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UNIDAD 1
BIOLOGIA: CIENCIA DE LA VIDA
TEMAS A DESARROLLAR
Características de los seres vivos Niveles de organización de los seres vivos Virus Método científico
OBJETIVO DE APRENDIZAJE DE CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS
Definir la biología como ciencia de la vida. Identificar las características de los seres vivos
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE DE NIVELES DE ORGANIZACIÓN
Diferenciar los niveles de organización de la materia viva. Construir una jerarquía de organización biológica, que incluya los niveles característicos de los organismos individuales y los niveles característicos de sistemas ecológicos.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE DE LOS VIRUS
Definir es un virus. Saber la estructura de los virus. Saber clasificar a los virus según su forma, por el tipo de ácido nucleico, por el organismo que ataca o por el órgano que atacan. Diferenciar el ciclo lítico con el lisogénico
OBJETIVO DE APRENDIZAJE DEL METODO CIENTIFICO
Explicar cada una de las etapas del método científico Diseñar una investigación para probar una hipótesis dada, utilizando el procedimiento y la terminología del método científico.
INTRODUCCION
El brote de influenza H1N1 (gripe) se convirtió en el centro de atención mundial en abril de 2009. En pocos meses, más de 200 países habían notificado casos confirmados de esta enfermedad viral, la gripe H1N1 había causado miles de muertes. De acuerdo con Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (CDC), de Estados Unidos, más de 200 agentes patógenos conocidos (organismos causantes de enfermedades) tienen el potencial de amenaza mundial. Históricamente, las cepas virales nuevas han cobrado muchas vidas humanas. Por ejemplo, en 1918, una pandemia de gripe mató a más de 20 millones de personas en todo el mundo. Los epidemiólogos advierten que aún hoy en día una pandemia de gripe podría matar a millones de personas. Las pandemias como la gripe H1N1 tienen un impacto global negativo. Afectan muchos aspectos de la vida, como la economía, los viajes, el turismo y la educación.
Armados con nueva tecnología, los biólogos trabajan estrechamente con profesionales de la salud pública y de otras áreas de la salud para prevenir pandemias peligrosas. Cuando surge un nuevo agente causante de enfermedad, los biólogos estudian sus relaciones evolutivas con patógenos conocidos. Por ejemplo, los investigadores han determinado que la pandemia de gripe de 1918 fue causada por el virus de influenza A (H1N1) que pudo haber mutado y recientemente emergido de una cepa porcina o aviar. La cepa de H1N1 que fue identificada en 2009 estuvo relacionada con el patógeno de 1918. Los biólogos determinaron que la cepa de H1N1 de 2009 evolucionó a partir de una combinación de cepas de este virus provenientes de cerdos, aves y seres humanos infectados. Además encontraron que esta cepa de H1N contiene una combinación única de segmentos de genes para los que los humanos no tienen inmunidad preexistente. Conocer acerca de los orígenes de los virus proporciona pistas importantes sobre su estructura y comportamiento, y sugiere hipótesis para combatirla. Entonces, los científicos deben probar sus hipótesis en el laboratorio. Los investigadores fueron capaces de determinar los antígenos (ciertas proteínas) en la superficie del H1N1. Estos antígenos se unen con los receptores de las células humanas para infectarlas. Con base en estudios detallados de la gripe H1N1, la vacuna se desarrolló rápidamente. Los agentes patógenos pueden atacar y expandirse rápidamente, y la continua evolución de los patógenos resistentes a los medicamentos constituye un reto importante. Las nuevas variedades de H1N1 siguen apareciendo, y los investigadores los deben caracterizar de forma rápida y evaluar su virulencia potencial. Los científicos predicen que las nuevas variedades pueden mostrar una mayor resistencia a los medicamentos y pueden ser más virulentas. Además, las vacunas que se han desarrollado recientemente podrían no ser efectivas. Este es un momento excitante para estudiar biología , la ciencia de la vida. Los importantes y nuevos descubrimientos biológicos que se están haciendo casi a diario afectan cada aspecto de nuestras vidas, incluyendo la salud, alimentación, seguridad, interacción con otras personas y seres vivos y con el entorno ambiental del planeta. Los conocimientos que surgen proporcionan nuevos puntos de vista acerca de la especie humana y de los millones de otros organismos con los que compartimos este planeta. La biología afecta nuestras decisiones personales, gubernamentales y sociales. Por ejemplo, se necesita un esfuerzo combinado de todos los niveles de la sociedad humana para proporcionar los recursos y conocimientos a fin de enfrentar los desafíos de una pandemia mundial. Sea cual sea su especialidad universitaria o el objetivo de su carrera, los conocimientos de los conceptos biológicos son una herramienta vital para la comprensión de nuestro mundo y para cumplir con muchos de los retos personales, sociales y globales a los que nos enfrentamos. Entre estos desafíos están la creciente población humana, la disminución de la diversidad biológica, la disminución de los recursos naturales, el cambio climático global y la prevención y cura de enfermedades, tales como enfermedades del corazón, cáncer, diabetes, enfermedad de Alzheimer, síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), y la gripe. Enfrentar estos desafíos requerirá de los esfuerzos combinados de biólogos y otros científicos, profesionales de la salud, educadores, políticos y ciudadanos con información de biología. Este libro es un punto de partida para la exploración de la biología. Le proporcionará los conocimientos básicos y las herramientas para ser parte de esta fascinante ciencia, así como un miembro más informado de la sociedad.
CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS
Un organismo vivo es básicamente, material físico-químico que exhibe un alto grado de complejidad, puede autorregularse, posee metabolismo y se perpetúa así mismo a través del tiempo. Los seres vivos exhiben en general las siguientes características: Movimiento.- Es una de las características más evidentes de los seres vivos, comprende los movimientos dentro del organismo y los que sirven para desplazarse de un lugar a otro. Incluye el movimiento de los órganos, fluidos o moléculas dentro del citoplasma.
Adaptabilidad. - A través de largos periodos de tiempo han ocurrido cambios. Los que ha determinado la evolución de los organismos a menudo la evolución ha sido adaptativa. Estos cambios pueden ser modificaciones anatómicas, funcionales, bioquímicas o de comportamiento. Homeostasis. - Es la facultad de desarrollar durante un tiempo determinado, propiedades estructurales o funcionales que la permitan subsistir y reproducirse sometidos en las condiciones de un medio especial. Las estructuras organizadas y complejas no se mantienen fácilmente, existe una tendencia natural a la pérdida del orden denominada entropía. Para mantenerse vivos y funcionar correctamente los organismos vivos deben mantener la constancia del medio interno de su cuerpo, proceso denominado homeostasis (del griego "permanecer sin cambio"). Entre las condiciones que se deben regular se encuentra: la temperatura corporal, el pH, el contenido de agua, la concentración de electrolitos etc. Gran parte de la energía de un ser vivo se destina a mantener el medio interno dentro de límites homeostáticos.
Reproducción y herencia.- Es una de las características más universalmente reconocidas. Es la capacidad de los organismos para producir nuevos individuos de su misma especie. Dado que toda célula proviene de otra célula, debe existir alguna forma de reproducción, ya sea asexual (sin recombinación de material genético) o sexual (con recombinación de material genético). La variación, que Darwin y Wallace reconocieran como fuente de la evolución y adaptación, se incrementa en este tipo de reproducción. La mayor parte de los seres vivos usan un producto químico: el ADN (ácido desoxirribonucleico) como el soporte físico de la información que contienen. Algunos organismos, usan ARN (ácido ribonucleico) como soporte. Si existe alguna característica que pueda mencionarse como la ESENCIA misma de la VIDA, es la capacidad de un organismo para reproducirse. Organización y complejidad. - Es una característica común de la vida. Un ser viviente es el producto de una organización precisa que puede apreciarse desde varios niveles. Tal como lo expresa la TEORÍA CELULAR (uno de los conceptos unificadores de la biología) la unidad estructural de todos los organismos es la CÉLULA. La célula en sí tiene una organización específica, todas tienen tamaño y formas características por las cuales pueden ser reconocidas. Algunos organismos estás formados por una sola célula (unicelulares), en contraste los organismos complejos son multicelulares, en ellos los procesos biológicos dependen de la acción coordinada de las células que los componen, las cuales suelen estar organizadas en tejidos, órganos, etc.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN
Es importante conocer como se ha organizado la materia, ya que todo lo que existe en la naturaleza es materia (rocas, animales, vegetales, microorganismos, etc.). La materia ha sufrido transformaciones a lo largo del tiempo, por lo que se ha hecho extremadamente heterogénea. Estas transformaciones han dado origen a diversos grados de complejidad de la materia, denominadas NIVELES DE ORGANIZACIÓN, estos son tres: √ Químico √ Biológico √ Ecológico NIVEL QUÍMICO: Es un nivel abiótico (sin vida) y presenta subniveles que son: A) ATOMICO: Constituye la base de la organización de la materia como el C, H, O, N, Na, K, Ca, I, F, Al, P, S, etc. B) MOLECULAR: Se forman por la unión de elementos químicos por ejemplo. H 2 O, HCl, H 2 SO 4 , etc. Las moléculas por su peso molecular pueden ser: Micromoléculas: Son moléculas que presentan bajo peso molecular como el agua, dióxido de carbono, metano, etc. Macromoléculas: son moléculas de alto peso molecular como glúcidos, lípidos, ácidos nucleicos y proteínas. C) AGREGADOS SUPRAMOLECULARES: Es la unión de macromoléculas a través de enlaces débiles como en virus, ribosomas, membrana, paredes celulares, etc.
NIVEL ECOLOGICO:
Nivel ecológico organización superior (abiótica y biótica) que presenta los subniveles como son: a) POBLACIÓN: Es el conjunto de individuos de una misma especie que viven en un espacio y Momento determinado, como la población de peces de la especie: piraña en el río Amazonas. b) COMUNIDAD : Es el conjunto de poblaciones de plantas y animales que viven en un espacio y momento determinado. La comunidad mantiene una relación sostenida de interdependencia entre las poblaciones que la conforman, por ejemplo: las plantas, los animales, los hongos, etc. c) ECOSISTEMA: Considerado como la unidad de la Ecología, relaciona a todos los seres vivos de una comunidad con el medio ambiente, puede tener dimensiones variables como un acuario, un lago, un charco de agua, el océano, el bosque, etc. d) BIOMA: Conjunto de comunidades de flora y fauna que ocupan extensiones bastante grandes y tienen clima común. Ejemplo: los desiertos, la pradera, la tundra. e) BIÓSFERA: Comprende todas las áreas de la tierra, agua y aire, donde se desarrollan o encuentran formas de vida. Están formados por la atmosfera, litosfera e hidrosfera. ECÓSFERA: Se puede considerar como la suma total de los ecosistemas de la tierra, por lo tanto incluye a la biosfera y a los factores físicos con los que se interrelaciona, la ecósfera es el nivel más alto de organización.
Cápside: cubierta proteica que protege y aísla el ácido nucleíco. Recibe también el nombre de cápsula vírica y presenta distintas formas. Esta estructura está formada por una única proteína que se repite. Cada una de estas unidades proteicas se denomina capsómero. Algunos virus presentan una envoltura membranosa, perteneciente a la célula que ha infectado. Esta envoltura facilita la infección de otras células de la misma estirpe celular que la célula infectada. Según la forma de la cápside del virus se pueden clasificar en: Virus helicoidales: cápsides alargadas, donde los capsómeros se disponen de forma helicoidal en torno al ácido nucleíco. Estos virus infectan células vegetales. Virus (poliédricos) icosaédricos: cápsides redondeadas con capsómeros triangulares. Estos virus infectan células animales. Virus mixtos, o complejos: cápsides con una zona icosaédrica, seguida de otra zona helicoidal. estos virus infectan bacterias.
REPLICACIÓN VIRAL
Los virus sólo se multiplican en células vivientes. La célula huésped debe proporcionar la energía y la maquinaria de síntesis, también los precursores de bajo peso molecular para la síntesis de las proteínas virales y de los ácidos nucleicos. El ácido nucleico viral transporta la especificidad genética para cifrar todas las macromoléculas específicas virales en una forma altamente organizada. La primera etapa de la infección viral es la interacción de un virión con un sitio receptor específica de la superficie celular. Por ejemplo, el virus de la inmunodeficiencia humana (HIV) se une al receptor CD4 en las células del sistema inmunitario y se cree que el virus de la rabia interactúa con los receptores de acetilcolina y que el virus de Epstein-Barr reconoce al receptor para el tercer componente del complemento en las células B. Es probable que cada célula susceptible posea por lo menos 100,000 sitios receptores para un virus dado. Después de la fijación, la partícula viral entra en la célula. Esta etapa se conoce como penetración, viropexia o fagocitosis. Posteriormente se da la pérdida de la cubierta viral. Poco después de quedar descubierto el genoma viral, se inicia la fase sintética del ciclo de replicación del virus. El aspecto esencial de la replicación viral consiste en que deben transcribirse los ARNm específicos del ácido nucleico viral para que se exprese y duplique con éxito la información genética. Una vez que se logra esta etapa, los virus recurren a los componentes de la célula para traducir el ARNm. Durante la replicación viral se sintetizan todas las macromoléculas especificadas del virus en una secuencia muy organizada. La proteína viral se sintetiza en el citoplasma, sobre los polirribosomas compuestos por ARNm específico del virus y ribosomas de la célula huésped. El ADN viral suele replicarse en el núcleo. El ARN genómico viral se duplica generalmente en el citoplasma celular, aunque hay excepciones. Los genomas virales recién sintetizados y los polipéptidos de la cápside se ensamblan para formar los virus descendientes. Las cápsides icosaédricas pueden condensarse en ausencia de ácido nucleico, en tanto que las nucleocápsides de los virus de simetría helicoidal no pueden formarse sin ARN viral. No existen mecanismos especiales para la liberación de virus carentes de cubierta; las células infectadas acaban por experimentar lisis y liberar las partículas virales.
ALGUNOS VIRUS QUE AFECTAN A LOS VERTEBRADOS
MÉTODO CIENTÍFICO
Por proceso o "método científico" se entiende aquellas prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de proceder con el fin de exponer y confirmar sus teorías. Las teorías científicas, destinadas a explicar de alguna manera los fenómenos que observamos, pueden apoyarse o no en experimentos que certifiquen su validez. Sin embargo, hay que dejar claro que el uso de metodologías experimentales, no es necesariamente sinónimo del uso del método científico, o su realización al 100%. Por ello, Francis Bacon definió el método científico de la siguiente manera: Observación: Observar es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad, puede ser ocasional o causalmente. Consiste en la recopilación de hechos acerca de un problema o fenómeno natural que despierta nuestra curiosidad. Las observaciones deben ser lo más claras y numerosas posible, porque han de servir como base de partida para la solución. Hipótesis: Planteamiento mediante la observación siguiendo las normas establecidas por el método científico. Es la explicación que nos damos ante el hecho observado. Su utilidad consiste en que nos proporciona una interpretación de los hechos de que disponemos, interpretación que debe ser puesta a prueba por observaciones y experimentos posteriores. Las hipótesis no deben ser tomadas nunca como verdaderas, debido a que un mismo hecho observado puede explicarse mediante numerosas hipótesis. El objeto de una buena hipótesis consiste solamente en darnos una explicación para estimularnos a hacer más experimentos y observaciones. Probar la hipótesis por Experimentación. Consiste en la verificación o comprobación de la hipótesis. La experimentación determina la validez de las posibles explicaciones que nos hemos dado y decide el que una hipótesis se acepte o se deseche. Tesis o teoría científica ( Conclusiones ). Es una hipótesis en cual se han relacionado una gran cantidad de hechos acerca del mismo fenómeno que nos intriga. Algunos autores consideran que la teoría no es otra cosa más que una hipótesis en la cual se consideran mayor número de hechos y en la cual la explicación que nos hemos forjado tiene mayor probabilidad de ser comprobada positivamente. Así queda definido el método científico tal y como es normalmente entendido, es decir, la representación dominante del mismo. Esta definición se corresponde sin embargo únicamente a la visión de la ciencia denominada positivismo en su versión más primitiva. Empero, es evidente que la exigencia de la experimentación es imposible de aplicar a áreas de conocimiento como la vulcanología, la astronomía, la física teórica, etcétera. En tales casos, es suficiente la observación de los fenómenos producidos naturalmente, en los que el método científico se utiliza en los estudios (directos o indirectos) a partir de modelos más pequeños, o a partes de este. Principales rasgos que distinguen al método científico
1. Objetividad: Se intenta obtener un conocimiento que concuerde con la realidad del objeto, que lo describa o explique tal cual es y no como desearíamos que fuese. Se deja a un lado lo subjetivo, lo que se siente o presiente. 2. Racionalidad: La ciencia utiliza la razón como arma esencial para llegar a sus resultados. Los científicos trabajan en lo posible con conceptos, juicios y razonamientos, y no con las sensaciones, imágenes o impresiones. La racionalidad aleja a la ciencia de la religión y de todos los sistemas donde aparecen elementos no racionales o donde se apela a principios explicativos extras o sobrenaturales; y la separa del arte donde cumple un papel secundario subordinado a los sentimientos y sensaciones. 3. Inventividad: Es inventivo porque requiere poner en juego la creatividad y la imaginación, para plantear problemas, establecer hipótesis, resolverlas y comprobarlas. Significa que para extender nuestros conocimientos se requiere descubrir nuevas verdades. En cierto sentido, el método nos da reglas y orientaciones, pero no son infalibles
REPASO DE LA UNIDAD
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
METODO CIENTIFICO
