Texto prefacultativo, Apuntes de Biología

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Biología

Proceso de

admisión

ACADÉMICA GESTIÓN 2020 BIOLOGÍA

REVISIÓN, CORRECCIÓN Y EDICIÓN:

Dra. Leslie Daza Cazana Dr. Félix Sandoval Ríos

Este libro es una reimpresión de la gestión 2014

La Paz, Septiembre de 201 9

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• TEMA 1: GENERALIDADES E IMPORTANCIA DE SU ESTUDIO…………………………………… ÍNDICE
• TEMA 2: SISTEMA CELULAR I…….……………………………………………………………………
• TEMA 3: SISTEMA CELULAR II…………………………………………………………………………
• TEMA 4: SISTEMA CELULAR III………………………………………………………………………...
• TEMA 5: FISIOLOGÍA CELULAR………………………………………………………………………..
• TEMA 6: HISTOLOGÍA TEJIDO EPITELIAL Y CONECTIVO………………………………………..
• TEMA 7: TEJIDO MUSCULAR Y NERVIOSO………………………………………………………….
• TEMA 8: SANGRE………………………………………………………………………………………..
• TEMA 9: GENÉTICA……………………………………………………………………………………..
• TEMA 10: CICLO CELULAR……………………………………………………………………………

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TEMA1.

La Biología , (gr. bio = vida y logos = estudio o tratado), término introducido en Alemania en 1800 y divulgado por el biólogo Jean Bautiste de Lamarck con el objeto de reunir en ella las disciplinas que trataban las formas vivas de la naturaleza, es una rama de las Ciencias Naturales que estudia las leyes de la vida. Por tanto, estudia a los organismos en su forma ( morfología ); en su función ( fisiología ); factores hereditarios ( genética ); su clasificación ( taxonomía ); fósiles ( paleontología ); abarcando también la estructura general de los cuerpos (anatomía); de las células ( citología ); de los tejidos humanos y animales (histología), de las plantas en general (botánica); y de los animales ( zoología ).

Incluye también una parte de la biología que estudia los seres vivientes al nivel de sus moléculas, en este punto la biología se une con la química para entender la bioquímica que le ayuda al estudio de las transformaciones y aprovechamiento de las materias orgánicas e inorgánicas por los seres vivos.

En la unión de la biología con la física obtenemos la biofísica que aplica los métodos y principios fundamentales de la física, al análisis de la estructura y función de los seres vivos, tales como los fenómenos eléctricos que acompañan al funcionamiento de los nervios y músculos, y la mecánica de la visión y audición.

De esta manera la biología se constituye en una ciencia que reúne un amplio campo de conocimientos capaces de integrarse y reforzarse con otras ciencias.

1. GENERALIDADES E IMPORTANCIA DE SU ESTUDIO

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1.2 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA VIDA

Generalmente es más fácil reconocer la vida que definirla. Todo el mundo puede reconocer que un gato es un ser vivo y que una roca no lo es. ¿Cuáles son entonces las propiedades de un ser vivo que lo distinguen de otro no vivo?

Las rocas muestran complejidad, están integradas por minerales de varias clases dispersos en ellas. Sin embargo, su organización es simple si se contrasta con el de un ser vivo. Por tanto, en el estudio de los seres vivos se puede identificar unamayor complejidad en su estructura, que nos permite establecer los siguientes niveles en su organización:

NIVEL QUÍMICO. Es el nivel más básico de organización. Este incluye a los átomos y las moléculas. Un átomo, es la unidad más pequeña de un elemento químico que posee las propiedades características de dicho elemento. Los átomos se combinan químicamente para formar moléculas. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con un átomo de oxígeno para formar una molécula de agua.

NIVEL CELULAR. Cuando las moléculas se asocian y forman compartimentos especializados conocidos como organelos y otras estructuras que en conjunto constituyen una célula. De esta manera, la célulase constituye en la unidad estructura, funcional y genética de todo organismo vivo capaz de llevar a cabo todas las actividades necesarias para la vida.

De acuerdo a éste nivel de organización los seres vivos se pueden clasificar en: unicelulares (aquellos conformados por una célula) y multicelulares (los conformados por muchas células)

FIGURA 1.2: Molécula de agua

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NIVEL TISULAR. Cuando las células con propiedades semejantes se unen para formar tejidos (ejemplo: tejido muscular, nervioso, etc.) en organismos multicelulares.

NIVEL DE ÓRGANOS. Cuando los tejidos se disponen de tal manera que conforman estructuras de mayor complejidad llamadas órganos (ejemplo: el corazón, el hígado, etc.)

NIVEL DE SISTEMAS Y APARATOS. Cuando los órganos se agrupan conformando sistemas y aparatos para cumplir funciones específicas (ejemplo: sistema nervioso, aparato locomotor, etc.).

NIVEL DE ORGANISMO. Los sistemas y aparatos funcionan de manera coordinada, con gran precisión, conformando en conjunto un complejo organismo como el hombre.

FIGURA 1.3: Niveles de organización de un ser vivo

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Las dos últimas categorías taxonómicas, género y especie, son utilizadas por el Sistema Binominal de Nomenclatura para darle el nombre científico a los organismos.

Este sistema fue desarrollado por Carolus Linnaeus en 1753, y establece que el nombre científico consiste en el género, comenzando con letra mayúscula, y la especie en letras minúsculas, ambos nombres en cursiva y subrayados.

El hombre pertenece al Domiino eucarya, reino animal; filum cordados; clase mamíferos; orden primates; familia homínidos; género Homo y especie sapiens. Por lo que su nombre científico resultaría de la siguiente manera: Homo sapiens

Tradicionalmente, los seres vivos se han clasificado en cinco reinos. Sin embargo, los últimos avances en la biología han llevado a muchos biólogos a reestructurar el sistema de cinco reinos y reagrupar a los organismos en seis reinos que a continuación describiremos.

1.4 LOS REINOS

Desde la época de Aristóteles los organismos vivos se agrupaban en solo dos reinos: animal y vegetal. Dada la ambigüedad de algunos organismos unicelulares, Ernst Haeckel (S. XIX) creó el tercer reino protista , para incluir aquellos organismos unicelulares con aspectos intermedios entre plantas y animales.

El cuarto reino establecido fue el monera , que abarca bacterias y algas verde- azuladas, cuya característica principal es su conformación por células procariotas: sin núcleo celular definido ni organelos. Los organismos de los reinos animal, vegetal y protista, en cambio, están conformados por células eucariotas, es decir con un núcleo y organelos celulares bien definidos.

FIGURA 1.5: Nombre científico del hombre según Sistema Binominal de Nomenclatura

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En 1969 R. H. Whittaker separó a los hongos de las plantas, conformando un quinto reino denominado Fungi.

Pese a haber un consenso en la comunidad científica sobre estos cinco reinos, Carl Woese, microbiólogo estadounidense propuso, a partir de 1977, la necesidad de separar el reino monera, en arqueobacterias y eubacterias, dada la enorme diferencia bioquímica existente entre ambas. De tal manera que en la actualidad los seres vivos están clasificados en seis reinos biológicos, cada uno con características muy particulares.

A. ARQUEOBACTERIAS. - Son un grupo de bacterias procariotas primitivas, que cuentan con historia evolutiva independiente y presentan muchas diferencias bioquímicas con el resto de los seres vivos. Los ambientes extremos a los que están adaptadas las arqueobacterias semejan a las condiciones de la tierra primitiva.

B. EUBACTERIAS. - Son bacterias procariotas que no presentan núcleo ni orgánulos definidos en su interior. La principal diferencia con las arqueobacterias es que las eubacterias cuentan con peptidoglicanos en su pared y una secuencia diferente de nucleótidos en su RNA de transferencia.

C. REINO PROTISTA. Compuesto por los protozoarios, algas, mohos acuáticos (oomicetos) y mohos viscosos. Algunos de estos organismos son multicelulares sencillos mientras que otros son unicelulares.

D. REINO FUNGI (MYCOTA). Lo componen los mohos (hongos) y las levaduras. Estos organismos no realizan fotosíntesis sino que obtienen sus nutrientes al secretar enzimas digestivas en los alimentos y luego lo absorben ya pre digeridos. Los hongos contribuyen a la descomposición de la materia orgánica (organismos muertos y desechos orgánicos) en materiales inorgánicos sencillos, que pueden reutilizar los seres vivos.

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TEMA 2.

Existe un plan maestro que todos los seres vivos comparten, se trate de un animal, una bacteria o una planta, todos están constituidos por una unidad de organización denominada CELULA.

La Citología, es rama de la biología que se encarga del estudio de la estructura, morfología y función de la célula. Proviene del griego Cito =célula y logos =estudio o tratado.

La Citología además se encarga del estudio de los mecanismos de división celular, desarrollo de las células sexuales, fecundación y la formación del embrión. Con el microscopio óptico puede observarse células muertas mediante tinciones, técnicas actuales en microscopía permiten el estudio y la observación de células vivas.

La Citología, tiene gran valor para el diagnóstico de las enfermedades mediante el análisis de las células extraídas de diversos fluidos corporales(citología exfoliativa, Papanicolaou), para la determinación la variación del número, tamaño y forma de los diferentes tipos de células de la sangre(recuento celular), facilita el diagnostico de infecciones agudas y otros procesos patológicos, por ejemplo los eritrocitos con forma de media luna pueden indicar anemia de células falciformes, eritrocitos de mayor tamaño se presentarán en la anemia megaloblastica, eritrocitos pequeños en la anemia por falta de hierro, alteraciones de la inmunidad celular y problemas relacionados con la herencia, etc.

2.1 CÉLULA

El conocimiento de la célula se origina con la aparición del microscópico, por las diferentes observaciones de investigadores y el desarrollo de técnicas cada vez más precisas.

2. SISTEMA CELULAR I

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2.2 HISTORIA

En 1665 Robert Hooke , observo con el microscopio una lámina de corcho, donde vio unas cavidades parecidas a las celdillas del panal a las que denominó células, que fueron nada más que las paredes de células vegetales muertas.

Leeuwenhoek, con otro microscopio de su invención, observo y describió organismos unicelulares de aguas estancadas, bacterias, etc. En 1831, Robert Brown describió el núcleo de la célula. Entre 1835-1839, Von Mohl relata las partes del proceso mitótico Entre 1838-1839, los científicos alemanes, el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann aportan pruebas sobre la estructura celular de los organismos vivientes, fueron los primeros en señalar que los vegetales y los animales se componen de células, Schwann demostró la semejanza de la célula vegetal y animal, estableciendo así la teoría celular

FIGURA 2.1 Representación del microscopio de Robert Hooke y de la imagen de “celdillas” que él observó

En 1840, Purkinje acuña el término de protoplasma En 1855, Rudolph Virchow , indico que las células se dividen y dan origen a nuevas células hijas (omnis cellula e cellula). Finalmente el biólogo Agust Weismann mencionó, que todas las células vivas tienen un origen común y son similares sus estructuras y moléculas que la componen. De acuerdo a las investigaciones se concluye que la teoría celular, refiere que las células son unidades vivientes

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FIGURA 2.3 Representación esquemática de una célula

Los animales y los vegetales están constituidos por millones de células, organizadas en tejidos y órganos.

TAMAÑO, FORMA, NÚMERO Y COLOR DE LAS CELULAS Las células presentan una gran variedad de tamaños, formas y número.

2.3 TAMAÑO DE LAS CÉLULAS

El poder separador del ojo humano normal se estima entre 75 y 100 micrómetros, se entiende por poder de separación a la distancia mínima a partir de la cual ya no es posible distinguir la separación de dos puntos, esto explica el porqué no se pudo observar las células antes de su invención del microscopio.

El microscopio de Leeuwenhoek tenía como poder separador 2 um (micrómetros), los microscopios de finales del siglo alcanzaban a 0.2 um y los primeros microscopios electrónicos llegaban a 0,004 um (1um=una millonésima de metro).

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De acuerdo al tipo de organismos existen células gigantes que pueden verse a simple vista y células que se observan solo con la ayuda de los microscopios, es así que los eritrocitos del hombre miden 7,8 um de diámetro, los anfibios de 60 a 80um, el ovocitos 140 um

FIGURA 2.4 Representación de la variedad de tamaños celulares

FORMA DE LAS CÉLULAS

La forma de las células es muy variada, permite distinguirlas unas de otras y diagnosticarlas al microscopio, esta variedad depende de las acciones mecánicas o de la función específica a que está destinada en los organismos pluricelulares, es así que existen formas prismáticas, cubicas, cilíndricas, fusiformes, estrelladas, ramificadas, etc. La forma de las células puede explicarse por el estudio del desarrollo embrionario del organismo al que pertenecen, el cual determina su especialización.

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Para el estudio de la célula, se realizara en un modelo de célula ideal que tenga todas las características comunes a todas las formas.

NÚMERO DE CÉLULAS

El número de las células de un organismo pueden variar desde una, denominándose unicelulares (protozoos, bacterias) hasta numerosas células a las que se denomina pluricelulares. Se considera que en el organismo humano existen 75 billones de células aproximadamente, de estas 100.000 millones son neuronas.

COLOR DE LAS CÉLULAS

Las células generalmente son incoloras, pero las que poseen color se deben a la presencia de productos denominados pigmentos, elaborados por ellas (células pigmentarias) o de procedencia exógena. Las células con pigmentos propios, pueden tenerlos en disolución, formando pequeñas masas granulosas, por Ejemplo la hemoglobina que da color a la sangre, miohemoglobina proporciona color a los músculos, rodopsina o purpura retiniana del ojo, melanina da color oscuro o pardo a la piel, etc.

2.4 DIFERENCIACIÓN CELULAR

La diferenciación celular es un proceso mediante el cual las células adquieren una forma y función determinada durante el desarrollo embrionario o durante la vida de un organismo pluricelular, especializándose en un tipo celular, es decir que se basa en la activación y desactivación selectiva de genes en una sucesión programada, estos cambios de las características celulares son irreversibles. La morfología de las células cambia durante la diferenciación celular pero el material genético permanece inalterable en algunas excepciones, de tal manera que una célula nerviosa humana no puede transformarse en leucocito ni volver al estado de división rápida, característico de las células embrionarias inmaduras de las que procede.

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Las células que constituyen los diferentes tejidos de un organismo pluricelular presentan diferencias notables en su estructura y función, por Ejemplo las diferencias son extremas entre una neurona, un hepatocito, y un eritrocito de un mamífero, pero contienen la misma información genética, porque sintetizan distintas moléculas de ARN y proteínas sin alterar la secuencia del ADN.

TIPOS DE CÉLULAS MADRE

Existen cuatro tipos de células madre:  Las células madre totipotentes (latin totuspotens "totus" = todo y potens= poder o habilidad) pueden crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darán lugar al saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta). Es decir, pueden formar todos los tipos celulares.  Las células madre pluripotentes, es aquella célula capaz de diferenciarse en varios tipos celulares, no pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), así como el germinal y el saco vitelino. Pueden, por tanto, formar linajes celulares, estas se llaman células madre en los animales y células merismaticas en las plantas.  Las células madre multipotentes son aquellas que sólo pueden generar células de su misma capa o linaje de origen embrionario (por ejemplo: una célula madre mesenquimal de médula ósea, al tener naturaleza mesodérmica, dará origen a células de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras).  Las células madre unipotentes pueden formar únicamente un tipo de célula en particular.