Ramas de la biología. - CIENCIA-COM

Esp. Diego Bastidas Unigarro
Area: Ciencias Naturales y Ed. Ambiental
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BIOLOGIA GRADO 7
OBJETIVOS DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL.
1
OBJETIVO GENERAL.
Que el estudiante desarrolle un pensamiento científico que le permita contar con una teoría
integral del mundo natural dentro del contexto de un proceso de desarrollo humano integral,
equitativo y sostenible que le proporcione una concepción de sí mismo y de sus relaciones
armónicas con la sociedad y la naturaleza
2
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Que el estudiante desarrolle la capacidad de:

Interpretar los fenómenos de la realidad mediante la formulación de hipótesis que puedan
llevar a la argumentación y diseño de experiencias que las pongan a prueba para demostrar
su validez, dentro de un ambiente de respeto por la persona de sus compañeros y del
profesor.

Imaginar nuevas alternativas, nuevas posibilidades en el momento de resolver un problema,
de formular una hipótesis o de diseñar un experimento.

Hacer observaciones cuidadosas para trabajar seria y dedicadamente en la prueba de una
hipótesis, en el diseño de un experimento en la toma de medidas y en general en cualquier
actividad propia de las ciencias.

Desarrollar el amor por la verdad y el compromiso hacia el desarrollo del conocimiento.

Argumentar éticamente su propio sistema de valores a propósito de los desarrollos
científicos y tecnológicos, en especial de aquellos que tienen implicación para la
conservación de la vida en el planeta.

Contribuir con el desarrollo de un equilibrio emocional que le permita una relación armónica
con los demás y una resistencia a las frustraciones que puedan impedirle la culminación de
proyectos científicos, tecnológicos y ambientales.

Contribuir en la sensibilización frente a la problemática ambiental a nivel mundial y local
para formar una conciencia ambiental que le permita tomar parte activa y responsable en
toda actividad a su alcance dirigida a la conservación de la vida en el planeta.

Desarrollar una concepción de la técnica y la tecnología como productos culturales que
pueden y deben ser utilizados para el beneficio humano dentro del contexto de un
desarrollo sostenible.
GENERALIDADES.
RAMAS DE LA BIOLOGÍA.
El tèrmino biología se deriva de las raíces griegas bios: vida y logos: estudio. La biología es
una parte de las ciencias naturales que tiene como objeto de estudio todo lo relacionado con la
vida y sus procesos.
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La biología como ciencia es muy amplia y para su estudio se divide en ramas:
Zoologìa es la rama de la biología que estudia lo relacionado con los animales.
Botànica, es la parte de la biología que estudia los vegetales, su clasificación, estructura,
funcionamiento.
.
Anatomìa, es la rama de la biologìa que estudia la estructura o conformaciòn interna de los
seres vivos. Se puede hablar de anatomía vegetal, anatomía animal, anatomía humana.
Histologìa, es la parte de la biología que estudia los tejidos, entendidos como la agrupación de
células que realizan una función.
Citologìa es la parte de la biología que estudia todo lo relativo a la célula, su estructura y
funcionamiento.
Biogeografìa, es la rama de la biología que estudia la distribución de los seres vivos en el
planeta.
Genética, es la rama de la biología que estudia las características hereditarias que se
transmiten de generación en generación.
Microbiologìa es la parte de la biología que estudia los microorganismos. Dentro de esta rama
se puede hablar de bacteriología que estudia las bacterias, virología que estudia los virus,
micología que estudia los hongos.
Ecologìa, es la rama de la biología que estudia la biología que estudia al ser vivo en relación
con el ambiente.
Ontologìa, estudia la evolución del ser vivo a través del tiempo.
Taxonomìa, es la rama de la biología que estudia la clasificación o agrupación de los seres
vivos según sus características.
Bioquìmica, es la rama de la biología que estudia las complejas reacciones químicas que se
realizan en los seres vivos.
Morfologìa, es la rama de la biología que estudia la forma externa de los seres vivos, la
disposición de sus partes o sus órganos.
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Embriologìa, es la rama de la biología que estudia el desarrollo comparativo de los seres
vivos.
Actividad.
Realice un gràfico relacionado con cada una de las ramas en que se divide la biología.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN EL SER VIVO.
Recordemos que todos los seres vivos están formados por células, cuando un ser vivo tiene
una sola célula se denomina unicelular, como por ejemplo bacterias, paramecio, ameba,
euglena…
Cuando los seres vivos están formados por muchas células se denominan pluricelulares.
En los seres pluricelulares las células se asocian formando tejidos o epitelios, los tejidos se
agrupan para conformar órganos que pueden tener màs de un tipo celular o tipos de tejidos;
los órganos a su vez se agrupan para formar aparatos y sistemas que cumplen funciones más
globales. El conjunto de aparatos y sistemas conforma un organismo o individuo.
Hay que tener en cuenta que en un sistema predomina una sola clase de tejido: en el sistema
óseo predomina el tejido óseo, formado por osteocitos y osteoblastos. En el sistema
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muscular predomina el predomina tejido muscular formado por células llamadas mioblastos.
En el sistema nervioso el tejido nervioso formado por células llamadas neuronas.
FUNCIONES DEL SER VIVO
Todo ser vivo, con el fin de mantenerse con vida, necesita cumplir funciones. Estas funciones
pueden clasificarse en 3 grupos:
 Funciones de nutrición
 Funciones de relación
 Funciones de reproducción.
Las funciones de nutrición son aquellas que se realizan con el fin de mantener la vida. Entre
estas funciones están por ejemplo la digestión, la respiración, la circulación, la excreción, entre
otras.
Las funciones de relación son aquellas que permiten informarnos no solo del estado interno
del organismo sino también en la relación con el ambiente. Entre estas funciones tenemos la
sensibilidad, las sensaciones que nos dan los órganos de los sentidos (vista, oído, olfato, tacto,
gusto). Además nos informan las sensaciones de posición, equilibrio o estado general del
organismo.
Las funciones de reproducción tienen como finalidad mantener la especie, permiten el
crecimiento y desarrollo, forman la descendencia con el fin de perpetuar la especie evitando su
extinción.
ORGANISMOS PROCARIOTICOS Y EUCARIOTICOS.
Toda célula presenta 3 estructuras básicas que son membrana plasmática, citoplasma y
material genético. Sus características se resumen en el siguiente cuadro:
Estructura
Membrana plasmática
Citoplasma
Material genético o ADN
Descripción
Rodea la célula confiriéndole el límite con el ambiente. A través de
ella la célula interactúa con su entorno mediante el intercambio de
sustancias.
Es la zona que comprende el interior de la célula. Es un medio
acuoso en el que ocurre la mayor parte del metabolismo celular.
El ADN (ácido desoxirribonucleico) controla las características
estructurales y funcionales de la célula.
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Las células son el origen de la vida en la tierra, se dividen en dos grandes grupos: procariontes
y eucariontes.
Las células procariontes son seres vivos unicelulares, parte del reino mònera, cuyas células
más representativas son las bacterias. Las células procariontes se dividen rápidamente y su
principal característica es que no posee envoltura nuclear, tienen una sola molécula circular de
ADN (doble hebra) dispersa en el citoplasma.
Además poseen ribosomas, éstos se encuentran en el citoplasma y su principal función es la
producción de proteínas. Son células muy simples comparadas con las células eucariontes.
En los procariontes el citoplasma carece de organización compleja, no posee división
citoplasmática ni organelos, pero sí una rígida y permeable pared celular que rodea a la
membrana plasmática. Algunos de estos organismos unicelulares poseen uno o más flagelos
que sirven para el movimiento de la célula. La mayoría de las células procariotas se
reproducen por fisión binaria.
El siguiente esquema representa una célula procariota (bacteria del tipo bacilo):
Existen diferentes tipos de bacterias, que se denominan según su forma:
Cocos, son esféricas, pueden reunirse en pares para formar diplococos. Cuando forman
cadenas se denominan estreptococos y si se agupan en montoncitos se llaman
estafilococos.
Bacilos son bacterias alargadas, en forma de bastoncitos. Tambièn pueden formar
diplobacilos y estreptobacilos.
Espirilos son bacterias en forma helicoidal (como sacacorchos) por ejemplo las espiroquetas y
otras formas son los vibriones que presentan forma de coma.
El siguiente esquema indica algunas formas bacterianas:
Meningitis :
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




Streptococcus pneumoniae
Neisseria meningitidis
Haemophilus influenzae
Streptococcus agalactiae
Listeria monocytogenes
Otitis :

Streptococcus pneumoniae
La infección ocular :



Staphylococcus aureus
Neisseria gonorrhoeae
Chlamydia trachomatis
Sinusitis :


Streptococcus pneumoniae
Haemophilus influenzae
La infección pulmonar
Faringitis :


Streptococcus pyogenes
Haemophilus influenzae
La infección pulmonar :







Streptococcus pneumoniae
Haemophilus influenzae
Staphylococcus aureus
Mycoplasma pneumoniae
Chlamydia pneumoniae
Legionella pneumophila
Mycobacterium tuberculosis
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Infecciones del cuerpo
La infección de la piel :



Staphylococcus aureus
Streptococcus pyogenes
Pseudomonas aeruginosa
Gastritis :

Helicobacter pylori
Diarrea :






Campylobacter jejuni
Salmonela
Shigella
Clostridium
Staphylococcus aureus
Escherichia coli
Infección urinaria :




Escherichia coli
Enterobacteriaceae
Staphylococcus saprophyticus
Pseudomonas aeruginosa
Enfermedades de Transmisión Sexual (ETS) :





Chlamydia trachomatis
Neisseria gonorrhoeae
Treponema pallidum
Ureaplasma urealyticum
Haemophilus ducreyi
Las células eucariotas son células que tienen el material genético encerrado en una
membrana nuclear que los separa del citoplasma. Entre esta clase de células se encuentran
las que forman los reinos protista, fungi, vegetal y aniimal .
LA CÉLULA
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Los primeros conocimientos sobre la célula se obtuvieron en el Siglo XVII, gracias a la
curiosidad del hombre y a la invención del microscopio. El inglés Robert Hooke pudo observar
en una rebanada fina de corcho, pequeñas estructuras muy parecidas a los panales de las
abejas, a las que llamó celdillas o células.
Los trabajos iniciados por Hooke fueron seguidos por muchos biólogos como el botánico
alemán Mathias Schleiden (1804-1881) y el zoólogo Theodore Schwann (1810-1882), quienes
llegaron a la conclusión que todas las partes de los tejidos vegetales y animales están
conformadas por células.
A partir de las observaciones de estos científicos y los aportes de otros investigadores a lo
largo de muchos años, se conformó la llamada teoría celular, que plantea:
 Todos los seres vivos están formados por una o más células.
 La célula es la unidad de funcionamiento de los seres vivos.
 Todas las células provienen de otras células.
1. Definición.
La célula es considerada como la unidad de origen (genética), estructural (anatómica),
funcional (fisiológica) de todo ser vivo. De origen porque cada célula se origina a partir de otra
de su especie por proceso de división; es unidad estructural porque hace parte anatómica de
todos los seres vivos y es unidad funcional, porque sin ellas los organismos unicelulares o
pluricelulares no cumplirían las funciones necesarias para su existencia.
2. Formas y tamaños de las células.
Las células tienen multitud de formas
dependiendo de la función que cumplan,
sin embargo las formas más comunes,
según la relación de sus dimensiones son
esféricas redondas, aplanadas, alargadas e
irregulares.
Las redondas o esféricas tienen sus 3
dimensiones aproximadamente iguales,
también se denominan isodiamétricas, por
ejemplo los óvulos, los glóbulos rojos de la
sangre de ranas.
En las células aplanadas el largo y el
ancho son mucho mayores que el alto, por ejemplo algunas células epiteliales que forman
zonas de recubrimiento como en la epidermis.
En las células alargadas el largo es mucho mayor que el ancho y el alto. Por ejemplo las fibras
musculares.
En las células irregulares es difícil establecer las 3 dimensiones, en éstas las formas no están
bien definidas y son asimétricas, por ejemplo las
neuronas o células nerviosas que poseen
prolongaciones que les dan un aspecto
estrellado.
Las células no solo difieren en su forma, también
lo hacen en su tamaño. Las hay macroscópicas
y microscópicas, desde el tamaño de 0,1 micra
(0,0001cm) hasta el huevo de un ave de gran
tamaño (el huevo de avestruz cuyo núcleo mide
unos 5 cm de diámetro).
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3. Estructura celular
La célula está constituida fundamentalmente por tres partes: La membrana plasmática, el
citoplasma y el núcleo.
3.1 membrana plasmática
Es una capa delgada que cubre la célula y le permite comunicarse con el medio que la rodea. A
través de la membrana celular o plasmática la célula incorpora nutrientes y gases y elimina
desechos.
Actualmente, por las investigaciones de Singer- Nicholson , se sabe que la membrana
plasmática está constituida fundamentalmente por proteínas y lípidos que recorren la
membrana de un lado a otro, transportando moléculas del exterior al interior celular, esto
indica que la membrana es “fluída”, lo cual significa que tanto los lípidos como las proteínas
que la forman se desplazan y facilitan el transporte de sustancias a través de ella.
Las principales funciones de la
membrana
celular
son
envolver la célula, protegerla y
permitir el intercambio de
partículas
con
el
medio,
mediante los fenómenos de
difusión, ósmosis y transporte
activo. Las células vegetales
presentan además pared celular constituida por celulosa y lignina, lo que permite protegerlas
mejor, darles una forma más definida y mayor dureza. Debido a estas sustancias los tallos de
las plantas son duros y consistentes y en algunas especies se hacen leñosos.
3.2 Citoplasma
Es la zona del protoplasma comprendida luego de la membrana celular y limitada internamente
por el núcleo. En él se encuentran el retículo endoplasmático, los ribosomas, el aparato de
Golgi, los lisosomas, mitocondrias, los centrosomas y las vacuolas, junto con los plastidios (en
las células vegetales) y microtúbulos y microfilamentos
3.2.1 Las mitocondrias
Están formadas por dos membranas elementales:
la externa y la interna que se repliega formando
las llamadas crestas mitocondriales. Estas a su
vez, presentan una porción líquida llamada matriz.
Las mitocondrias están constituidas químicamente
por lípidos, proteínas, vitaminas A, B y C, enzimas
localizadas en la matriz y en las dos membranas y
los ácidos nucléicos ADN y ARN.
Son
consideradas los organelos del metabolismo
energético, ya que suministran la energía
requerida por la célula para su normal funcionamiento. La membrana que conforma la cresta
mitocondrial suministra el mecanismo enzimático para que este organelo cumpla su trabajo: la
respiración celular.
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3.2.2 Vacuolas
Son pequeños cuerpos esféricos llenos de fluidos y
rodeados por un sistema de membranas. Están
conformadas por lípidos y proteínas y facilitan el
intercambio de sustancias con el exterior de la
célula. Las vacuolas poseen diferentes funciones:
Realizan la digestión celular cuando los lisosomas
vierten sus contenido en ellas;
establecen el
equilibrio de gases en la célula y así permiten a
algunos organismos unicelulares flotar en el agua;
regulan el equilibrio hídrico de la célula al estar
controlando
la
cantidad
de
agua,
esto
especialmente en los protozoarios acuáticos.
Se conocen varios tipos de vacuolas:
Vacuolas de jugo celular: son pequeños globos esféricos y líquidos, presentes en células
vegetales y en mínima cantidad en células animales. Estas vacuolas pueden agruparse para
formar lagunas.
Vacuolas alimenticias: Son propias en individuos unicelulares como las amebas y el
paramecio. Se forman por ingestión de alimento, los cuales son transformados en sustancias
asimilables, distribuidas por todo el citoplasma gracias a su continua movilidad. Al final de este
proceso quedan en la vacuola desechos de la actividad celular junto con agua que entra a
medida que salen los productos asimilables. La vacuola entonces se dirige a la superficie para
romperse y dejar en libertad los residuos.
Estas
vacuolas
no
se
presentan
constantemente, sino de acuerdo con las
necesidades alimenticias de la célula.
Vacuolas contráctiles.
Constituye un mecanismo regulador del agua
citoplasmática: cuando el contenido de agua
es abundante, estas vacuolas recogen el
agua y se rompen a intervalos regulares,
descargando su contenido al exterior.
3.2.3 Lisosomas
Son organelos citoplasmáticos parecidos a las mitocondrias pero se diferencias de éstas por
ser más pequeños.
Contienen numerosas enzimas, las cuales intervienen en el
desdoblamiento de macromoléculas, para formar moléculas más sencillas. Además se cree
que los lisosomas intervienen en la destrucción de partículas extrañas, en la disolución de
estructuras que rodean al óvulo en el momento de la fecundación y en la destrucción de
células dañadas o viejas.
3.2.4
Peroxisomas
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Son vesículas parecidas a los lisosomas, cuya membrana se origina en el REL. Contienen
enzimas del tipo oxidasas tales como peroxidasa y catalasa. Son encargados de degradar los
lípidos produciendo peróxido de hidrógeno (H2O2),compuesto tóxico que es transformado en
agua y oxígeno.
3.2.5 Retículo endoplasmático
Es un sistema de membranas que se disponen a
manera de canales y túbulos unidos entre sí y
repartidos por el citoplasma. Cada membrana está
constituida por lípidos y proteínas que se desplazan
para permitir el intercambio de sustancias de la célula
con el exterior. En el retículo endoplasmático se llevan
a cabo algunos procesos de almacenamiento de
sustancias, síntesis, como los procesos de
degradación. Entre los procesos de síntesis están:
 La síntesis de proteínas (especialmente cuando
sobre la membrana del retículo se encuentran
ribosomas formando así el retículo endoplasmático
rugoso, para diferenciarlo del retículo endoplasmático liso cuya membrana se encuentra
libre de ribosomas).
 La síntesis de hormonas esteroidales.
Las sustancias producidas son almacenadas junto con otros productos sintetizados por la
célula en el interior del retículo, en una zona denominada lumen.
3.2.6 Ribosomas
Pueden estar adheridos a la superficie del retículo
endoplasmático rugoso o libres en el citoplasma en forma
aislada o formando polisomas o polirribosomas cuando
forman especies de rosarios.
Están constituidos
especialmente por ARN y proteínas; el ARN está situado en
la periferia y las proteínas en el centro. La función primordial
de los ribosomas es intervenir en la formación o síntesis de
proteínas celulares.
3.2.7 Aparato de Golgi
Tiene como estructura física
básica el dictiosoma que
está
formado
por
un
conglomerado de cisternas
membranosas
engrosadas
hacia
los
bordes
y
separadas entre sí y que
tienen su origen en las
membranas
del
retículo
endoplasmático.
La
membrana de los dictiosomas
que conforman el aparato de
Golgi dispone de enzimas que
interviene en la síntesis de
carbohidratos, especialmente polisacáridos; además presentan lípidos, proteínas y ácidos
nucléicos, e intervienen en los procesos de secreción, formación y elaboración de membranas.
3.2.8 Microtúbulos y microfilamentos.
Conforman principalmente el citoesqueleto que
sirve de armazón celular. Los microfilamentos son
más delgados y están formados de una proteína: la
actina. Los microtúbulos están formados por
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tubulina. Ellos dan origen a los centriolos y el huso mitótico, también a cilios y flagelos.
3.3 EL NÚCLEO.
Es la estructura principal de toda célula ya que regula sus funciones y elabora, ordena y
almacena la información genética. Su forma es esférica y redondeada y generalmente existe
un solo núcleo en cada célula; aunque en algunos protozoarios, especialmente ciliados, poseen
dos o más.
Los organismos protocarióticos carecen de membrana nuclear, por ejemplo las algas verde
azules y bacterias. Los organismos eucarióticos tienen núcleo bien definido con membrana
nuclear.
El núcleo está constituido fundamentalmente por una membrana nuclear, nucleolos y
cromosomas.
La membrana nuclear o carioplasmática es fluida compuesta por proteínas y lípidos.
Presenta poros que permiten intercambio de sustancias entre el citoplasma y el interior del
núcleo.
Los nucleolos
Están conformados químicamente por ARN, proteínas y enzimas; tiene como funciones
principales: Sintetizar los ácidos nucléicos, formar los ribosomas y almacenar ARN.
Los cromosomas son las estructuras celulares encargadas de transmitir las características
hereditarias a la descendencia. Están constituidos por genes que son fracciones de ácidos
nucléicos (ADN)
4.-DIFERENCIAS ENTRE CELULAS ANIMALES Y VEGETALES.
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Las células de animales y vegetales son eucarióticas, es decir, presentan núcleo separado del
citoplasma por la membrana nuclear. Sin embargo existen
algunas diferencias entre ellas:
4.1.-Presencia de centriolo
El centriolo es un organelo formado por microtúbulos, está
cercano al núcleo. Es el encargado de formar el huso mitótico
durante la división celular y también cilios y flagelos encargados
del movimiento celular. Los centriolos están presenten
únicamente en células animales.
4.2.-Solo las células vegetales tienen una pared celular que envuelve la membrana
plasmática. Esta pared contiene celulosa, pectina y lignina haciendo que la célula vegetal sea
rígida.
4.3.-Presencia de plastidios. Los plastos o
plastidios son organelos exclusivos de células
vegetales.
Estos organelos presentan una
membrana doble, contienen moléculas de ADN y
ribosomas.
Se diferencias varias clases de
plastidios: Leucoplastos que no contienen
pigmentos o coloraciones, tales como los
amiloplastos
que
almacenan
almidón.
Cloroplastos que contienen clorofila, pigmento
verde que capta la luz solar para sintetizar hidratos
de carbono a partir de agua y gas carbónico, en el
proceso denominado fotosíntesis. Cromoplastos son plastidios que presentan otras
coloraciones (rojo debido a carotenos, amarillo por la presencia de xantofila)
4.4.-Presencia de vacuola. Es otra de las características de células vegetales. La vacuola es
un organelo celular de gran tamaño delimitado por una membrana llamada tonoplasto.
Generalmente en cada célula hay una gran vacuola que almacena sustancias como pigmentos,
sales, moléculas orgánicas y contiene grandes cantidades de agua, por lo cual cambia el
volumen de la célula sin cambiar el contenido citoplasmático.
4.5 Diferencias entre célula animal y célula vegetal.
Aunque la mayor parte de estructuras celulares existen tanto en células animales como en las
vegetales, si se tiene en cuenta los organelos que son característicos de cada una de las
células animal y vegetal, puede determinarse algunas diferencias, en especial por la función
que realizan en los organismos de los cuales provienen:
CELULA VEGETAL
1.- Presentan formas poliédricas o geométricas.
CELULA ANIMAL
1.- Tienen formas redondeadas.
2.-Además de la membrana celular tienen una 2.- Solamente está recubierta por la
pared celular, formada por celulosa, que la membrana celular.
recubre y le confiere forma rígida.
3.-Presenta vacuolas grandes y abundantes
3.-Las vacuolas son escasas y pequeñas
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4.-Posee cloroplastos, que contienen clorofila, 4.-No poseen cloroplastos.
pigmento verde que les permite realizar Dependen del alimento fabricado por los
fotosíntesis.(autótrofos)
vegetales. (Heterótrofos).
5.-Tiene centrosoma, el cual interviene en
la división celular.
5.-No posee centrosoma
6.-Frecuentemente
almidón.
presenta
Célula vegetal
animal
granos
de 6.-Nunca tiene gránulos de almidón, a
veces tiene de glucógeno.
Célula