrarias, la F1 será uniforme, manifestándose la característica dominante. La otra característica se manifestará solo si se le permite a la F1 cruzarse libremente entre sí; es decir en la F 2”.

F1: fenotipo 100% dominante. Genotipo: 100% heterocigota.

F2: fenotipo 3:1 ó 75% dominante y 25% recesivo. Genotipo: 1:2:1 ó 25% homocigota dominante, 50%

heterocigota. y 25% homocigota recesivo

HERENCIA NO MENDELIANA.

1. LIGADOS AL SEXO .

DALTONISMO. Se presenta en el cromosoma X y se representa con la letra d , pero en minúscula.

HEMOFILIA. Se presenta en el cromosoma X y se representa con la letra h, pero en minúscula.

CONDICION HOMBRE MUJER

SANO (A) X H Y X H X H

HEMOFILICO(A) X h Y X h X h

PORTADORA X H X h

2. HERENCIA INTERMEDIA.

CONDICION HOMBRE MUJER

SANO (A) X D Y X D X D

DALTONICO (A) X d Y X d X d

PORTADORA(solo la mujer y ella no presenta la enfermedad, pero la puede heredar).

X D X d

DOMINANCIA INTERMEDIA. Un alelo no domina claramente sobre el otro, manifestándose un estado intermedio, siempre se anotan todas las letras en mayúscula, por ejemplo:

color rojo RR y blanco BB: será rosado RB. color blanco BB y negro NN: será gris BN.

CODOMINANCIA. No hay estado intermedio, sino que se manifiestan por igual, por ejemplo los animales que presentan manchas. También las letras se anotan todas en mayúscula.

3. GRUPOS SANGUINEOS .

SANGRE A SANGRE B SANGRE AB SANGRE O

HOMOCIGOTAI A I A

HOMOCIGOTAIB I B

I A I B i iHETEROCIGOTA

I A iHETEROCIGOTA

IB i

4. FACTOR RH.

RH POSITIVO RH NEGATIVO

HOMOCIGOTARh+ Rh +

Rh - Rh -

HETEROCIGOTA Rh+ Rh-

BIOTECNOLOGÍA.

La biotecnología es la aplicación de cualquier forma de tecnología, en organismos vivos, para hacer o modificar productos, mejorar plantas y animales, o desarrollar nuevos organismos.

En la actualidad, la biotecnología está avanzando considerablemente, pues ha traído importantes novedades en medicina, agricultura, industria, entre otras; que a su vez permite el desarrollo económico y social de los países, al elevar la calidad de vida humana.

La esperanza de los seres humanos, para encontrar la cura del cáncer, el SIDA, retrasar el envejecimiento, evitar la contaminación o aumentar el valor nutritivo de los alimentos, entre otros, se basa en la biotecnología.

Dentro de los avances de la biotecnología en el campo de la agricultura, se encuentran la creación de plantas que purifican el agua y los suelos, frutos modificados hasta el punto de incluir en ellos medicamentos, insecticidas biodegradables, el control biológico de plagas, abonos orgánicos, creación de nuevas especies con características diferentes en color, forma y crecimiento.

En el área de la medicina, la genoterapia y la obtención de vacunas, son los retos más sobresalientes. En la genoterapia como cada gen lleva la información de cómo producir proteínas, estos son "cosechados", colocados en medicamentos, e inyectados a los pacientes que necesitan la producción de esas proteínas.

El campo de las vacunas es uno de los más efectivos en el trabajo de la biotecnología. Actualmente, se encuentran disponibles vacunas triples como la MMR contra el sarampión, paperas y rubéola, la DTP contra la difteria, tétanos y tos convulsiva, entre otras cosas y la vacuna contra la malaria o paludismo.

Con la biotecnología se han creado técnicas como: mutación inducida, selección artificial, clonación y la creación de organismos transgénicos; con el fin de producir mejoras para el bienestar de la humanidad, o bien, intentando encontrar la cura a ciertas enfermedades.

Mutación inducidaLas mutaciones inducidas son aquellas, que son producidas directa o

indirectamente, con la intención o sin ella, por intervención humana.En oportunidades, la mutagénesis se produce por la acción de agentes físicos o

químicos.En laboratorios se ha logrado, empleando técnicas como la radiación, inducir

mutaciones beneficiosas para plantas de alto consumo, logrando que sean resistentes a enfermedades, con mejores frutos y con ciclos de vida más cortos, para que salgan a la venta con mayor rapidez.

De igual modo se inducen características deseables en animales domésticos, con fines alimenticios; o en microorganismos, con fines medicinales, como es el caso de las bacterias, a las que se introdujo el gen que produce insulina.

Las actividades agrícolas o ganaderas de los humanos, constituyen un campo de experimentación en animales y vegetales; así, se ha logrado una gran variabilidad de formas muy diferentes, de las especies que les dieron origen, son algunos ejemplos los cruces entre razas de perros, caballos, vacas, ovejas, gallinas, o plantas comestibles,

sobre todo cereales. La domesticación de animales, es otro ejemplo de cambios evolutivos introducidos por la acción humana.

Se han ideado poderosas armas biológicas, de destrucción masiva, basadas en el uso de virus y bacterias mutantes, que en caso de una guerra, ocasionarían numerosas pérdidas de vidas humanas.Selección artificial

Escoger los organismos con las mejores características, y continuar reproduciéndolos, son prácticas comunes entre los ingenieros agrónomos y los biólogos de la industria alimenticia.

Los métodos empleados en la selección de razas y variedades, han sido utilizados desde la antigüedad, por los seres humanos, consciente o inconscientemente, guiados por su propia intuición.

Organismos transgénicos

Los genetistas han desarrollado técnicas que les permiten alterar la estructura del ADN, sustituyendo unos genes por otros de otra molécula.

La molécula de ADN, que se forma al combinar dos moléculas diferentes, se llama ADN recombinante. Y el conjunto de técnicas diseñadas para elaborarlo, pertenecen a una rama de la biotecnología que se llama Ingeniería Genética.

A comienzos de los años 80, se logró incorporar genes en ratones, y se abrió el ca-mino para la manipulación de mamíferos.

Existen laboratorios en Estados Unidos, Francia, Gran Bretaña y Canadá, a los que se puede encargar animales transgénicos como las ovecabras, minivacas, o gallinas que pongan huevos con insulina.

En 1984, científicos alemanes e ingleses obtuvieron un animal que no existe en la naturaleza, a partir de una cabra y una oveja, la "cabreja", y en Francia, de un cruce asistido entre un tigre y una leona; obtuvieron una "tigreona".

Actualmente existe la posibilidad de aprovechar campos en zonas con poca precipitación pluvial, sembrando plantas resistentes a la sequía, programadas a través de la ingeniería genética. También se están buscando plantas no leguminosas, capacitadas para aprovechar el nitrógeno atmosférico.

Clonación de organismos

El primer experimento de clonación en vertebrados fue en ranas.En 1997, el Instituto Roslin de Edimburgo, comunicaron al mundo la clonación exitosa del primer mamífero: la oveja Dolly.

La técnica usada consiste en extraer una célula de la ubre de una oveja, a la que se aisla el núcleo, en la célula de otra oveja se separa el citoplasma, y se combinan ambos in vitro, una pequeña corriente eléctrica desencadena el proceso de división celular, formándose el embrión, el que es implantado en una tercera oveja, la que da a luz a una oveja idéntica a la primera.

De modo que Dolly carece de padre y es el producto de tres "madres": la donadora del óvulo contribuye con el citoplasma (que contiene, mitocondrias que llevan un poco de material genético), la donadora del núcleo que es la que aporta la mayor cantidad de ADN, y la que la dio a luz, que genéticamente no aporta nada.

A principios del año 2003, algunos investigadores, relacionados con ciertos grupos religiosos, anunciaron la clonación de seres humanos, con éxito. Sin embargo, según cri-terios respetables en el mundo científico esta clonación no dispone, por el momento, de las técnicas, ni de estudios suficientes que permitan realizarla adecuadamente.

Tipos de clonación1. Partición o fisión de embriones tempranos.2. Paraclonación 3. Clonación verdadera.

Inseminación artificialEs un proceso biotecnológico utilizado con el propósito de lograr la fecundación y

gestación, cuando los medios naturales, no son viables, o son más caros, como ocurre i el ganado.

Se utiliza una jeringa para llevar el semen al cuello del útero.Esta técnica se aplica, también, a seres humanos, en parejas establecidas, con

problemas para llevar a cabo una fecundación natural.

Fecundación in vitroEs un tipo de inseminación artificial, en la que el óvulo es fecundado

externamente, en laboratorio, de ahí el nombre in vitro, que significa en vidrio. Una vez fertilizado el óvulo es implantado en el útero de la futura madre.

En términos sencillos la fecundación in vitro, consiste en retirar varios óvulos de los ovarios para fecundarlos en el laboratorio y transferir una pequeña cantidad de los embriones resultantes al útero, para su implantación y posterior desarrollo.

Este procedimiento es de común aplicación en seres humanos, mujeres con proble-mas de fecundidad recurren a él, por sus características de seguridad y ausencia de efec-tos colaterales.

La transferencia de los embriones a las futuras madres se realiza por vía transcervical, colocando los mismos dentro de la cavidad uterina. Para ello se coloca un espéculo en la vagina, y después, se introduce un pequeño catéter que contiene los embriones, a través del canal cervical.

Los embriones se depositan con cuidado dentro de la cavidad uterina, sin necesidad de ningún tipo de anestesia. La prueba de embarazo es realizada dos semanas

más tarde, las probabilidades de que sea positiva, con este procedimiento, están en el orden del 50 %. Durante este periodo se suministra progesterona, para apoyar la fase lútea.

En nuestro país fue muy utilizado por médicos ginecólogos, por lo que existe más de un costarricense que fue "bebé probeta", pero en la actualidad existe una disposición de la Sala IV, que prohíbe su aplicación en los seres humanos.

Este fallo de dicha Sala fue publicado el 12 de octubre del 2000, y entró en vigencia a partir de su notificación, por lo que Costa Rica se convirtió en el único país del mundo, donde este recurso no se puede utilizar.

Entre las razones de los magistrados para emitir este fallo, sobresalen:• la fecundación in vitro implica la manipulación consciente de embriones,

para ponerlos en situaciones, en las que su sobrevivencia es poco probable.• los embriones, al igual que los seres humanos, no pueden ser congelados,

vendidos, sometidos a experimentación o ser desechados.• la vida existe a partir de la concepción y por ello un embrión, que es el

resultado inmediato de unir un óvulo y un espermatozoide, es un ser humano, sujeto de derechos, entre ellos el derecho a la vida, que la fecundación in vitro pone en peligro.

Proyecto Genoma Humano

Proyecto Genoma Humano es el nombre dado a una investigación internacional, que elaboró un modelo de organismo humano, por medio del mapeo de la secuencia de su ADN.

Se inició oficialmente en 1990, como un programa con el que se pretendía registrar la totalidad de los genes, que codifican la información necesaria para construir y mantener la vida humana.

Dos de los objetivos del proyecto fueron, identificar los genes humanos en los cromosomas, y determinar la secuencia de tres billones de bases químicas que conforman el ADN.

La empresa privada Celera Genomics de Rockville, USA, lideró la realización del proyecto. La investigación duró diez años, con un costo cercano a 2.000 millones de dóla-res. La fiabilidad del mapa de 3.000 millones de pares de bases, es de un 99,99%.

Entre las conclusiones de este proyecto se encuentran:• El ser humano sólo está formado por 30.000 genes, una tercera parte de lo que se creía hasta' ahora, esto representa tan sólo unos trescientos genes más que el ratón, o un tercio más que la lombriz intestinal.• El ser humano comparte también mucho material genético con organismos mucho más simples, como la levadura (una quinta parte) o con la mosca del vinagre, cerca de la mitad.• Muchos de los genes con los que cuenta el ser humano, provienen de intercambios con bacterias en estadios muy tempranos de la evolución. Es uno de estos genes "intercambiados" con las bacterias, el que hace a una persona propensa a la depresión.• Lo que nos diferencia de esos organismos más simples, es el modo en el que funcionan nuestros genes, más complejos y con un mayor numero de ellos, dedicados a "controlar" las funciones del resto.• Los seres humanos comparten el 99,99% de su material genético, y es apenas un 0,01 por ciento lo que convierte en único a cada ser humano.

Dentro de los llamados beneficios anticipados del proyecto figuran, a nivel de medicina molecular, la posibilidad de mejorar el diagnóstico de enfermedades, la detección temprana de predisposiciones genéticas a ciertas enfermedades, el diseño racional de deogas, terapia génica y sistemas de control para drogas.

Un ejemplo, lo constituye el estudio de un gen que determina la producción de la proteína llamada SPARC, la que normalmente impide, al organismo atacar y anular células cancerígenas. La terapia génica, en estos casos, actúa permitiendo que las células cancerosas sean atacadas por el organismo.

El conocimiento del genoma permitirá que se creen nuevas drogas terapéuticas, que desplazarán a las actuales por tener menores efectos colaterales.

Si una persona carece de un determinado tipo de célula, que le produce una enfermedad, la misma se podrá cultivar y luego colocársela, en el lugar específico, donde debe cumplir su función. Este puede ser considerado como el mayor avance médico de la humanidad, realizado hasta el momento.

Además, se podrá informar a determinadas personas, por ejemplo, que pueden co-mer libremente toda clase de alimentos grasos, porque carecen de la predisposición ge-nética a la obesidad y a las enfermedades cardíacas. O que deben alejarse del alcohol y sus derivados, porque son genéticamente propensos al alcoholismo.

MUTACIONESMUTACIONES

Las mutaciones son todas aquellas alteraciones provocadas por cambios en el material hereditario y que en el proceso de división celular; ya sea por mitosis o meiosis, se transmiten a las nuevas células.

Las mutaciones se pueden presentar en células somáticas y en células sexuales o gametos. Si se muta una célula somática, la alteración solo la sufrirán las células formadas a partir de dicha célula, pero no lo transmitirán a nuevos individuos, en otras palabras no es heredable. Por el contrario, si la mutación la sufre un gameto, esta pasará de generación en generación.

No todas las mutaciones tienen efectos visibles ni llegan a ser perjudiciales para el organismo, mientras que otras tienen efectos visibles o llegan a ser graves hasta el punto de ser letales.

Las mutaciones ocurren de forma espontánea, tanto así que cada ser humano tiene un gen mutante que no tenían sus descendientes; sin embargo, existen factores que favorecen su aparición tales como ciertos virus y bacterias que provocan tumores y malformaciones, así como las radiaciones nucleares y solares, los rayos X y los ultravioleta, ciertas sustancias como la nicotina, la cafeína, marihuana, la parafina, el metanol, formol, el dióxido de carbono, el benceno, asbesto, el formaldehído, colorantes artificiales ,agroquímicos (DDT) y elementos como el plomo, azufre, arsénico y el mercurio y otras como el ácido nitroso y el gas mostaza, todos los anteriores llamados agentes mutagénicos.

Las mutaciones pueden clasificarse en: Génicas o puntuales, si la modificación se realiza en los genes y su constitución. Cromosómicas, si son los cromosomas los que se modifican. Genómicas, debido al aumento o disminución en la cantidad de los cromosomas, donde estos no han sufrido ninguna alteración.

MUTACIONES GÉNICASEstas mutaciones comprenden cambios en la naturaleza química de un gene,

debido a errores en el apareamiento de las bases nitrogenadas, en el momento de la replicación del ADN. Este tipo se puede presentar por pérdida, cuando un nucleótido

desaparece; por duplicación, cuando el nucleótido se duplica; por adicción, cuando se añaden nucleótidos al ADN o por sustitución cuando se cambian nucleótidos por otros.

El albinismo es un ejemplo de mutación puntual.

MUTACIONES CROMOSÓMICAS.

En estas, la estructura del cromosoma es afectada por cambios como delección, cuando existe pérdida de una sección del cromosoma; por duplicación, cuando un segmento puede estar representado dos veces en el cromosoma; por translocación, cuando un segmento del cromosoma aparece en una nueva posición, sobre un nuevo cromosoma no homólogo o por inversión, cuando un segmento puede girar por completo de extremo a extremo y adherirse al mismo cromosoma.

La microcefalia o cabeza pequeña y retardo mental así como el síndrome de maullido de gato son ejemplos de mutaciones por delección.

DELECCIÓNA AB B A C C BD CE FF F GG G HH H

D E

INVERSIÓNA A AB B B C C CD D EE E DF F FG G GH H H

TRANSLOCACIÓN A A B B C C D D E L F M G N H O

DUPLICACIÓN A A B B C C D D E E F F G G H H F G H

MUTACIONES GENÓMICAS. En ocasiones no se les considera como mutaciones, ya que no hay alteración del

ADN, sino una aberración que causa enfermedades genéticas denominadas defectos cromosómicos.

A pesar de que en cada especie el número y forma de los cromosomas es invariable, en ocasiones ocurren accidentes genéticos que producen una distribución anormal de los cromosomas en los gametos.

La causa más común es la no disyunción, es decir, los cromosomas homólogos no se separan en el proceso de meiosis, dando como resultado un aumento en el número de cromosomas o bien la falta de ellos, de manera que se pueden encontrar individuos triploides (3n), tretraploides (4 n) y así sucesivamente.

El síndrome de Klinefelter (A) y el síndrome de Turner (B), dos desórdenes causados por la no disyunción.

A B

A continuación se presenta información de distintos defectos cromosómicos y la mutación respectiva.

SÍNDROME MUTACIÓN EFECTOSSíndrome de Down Trisonomía 21 Piel rugosa, ojos oblicuos, párpados

gruesos, cara redonda, lengua larga, estatura baja, retardo mental

Síndrome de Edwars

Trisonomía 18 Anomalías en la forma de la cabeza, boca pequeña, mentón hundido y lesiones

cardíacas.

Síndrome de Patau Trisonomía 13 ó 15

Labio leporino, lesiones cardíacas, polidactilia.

Síndrome de Klinefelter

44 autosomas y XXY

Macho estéril, poco desarrollo de las gónadas

Síndrome de Tumer 44 autosomas y X Hembras de baja estatura con dobleces en el cuello, aspecto hombruno y atrofia de

ovarios.

Síndrome del duplo 44 autosomas y Elevada estatura, personalidad infantil,

Y XYY bajo coeficiente intelectual, tendencia a la agresividad y al comportamiento antisocial.

Síndrome de triple X

44 autosomas y XXX

Infantilismo y escaso desarrollo de las mamas y los

genitales externos.

SÍNDROME DE DOWN SÍNDROME DE EDWARS

SÍNDROME PATAU SÍNDROME DE KLINEFELTER

SÍNDROME DE TURNER

EvoluciónEvolución

Evolución es un proceso de cambio, por el cual se desarrollan nuevas especies, a partir de las ya existentes, ya que los organismos vivos del presente están relacionados con organismos extintos del pasado.

Las causas principales que desencadenan la variabilidad genética, provocando a su vez la evolución, son ante todo, la reproducción sexual, pues favorece la mezcla de genes en distintas descendencias. Las mutaciones son esenciales, pues constituyen los cambios en el material hereditario que se transmite a nuevas generaciones creando individuos mutantes y la selección natural, que hace a los organismos luchar por la supervivencia y donde solo los más aptos sobreviven.1. Microevolución: es el conjunto de pequeños cambios, que se van acumulando en los

individuosde una población.

2. Macroevolución: agrupa los cambios muy evidentes en la evolución

.PRINCIPIO DE ADAPTACIÓN

Una adaptación es una característica hereditaria, que se expresa en una mejor ca-pacidad, mostrada por un individuo, para enfrentar los cambios del medio ambiente y sobrevivir a ellos. La selección natural escoge a los individuos portadores de esta ca-racterística, dando como resultado una especie mejor adaptada a un ambiente particular.

Los biólogos reconocen tres tipos de adaptaciones: de forma o morfológicas, de función o fisiológicas y de comportamiento, aunque algunos organismos presentan los tres tipos.

ADAPTACIONES MORFOLÓGICAS: Son características de la estructura de los seres vivos, que les permite desempeñar mejor sus funciones vitales en un ambiente dado. Son ejemplos: los huesos huecos de las aves, que es un adaptación para el vuelo; las especializaciones de las flores de algunas plantas, relacionadas con el agente que las poliniza, diferentes partes bucales especializadas para succionar, chupar mascar, entre otras.

ADAPTACIONES FISIOLÓGICAS: Se refieren a los cambios en las actividades metabólicas, que adaptan mejor a las especies a su ambiente. Algunos ejemplos son: capacidad de incorporar sustancias en el organismo, la liberación de sustancias por parte del óvulo para atraer el espermatozoide y el poder regular la temperatura interna del organismo con la del ambiente.

ADAPTACIONES DE COMPORTAMIENTO: El comportamiento heredado permite a muchas especies sobrevivir, las adaptaciones de este tipo más estudiadas, se refieren a las ma-niobras de cortejo, que permite a los organismos (veneno), dentro del grupo, atraer a los miembros del sexo opuesto. Estos comportamientos los exhiben peces, aves, reptiles e insectos.

MIMETISMO: El término mimetismo significa imitación, este se aplica al fenómeno que presentan algunos organismos, como una forma de protección contra sus depredadores naturales.

El mimetismo consiste en el parecido o semejanza entre un animal inofensivo y uno peligroso, por ejemplo la falsa coral o los colores llamativos de algunas especies, como mariposas, que indican veneno para sus depredadores y realmente son inofensivas.

CAMUFLAJE: Este fenómeno se produce por la capacidad que tienen algunos animales para cambiar, tanto la forma de su cuerpo, como su color, de acuerdo con el medio ambiente en que se encuentran.

Lo presentan algunos animales como ciertas mariposas, que confunden sus alas imitando el color de las hojas de algunas plantas, o la mantis cuya forma se asemeja a una rama y el camaleón que cambia el color de su piel, según el lugar donde se encuentre.

FUERZAS ELEMENTALES DE LA EVOLUCIÓN Son aquellos fenómenos que alteran el equilibrio de una población,

produciendo la evolución. Las fuerzas elementales son:

1. MUTACIONES: Es el cambio de la información en los genes, solamente a través de ellas pueden producirse nuevos alelos que se convierten en la materia prima de la evolución. Muy pocas especies se resisten a evolucionar, ya que de lo contrario se extinguirán.

2. SELECCIÓN NATURAL: En este proceso se establece que la naturaleza y sus condiciones, determinan que individuos sobreviven y son aptos para reproducirse. Los individuos producen la mayor descendencia posible, estos individuos heredan distintas características, pero todos deben enfrentar las condiciones de la naturaleza; así que solo los individuos con las características más favorables son los que sobrevivirán y se reproducirán.

3. MIGRACIÓN GENÉTICA O FLUJO GENÉTICO: Es la transferencia de genes, por medio de la introducción de nuevos organismos de otras poblaciones, que van de un lugar a otro cruzándose con los individuos de la población a la que llegan. Con la migración se aumenta la variabilidad genética. Si este proceso no se diera, la mayoría de las poblaciones pequeñas se perderían.

4. DESPLAZAMIENTO GENÉTICO AL AZAR O DERIVA GENÉTICA: Si una población es pequeña, un alelo presente a baja frecuencia en ella, puede perderse por simple azar (depredación, plagas, barreras geográficas, etc.). La deriva genética puede reducir la variación genética de una población, aunque tiende a incrementar las diferencias genéticas entre distintas poblaciones.

Existen dos fenómenos que favorecen esta fuerza, el cuello de botella, que establece que algunas poblaciones, por factores ambientales, pueden sufrir una disminución drástica en la cantidad de sus organismos, pasando por un cuello de botella y aquí aumenta la deriva génica y el efecto fundador, que se presenta cuando pocos individuos de una población, fundan una nueva colonia, en una nueva región; esta reciente población cuenta con menor acervo genético que la población original aumentando el desplazamiento genético.

ESPECIACIÓN

Una especie es un ser vivo que se cruza y produce descendencia fecunda únicamente con otro individuo de su mismo grupo.

La especiación es la aparición de una o más especies a partir de una preexistente. Existen varios mecanismos por los cuales esto puede ocurrir.

Existe una especiación alopátrica, también llamada especiación geográfica, ya que las barreras geográficas (ríos, montañas, continentes), impiden el cruce entre los individuos de especies distintas.

En la especiación simpátrica, primero se presenta las barreras reproductivas, es decir, a pesar de que los individuos estén juntos, no se puede, o no se quiere ejecutar su reproducción.

PATRONES EVOLUTIVOS QUE DETERMINAN LA ESPECIACIÓN Son patrones que van a determinar las diferentes especies, ellos son: aislamiento

reproductivo, radiación adaptativa, competencia, variabilidad intraespecífica.

1. AISLAMIENTO REPRODUCTIVO: Son todos aquellos mecanismos biológicos que impiden el apareamiento; a su vez se clasifican en precigóticos, si se presentan antes de la fecundación y en postcigóticos que se presentan después de la fecundación.

PRECIGÓTICOS : impiden fecundar el óvulo.

A). Aislamiento ecológico: individuos que a pesar de ocupar el mismo territorio, viven en distintos hábitats.

B). Aislamiento estacional: se presenta en organismos que a pesar de habitar en la misma zona, presentan periodos de madurez sexual distintos, como periodos de floración, etapas de celo, o se presenta en diferente estación del año u hora del día.

C). Aislamiento conductual: cada sexo de luna misma especie reconoce las conductas de cortejo, las que no tienen efectos en individuos de otra especie.D). Aislamiento mecánico: ocurre cuando la fecundación es imposible debido a la incompatibilidad de tamaño o forma de los genitales o de la estructura floral.

E). Aislamiento gamético: si la fecundación es interna, los conductos sexuales de las hembras es diferente en las especies y cada gameto solo reconoce la pareja de su misma especie.

POSTCIGÓTICOS : se presenta después de la fecundación, para asegurar su fracaso. La descendencia híbrida que se forma por el apareamiento de dos especies distintas experimenta numerosos problemas.

A).Invariabilidad híbrida: el feto muere en una etapa temprana del desarrollo (aborto).

B). Esterilidad híbrida: si el híbrido sobrevive hasta la edad adulta, es estéril. Por ejemplo:

Yegua= 64 cromosomas + Burro= 62 cromosomas ____ Mula= 63 cromosomas

2. VARIABILIDAD INTRAESPECIFICA: La variabilidad genética de las especies es el resultado del origen de las células sexuales (por meiosis, donde se mezclan los genes de los padres), y de la reproducción sexual (donde siempre las células que se unen siempre son diferentes). A mayor variabilidad mayor son las capacidades

para enfrentar los retos de conquistar nuevos ambientes y establecer poblaciones, que con el paso del tiempo se pueden convertir en nuevas especies.

3. COMPETENCIA: Es la lucha por los recursos ambientales disponibles como luz, agua, alimento, refugio, etc.; con el propósito de asegurar la sobrevivencia de la especie. Aparece, cuando los grupos de organismos tienen los mismos requerimientos ambientales, por lo que se ven obligados a competir para lograrlos, lo que puede llevar a la desaparición o migración del grupo perdedor.

La competencia puede darse entre los miembros de una misma población, intraespecífica y entre poblaciones diferentes o interespecífíca

La competencia interespecífíca, es la que determina el nicho real de la especie, es una competencia excluyente, solo una especie puede ocupar cada nicho.

En la competencia intraespecífica, los individuos de la población, comparten por igual, el recurso limitado, de tal manera que ninguno lo consigue en la cantidad adecuada.

Cuando los miembros de una misma población, distribuidos en grupos, entran en competencia, por factores como el alimento, la luz, o el espacio; favorecen la supervivencia, porque los organismos aislados tienen menos resistencia a las condiciones ambientales.

La fuerte competencia entre especies que ocupan el mismo lugar geográfico, acelera el proceso de diferenciación de los distintos individuos, porque refuerza, en unos y otros, los rasgos que les aseguran la supervivencia. Cuando las diferencias se acentúan, aparece una nueva especie.

4. RADIACION ADAPTATIVA: Se define como radiación adaptativa a la evolución de distintas especies a partir de una o pocas especies ancestrales, en un periodo de tiempo determinado por lo general como corto, de miles de años.

De acuerdo con la evidencia fósil, hace seis cientos millones de años, dio inicio un gran periodo de radiación adaptativa. Algunos biólogos la llaman explosión cámbrica, por el aumento considerable en las formas de vida.

Asociado al concepto de radiación adaptativa se da el de zonas adaptativas, para referirse a los nuevos nichos ecológicos o hábitats que no existían en el

ancestro.EVIDENCIAS DEL PROCESO EVOLUTIVO

La teoría de la evolución de las especies propuesta por Charles Darwin, indica que los seres vivos de la Tierra son el resultado de un proceso de descendencia con modificaciones a partir de un antepasado común, lo cual significa que las especies que viven actualmente, son productos de cambios graduales en la composición genética de las poblaciones.

Las evidencias son testimonios que se pueden ver y sentir, que demuestran los grandes cambios experimentados en el planeta.

1. PALEONTOLOGICAS: Demuestra la existencia de un proceso de cambio mediante la presencia de fósiles de flora y fauna extinguidas, y su distribución en los estratos. Algunos ejemplos son hueso, conchas, dientes, tejidos, para determinar la época que vivió y a los posibles organismos que pertenecieron.

2. ANATÓMICAS: Se refiere a las partes que componen a los seres vivos y las formas de su cuerpo. Se clasifican en análogas y en homólogas.

Las análogas se refieren a comparaciones entre órganos que desempeñan la misma función, pero poseen diferente estructura y origen, por ejemplo, las aletas de los peces y la de las ballenas son muy diferentes a pesar de cumplir la misma función

Las homólogas son las comparaciones entre órganos de individuos diferentes especies, que cumplen distinta función, pero tienen la misma forma y origen, demostrando que poseen antepasados comunes, por ejemplo, las extremidades de los humanos con las de murciélagos y ballenas. Existen órganos homólogos llamados vestigiales que sirven para establecer parentesco entre las especies, como el cóccix en los humanos, el apéndice, los vellos del

pecho y las muelas cordales.

3. EMBRIOLÓGICAS: En todas las especies se encuentran características ancestrales similares en el desarrollo embrionario y que desaparecen durante dicho proceso. En el ser humano el embrión presenta gran similitud con el de una rana y el de un pez.

Pez Reptil Hombre

4. BIOQUÍMICAS: Se han encontrado evidencias de semejanzas en el carácter bioquímicos que constituye una de las mayores características de la escala evolutiva. Las evidencias bioquímicas de la evolución son muy sólidas, pues el

La función crea el órgano; el ambiente influye en la forma y estructura de los seres vivos,

siendo: las circunstancias exteriores las que modifican las necesidades básicas de

una especie. Las características adquiridas por el individuo mientras vive, se heredan a la descendencia

grado de similitud entre los nucleótidos o de aminoácidos puede ser determinado con gran precisión.

5. EXTINCIONES: Ocurren cuando mueren el último individuo de una especie, con el tiempo son sustituidos por otras especies nuevas. Estas evidencias dejan al descubierto las relaciones entre dos grupos de organismos. Las extinciones pueden ser normales, las especies que no se adaptan y desaparecen y las en masa que son rápidas y devastadoras en cuanto a magnitud.

Existen dos tipos de extinciones, las que ocurren continuamente llamadas de fondo y las denominadas en masa, donde la extinción es drástica y numerosa en cantidad y especies.

6. DISTRIBUCIÓN DE PLANTAS Y ANIMALES: Las especies animales y vegetales se distribuyen en el planeta, según la historia evolutiva. Las barreras geográficas o medios de locomoción impiden que los organismos se distribuyan en otras regiones.

TEORIAS DEL ORIGEN DE LAS ESPECIES.

1. TEORÍA USO Y DESUSO DE LOS ÓRGANOS . (Juan Bautista Lamarck).

Consideraba que los rasgos heredados eran el resultado del modo en que sus antepasados utilizaran las partes de su cuerpo. La mejor forma de explicar esta teoría es a través del conocido ejemplo de la jirafa. Lamarck creía que, al estirar este animal el cuello constantemente para alcanzar las hojas de lo alto de los árboles, su cuello habría aumentado de longitud ya que se habría esforzado para obtenerla como alimento y este aumento en el cuello se transmitiría a la generación siguiente gradualmente. Del mismo modo, el hecho de que a algunas aves les resultara innecesario usar las alas, les condujo, a través de la regla del no uso, a la evolución de las "aves no voladoras" (avestruz).

2. TEORÍA DE LA SELECCIÓN NATURAL . (Charles Darwin y Alfred Russel Wallace)

Comprendía tres puntos fundamentales. En primer lugar, verificaba en la naturaleza una lucha por la vida, de forma que no toda la progenie de una especie puede sobrevivir. En segundo lugar, señalaba que, dentro de una población, los individuos difieren entre sí en pequeños detalles y por ello, los animales y las plantas más adaptados para sobrevivir se encuentran en una situación ventajosa (supervivencia del más adaptado). Finalmente, un individuo con características

ventajosas es más capaz de vivir y reproducirse, de este modo, sus características se transmiten a su progenie por el fenómeno de la herencia.

3. TEORÍA MUTACIONISTA . (Hugo de Vries, Bateson y Morgan).

Dice que las mutaciones aportan la materia prima para la evolución y las formas alternativas de los genes, sin los cuales no habría material sobre el que pudiera actuar la selección natural. La recombinación de genes, los cambios en su posición y las variaciones en el número de cromosomas pueden producir nuevos fenotipos, pero tales cambios son limitados, a menos que haya nuevos alelos que se puedan seleccionar.

El hecho de que una gran parte de las mutaciones sean perjudiciales, pudiera indicar que no son importantes en la evolución adaptativa. Pero es la pequeña fracción de mutaciones ventajosas en medios ambientales cambiantes, las que conducen a las adaptaciones evolutivas.

4. TEORÍA SINTÉTICA . (T. Dobzhansky).

Se le conoce también como la teoría de la síntesis evolutiva. Es una nueva teoría de la evolución que consiste en una síntesis entre la teoría lamarkiana, la darwiniana y los descubrimientos de varias disciplinas científicas.

La teoría sugiere que, cuando una mutación genética espontánea es tal que proporciona a la descendencia del animal una característica favorable para la supervivencia, es decir, que promueve que esté mejor dotado para competir por el alimento disponible o soportar los embates de un clima cambiante, los animales que transmiten este gen se harán más numerosos. De este modo, el nuevo gen quedará "fijado" y las especies adquirirán una característica nueva.

5. TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTUADO. (Stephen Jay Gould y Niles Eldredge).

La Teoría del Equilibrio Puntuado (Equilibrio Intermitente, Evolución Saltatoria), sugiere la manera en que ocurrió la evolución, con largos periodos donde no se producen cambios en una especie, interrumpidos por breves periodos de rápida especiación producidos quizá por cambios en el ambiente. Así, en este modelo, la especiación suele llevarse a .cabo en periodos cortos de evolución activa seguidos de periodos más largos (millones de años) de estabilidad. Más tarde, cuando se reinicia la evolución, se forman nuevas especies, muchas antiguas son superadas y se extinguen.

Según esta Teoría del Equilibrio Puntuado, la especiación puede ocurrir en un tiempo relativamente corto. Sin embargo, debe tenerse presente que para la especiación un "corto" lapso puede significar miles de años.

6. TEORÍA DEL GRADUALISMO . (Stephen Jay Gould y Niles Eldredge).

Según esta teoría, la evolución procede a un ritmo más o menos constante. Esta teoría sostiene que las poblaciones se diferencian lentamente entre sí por la acumulación gradual de características adaptativas dentro de una población. Estas características adaptativas se acumulan cómo resultado de diferentes presiones selectivas ejercidas por distintos ambientes.

HIPÓTESIS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA

El problema del origen de la vida ha sido una de las interrogantes que más ha inquietado al hombre a lo largo de su historia y, como producto de sus observaciones, ha ido dando diferentes explicaciones.

1. LA CREACIÓN DIVINA Sustentaban la existencia de una fuerza vital, soplo divino, espíritu superior, alma,

etc., capaz de dar vida a la materia inerte.

2. HIPÓTESIS DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA. Esta teoría sostenía que la vida podía aparecer por sí sola en cualquier lugar a

partir de materia no viva, con un principio activo que la originaba. Planteaba que la vida podía surgir del lodo, de la materia putrefacta, de la basura, pues se observaba que en estos materiales se generaban moscas, gusanos, diversos insectos, roedores, etc.

Otras observaciones: "cerdas de cola de caballo producían gusanos al colocarlos en agua". en el siglo XVIII se daba la siguiente receta para originar vida: "almacenar camisas sudadas y trigo en un lugar oscuro y se producían ratones a los 21 días".

3. HIPÓTESIS DE LA EXPERIMENTACIÓN (COSMOZOICA O PANSPERMIA.)Esta teoría sugería que la llegada a la Tierra de una espora o bacteria proveniente

del espacio exterior, probablemente de otro planeta y que a partir de ella se diversificó la vida. Los gérmenes de la vida llegaron a la Tierra de manera igual a como llegan los gérmenes del aire hasta el interior de los frascos de cultivo, desprendiéndose de los astros de donde venían, llegando a la Tierra por medio de los meteoritos. Se ha comprobado que los organismos mencionados no existen en los meteoritos, y por otra parte las radiaciones cósmicas son mortales para los elementos constitutivos de la materia viva.

4. ORIGEN QUIMIOSINTÉTICO. Esta teoría constituyó una nueva ruptura en el proceso de investigación científica,

pues planteaba que en la evolución de la materia en el universo hay un progresivo aumento en la complejidad de su organización, es decir, que de los átomos aislados siguió la formación de moléculas primero inorgánicas y después orgánicas. La evolución de las moléculas orgánicas tuvo un sentido de lo simple a lo complejo hasta llegar a la formación de proteínas y ácidos nucleicos. Las interacciones de estas moléculas complejas con el medio ambiente generaron formas precelulares que dieron paso a las primeras células.

Debido a las descargas eléctricas que se producían en la atmósfera primitiva, que hace millones de años estaba constituida por hidrógeno, metano, amoníaco, vapor de agua, ácido sulfúrico y pequeñas cantidades de dióxido de carbono y la influencia de las intensas radiaciones ultravioleta, comienzan a reaccionar produciendo otras sustancias más complejas llamadas coacervados, se cree que fueron los componentes iniciales de las primeras membranas biológicas con un metabolismo primitivo. Es probable que esa unión diera origen a los seres vivos más primitivos tales como las bacterias.

El fenómeno antes descrito ocurrió a lo largo de millones de años en muchos lugares de la Tierra, formándose un caldo primitivo sobre la superficie de los mares.

Es probable que los primeros organismos se alimentaran de las sustancias disueltas en el caldo primitivo y no necesitaba oxígeno para realizar sus funciones.

Ecología.Se define como el estudio de los organismos o grupos de estos con su medio,

analizando las relaciones que los ligan entre ellos y su ambiente físico.

Niveles de organización ecológica.Especie: es cada organismo capaz de cruzarse entre sí en condiciones naturales y que realiza en forma independiente sus funciones vitales.

Población: son todos los miembros de una especie que habitan en la misma área geográfica en un determinado momento.

Comunidad: son las poblaciones de diferentes especies que viven en un área determinada y que interactúan entre sí. (Biocenosis).

Ecosistema: es una comunidad con su medio abiótico, en un área determinada. Los ecosistemas presentan dos fases, componente abiótico, que comprende el medio físico como el agua, suelo, oxígeno, dióxido de carbono, temperatura, humedad, presión etc. y el componente biótico, que contiene todos los seres vivos autótrofos o heterótrofos.

Biosfera: son todos los seres vivos que existen en el planeta Tierra.

especie población comunidad ecosistema biosfera

POBLACIÓN.Por la acción de variables, una población puede sufrir alteraciones en su densidad

y dispersión.La densidad es el número total de miembros por unidad de área y depende de la

natalidad, mortalidad y migración.1. NATALIDAD: consiste en el número de individuos que nacen por unidad de

tiempo, por lo general en años.2. MORTALIDAD : mide el número de muertes que se dan en una población,

por unidad de tiempo, generalmente en años.3. MIGRACIÓN : es el movimiento de los organismos de un territorio a otro. Si

los organismos llegan a un territorio aumentando el tamaño de la población se denomina inmigración, pero si por el

contrario salen del territorio disminuyendo el tamaño de la población se llama emigración.

La dispersión se manifiesta en las poblaciones, con el fin de expandirse y superar obstáculos como la competencia. Se puede presentar de manera aleatoria o al azar, de manera uniforme o en grupos.

En las poblaciones se presentan relaciones intraespecíficas, entre los mismos miembros de la población y relaciones interespecíficas, entre distintas poblaciones.

Relaciones interespecíficas: se denomina simbiosis a cualquier relación o asociación íntima a largo plazo entre dos o más especies, donde los participantes pueden ser o no beneficiados o perjudicados.

1. Mutualismo: (+, +) los dos organismos se ven beneficiados, no pudiendo subsistir una sin la otra, siendo hasta obligatoria, ejemplos: líquenes, micorrizas, bacterias en el sistema digestivo, ermitaño y anémona.

2. Comensalismo: (+, 0) uno de los organismos se beneficia, mientras que el otro no sale afectado, ejemplos: rémora y tiburón, garzas y ganado.

3. Parasitismo: (+, -) un organismo se beneficia del otro, que resulta perjudicado, ejemplos: pulgas, piojos, sanguijuelas, muèrdago, solitaria, mosquitos ♀.

4. Depredación: (+, -) un organismo llamado presa, es acechado, perseguido, muerto y devorado por otro llamado depredador, ejemplo: jaguar, águila y el ser humano.

5. Competencia: (-, -) dos organismos usan los mismos recursos y se afectan adversamente en su crecimiento y supervivencia. La competencia puede ser interespecífíca, entre diferentes especies o intraespecífica entre la misma población.

6. Mimetismo: es la semejanza física o de comportamiento que adopta una especie que imita a otra y que beneficia a la primero o, en algunos caso a ambas, ejemplos: falsa coral y mariposa monarca.

Relaciones intraespecíficas: relaciones que facilitan la sobrevivencia de la población, como el hecho de establecer familias, grupos o colonias, territorialidad y el dimorfismo sexual en donde el macho presenta un tamaño, color, sonidos o formas distintas a la hembra

COMUNIDAD. La comunidad es una unidad relativamente independiente, compuesta por animales y plantas que viven juntos, en interdependencia, la cual presenta diversos tipos de especialización, distribución, diversidad y estabilidad.

SUCESIÓN ECOLÓGICA.Las comunidades y condiciones ambientales

están en constante cambio, obligando a los individuos a cambiar, para sobrevivir a las nuevas condiciones.

A veces ocurren cambios fortuitos, como incendios o grandes perturbaciones, aunque por lo general, son graduales.

Se denomina sucesión ecológica a la serie continua de cambios que va sufriendo un ecosistema: primero colonizan el lugar las especies oportunistas, a las que se da este nombre por su gran facilidad de dispersión y rápida multiplicación; después lentamente, aparecen especies de crecimiento más lento pero más resistentes y organizadas, lentamente, se va llegando a un estado de madurez que depende de ciertos factores, como la diversidad, la estabilidad y la productividad. Ejemplos de sucesión son un tronco muerto en el que van sustituyendo unos organismos a otros, las etapas que van pasando un campo que deja de ser cultivado y una laguna al secarse.

En resumen la sucesión es el cambio de una comunidad y de su medio físico por otra al paso del tiempo.

Se denomina clímax al estado del ecosistema, que se forma al final de cada sucesión.

Se puede presentar sucesiones primarias, en las zonas donde no existían organismos y sucesiones secundarias cuando un ecosistema sufre alguna alteración y es remplazado por otro.

LEYES DE LA TERMODINÁMICA DENTRO DE LOS ECOSISTEMAS.

La termodinámica es la rama de la física que se encarga de las propiedades macroscópicas de la materia, especialmente aquellas que son afectadas por el calor y la temperatura, así como la conversión de la energía en sus diversas formas.Primera Ley: también llamada LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA, establece que la energía puede transformarse de una clase a otra, pero que nunca se crea o se destruye, en otras palabras, la energía total del Universo permanece constante.

Los seres vivos al realizar procesos como respiración o fotosíntesis están realizando transformaciones de energía.

Segunda Ley: establece que todos los fenómenos naturales son irreversibles y en todo fenómeno irreversible la cantidad de energía útil siempre disminuye, ya que se transforma en calor. Es decir, en el proceso de transformación de la energía la cantidad que se utiliza de esta se reduce y no puede disponerse de una parte de esa energía para realizar un trabajo. Además aumenta la entropía que es el grado de desorden o energía no disponible en un sistema.

Flujo de energía

Los ecosistemas funcionan a través del flujo de energía, que va pasando de un nivel trófico al siguiente, estableciendo cadenas y redes alimenticias o tróficas.

La energía proveniente del Sol es la principal fuente de vida, sin embargo, solo los seres que efectúan fotosíntesis pueden captar energía de la luz en forma directa y usando materia prima simple, sintetizan los compuestos orgánicos (autótrofos). Estos seres se denominan productores, porque producen alimento para ellos mismos. No producen energía, en realidad, sino, transforman la energía lumínica en energía química. El flujo de energía solar no se queda ahí, ya que algunos seres satisfacen sus necesidades nutricionales alimentándose de otros, no elaborando su propio alimento (heterótrofos). Esta clase de seres se denomina consumidores.

Los organismos ocupan diferentes niveles tróficos, según la manera en que adquieren energía Cada categoría de organismo se llama nivel trófico.

Los consumidores que se alimentan de vegetales se llaman herbívoros (desde el saltamontes hasta las jirafas) o consumidores primarios. Los que se alimentan de otros animales se denominan consumidores secundarios o carnívoros, como la araña, el halcón, el lobo. Por ejemplo la torta de carne que usted se come, lo convierte en un consumidor secundario. A veces, algunos carnívoros se comen unos a otros formando el cuarto nivel trófico los consumidores terciarios. Los descomponedores son organismos que comen materia orgánica en descomposición llamados saprófitos, entre estos se tiene hongos, bacterias y otros microorganismos. Como resultado de las relaciones energéticas entre los seres vivos, se establece un flujo en un sólo sentido:

Productores Consumidores Descomponedores

Cadenas tróficas o alimenticiasPara el mantenimiento de la vida, se necesita un aporte continuo de energía, esta llega

a la Tierra desde el Sol y pasa de un organismos a otros a través de las cadena tróficas.La cadena alimenticia más corta esta formada por dos

eslabones por ejemplo, conejos alimentándose de hierbas. Ejemplos de cadenas alimenticias de tres eslabones son: hierba, vaca, ser humano; o bien, algas, peces y ballenas. Las cadenas alimenticias no suelen ser largas.

Las cadenas alimenticias no acaban en el depredador final, lo hacen con la descomposición de los cadáveres animales y vegetales, por parte de los necrófagos o saprófitos, que son hongos y bacterias, que se alimentan de residuos muertos.

Los detritos o restos orgánicos vivos, pueden ser el inicio de nuevas cadenas tróficas, los animales de los fondos, por ejemplo, se nutren de los detritos que descienden de la

superficie.

Redes alimenticias.

En la mayoría de los ecosistemas las cadenas tróficas son muy complejas, se describen mejor si se consideran redes alimenticias.

Las redes alimenticias son todas las cadenas tróficas, comienzan con organismos productores, los cuales tienen la capacidad de captar la energía luminosa con la fotosíntesis.

Un ejemplo de red alimenticia terrestre, es la formada por las siguientes cadenas: a) hierbas, ratones, víboras, águilas; b) hierbas, conejos, víboras, águilas; c) hierbas, aves, huevos de aves, víboras, águilas.

Pirámides ecológicas.

Como en cada paso de una cadena alimenticia, se pierde energía; las plantas por ejemplo, no almacenan todo el alimento que producen, puesto que utilizan, una parte del mismo, para llevar a cabo sus funciones vitales; las pirámides de energía resultan muy apropiadas para ilustrar la pérdida de energía

El tamaño de cada nivel representa la cantidad de energía disponible, de biomasa o el número de individuos, de acuerdo con el tipo de pirámide de que se trate.

Ciclo Biogeoquímicos.

El flujo de materia en un ecosistema es cíclico. Los elementos presentes en los seres vivos, como nitrógeno, oxígeno, carbono, hidrógeno, azufre y fósforo, van pasando de unos niveles a otros, de ahí al medio ambiente y de nuevo a los organismos.

Es así como, estos ciclos denominados biogeoquímicos, son procesos naturales que reciclan elementos, en diferentes formas químicas, del medio ambiente a los seres vivos y viceversa, con el fin de asegurar su disponibilidad.

CICLO DEL CARBONO .El carbono es un elemento esencial para los seres vivos, al encontrarse en la

composición de los biomoléculas.El carbono se encuentra en forma de dióxido de carbono, ya sea en la atmósfera,

en los océanos y en los combustibles fósiles.El dióxido de carbono de la atmósfera es absorbido por las plantas en el proceso de

la fotosíntesis, luego los animales se alimentan de las plantas y estos junto con las plantas en el proceso de respiración liberan nuevamente el dióxido de carbono al aire, al agua o al suelo. Por otra parte los organismos desintegradores como las bacterias y hongos descomponen los restos orgánicos devolviendo carbono al medio.

CICLO DEL OXÍGENO.

La principal cantidad de oxígeno se encuentra en la atmósfera, ya que por la fotosíntesis las plantas liberan el oxígeno para que sea utilizado en la respiración celular.

CICLO DEL NITROGÉNO.El nitrógeno es necesario en los seres vivos para la fabricación de las proteínas y

ácidos nucleicos principalmente.La mayor cantidad de nitrógeno se encuentra en la atmósfera, en forma de N2, éste

es fijado al suelo y es transformado en nitratos a través de dos formas: por descargas eléctricas y por la acción de bacterias nitrificantes; además parte del nitrógeno llega al suelo con la ayuda de los fertilizantes.

Las plantas aprovechan los nitratos los cuales forman parte de las proteínas vegetales, pasando a los consumidores y regresando a la tierra en la orina en forma de urea o también por la descomposición de cuerpos vegetales o animales por medio de bacterias. El ciclo se cierra cuando los nitratos del suelo regresan a la atmósfera por la acción de bacterias desnitrificantes.

CICLO DEL FÓSFORO.El fósforo forma parte de los ácidos nucleicos, del ATP, de los fosfolípidos y otros

compuestos orgánicos, además de presentarse en huesos y dientes.Este elemento se encuentra en las rocas ígneas y en los depósitos de fosfato como

resultado de la sedimentación, principalmente en las aguas continentales.El fosfato de las rocas es lavado por las corrientes de agua (erosión) y por la

explotación minera y es depositado en las aguas de los océanos. Los fosfatos son integrados a las algas y fitoplancton de donde forman parte del resto de los organismos que conforman las cadenas alimenticias marinas. Cuando los organismos mueren, son descompuestos por los desintegradores y el fosfato puede ser nuevamente absorbidos

por las plantas.CICLO DEL AZUFRE.

La mayor cantidad se encuentra en el suelo y el agua en forma de sulfatos, luego las plantas lo absorben para formar proteínas, y éstas pasan a otros organismos de las cadenas alimenticias. Cuando los organismos mueren son desintegrados por los descomponedores y el azufre es liberado.

Por otra parte en la atmósfera los óxidos de azufre vuelven a la tierra con las precipitaciones originando la lluvia ácida.

CICLO DEL AGUA.

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Tipos de Ecosistemas.

Los ecosistemas se clasifican, dependiendo de la participación del hombre, en naturales y artificiales. En los ecosistemas naturales no hay influencia humana y a su vez se dividen en terrestres y acuáticos. Los artificiales dependen para su creación y mantenimiento del hombre y se clasifican en agrícolas, urbanos y piscícolas.

ECOSISTEMAS NATURALESEcosistemas terrestres: cubren las tierras emergidas, las cuales reciben luz en

abundancia, el suelo aporta los nutrientes en gran cantidad y el suministro de agua es limitado y desigual de una región a otra. Algunos ejemplos son la selva tropical, pastizales, bosque tropical caducifolio, entre otros.

Ecosistemas acuáticos: se caracterizan por la abundancia de agua, temperaturas moderadas, disminución de la energía luminosa con la profundidad y concentración de los nutrientes cerca del fondo. Los ejemplos son ríos, arroyos, lagos, pantanos, estuarios, arrecifes de coral y los mares.

ECOSISTEMAS ARTIFICIALES.Ecosistemas agrícolas: consisten en grandes plantaciones de una especie vegeta,

necesitando por lo general, el uso de plaguicidas para su mantenimiento.Ecosistemas urbanos: se caracterizan por la proliferación de edificaciones

limitando la cobertura boscosa a pequeñas extensiones colocando una capa impermeable sobre el suelo.

Ecosistemas piscícolas: se crean estanques con el propósito de cultivar y reproducir especies acuáticas con fines comerciales.

FORMACIONES VEGETALES DE COSTA RICA.

FORMACIÓN VEGETAL

CONDICIONES CLIMÁTICAS

LOCALIZACION FLORA

Páramo Subalpino

Altitud:sobre 3000 m snm Precipitación:1200-2000 mm. Temp. prom 3°C

Cordillera de Talamanca en el cerro Chirripó y

Kamuk.

Vegetación enana no más de 1,70 m,

ciperáceas, musgos, líquenes.

Bosque muy húmedo siempre verde montano

(bosque de altura)

Altitud:2400-3000 m snm. Precipitación:1000-2000 mm. Temp. prom 12-8°C

Cima Volcán Poás, Barva Irazú,

Turrialba y la Cordillera de Talamanca.

Robles, magnolias, arrayanes, musgos y

briófitos.

Bosque estacional semideciduo

Altitud:0-1000 m snm. Precipitación:1330-2000 mm. Temp. prom 23,5°C

Banda estrecha de la Vertiente Pacífica de

la Cordillera de Guanacaste, Tilarán, Valle Central y de los

Santos.

Árboles muy altos y tupidos, con lianas, orquídeas, helechos gigantes. Guácimo,

Guanacaste, higuerones, jobo y

espaveles.

Matorral espinoso y Sabana

Altitud:0-700 m snm.Temp. prom. 28°C

Guanacaste, alrededores del Parque Nacional

Barra Honda, Península de

Nicoya, piemonte de la Cordillera de

Talamanca, poblaciones de

Volcán y Boruca.

Formación herbácea de poca altura, con una

cobertura de gramíneas continúa. Jaragua,

ciperáceas, dormilonas, nance, jícaro,

cornizuelo, guácimo, madero negro

Bosque deciduo o Tropical seco

Altitud:0-700 m snm. Precipitación:900-1700 mm. Estación seca larga. Temp. 26-28°C

Desde el Valle del Tempisque, al norte con la frontera de Nicaragua y al sur

hasta la desembocadura del

río Tárcoles

Árboles caducifolios como el Guanacaste, guapinol, roble, cedro amargo, guayabo higuerón, cenízaro.

Bosque de Manglar

Altitud:Se desarrollan sobreambientes marinosinfluenciados pormareas sobre el

Se localizan en ambas costa, pero

en mayor cantidad en el Pacífico.

Desembocaduras del río Tempisque,

Tárcoles, Torraba,

Mangle rojo, mangle salado, mangle negro, mangle blanco, helechos, orquídeas, bromelias, gramíneas, palmeras, arbustos y bejucos.

niveldel mar.Temp. mayores de24°C

Parrita, Sierpe, Tortuguero, Moín.

Bosque de galeríaBosque de galería. Franja de vegetación densa que flanquea a los ríos en diferentes lugares. En una zona sin árboles (sabana), se establece en las riberas de una corriente de agua o en un valle con agua.

HÁBITATS MARINOS

A. Arrecifes coralinos: Se entiende por arrecifes coralinos a los ecosistemas cuya base física estructural son los esqueletos de los corales pétreos; son los ecosistemas marinos más complejos y diversos que engloban un reservorio genético de vital importancia que es indispensable preservar; en ellos se alberga gran variedad de organismos con valor científico, comercial y pesquero, que pasan parte o todo su ciclo de vida dentro de este ecosistema. Además de su importancia biológica y económica, los arrecifes de coral protegen la costa contra el oleaje y las tormentas, contribuyen a la formación de playas arenosas y caletas, previenen su erosión y generan el desarrollo de ambientes asociados, como los manglares y pastos marinos.

Los arrecifes coralinos están compuestos generalmente por una gran diversidad de organismos, entre los que destacan los corales escleractinios, invertebrados, peces y algas; se desarrollan entre una gran variedad de procesos físicos, químicos, biológicos y geológicos. Se forman por el acumulamiento de restos calcáreos de diferentes organismos y sobresalen del fondo marino.

B. Pastos Marinos: Entre el arrecife y la costa suele haber un lecho de pasto marino, extenso y poco profundo. En estas zonas abunda el pasto marino. Al igual que los pastos terrestres, los pastos marinos se dispersan mediante raíces que crecen en todas direcciones menos hacia arriba. De hecho, las raíces conforman la mayor parte de la planta. El compacto sistema de raíces mantiene en su tugar al suelo de la laguna. Los lechos de pasto marino se encuentran en todos los mares templados de los trópicos, más allá de las costas. Necesitan agua tibia para sobrevivir y prácticamente están en todos los lugares donde hay un arrecife de coral. Los lechos de pasto marino son un terreno de reproducción y un lugar seguro para que los animales de los arrecifes depositen sus huevos. El agua es tranquila y está repleta de pasto y algas. Muchos animales de los arrecifes se aparean en los lechos de pasto marino, donde pueden esconderse en el follaje exuberante y desovar en las aguas tranquilas. Las crías de los animales pueden esconderse entre las hojas y laberintos de raíces para refugiarse de los peces grandes. Los lechos de pasto marino funcionan como un refugio esencial para muchos animales, entre ellos, ostiones, bacalaos, platijas de invierno y langostas.

C. Playas arenosas y rocosas. Los principales factores ambientales que determinan la composición y la diversidad biológica en las playas arenosas son: La granulometría, porosidad naturaleza del sustrato.

Las playas con partículas grandes son más porosas que las playas con partículas pequeñas y no pueden retener casi agua cuando la marca se retira. El agua que es retenida contribuye a evitar la desecación de los organismos habitantes de la playa y facilita el enterramiento de la mayoría de las especies; mecanismo de protección contra la desecación, los predadores y los movimientos de partículas ocasionados por el oleaje.

La costa rocosa: acantilados y playas rocosas.Está constituido por rocas de origen ígneo depositadas en períodos

geológicos antiguos, (Secundario o Terciario), por las erupciones volcánicas y por rocas sedimentarias formadas durante el Terciario por procesos tectónicos y plegamientos durante los últimos miles de años. Los acantilados son formaciones rocosas compactas que presentan una pendiente muy marcada, razón por la cual caen directamente al mar, formando las costas altas. Las playas rocosas son originadas por la erosión de estos acantilados y forman playas de bloques (si tienen un diámetro superior a 10 cm); de cantos rodados (si son inferiores a 10 cm y superiores a 30 mm) y de gravas (si el diámetro varía entre 30 y 2,0 mm). Los factores físicos que determinan las condiciones de vida en esas zonas rocosas son: amplitud de las mareas, acción de las olas, tipo de sustrato, temperatura, salinidad y vientos.

D. Aguas oceánicas: El agua que existe en este planeta, en su mayoría se halla concentrada en los océanos, y el menor porcentaje se encuentra en lagos, ríos, casquetes glaciares, en cavidades y en los poros de las rocas Al conjunto del agua presente encima, en y dentro de la tierra se le denomina "Hidrosfera", sin embargo a la que se encuentra más alejada de la tierra se le denomina "Agua Oceánica".

FACTORES NATURALES Y PROVOCADOS POR EL SER HUMANO, QUE DESEQUILIBRAN EL AMBIENTE.

FACTOR CAUSAS CONSECUENCIAS

DEFORESTACIÓN

1. Crecimiento urbano.2. Construcción de caminos.3. Explotación maderera.4. Desmonte para agricultura y ganado.5. Leña para combustión.

1. Erosión del suelo.2. Disminución de biodiversidad.3. Contaminación del agua por sedimentos.

CONTAMINACIÓN DEL AGUA

1. Introducción de aguas negras, detergentes no biodegradables, basura, insecticidas.2. Desechos producidos por la industria (química, papel, alimentos).3. Derrames de petróleo.

1. Crea condiciones para desarrollo de enfermedades.2. Reduce cantidad de oxigeno disuelto.3. Envenenamiento y muerte de flora y fauna.

CONTAMINACION DEL AIRE

1. Contaminantes emanados de automóviles e industrias.2. Ruido.

1. Aumento de enfermedades respiratorias.2. Irritación de mucosas de ojos, nariz

y bronquios.3. Formación de lluvia acida4. Deterioro de materiales corrosión.5. Efecto invernadero.6. Daños auditivos, aparición síndrome del stress, hipertensión.

CONTAMINACIÓN DEL SUELO

1. Derrame de desechos sólidos y sustancias químicas (pesticidas).

1. Creación de focos de enfermedades por proliferación de microorganismos

DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE

OZONO

1. Emisión de CFC (clorofluorocarbono) en aerosoles, refrigerantes y aire acondicionados.2. Disolventes como CCl4 (tetracloruro decarbono).3. Fertilizantes nitrogenados.4. Explosiones nucleares.

1 .Cambios climáticos como calentamiento global y deshielo de polos.2. Destrucción de especies sensibles a los rayos ultravioletas.3. Cambios genéticos provocando deformidades embrionarias y cáncer.4. Aumento de cataratas en los ojos.

EFECTO INVERNADERO

1. Aumento de la concentración de dióxido de carbono provocado por el proceso de combustión de vehículos e industrias y la destrucción de bosque.

1. Calentamiento global de la Tierra.2. Cambios climáticos (sequías e inundaciones).3. Descongelamiento de los casquetes polares, provocando elevación del nivel del mar e inundación de zonas costeras. 4-Afecta flora y fauna marina por cambio de salinidad.

LLUVIA ACIDA1. La lluvia acida es una precipitación con una acidez menor de 5,6.2. Emisiones industriales que se combinan con la humedad atmosférica.

1. Proceso de lixiavición de los nutrientes del suelo.2. Mayor corrosión de materiales (zinc y cobre).3. Daño de flora y fauna de ríos y lagos.4 .Disminución de la fertilidad del suelo.

INCREMENTO

DE LA POBLACIÓN

1. Falta de control en la natalidad. 1. Urbanización.2. Industrialización.3. Aumento de la contaminación.4. Deforestación.

INUNDACIONES 1. Deforestación. 1. Ascenso temporal de quebradas, ríos, arroyos.2. Avalanchas.3. Destrucción de viviendas, cosechas, caminos, etc.

VULCANISMO 1. Actividad volcánica y movimientos de magma.

1. Formación de nuevos relieves como llanuras, montañas, conos volcánicos, etc.

DIASTROFISMO 1. Orogénesis: plegamientos.2. Epirogénesis: procesos de elevación y descenso.

1. Deformaciones en la corteza terrestre.

BIODIVERSIDAD Y REINOS BIOLÓGICOS

BIODIVERSIDADSe refiere a la totalidad de especies diferentes, en un área dada. A mayor número de

especies en una región determinada se da una mayor cantidad de relaciones entre ellas, que determinan una gran interacción entre diversos organismos.

En el conocimiento de la biodiversidad, la clasificación de las especies ocupa un lugar muy importante.

TAXONOMÍARama de la biología encargada de dar nombre y clasificar los organismos, tomando en

cuenta las siguientes unidades.

ESPECIE Una especie es un grupo de organismos que se caracterizan por tener una forma, un tamaño, una conducta y un hábitat similares y porque pueden cruzarse libremente y producir descendientes fértiles.

GÉNERO Grupo de especies estrechamente emparentadas en estructura y origen evolutivo.

FAMILIA En la clasificación biológica, grupo de géneros con características comunes. Los nombres

de las familias de animales finalizan siempre en idae, como Equidae, la familia de los caballos.

ORDEN En taxonomía, se refiere a la reunión de las familias. Los miembros del mismo orden

comparten ciertas características o rasgos.

CLASE El grupo o taxón que se refiere a la unión de los órdenes.

FILO Es la agrupación de las clases. En animales y protistas se denominan filo o phylum y en

plantas y hongos se denominan divisiones.

REINO En taxonomía, el más alto de los niveles de clasificación. Es la agrupación de todos los filos.

Ejemplos: Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia.

El nombre científico es el nombre que se le asigna mundialmente a un organismo para reconocerlo. Los nombres científicos constan de dos palabras: el género y la especie escritos en latín. Este sistema de nomenclatura de los organismos llamado binomial o binario, fue utilizado por primera vez por Carlos Linneo. La primera palabra correspondiente al género se escribe con su primera letra en mayúscula y la segunda, la especie con minúscula. Ambas palabras deben subrayarse por separado o escribirse en letra diferente. Cuando no se conoce la especie, después de poner el género se escriben las iniciales sp.

El uso del nombre científico es importante para evitar la gran confusión que se daría si cada científico usará los nombres populares de cada región para un organismo. De ahí la importancia de que cada ser vivo tenga su nombre científico único.

En el siguiente cuadro se aprecia algunos ejemplos de organismos clasificados en las diferentes categorías taxonómicas como su respectivo nombre científico.

CATEGORÍA AMEBA MAÍZ GATO HOMBRETAXONÓMICA

REINO Protista Plantae Animalia Animalia

PHYLUM

CLASE

ORDEN

Protozoa

Sarcodina Amoebina

Tracheophyta

Angiospermae Glumiflorales

Chordata

Mammalia Carnívora

Chordata

Mammalia Primate

FALIMIA Amoebidaceae Gramineaceae Felidaceae HominidaceaeGENERO Amoeba Zea Felis HomoESPECIE proteus mais domestícus sapiens

NOMBRE CIENTÍFICO

Amoeba proteus Zea mais Felis domestícus

Homo sapiens

CICLO DEL CARBONO

CICLO DEL NITRÓGENO.

CICLO DEL AGUA

PIRÁMIDE DE ENERGÍA. CADENA TRÓFICA.

REDES TRÓFICAS

RELACIONES TERMODINÁMICAS.

REINOS BIOLÓGICOSExisten muchos sistemas de clasificación de los seres vivos, sin embargo, dentro de la más

utilizada se encuentra la de R. H. Whitaker, la cual clasifica las seres vivos en cinco reinos: Monera, Protista, Fungí, Plantae y Animalia.

1. MONERA

Organización celular : son unicelulares, células procariotas (sin núcleo).

Tipo de nutrición : las cianobacterias son autótrofas, ya sea por fotosíntesis o por quimiosíntesis y bacterias por quimiosíntesis.

Reproducción : se reproducen asexualmente por mitosis.

Hábitats : en todos los ambientes.

Clasificación : Bacterias: cocos, bacilos, espirilos. Cianobacterias: Algas azul verdosas:Nostoc, Gleocapsia, Spirulina,

2. PROTISTA

Organización celular : son unicelulares, células eucariotas (con núcleo). Sus células poseen estructuras especializadas para la locomoción (cilios flagelos, seudópodos).

Tipo de nutrición : algunas autótrofas, la mayoría heterótrofas por absorción o ingestión.

Reproducción : se reproducen asexualmente y algunos sexual.

Hábitats : en aguas dulces, la mayoría acuáticos formando colonias.

Clasificación: Phylum Protozoarios: protistas de apariencia animal.

Sarcodinos: amebas, se mueven por pseudópodos.Ciliados: portadores de cilios, el Paramecium.Esporozoarios: carecen de estructuras de locomoción.Mastigóforos: tienen flagelo, la Euglena.

Existen de apariencia vegetal.Phylum Dinoflagellata: dinoflagelados.Phylum Bacillarophyta: diatomeas.Phylum Euglenophyta: euglenoides algas

unicelulares.Phylum Clorophyta: algas verdes.Phylum Rhodophyta: algas rojas.Phylum Phaeophyta: algas pardas.

Existen de apariencia fungoide.Phylum MixomicofitasPhylum AcrasiomycotaPhylum Oomycota

3. FUNGI

Organización celular : células eucariotas, unicelulares o pluricelulares. Poseen pared celular con quitina, carecen de clorofila.

Tipo de nutrición : heterótrofos por absorción

Reproducción : se reproducen sexualmente por esporas, sus células sexuales móviles, se unen al sustrato por fibras integradas por células llamadas hifas y en conjunto se llama micelio. Otros con asexual por gemación.

Hábitats : inmóviles, en medios húmedos y oscuros donde se encuentre materia orgánica para descomponer, cuando el ambiente es muy seco, sobreviven entrando en latencia.

Clasificación: División Ascomycota: sus esporas se forman en sacos. Penicillium, levadura. División Basidiomycota: hongos en forma de sombrilla, unos comestibles, otros venenosos y otros alucinógenos como la Amanita de colores muy llamativos. División Deuteromycota: hongos imperfectos. Mohos. División Zygomycota: moho del pan.

Algunos presentan simbiosis: Liquen: no es una planta, sino una asociación íntima entre cianobacteria o alga y hongo, existen una 20.000 líquenes. Micorriza: asociación de hongos con raíces de plantas vasculares.

4. PLANTAE

Organización celular : eucariotas, incluye organismos pluricelulares con un nivel de organización de tejidos hasta órganos y sistemas. Poseen pared celular con celulosa, todos tienen clorofila.

Tipo de nutrición : autótrofas, sintetizan su alimento mediante fotosíntesis.

Reproducción : asexual y sexual.

Hábitats : organismos inmóviles, de hábitat terrestres en su mayoría.

Clasificación:

No Vasculares o Briófitas: carecen de tejidos vasculares xilema y floema. Algas. Musgos y hepáticas.

Plantas Vasculares o Traqueófitas Poseen tejidos xilema y floema. Helechos y equisetos o colas de caballo: producen esporas. Gimnospermas: semilla desnuda. Angiospermas: Semilla cubierta. Se dividen en:

Monocotiledóneas (maíz). Dicotiledóneas: como el frijol.

5. ANIMALIA

Organización celular : eucariontes pluricelulares poseen una organización completa: células – tejidos – órganos – sistemas. No poseen pared celular.

Tipo de nutrición : heterótrofos por ingestión.

Reproducción : la mayoría se reproduce sexualmente, muy pocos de manera asexual.

Hábitats : en ambientes acuáticos como en terrestres.

Clasificación:

: Invertebrados: no poseen esqueleto interno, pero si un esqueleto de quitina. Poríferos: Esponjas. Celenterados: Hydras, medusas o aguasmalas, anémonas, corales. Platelmintos: Gusanos planos, Taenia y planaria. Asquelmintos o nemátodos: Gusanos redondos, Áscaris, filarias, Anélidos: Gusanos anillados, como la lombriz de tierra y la sanguijuela. Equinodermos: Estrella, erizo de mar y pepino de mar. Moluscos: calamares, caracoles, mejillones, almejas, ostras, pulpo etc. Artrópodos: Se dividen en tres clases: Arácnida (arañas, alacrán, garrapatas). Insecta: (moscas, mariposas, hormigas, cucarachas, abejas, etc.Crustácea: camarones, cangrejos y langostas.

Vertebrados: esqueleto interno óseo o cartilaginoso

Peces: Lampreas y peces óseos. Anfibios: Ranas, sapos salamandras. Reptiles: Tortugas, cocodrilos, serpientes lagartos. Aves: Rapaces, trepadoras, etc. Mamíferos. : Marsupiales, murciélagos, carnívoros, roedores, primates, sirenios, etc.

Zonas de Vida

Bosque Seco Tropical (Bosque deciduo)

Este bosque se ubica en el piso altitudinal basal o tropical, entre O y 700 m, su temperatura está en el rango comprendido entre os 26 y los 28 grados Celsius y la precipitación anual entre 900 y 1700 milímetros.

Corresponde a zonas de Guanacaste, como Cañas, Santa Cruz, Filadelfia y ciertos lugares de Puntarenas.Los árboles tienen hojas ásperas, de color entre verde y gris, como guanacaste, roble, cenízaro, higuerón,

guayabo, cedro amargo y guapinol.En cuanto a la fauna son comunes las aves como loros, guacamayas, pericos, urracas y garzas. Crustáceos

como los cangrejos. Reptiles como serpientes e iguanas; mamíferos como ardillas, pizotes y algunos venados.

Bosque Húmedo Tropical

Se encuentra entre los 400 y 800 metros de altura, con temperaturas comprendidas entre 22 y 26 grados y una precipitación pluvial anual entre los 1000 y los 1700 mm.Estas características corresponden a regiones como Parrita, el Valle del General, Orotina, Úpala, Tilarán y Nicoya.La vegetación propia de este tipo de bosque, es densa, está compuesta por árboles como los siguientes: ceibo, guanacaste, guaba y laurel; además de hierbas, arbustos y palmeras.

Bosque Muy Húmedo Tropical

Es el ecosistema más rico y diverso del planeta. Con temperaturas entre los 27 y los 28 grados, y más de 3000 mm de precipitación pluvial anual, se ubica en su mayoría, en el piso basal.Este bosque presenta estratificación, los árboles altos como el cedro, el surá y la ceiba brindan sostén a epífitas, bromelias y matapalos. Además están presentes palmas como la del coco, Cocus nucífera, y la palma real, Mancaría saccifera. Aves, reptiles, mamíferos y peces presentan gran diversidad en este ecosistema.El Parque Nacional Tortuguero es un ejemplo de región perteneciente a esta zona de vida.

Bosque Húmedo PremontanoSe encuentra a alturas entre los 1.000 y los 1.800 m, se puede localizar en la Meseta Central, la temperatura

se encuentra entre los 18 y los 24°C. Posee precipitaciones promedio, entre 1.000 y 2.000 mm de lluvia anual.Por estar estos terrenos entre los más explotados desde hace mucho tiempo, los bosques originales han

desaparecido en gran parte. Los suelos varían de acuerdo con las características geológicas y geomorfológicas de los terrenos. La formación de bosque húmedo premontano, reúne condiciones climáticas altamente favorables para el establecimiento del ser humano.

Bosque Muy Húmedo PremontanoLa temperatura media oscila entre 18 y 24°C, con un promedio anual de lluvias de 2.000 a 4.000 mm. y una altura de 1.000 a 2.000 m.s-n.m.En su estado original, el bosque muy húmedo tropical es un bosque alto, siempre verde, con algunas epífitas.

Bosque Pluvial PremontanoSe caracteriza por presentar una precipitación anual superior a los 4000 mm.Los bosques de esta zona son siempre verdes, muy densos, de mediana altura, con alta biodiversidad, abundante cantidad de epifitas, musgos que cubren casi toda la superficie. Además, las palmeras y los helechos arborescentes son comunes en el sotobosque.

Bosque Húmedo Montano BajoEn la zona de bosque húmedo montano bajo, las temperaturas oscilan entre 12 y 18°C, se dan lluvias durante

todo el año, pero sin llegar a ser excesivas. Posee paisajes ondulados y pendientes, aunque existen terrenos planos.Bosque Muy Húmedo Montano Bajo

Se ubica a alturas entre los 1.800 y los 2.800 m.s.n.m. Las oscilaciones de temperatura se encuentran, también, entre 12 y 18°C, con un promedio anual de lluvias de 2.000 a 4.000 mm.

Esta formación se presenta donde las laderas de las cordilleras se ven expuestas al efecto de las masas de aire húmedo, las cuales al ascender se enfrían y producen abundantes lluvias sobre las montañas.

El relieve de esta zona de vida es pronunciado con terrenos montañosos, ríos y quebradas que corren por cañones escarpados.

Aunque muchas áreas de esta formación permanecen aún en forma de bosques, gran parte de los mismos, se han transformado para dedicarlos a actividades agro económicas.

Bosque Píuvial Montano BajoLocalizado entre los 1 500 y los 2 500 metros de altura, en áreas volcánicas con temperaturas entre los 12 y los 18 grados, y precipitación entre los cuatro mil y seis mil milímetros.Es una zona ventosa y casi siempre nublada, caracterizada por nacientes de agua y suelo rico en humus. Con algunas áreas ubicadas en depresiones del relieve, especialmente expuestas a la influencia de los vientos alisios del norte, lo que hace que los árboles crezcan inclinados en dirección al viento.

Bosque Pluvial PremontanoSe caracteriza por presentar una precipitación anual superior a los 4000 mm.Los bosques de esta zona son siempre verdes, muy densos, de mediana altura, con alta biodiversidad, abundante cantidad de epífitas, musgos que cubren casi toda la superficie. Además, las palmeras y los helechos arborescentes son comunes en el sotobosque.

Bosque Húmedo Montano BajoEn la zona de bosque húmedo montano bajo, las temperaturas oscilan entre 12 y 18°C, se dan lluvias durante

todo el año, pero sin llegar a ser excesivas.Posee paisajes ondulados y pendientes, aunque existen terrenos planos.

Bosque Muy Húmedo Montano BajoSe ubica a alturas entre los 1.800 y los 2.800 m.s.n.m. Las oscilaciones de temperatura se encuentran,

también, entre 12 y 18°C, con un promedio anual de lluvias de 2.000 a 4.000 mm.

Esta formación se presenta donde las laderas de las cordilleras se ven expuestas al efecto de las masas de aire húmedo, las cuales al ascender se enfrían y producen abundantes lluvias sobre las montañas.

El relieve de esta zona de vida es pronunciado con terrenos montañosos, ríos y quebradas que corren por cañones escarpados.

Aunque muchas áreas de esta formación permanecen aún en forma de bosques, gran parte de los mismos, se han transformado para dedicarlos a actividades agro económicas.

Bosque Pluvial Montano BajoLocalizado entre los 1 500 y los 2 500 metros de altura, en áreas volcánicas con temperaturas entre los 12 y los 18 grados, y precipitación entre los cuatro mil y seis mil milímetros.Es una zona ventosa y casi siempre nublada, caracterizada por nacientes de agua y suelo rico en humus. Con algunas áreas ubicadas en depresiones del relieve, especialmente expuestas a la influencia de los vientos alisios del norte, lo que hace que los árboles crezcan inclinados en dirección al viento.

Formaciones vegetales de Costa RicaEntre las formaciones vegetales de nuestro país se encuentran las siguientes: sabana y matorral espinoso,

bosque deciduo, bosque de manglar, bosque semideciduo estacional submontano, bosque muy húmedo siempre verde montano, páramo subalpino. Algunas ¡coinciden con las zonas de vida de Holdridge, por lo que se usan, indistintamente los dos nombres para referirse a ellasSabana y matorral espinosoSe denomina sabana a la formación herbácea entre 1,5 y 2 metros de altura, en la que predominan gramíneas continuamente, así como una temperatura media de 28 grados Celsius, que se localiza en Guanacaste, de Cañas hacia el norte, hasta la frontera con Nicaragua, y en la Península de Nicoya, alrededor del Parque Nacional de Barra Honda.También se localizan sabanas, en condiciones de humedad, en el suroeste del país, en las poblaciones de Boruca y Volcán en la Cordillera de Salamanca.Los suelos de esta formación son de origen volcánico, delgados y de poco drenaje, los de la Península de Nicoya son calcáreos.En la sabana guanacasteca, las hierbas dominantes son moriseco, pica pica, jaragua, escobilla, ciperáceas, dormilona y chan. Entre los árboles y arbustos destacan guácimo, madero negro, cornizuelo, jícaro y nance.En las sabanas del sur del país se encuentran guácimo, nance, y raspaguacal. La fauna es similar a la del bosque tropical seco o deciduo.Bosque de manglarCorresponde a un ecosistema integrado, autosuficiente, con seres vivos altamente adaptados para vivir en la zona de transición entre el mar abierto y la tierra firme, caracterizado por suelos periódicamente anegados por agua salada, y por efectos de marea y salinidad fluctuante.Se localizan en ambas costas del país, en el oeste, en las desembocaduras de los ríos Sierpe, Torraba, Tempisque, Parrita y Tárcoles; en el este en Puerto Viejo, en Moín y en los Canales de Tortuguero.En los bosques de mangles se encuentran dos especies, el mangle salado y el rojo, ambos crecen sobre sedimentos marinos; conforme se va dejando atrás la influencia de las mareas, aparecen otros árboles Hibiscus, palmeras, gramíneas, bejucos y arbustos.Bosque semideciduo estacional submontanoPosee árboles altos y tupidos que impiden el paso de la luz, como higuerones, jobo, guanacaste, espaveles y guacimos, en los que crecen guarías, orquídeas y lianas. También se conoce como selva ecuatorial.Se ubica en una estrecha faja de la vertiente pacífica de la Cordillera de Guanacaste, en Tilarán, el Valle Central y el Valle de los Santos.Como especies animales comunes se citan ardillas, conejos, zarigüeyas y entre las aves sobresalen los jilgueros. En nuestro país una parte importante de este tipo de bosque se ha destinado a actividades agrícolas y ganaderas.