Apuntes

Apunte Nº1 :Origen de la vida (para Biología 2ºB)

El origen de la vida en nuestro planeta está muy relacionado con la formación misma del planeta Tierra. 

Según la teoría de Laplace, la Tierra se formó junto con el Sol y los otros planetas del sistema solar, a partir de una masa única de gases y polvo interestelar en estado incandescente, que al rotar fue desprendiendo pequeñas masas que luego se enfriaron y condensaron formando los planetas. La masa central, más pesada, se aglutinó formando un protosol, que más tarde, se transformaría en el actual Sol. Se estima que esto ocurrió hace 4560* millones de años.
A medida que la Tierra se iba enfriando, se fue solidificando primero una capa superficial: la corteza terrestre. Esta corteza no era entera, sino que estaba fragmentada en trozos llamados placas. Estas placas flotaban, y aún flotan**, sobre una capa terrestre más interna formada por roca líquida o magma: el manto.
En las zonas limítrofes entre las placas se formaron grandes cadenas de volcanes, éstos eruptaban enormes cantidades de material sólido (piroclástico), Líquido (lava) y gaseoso (volátiles).
Entre los volátiles arrojados se encontraban: Vapor de agua (H2O); Dióxido de carbono (CO2); Monóxido de carbono (CO); Amoníaco (NH3); Metano (CH4); Sulfuro de hidrógeno (H2S); Cloruro de Hidrógeno (HCl); Fluoruro de hidrógeno (HF); etc***. Todos estos gases formaron la primera atmósfera terrestre o atmósfera primitiva. Esta atmósfera carecía de oxígeno y por lo tanto era reductora****, es decir, ningún compuesto químico podía oxidarse ni descomponerse. Esta última característica fue decisiva para la síntesis y estabilidad de compuestos químicos necesarios para la vida y su formación espontánea en el planeta.
El vapor de agua en grandes cantidades fue acumulándose en la atmósfera primitiva y a medida que ascendía, se iba enfriando y condensando para luego precipitar en forma de lluvia. Durante miles de años se produjeron tormentas con descargas eléctricas. El agua comenzó a llenar las zonas más hundidas de la corteza, y así se formaron los mares y océanos.
Según la teoría de Oparin-Haldane, hace 4500 millones de años, ya estaban listos los ingredientes para el inicio de la vida: agua líquida, atmósfera reductora, rayos (energía eléctrica), calor (energía geotérmica), radiación ultravioleta (energía radiante del Sol).
Esta teoría, llamada también quimiosintética (de quimio=sustancias químicas y síntesis= formación), postula que los gases volátiles que formaban la atmósfera primitiva se disolvieron en las agua de océanos y mares, y en las zonas litorales costeras calmas, protegidas de los vientos y de las olas, posiblemente en las cavidades rocosas que quedan llenas de agua cuando la marea alta se retira llamadas fosas de marea, con el aporte de descargas eléctricas de los rayos, el calor de la Tierra que todavía estaba caliente, y la radiación ultravioleta del sol, se formaron los primeros compuestos orgánicos simples (azúcares simples o monosacáridos, aminoácidos, y ácidos grasos de cadena corta)*****
A medida que estos compuestos se iban sintetizando e iban aumentando su concentración, formando lo que se denominó caldo primitivo, comenzaron a chocar e interactuar entre ellos formando moléculas orgánicas complejas, mucho más grandes, formadas por la unión o polimerización de moléculas orgánicas más pequeñas. De la polimerización de los monosacáridos, se formaron Polisacáridos; de la polimerización de aminoácidos, se formaron las Proteínas y de la polimerización de los ácidos grasos, se formaron los Lípidos.
Los polisacáridos, los lípidos y las proteínas son las macromoléculas (macro= gigante) que forman a todos los seres vivos.******
Estas macromoléculas comenzaron a agruparse en el caldo de manera particular: los lípidos se encadenaron
 formando una barrera o membrana esférica y en el interior de esta esfera se ubicaron las proteínas y polisacáridos. La membrana lipídica constituía una barrera que separaba un medio externo (el caldo) de un medio interno (el interior de esta esfera). Estas curiosas esferas fueron denominadas por Oparin******* coacervados.
Los coacervados no eran seres vivos, pero poseían una estructura algo parecida a la de una célula viva. Para ser vivos les faltaba la propiedad de reproducirse, es decir, tener la posibilidad de formar otros con las mismas características que ellos (herencia de caracteres), y además, les faltaba la propiedad de la homeostasis, es decir, un equilibrio interno distinto a las condiciones externas. Este equilibrio u homeostasis sólo puede lograrse a través de un conjunto de reacciones químicas internas también llamadas metabolismo.
La única manera de poder tener la posibilidad de reproducirse y a la vez tener un metabolismo que asegure un medio interno en equilibrio es teniendo una macromolécula llamada ADN (ácido desoxirribonucleico), y los coacervados no la tenían.
Pero entonces... ¿de dónde surgió el ADN?
En este punto se abren varias teorías alternativas, todas especulativas, ya que no se han podido comprobar experimentalmente, pero es bastante probable que el ADN haya surgido de otra molécula hermana: el ARN (ácido ribonucleico), esto estaría apoyado en dos evidencias científicas:
a) A fines de la década del `70 se descubrió que todos los meteoritos caídos a la Tierra tienen en su composición química ARN.
b) Se descubrió que una clase de virus: los retrovirus, tienen sólo ARN y utilizando una proteína (enzima) llamada retrotranscriptasa o transcriptasa reversa son capaces de transformarlo en ADN.
Por lo tanto, se cree que el ARN cayó al caldo traído por meteoritos, estas moléculas fueron incorporadas a los coacervados y luego, una proteína interna de los coacervados, parecida a la retrotranscriptasa, se encargó de transformar algunas moléculas de ARN en ADN.
Finalmente surgieron los primeros seres vivos ... ¿Qué características tenían los primeros seres vivos hipotéticos?

• Eran todos unicelulares.
• La célula que los formaba era muy simple y primitiva: tenían una membrana celular que las protegía del exterior (pronto desarrollaron una pared celular más dura por encima de la membrana que los protegía más aún), en su interior no había organelas de membrana ni membrana nuclear, por lo tanto no tenían núcleo y su ADN se encontraba disperso en el protoplasma. La célula que los formaba era entonces procarionte.
• Tenían nutrición heterótrofa: se alimentaban de las macromoléculas (materia orgánica) sobrante del caldo.
• Tenían respiración anaeróbica: Obtenían la energía de la materia orgánica que consumían combinándola con gases como el metano, amoníaco, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono, pero nunca con oxígeno. Recordemos que la atmósfera primitiva carecía de oxígeno.
• Eran acuáticos: solamente en el agua de las fosas fue posible que las macromoléculas se formaran, se combinaran y se organizaran para formar una estructura celular. El agua actuó como filtro de los rayos ultravioleta B que destruyen al ADN.
• Eran flagelados: poseían largas estructuras formadas por microtúbulos que al moverlas los ayudaba a nadar en el agua.
• Eran similares a las actuales bacterias (Arquibacterias).

Hace 3500 millones de años, algunos de estos organismos mutaron (cambiaron su ADN) adquiriendo las enzimas necesarias para poder producir materia orgánica que les serviría como alimento utilizando como energía la luz solar. Este tipo de nutrición llamada autótrofa fotosintética no solamente producía materia orgánica, sino también oxígeno gaseoso (O2). Por primera vez aparecía el oxígeno en la atmósfera producido por seres vivos autótrofos********

El oxígeno producido comenzó a acumularse transformando lentamente a la atmósfera primitiva en la atmósfera tal cual hoy la conocemos. El cielo cambió su color negro a celeste, y parte de este oxígeno se transformó en ozono (O3), que se acumuló en la estratósfera formando la capa de ozono. Esta capa comenzó a filtrar la radiación ultravioleta nociva, en particular los UVB sumamente peligrosos para los seres vivos. La formación de esta capa posibilitó que la vida pudiera establecerse fuera del agua.
La atmósfera dejó así de ser reductora, y el proceso de formación espontánea de moléculas orgánicas y de seres vivos quedó bloqueado para siempre: a partir de este momento y en adelante, las moléculas orgánicas sólo serán formadas por los seres vivos, y todo ser vivo será formado sólo a través del proceso de reproducción de uno o varios seres vivos preexistentes.
A medida que la concentración de oxígeno aumentaba en la atmósfera, los primeros organismos vivos que eran anaeróbicos comenzaron a morir, es probable que nuevamente por mutación, algunos de estos organismos hayan adquirido las cadenas enzimáticas necesarias para aprovechar este oxígeno y combinarlo con la materia orgánica que les servía de alimento para obtener energía. Nacieron así los primeros organismos con respiración aeróbica.
Estos nuevos organismos aeróbicos tenían una eficiencia superior en la obtención de energía que los anaeróbicos, es por esto que rápidamente los desplazaron y comenzaron a evolucionar. Este plus de energía permitía compartimentalizarse, especializarse y crecer en número de células. De este grupo de seres unicelulares procariontes aeróbicos surgieron los unicelulares eucariontes********* y a su vez de estos últimos surgieron los primeros organismos pluricelulares.
A medida que el número de células aumenta en un organismo, se dificulta la llegada de los nutrientes y del oxígeno a cada una de ellas, como así también la evacuación de los desechos que ellas producen. Es por esto que tuvieron éxito los organismos que desarrollaron sistemas de acarreo de aire y de alimento (sistemas respiratorios y digestivos respectivamente), como así también sistemas de eliminación de desechos (sistemas excretores) y sistemas que conecten a todos los demás (sistemas circulatorios) cada vez más eficientes.
Finalmente, fueron favorecidos los organismos pluricelulares que a parte de contar con todos los sistemas anteriores, eran capaces de captar los estímulos del medio externo y responder a estos estímulos defendiéndose, teniendo así más posibilidades de supervivencia. Esto lo lograron desarrollando sistemas nerviosos cada vez más complejos.  

*Esta fecha fue verificada a través del análisis y datación (determinación de antigüedad) de los meteoritos caídos a la Tierra y de material lunar, luego comparados con las las rocas más antiguas de nuestro planeta. Todas las muestras poseen la misma edad: 4560 millones de años.
** El movimiento de las placas terrestres es estudiado por la Tectónica de Placas y se denomina Deriva continental.
*** La composición química de los volátiles fue conocida por el estudio de los volcanes actuales. La ciencia que estudia  a los volcanes se denomina Vulcanología. 
**** Esto se pudo verificar a través del estudio mineralógico de rocas expuestas a la atmósfera en aquella época.
***** Esto fue comprobado por Miller en el laboratorio: en un balón colocó agua, la mezcla de gases que estaban presentes en la atmósfera primitiva, y durante tres días sometió a la mezcla a descargas eléctricas, radiación ultravioleta y calor. Al cabo de una semana analizó el contenido del balón y descubrió que se habían formado monosacáridos, algunos aminoácidos y ácidos grasos de cadena corta.
****** Esto fue comprobado mediante los experimentos de Urey y Fox. Ambos fabricaron un caldo primitivo y luego de agitarlo durante varios días lograron formar proteínas, polisacáridos y lípidos.
******* Alexander Oparin fue un biólogo ruso que experimentalmente generó en el laboratorio los llamados prebiontes o coacervados, y junto a Haldane fue coautor de la presente teoría. 
******** Se encontraron en Groenlandia los fósiles más antiguos: Los estromatolitos. Estos estromatolitos son sedimentos acuáticos litificados con pequeñas improntas (huellas) de colonias de organismos muy pequeños unicelulares productores de oxígeno (autótrofos fotosintéticos) de aproximadamente 3500 millones de años de antigüedad.
********* Según la teoría endosimbionte de Lynn Margullis, Una organismo primitivo, unicelular procarionte y anaeróbico, fagocitó a otro unicelular procarionte aeróbico, y en vez de digerirlo, se estableció una relación simbiótica entre ellos. El organismo fagocitado aportaba más energía a cambio de protección, transformándose así en una mitocondria. Las mitocondrias son organelas indispensables para la obtención de energía en las células aeróbicas eucariotas. Esta misma teoría explicaría el origen de la membrana nuclear presente en las células eucariotas a partir de una célula procariota hipotética. 

Fin

Apunte nº2 : Virus (Biología 2ºB)

Estos organismos fueron inicialmente descritos como agentes infecciosos formados por partículas de un tamaño tan reducido como para atravesar los filtros que retienen las bacterias de menor tamaño, es por esto que al principio se los denominó como "filtrables". Pronto se vio que estaban constituidos por un ácido nucleico y algún tipo de proteína y ni siquiera tenían una organización celular (son organismos acelulares y por lo tanto fuera de la clasificación tradicional de los seres vivos), y que únicamente manifiestan  su actividad vital cuando infectan una célula, por eso se los considera parásitos celulares obligados y constituyen el caso extremo de parasitismo.

Existen virus capaces de infectar bacterias, células animales, células vegetales y hasta células fúngicas. Suelen tener especificidad de acción, es decir, no infectan cualquier tipo de célula o bacteria hospedadora, y además utiliza la maquinaria sintética de ésta para realizar múltiples copias de sí mismo y luego salir en búsqueda de nuevas células huéspedes a quienes infectar.

Estructura de los virus

Un virus suele estar formado por tres tipos de estructuras dispuestas de un modo concéntrico: la envoltura, la cápside y el ácido nucleico. Todos los virus poseen cápside y un ácido nucleico; la envoltura, en cambio, no es una estructura tan general.

Envoltura: la envoltura esta formada por una bicapa lipídica en la que se encuentra incluida alguna proteína integral. Suele derivar de la membrana plasmática de la célula infectada y es una estructura común en los virus que infectan las células animales. Las proteínas de la envoltura desempeñan un papel crucial en la infección vírica, ya que éstas son las responsables de la unión del virus al receptor celular. Por ello, la información para la síntesis de estas proteínas se encuentra en el genoma viral y se expresa durante el proceso infeccioso.

Cápside: la cápside es una estructura que resulta de la agregación de unidades proteicas denominadas capsómeros. La información para la síntesis de los capsómeros se encuentra en el genoma viral y tanto su síntesis como su ensamblaje tienen lugar en el citoplasma de la célula huésped antes de la salida del virus. Existen distintos tipos de cápside con diversas formas geométricas. Entre ellas caben destacar las icosaédricas, las helicoidales y algunas aún más complejas. Estas últimas son propias de los virus que infectan bacterias (bacteriófagos o fagos), los que han sido ampliamente utilizados durante las últimas décadas en el estudio de los procesos de replicación, transcripción, traducción y como vectores transgénicos.

Ácido Nucleico: por lo general los virus poseen un ácido nucleico de cadena corta, que puede ser ADN o ARN, lineal o circular. Además, se pueden presentar en forma de cadena simple o doble, la cual, puede estar compuesta por una o varias unidades. La falta de alguno de los dos ácidos nucleicos y de la maquinaria enzimática necesaria para poder tener un metabolismo y poder reproducirse, obliga a los virus a parasitar a las células y obtener de ellas estos elementos.

Reproducción viral

Como ya dijimos anteriormente, los virus no se reproducen solos, necesitan estar dentro de un huésped para hacerlo y lo hacen a través de dos mecanismos:

a) Ciclo lítico (el más habitual)

b) Ciclo mudo

a) Ciclo litico

b) Ciclo mudo

El virus inyecta su ácido nucleico dentro de la célula huésped. Si el ácido nucleico viral es ADN, éste se une al ADN celular de tal forma que cuando la célula se reproduzca, las células hijas también portarán el fragmento de ADN viral, y las hijas de estas hijas, de tal forma que se engendrará varias generaciones de células que portarán el fragmento de ADN viral. Este fragmento está formado por varias secuencias de información denominadas oncogenes, que al activarse por causas desconocidas, comenzarán a expresarse produciendo que las células se reproduzcan en forma rápida y descontrolada, generando así un crecimiento anormal o neoplasia. Si estas células pertenecen a un tejido, esta neoplasia resulta en un tumor y el diagnóstico médico es de carcinoma o cáncer para ese tejido.

En el caso de que el ácido nucleico viral sea ARN, como en los retrovirus, una vez inyectado existe una etapa previa de transformación de ARN a ADN. Esto es posible gracias a una enzima viral llamada transcriptasa reversa o retrotranscriptasa que es inyectada junto con el ARN dentro de la célula huésped. Esta enzima es capaz de retrotranscribir la o las cadenas de ARN y transformarlo en ADN para luego incorporarse como oncogen al genoma celular y continuar el ciclo.

Fin

Apunte Nº1: Núcleo.cromatina, cromosmas , cariotipo  y División celular (Mitosis y Meiosis)
( para Biología de 3ºA y 3ºB)

El Núcleo

A veces, la forma de núcleo se relaciona con la de célula, aunque puede ser por completo irregular. En los ovocitos, el núcleo se halla muy activo y puede alcanzar gran volumen. Los núcleos en las células somáticas tienen tamaños específicos, que dependen del contenido de ADN y proteínasy, principalmente, de su actividad funcional durante la interfase.
Casi todas las células son mononucleadas, pero existen algunas binucleadas (células hepáticas y cartilaginosas) y otras polinucleadas. Los núcleos pueden ser extraordinariamente numerosos, como en el caso de las fibras musculares estriadas, que pueden contener varios centenares de núcleos.
El crecimiento y desarrollo de los organismos vivos dependen del crecimiento y multiplicación de sus células. En los organismos unicelulares, la división celular implica una verdadera reproducción; por este proceso, a partir de una célula se originan dos células hijas Por el contrario, los organismos multicelulares derivan de una sola célula -el cigoto-, y la repetida multiplicación de ésta y de sus descendientes determina el desarrollo y el crecimiento del individuo.

En general, todas las células pasan por dos períodos en el curso de su vida: uno de interfase (no división) y otro de división (en el cual se producen dos células hijas). Este ciclo se repite en cada generación celular, pero el tiempo varía considerablemente de un tipo celular a otro. La función esencial del núcleo es amacenar y proporcionar a la célula la información que se encuentra en la molécula de ADN. Esta molécula se duplica durante un período especial de la interfase que se denomina fase S (o fase sintética), en preparación para la división celular. Durante la interfase la información genética es también transcripta en diferentes moléculas de ARN (mensajero, ribosómico y de transferencia) que, después de pasar por el citoplasma, traducen la información genética para la síntesis de proteínas específicas. De tal modo, los papeles esenciales del núcleo son: 1) El almacenamiento de la información genética; 2) La duplicación del ADN; 3) La transcripción del ADN.

En general se reconocen las siguientes estructuras en el núcleo interfásico: 1) Una envoltura nuclear, compuesta por dos membranas y perforada cada tanto por poros nucleares. 2) La matriz nuclear (o nucleoplasma), que ocupa gran parte del espacio nuclear. 3) la cromatina -compuesta por ADN y proteínas-, que son los cromosomas desenrollados o no condensados. La cromatina tiene forma de fibras. Estas fibras exhiben regiones de eucromatina (del griego eu, verdadero), donde se encuentran más desenrolladas, y regiones de heterocromatina, que representan las partes de los cromosomas que permanecen condensadas durante la interfase. Las regiones heterocromáticas se hallan frecuentemente cerca de la envoltura nuclear y asociadas al nucléolo. 4) El nucléolo, por lo general es esférico, es más grande en las células con una síntesis proteica muy activa. El nucléolo puede ser único o múltiple, y su papel es de sintetizar las moléculas de ARN ribosómico, asociándolas luego a numerosas proteínas para formar los ribosomas antes de que éstos pasen al citoplasma.
Durante la división celular, el núcleo experimenta una serie de cambios complejos, durante los cuales desaparecen la envoltura nuclear y el nucléolo, y la cromatina se condensa formando cuerpos que se colorean intensamente : los cromosomas (del griego chroma, color y soma, cuerpo). Los cromosomas no pueden ser individualizados en el núcleo interfásico debido a que en esa etapa del ciclo celular la fibra de cromatina se encuentra bastante desenrollada.
La molécula de ADN se encuentra asociada con proteínas básicas -llamadas histonas- con las cuales forma estructuras granulares de unos 10 nm, denominadas nucleosomas. Las hileras de nucleosomas constituyen las fibras de cromatina más delgadas. Antes de la división celular, las fibras de cromatina se pliegan cada vez más, y entonces se las puede observar con el microscopio óptico bajo la forma de cromosomas.

Al conjunto de cromosomas de una célula se lo denomina Cariotipo. En las células somáticas de la mayoría de las especies los cromosomas se presentan de a pares por eso se dice que son diploides o 2n siendo n las distintas variedades de cromosomas del cariotipo, aunque existen especies poliploides, es decir, los cromosomas de sus células se agrupan de a tríadas (3n), de a tétradas (4n) o más, tal es el caso de algunas plantas. En las especies diploides o 2n, un miembro de cada par de cromosomas proviene de un progenitor, y el otro miembro es aportado por el otro progenitor.
Los miembros de un par de cromosomas se denominan homólogos, y se habla comúnmente de pares de cromosomas o de pares de homólogos para ser referencia al número de cromosomas de una especie. El hombre posee 46 cromosomas o 23 pares de ellos. Los homólogos de cada par son semejantes, pero los pares son de forma y tamaño diferente entre sí.

 Los humanos tenemos en cada una de nuestras células somáticas  un cariotipo normal  de 23 pares de cromosomas, de los cuales, el último par, el par 23, define el sexo biológico del individuo, es por eso que se dice que el par 23 es el par sexual. El resto de los pares (del par 1 al 22) se denominan pares autosómicos. En las mujeres el par sexual está formado por 2 cromosomas metacéntricos de igual tamaño, vistos en el microscopio óptico tienen la forma de dos letras x, es por esto que se dice que las mujeres son individuos XX. En cambio, en los varones, el par sexual está integrado por 2 cromosomas de diferente forma y tamaño: uno del par, el materno, es metacéntrico y de mayor tamaño, y el otro, el paterno, es acrocéntrico y mucho más pequeño. Vistos al microscopio óptico tienen el aspecto de una letra x y de una letra Y más pequeña, por esta razón se dice que los varones son individuos Xy.   

En resumen, El cariotipo normal de una mujer se expresa:     46 (44; XX)

                                     y el cariotipo normal de un varón :      46 (44; Xy)

Existen cariotipos humanos denominados por la genética médica como patológicos. Todos ellos producen alteraciones físicas características (facies) y funcionales. Algunos producen alteraciones en el sistema nervioso y en las capacidades cognitivas.

a) Poliploidías: alteración por el aumento del número de cromosomas

Ejemplos: Trisomías : 

•  Trisomía del par 21 o Sindrome de Down (aparecen tres cromosomas en es par autosómico) cariotipo: 

47( 45; XX) o 47( 45; Xy)

b) Aneuploidías: Alteración por la disminución del número cromosómico.

Ejemplo: Sindrome de Turner (pérdida de un cromosoma del par sexual)
Cariotipo: 45 (44; X0)

Nota: Estos ejemplos se refieren a alteraciones numéricas de cromosomas, pero también existen alteraciones de forma de los cromosomas causantes de graves enfermedades genéticas tales como las deleciones (pérdidas de fragmentos de cromátidas) y translocaciones con adiciones ( el fragmento perdido por una cromátida puede desplazarse y adherirse a otro cromosoma de otro par)
   

La Mitosis

La continuidad del número cromosómico es mantenida por medio de una clase especial de división celular denominada mitosis. Cuando se produce la división celular, el núcleo experimenta una reorganización completa. La mitosis comprende una serie consecutiva de fases, conocidas como profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. En las células somáticas los núcleos se dividen por mitosis y de ello resultan núcleos hijos con el mismo número de cromosomas. Por consiguiente, las células hijas son, en cuanto a su constitución cromosómica, idénticas entre sí y a sus antecesoras.
Si partimos de una célula diploide 2n=46, cada cromosoma se duplica durante la interfase (fase S). En esta etapa y en la profase temprana, los cromosomas aparecen como filamentos extendidos y delgados. Al final de la profase se convierten en bastones cortos y compactos, por el empaquetamiento de la cromatina. En la metafase los cromosomas se colocan en un solo plano en la región ecuatorial de la célula. En esta etapa pueden observarse las dos filamentos de cromatina que poseen los cromosomas llamados cromátidas. En la anafase, ambas cromátidas se separan y cada cromátida hermana (podemos decir que cada cromátida hermana es un cromosoma) migra a  polos  celulares opuestos. Finalmente, en la telofase se forman dos núcleos alrededor de cada grupo de cromosomas. Luego sólo resta que el citoplasma se separe (citocinesis) para formar dos células hijas independientes con el mismo número de cromosomas (2n=46) que la célula madre.
En la mitosis se mantiene el número de cromosomas original durante las divisiones sucesivas. Puesto que las células somáticas derivan del cigoto, todas ellas contienen un juego doble -osea, un número diploide (2n)- de cromosomas.

La Meiosis

Si los gametos (óvulo y espermatozoide) fueran diploides, el cigoto resultante tendría el doble número diploide de cromosomas (2. 2n=2. 46=92). Para evitarlo, los gametos experimentan un tipo especial de división celular-denominada meiosis-, en la cual el número diploide normal se reduce a un juego único o Haploide (n) en cada gameto. El cigoto será así nuevamente diploide. El proceso meiótico es característico de todos los vegetales y animales que se reproducen sexualmente, y tiene lugar en el curso de la gametogénesis ( origen de los gametos).
La meiosis produce la reducción del número de cromosomas mediante dos divisiones nucleares sucesivas-la primera y la segunda división meiótica-, acompañadas por una única duplicación de los cromosomas.
La esencia del proceso es simple: Luego de la interfase I los cromosomas homólogos se duplican y en una larga profase I se aparean y forman una tétrada o bivalente. Cada cromosoma se compone de dos cromátidas y, por lo tanto, el bivalente posee cuatro cromátidas. De un homólogo a otro suelen intercambiarse porciones de cromátidas apareadas lo cual da lugar a figuras de entrecruzamientos que se denominan quiasmas. Cada quiasma es la prueba de que esos cromosomas homólogos integrantes de cada tétrada han realizado recombinación genética o crossing-over.
En la metafase I las tétradas o bivalentes se disponen en el ecuador celular, y en la anafase I cada cromosoma homólogo (con 2 cromátidas cada uno) se separan y migran a polos opuestos. Finalmente, luego de la telofase I, por citocinesis I se separan dos células hijas n haploides con la mitad de cromosomas cada una.  Después de un corto período de interfase II, en donde los cromosomas no se duplican, las dos cromátidas de cada cromosoma homólogo ,en ambas células a la vez, se separan en anafase II de la segunda división meiótica, de modo que las cuatro cromátidas quedan distribuidas en cada uno de los cuatro gametos resultantes al cabo de la citocinesis II en ambas células. Como consecuencia, los núcleos de estos gametos contienen un número simple -haploide o n-de cromosomas. Además la recombinación genética ocurrida  en la primera división asegura que esos cuatro gametos son genéticamente diferentes. Esto último genera que cualquier organismo que produce gametas para reproducirse sexualmente, nunca puede producir una gameta igual a otra. Si estas gametas se fecundan con gametas también distintas, esto genera que ningún individuo hijo sea igual a otro, produciendo así variabilidad genética en la especie. Este es el principal mecanismo que permite la introducción de cambios en una especie  a lo largo del tiempo o evolución.

fin

 Apunte Nº2: Síntesis de proteínas ( Biología 3ºA y 3ºB)

Este proceso se divide en dos etapas:

1. Transcripción 
2. Traducción

Transcripción: Se realiza enteramente en el núcleo de cada célula durante la interfase.

 Comienza cuando el complejo enzimático de la ARN polimerasa o ARNpol toma a la molécula de ADN, la desenrolla, abre sus cadenas y expone sus bases nitrogenadas. Otra enzima de éste complejo reconoce las bases de una de las cadenas y busca en el jugo nuclear ribonucleótidos sueltos con bases complementarias a las reconocidas en la cadena de ADN y los va uniendo formando así una cadena de ARN complementaria a la cadena de ADN leída. Este ARN formado se denomina ARN mensajero o ARNm que saldrá, a través de un poro nuclear, al citoplasma finalizando así la transcripción.

Traducción: Se realiza enteramente en el citoplasma y comienza cuando el ARNm llega al citoplasma. Allí se encuentra con el ARN ribosomal ó ARNr que ubica sus dos subunidades, menor y mayor, atrapando el primer triplete de bases del ARNm o codón. El ARNr reconoce estas bases y "convoca" al primer ARN de transferencia ó ARNt con un triplete de bases complementario al reconocido o anticodón. Este ARNt con su correspondiente anticodón trae consigo un aminoácido específico (metionina) y se coloca por debajo del ribosoma uniendo su anticodón al codón complementario del ARNm. Simultáneamente, el ARNr se corre para leer el siguiente codón.

                           

Cuando el ARNr se ubica sobre el segundo codón, el ARNt es liberado, pero antes de irse a la membrana celular para recargarse de otro aminoácido, deja unido al ARNr su aminoácido (metionina). Ahora, el ARNr está reconociendo al segundo codón y convoca a un segundo ARNt con anticodón complementario y un nuevo aminoácido (glicina), cuando codón y anticodón se unen, el ARNr vuelve a correrse ubicándose ahora en el tercer codón. El segundo ARNt se suelta y deja su aminoácido glicina unido a la metionina.

Ahora el ARNr está reconociendo el tercer codón y convoca a un tercer ARNt de anticodón complementario que trae el aminoácido lisina. Cuando el tercer anticodón se une al codón, el ARNr se corre nuevamente liberando al tercer ARNt que deja a la lisina unida a la glicina.

Ahora el ARNr está reconociendo un cuarto codón y convoca a un ARNt de anticodón complementario que transporta el aminoácido arginina. Cuando se unen codón y anticodón, el ARNr se corre para leer el último codón , el último ARNt se libera dejando unida la arginina a la lisina.

Finalmente el ARNr reconoce al último codón. Éste es un codón de stop que ordena al ARNr que se desensamble y libere la cadena de aminoácidos formada (péptido). La síntesis ha finalizado.

Posteriormente, el péptido será tomado por enzimas citoplasmáticas que lo plegarán hasta transformarlo en una proteína funcional. Estos últimos cambios se denominanpostraduccionales .

                           

Varios ARNr pueden "leer" a un mismo ARNm para formar en poco tiempo varias copias de la misma proteína. El conjunto de varios ARNr, el ARNm y los péptidos en formación se denomina polirribosoma o polisoma .

Fin

Estructura atómica (para Físico-química de 3ºA; 3ºB y 3ºF)

Los átomos están formados por partículas atómicas: protones, electrones y neutrones. Los átomos de los distintos elementos químicos de la tabla periódica están formados de estas mismas partículas, sólo varían en el número de ellas, en especial, en el número de protones. Los protones tienen carga eléctrica positiva y se encuentran, junto con los neutrones (sin carga eléctrica pero de mayor masa), en la zona central del átomo denominada núcleo. El resto del átomo o zona externa, está “ocupada” en un 99,9% por vacío y el 0,1% restante por electrones de carga negativa y masa despreciable. Por tener mayor masa que los electrones, los protones y neutrones contribuyen al peso total del átomo o masa atómica.

Todos los átomos que se encuentran en la tabla periódica son neutros, es decir, tienen la misma cantidad de protones (cargas positivas) que de electrones (cargas negativas). Este equilibrio de cargas de signo opuesto les confiere la condición de neutralidad. Ejemplo:

Ca    tiene Z=20;  por lo tanto tiene 20 protones y 20 electrones.

Pero no todos los átomos son neutros. Tal es el caso de los iones, en los cuales la cantidad de protones no coincide con la cantidad de electrones. En los iones negativos o aniones, hay un aumento de la cantidad de electrones con respecto a los protones. En los iones positivos o cationes en cambio, la cantidad de electrones es menor a la de protones. La cantidad de protones de cualquier átomo es igual a Z o número atómico y normalmente es inmodificable. La cantidad de electrones sí puede modificarse como ocurre en los iones. Ejemplos:

Na+ (catión sodio) tiene Z=11;  por lo tanto tiene 11 protones y 10 electrones.

Cl-   (anión cloruro) tiene Z=17; por lo tanto tiene 17 protones y 18 electrones.

Otros átomos que, al igual que los iones, no se encuentran en la tabla periódica son los isótopos, que son átomos que comparten el mismo símbolo químico y, por lo tanto tienen el mismo número atómico (z) y la misma cantidad de protones (también de electrones porque son neutros), pero difieren en la cantidad de neutrones. A medida que aumenta la cantidad de neutrones de un isótopo a otro, no sólo aumenta la masa atómica y por ende su peso, sino que además emiten una energía desde el núcleo denominada radioctividad. A los isótopos radioactivos de un elemento se los denomina radioisótopos. Ejemplo: Los isótopos del carbono son tres:

    Z=6                                      Z=6                                    Z=6

            C      ;                                  C  *            ;                          C**

A=12                                     A=13                                   A=14

Protones=6                         protones=6                      protones=6

Electrones=6                       electrones=6                   electrones=6

Neutrones=6                       neutrones=7                   neutrones=8

*=radioactividad

Para calcular los neutrones necesitamos utilizar el número másico o A, que representa la suma de los protones más los neutrones de un átomo . Este número no se encuentra en la tabla periódica, pero se calcula aproximando a la masa atómica del elemento:

Ma del C=12,01115; por lo tanto A=12    y         A= protones + neutrones

                                                                                    A= Z+ neutrones

                                                                                    A-Z=neutrones 

Zona externa del átomo y su relación con la tabla periódica

Como ya se comentó, la zona externa de un átomo está formada en un 99,9% por vacío, el 0.1% restante está representado por los electrones, pequeñas partículas de carga negativa y de masa despreciable, que en los átomos neutros coinciden con el número de protones o Z.
Durante el siglo XX, un científico llamado Niels Böhr, verificó que los electrones poseían distintos valores o "quantum" de energía. Comprobó que los electrones que se encontraban más cerca del núcleo poseían menores quantum de energía que los más alejados, y en base a este descubrimiento postuló un modelo en el cual la zona externa se encontraba imaginariamente dividida en capas o niveles de energía (n). Estos niveles están representados en la tabla periódica como los períodos, que son las filas horizontales de la tabla. Ejemplos:

Na (sodio) es un elemento del período 3, esto significa que tiene 3 niveles de energía en su zona externa.
Li (litio) es un elemento del período 2, esto significa que tiene 2 niveles de energía en su zona externa.

Dentro de cada nivel, los electrones no circulan por cualquier lado, sino que lo hacen por lugares específicos. Las regiones del espacio (que se encuentran dentro de un nivel determinado), por donde es más probable encontrar a un electrón se denominan orbitales, y sería como dibujar las trayectorias o caminos invisibles que siguen los electrones dentro de un nivel.

Los orbitales, a su vez, pueden agruparse formando subniveles dentro de cada nivel. Existen distintos subniveles de energía. De menor a mayor son:

• Subnivel Sharp o S : está formado por un sólo orbital de forma esférica. En él circulan 2 electrones de sentido de giro o spin opuesto (uno gira en sentido horario= + y el otro gira en sentido antihorario= -).
• Subnivel Principal o P: está formado por 3 orbitales (Px; Py; Pz). Cada orbital tiene forma de dos pelotas de rugby unidas por sus extremos. Cada orbital aloja 2 electrones de spin opuestos. En total, todo el subnivel P, puede contener hasta 6 electrones.
• Subnivel Difusse o D: está formado por 5 orbitales. Cada orbital aloja 2 electrones de spin opuestos. En total, todo el subnivel D puede tener hasta 10 electrones.
• Subnivel Factorial o F: está formado por 7 orbitales. Cada orbital aloja 2 electrones de spin opuestos. En total, el subnivel F puede tener hasta 14 electrones.

Existen subniveles de energía teóricos, es decir, no existen átomos que los contengan. Tal es el caso de subnivel G y L que pueden albergar hasta 18 y 20 electrones respectivamente.

Los electrones que se encuentran en el último nivel de energía, sin importar en que subnivel se encuentren definen el grupo (columnas verticales) en que se encuentra ese átomo en la tabla periódica.
En los elementos en los cuales sus últimos electrones se encuentran en un subnivel S ó P, son elementos representativos, es decir pertenece a los grupos A de la tabla periódica. Si los últimos electrones se ubican en un subnivel S, este elemento es representativo y pertenece a los grupos A ubicados a la izquierda de la tabla periódica (IA y IIA). En cambio, si los últimos electrones se ubican en subniveles P, ese elemento es también representativo, y pertenece a los grupos A ubicados a la derecha de la tabla periódica (IIIA; IVA; VA; VIA;VIIA y VIIIA).
Los elementos cuyos últimos electrones están ubicados en subniveles D, no son representativos, sino que son elementos de transición, y se los distingue utilizando la letra B al lado del número de grupo. Los grupos B o de transición son ocho y se encuentran en el centro de la tabla peródica.
Por último, los elementos cuyos últimos electrones se ubiquen en subniveles F, son llamados elementos de transición interna, y están ubicados en la parte de abajo de la tabla periódica. Si pertenecen al período 6, se los llama lantánidos y si pertenecen al período 7, son actínidos. Los elementos de transición interna no tienen grupos.

Configuración electrónica y ubicación en la tabla periódica 

Fin

Apunte nº1 Biología (para 4ºD y 4ºE)

Niveles de organización

Introducción

La materia se encuentra organizada en diferentes estructuras, desde las más pequeñas hasta las más grandes, desde las más complejas hasta las más simples. Esta organización se puede analizar en diferentes niveles que facilitan la comprensión de nuestro objeto de estudio: la vida.

Cada nivel de organización incluye los niveles inferiores y constituye, a su vez, la base de los niveles superiores. Y lo que es más importante, cada nivel se caracteriza por poseer propiedades específicas y características que emergen en ese nivel y no existen en el anterior: las propiedades emergentes.

Así, una molécula de agua tiene propiedades diferentes de la suma de las propiedades de sus átomos constitutivos –hidrógeno y oxígeno–. De la misma manera, una célula cualquiera tiene propiedades diferentes de las de sus moléculas constitutivas, y un organismo multicelular dado tiene propiedades nuevas y diferentes de las de sus células constitutivas. De todas las propiedades emergentes, sin duda, la más sorprendente es la que surge en el nivel de una célula individual y es nada menos que la vida.

Las múltiples interacciones que ocurren entre los componentes de un nivel de organización determinan sus propiedades emergentes. Así, desde el primer nivel de organización con el cual los biólogos habitualmente se relacionan, el nivel subatómico hasta el nivel de la biosfera, se producen interacciones permanentes. Estas interacciones, operando durante largos períodos, dieron lugar al cambio evolutivo. En una escala menor de tiempo, estas interacciones permiten comprender la organización estructural y funcional de la materia viva.

Todas las moléculas orgánicas como los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los nucleótidos contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo. El agua, una molécula inorgánica, contiene hidrógeno y oxígeno.

En la Tierra existen unos 92 elementos. Los elementos son sustancias que no pueden ser desintegradas en otras sustancias por medios químicos ordinarios.  Un elemento está constituido por átomos. Desde hace largo tiempo, los científicos tratan de entender cómo es un átomo. Se han propuesto diversos modelos que intentan representar la estructura del átomo. Los átomos de cada elemento diferente tienen en sus núcleos un número característico de partículas cargadas positivamente, llamadas protones. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno, el más liviano de los elementos, tiene un protón en su núcleo; el número de protones en el núcleo de un átomo cualquiera recibe el nombre denúmero atómico. Por lo tanto, el número atómico del hidrógeno es 1 y el del carbono, que cuenta con seis protones, es 6. Fuera del núcleo de un átomo hay partículas cargadas negativamente, los electrones, que son atraídos por la carga positiva de los protones. El número de electrones en un átomo iguala al número de protones en su núcleo. Los electrones determinan las propiedades químicas de los átomos y las reacciones químicas implican cambios en el número y el estado energético de estos electrones. Los átomos también contienen neutrones, que son partículas sin carga de aproximadamente el mismo peso que los protones. También se encuentran en el núcleo del átomo, donde parecen tener un efecto estabilizador. El peso atómico de un elemento es aproximadamente igual a la suma del número de protones y el número de neutrones del núcleo de sus átomos. El peso atómico del carbono es, por convención, igual a 12, mientras que el del hidrógeno, que no contiene neutrones, es ligeramente mayor que 1. Los electrones son tan livianos, en comparación con los protones y los neutrones, que su peso habitualmente no se considera. Cuando nos pesamos, sólo unos 30 gramos del peso total está integrado por electrones.

Las moléculas pueden ser orgánicas –aquellas que contienen carbono– o inorgánicas, como el H₂O o el O₂.

Una sola célula bacteriana contiene aproximadamente cinco mil clases diferentes de moléculas y una célula vegetal o animal tiene alrededor del doble. Estas miles de moléculas, sin embargo, están compuestas de relativamente pocos elementos (CHNOPS). De modo similar, relativamente pocos tipos de moléculas desempeñan los principales papeles en los sistemas vivos. En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad. Estos cuatro tipos son los carbohidratos (compuestos de azúcares), lípidos (moléculas no polares, muchas de las cuales contienen ácidos grasos), proteínas (compuestas de aminoácidos) y nucleótidos (moléculas complejas que desempeñan papeles centrales en los intercambios energéticos y que también pueden combinarse para formar moléculas muy grandes, conocidas como ácidos nucleicos). Se ha dicho que sólo se necesita ser capaz de reconocer unas 30 moléculas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, unlípido; otras veinte, los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos.

Las macromoléculas son moléculas constituidas por varias moléculas que pueden ser similares entre sí o no. Los polisacáridos, por ejemplo, están constituidos por monosacáridos unidos en cadenas largas. Algunos de ellos son formas de almacenamiento del azúcar, mientras que otros, como la celulosa, son un material estructural importante de las plantas. Los lípidos son moléculas orgánicas hidrófobas que, al igual que los carbohidratos, desempeñan papeles importantes en el almacenamiento de energía y como componentes estructurales. Los compuestos de este grupo incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, las ceras y el colesterol y otros esteroides. Las grasas son los principales lípidos almacenadores de energía. Los fosfolípidos son los principales componentes estructurales de las membranas celulares. Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas deaminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. En las proteínas, los aminoácidos se organizan en polipéptidos y las cadenas polipeptídicas se ordenan en un nuevo nivel de organización: la estructura terciaria o cuaternaria de lamolécula de proteína completa. Solamente en este nivel de organización emergen las propiedades complejas de las proteínas y sólo entonces la molécula puede asumir su función.

Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (DNA) y ribonucleico (RNA), que transmiten y traducen la información genética.

Los complejos macromoleculares forman, dentro de las células, estructuras complejas, como las membranas y las organelas en las células eucariontes.

Las técnicas microscópicas modernas han confirmado que las células eucariontes contienen, en verdad, una multitud de estructuras. No son, por supuesto, órganos como los que se encuentran en los organismos multicelulares, pero en cierta forma son comparables: están especializados en forma y función de manera que son capaces de desempeñar actividades particulares requeridas por la fisiología celular. Así como los órganos de los animales multicelulares trabajan juntos en sistemas de órganos, las organelas de las células están comprometidas en varias funciones cooperativas e interdependientes. Si bien los procariontes no tienen organelas rodeadas por membranas, tienen estructuras macromoleculares complejas que constituyen la membrana celular, los ribosomas y otras estructuras. Los virus son complejos macromoleculares. No es posible ubicar a los virus en alguno de los grupos de organismos vivos, ya que sólo están formados por una región central de ácido nucleico, DNA o RNA, rodeado por una cubierta proteica o cápside y, en algunos casos, por una envoltura lipoproteica. Además, se reproducen solamente dentro de las células vivas, utilizando las enzimas y los procesos biosintéticos de sus hospedadores. Sin esta maquinaria, serían tan inertes como cualquier otra macromolécula, o sea, sin vida según la mayoría de los criterios.

Las células son las unidades estructurales y funcionales de todo ser vivo. Todos los organismos están conformados por células. El cuerpo de todo organismo multicelular complejo está constituido por una variedad de células diferentes especializadas. Aunque cada una de las células que constituyen el cuerpo de los organismos multicelulares se asemeja en gran medida a los organismos unicelulares en su estructura y en sus requisitos fisiológicos, difieren de éstos en que actúan en conjunto y en forma coordinada y se diferencian y funcionan como parte de un todo organizado.

Los organismos unicelulares pueden ser procariontes o eucariontes. Las células de las plantas presentan algunas diferencias con las células de los animales.

Los tejidos están formados por células individuales que trabajan en forma cooperativa. En un animal, los diferentes tejidos que constituyen el organismo son: epitelial, conjuntivo, nervioso y muscular. En el sistema circulatorio, eltejido sanguíneo es un tipo de tejido conjuntivo especializado que contiene glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas y plasma.

Los órganos están formados por tejidos que cooperan y actúan en coordinación tanto estructural como funcional. El órgano más grande del cuerpo de un vertebrado es la piel. El corazón es un órgano que constituye el sistema circulatorio de un vertebrado.

En las plantas, las hojas, los tallos y las raíces son ejemplos de órganos que constituyen el cuerpo completo del organismo.

Los sistemas de órganos están constituidos por un conjunto de órganos que trabajan en forma integrada. En la mayoría de los animales, esta integración y control la realizan el sistema nervioso y el endocrino. Los sistemas de órganos de los animales son: digestivo, respiratorio, excretor, circulatorio, inmunitario y reproductor. Los sistemas de órganos permiten que el organismo multicelular tome y elimine sustancias desde el medio y hacia él. En el curso de la evolución, aquellos organismos multicelulares que presentaban estas estructuras se vieron beneficiados y pudieron conquistar nuevos ambientes. Un ejemplo de sistema de órganos es el sistema circulatorio de las aves y los mamíferos: está constituido por el corazón y los vasos sanguíneos.

Existen individuos unicelulares –como los protistas y los procariontes– y multicelulares. Algunos organismos se encuentran en un nivel intermedio entre una colonia de células y un organismo multicelular auténtico; tal es el caso de las esponjas. Otros organismos alcanzan el nivel de tejidos, como los cnidarios, y otros se ubican en el nivel de órganos, como las plantas vasculares. Muchos animales pertenecen al nivel de sistemas de órganos. Los individuos pueden ser estudiados de diversas maneras: como unidades constituyentes de las poblaciones en los estudios ecológicos o bien como una unidad estructural y fisiológica.

 Otros individuos de los ecosistemas, pero que no podemos ver a simple vista, son los organismos unicelulares como las bacterias descomponedoras.

La población es una unidad primaria de estudio ecológico; es un grupo de organismos de la misma especie, interfértiles y capaces de producir descendencia fértil, que conviven en el mismo lugar y al mismo tiempo. Entre las nuevas propiedades que aparecen en el nivel de organización de población están los patrones de crecimiento y mortalidad, la estructura etaria, la densidad y la distribución espacial.

En toda población hay otras dos propiedades interrelacionadas: su densidad y su patrón de distribución espacial. La densidad es el número de individuos por unidad de área o de volumen, mientras que el patrón de distribución espacial describe la ubicación espacial de los organismos. Una compleja gama de factores ambientales, tanto bióticos como abióticos, desempeñan un papel en la regulación del tamaño de la población.

La comunidad es un conjunto de diversas poblaciones que habitan un ambiente común y que se encuentran en interacción recíproca. Esa interacción regula el número de individuos de cada población y el número y el tipo de especies existentes en la comunidad y determinan los procesos de selección natural.

Las interacciones entre diferentes poblaciones son en extremo variadas y complejas. Una clasificación general las agrupa en competencia, depredación,parasitismo, comensalismo y mutualismo. En la competencia, ambas poblaciones se perjudican; en la depredación y el parasitismo, una se perjudica y la otra se beneficia. El mutualismo consiste en el beneficio recíproco. En el comensalismo, una población se beneficia y la otra no se beneficia ni se perjudica. La evidencia actual indica que las comunidades son dinámicas, y cambian continuamente a medida que cambian las condiciones.

El ecosistema es una unidad de organización biológica, constituida por todos los organismos que componen esa unidad –componente biótico– y el ambiente en el que viven –componente abiótico–. Estos componentes interactúan de diversas maneras.

En un ecosistema se pueden encontrar productores, consumidores y descomponedores, que degradan la materia orgánica hasta sus componentes primarios inorgánicos, completando los ciclos de la materia. La fuente de energía que ingresa en un ecosistema proviene del Sol. Los productores convierten una pequeña proporción –aproximadamente el 1% a 3%– de energía solar en energía química, mediante el proceso de fotosíntesis. Los consumidores primarios (herbívoros) ingieren y metabolizan a los productores primarios. Un carnívoro que come a un herbívoro es un consumidor secundario, un carnívoro que se alimenta de otro carnívoro que es consumidor secundario, es un consumidor terciario, y así sucesivamente. En promedio, alrededor del 10% de la energía transferida en cada nivel trófico es almacenada en el tejido corporal; del 90% restante, parte se usa en el metabolismo del organismo y parte no se asimila. Esta energía no asimilada es utilizada por los detritívoros y, finalmente, por los descomponedores.

La biosfera es la parte de la Tierra en la que habitan los organismos vivos. Es una capa delgada sobre la superficie del planeta, de irregular grosor y densidad. La biosfera está afectada por la posición y los movimientos de la Tierra en relación con el Sol y por los movimientos del aire y del agua sobre la superficie de la Tierra. Estos factores provocan grandes diferencias de temperatura y precipitaciones en diferentes regiones. También hay diferencias en las superficies de los continentes, tanto en composición como en altitud. Estas diferencias se reflejan en las especies vegetales y animales que se encuentran en las distintas regiones de la biosfera.  

La biosfera se extiende aproximadamente entre 8 y 10 km por encima del nivel del mar y varios metros por debajo del nivel del suelo, hasta donde pueden penetrar las raíces, pero persiste hasta mucho más allá, ya que se han encontrado bacterias en grietas de las rocas en profundidades de hasta 1 kilómetro. Según la llamada hipótesis Gaia, la vida se puede interpretar como un único sistema autorregulado que mantiene la temperatura, la composición de la superficie de la Tierra y de la atmósfera a través de mecanismos de retroalimentación. La aparición de la vida creó condiciones adecuadas que dieron lugar a la diversificación de sí misma sobre la Tierra. Es un fenómeno automantenible a escala planetaria, tanto en el tiempo como en el espacio. Una vez establecida firmemente en el planeta, se extendió por toda su superficie y probablemente sólo desaparecerá cuando el planeta sufra un cambio cósmico trascendental o cuando se acabe la fuente original de energía.

                                                                     De Biología de Curtis-Barnes 7ºedición

Fin

Apunte nº2 Biología(para 4ºD y 4ºE)

Nutrición

  LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN EN LOS SERES VIVOS

Todos los organismos vivos requieren del medio ambiente materia y energía para  crecer, renovarse, reparase,realizar sus actividades y reproducirse. A su vez, los seres vivos producen materia en forma de desechos  y energía principalmente en forma de calor que devuelven al medio. Es por este intercambio combinado de materia y energía con el medio que se dice que los seres vivos son sistemas abiertos. La utilización de energía y su consumo genera que los seres vivos estén obligados a reponerla inmediatamente, lo que significa que deben obtener las fuentes de energía suficientes para mantener su vida.

Dentro de la célula, la energía que requieren los seres vivos es del tipo de energía química. Esta energía está presente en moléculas de sustancias nutritivas, que los organismos deben incorporar previamente a su cuerpo para extraerla. Extraer la energía requiere de mucho trabajo. En los seres vivos se realizan muchos procesos para lograrlo. Las funciones que están relacionadas con los cambios que sufren los alimentos y la utilización de energía, son llamadas FUNCIONES DE NUTRICIÓN.

Las funciones de nutrición tienen por finalidad:

-Proveer de la materia necesaria para el crecimiento.

-Aportar las sustancias para la recuperación de partes dañadas o gastadas.

-Brindar la energía necesaria para la realización de diferentes actividades celulares.

Las funciones de nutrición dependen del tipo de nutrición de los seres vivos. Si son capaces de elaborar sus propios nutrientes (autótrofos) entonces las funciones relacionadas serán LA FOTOSÍNTESIS, LA RESPIRACIÓN, LA CIRCULACIÓN Y LA EXCRECIÓN. En el caso que los seres vivos deban consumir alimento de otro ser vivo (heterótrofos), entonces las funciones relacionadas serán LA DIGESTIÓN, LA CIRCULACIÓN, LA RESPIRACIÓN Y LA EXCRECIÓN.

 EL METABOLISMO

Conjunto de cambios o procesos de transformación que sufren las moléculas nutritivas para obtener la energía que contienen y permitir la formación de nuevas moléculas propias del organismo. Se realiza en 2 fases o etapas:

a) Catabolismo: Consiste en descomponer las moléculas. Es decir convertirlas en partes más simples. Se produce más energía de lo que se gasta en el proceso.

b) Anabolismo: Consiste en la creación de nuevas moléculas a partir de las partes de las moléculas descompuestas en el catabolismo. Se gasta energía más de lo que se produce en el proceso.

TIPOS DE METABOLISMO

De acuerdo a la fuente de energía, el origen de los materiales usados y el tipo de organismo, el metabolismo se divide en 2 tipos:

a ) METABOLISMO AUTÓTROFO: Se utiliza la luz principalmente como fuente de energía. Los materiales usados son inorgánicos, como el agua y el dióxido de carbono. Se originan nutrientes que serán luego utilizados por el mismo organismo. Se realiza en seres vegetales.

b) METABOLISMO HETERÓTROFO: Se utilizan sustancias alimenticias (orgánicas) que provienen de otros seres vivos, los cuales deben consumirse. La energía usada es energía química contenida en las moléculas de los alimentos. Lo realizan organismos animales, hongos, protozoarios y el ser humano.

ETAPAS DE LA NUTRICIÓN

Todo proceso nutritivo pasa por las siguientes etapas:

1º Introducción de materia y  su energía química implícita al cuerpo del ser vivo (Ingestión- inspiración)

2º Transporte de materiales a las células que se encargarán de su transformación (Deglución y Digestión extracelular-Conducción del aire por las vías respiratorias hasta los alvéolos pulmonares)

3º Absorción de las sustancias por las células (Absorción intestinal- Hematosis)

4º Eliminación de sustancias no absorbidas (Defecación)

4º Transformación de las sustancias absorbidas y liberación de energía (Digestión intracelular y Metabolismo)

5º Expulsión de sustancias de desecho fuera del organismo (Excreción)

Clave para comprender este tema:

 Relacionar el cuadro de circulación de materia y energía e identificar en él cada una de las etapas de la nutrición mencionadas y cuáles son los  componentes a nivel sistémico y celular  que intervienen.

Si lográs eso sos el capo/a de la nutrición y entendiste 1/3 del año de Biología!!!

Fin

Apunte nº3 Biología(PARA  4ºD Y 4ºE )

Digestión

El proceso de la digestión (y llamamos proceso a un conjunto de eventos producidos por distintas estructuras involucradas con un fin determinado) es un paso que forma parte de un proceso aún mayor denominado Nutrición (véase apunte nº2)
Básicamente la digestión consiste en procesar al alimento humedeciéndolo y fragmentándolo para reducirlo de tamaño (digestión mecánica) y seguir atacándolo químicamente utilizando ENZIMAS para modificar las grandes moléculas que lo forman transformándolas en moléculas más pequeñas para que puedan ser absorbidas(digestión química)
Definimos como ALIMENTO a toda sustancia de origen orgánico cuyas moléculas son enormes y complejas y es capaz de suministrarnos nutrientes y energía. Son alimentos los lípidos, los Hidratos de Carbono y  Las proteínas.
En contraposición definimos como NUTRIENTES a las pequeñas moléculas orgánicas producidas por la digestión química de los alimentos, que por su tamaño pueden ser absorbidas o incorporadas por las células. Son Nutrientes los ácidos grasos, los monosacáridos y los aminoácidos entre otros. 

Dependiendo del nivel de organización al que pertenece un organismo vivos pueden observarse dos tipos de digestiones:
a) Digestión intracelular: Único tipo que poseen organismos unicelulares como los procariontes (bacterias), o ya en eucariontes unicelulares, como los protistas heterótrofos (protozoos). También en organismos eucariontes pluricelulares primitivos como en los poríferos (esponjas de mar y de agua dulce) , en los celenterados (corales, medusas, Hydras) aunque en este último grupo el alimento engullido tiene un tratamiento enzimático previo, en platielmintos y en algunos nematodos. En todos estos organismos pluricelulares no existe un tubo digestivo, o si está presente es  INCOMPLETO, es decir, consiste en una bolsa  o cavidad con un único orificio por donde entra el alimento (boca) y salen los desechos(ano). En todos estos casos el alimento es ENDOCITADO por cada célula en forma independiente y luego es digerido dentro de cada una de ellas. Los desechos producidos son eliminados también en forma independiente por cada célula en un proceso denominado EXOCITOSIS. Este tipo de digestión la llevan a cabo organismos formados por pocas células, en donde  muchas de ellas están rodeadas de alimento, y las que no, necesitan estar en contacto con ellas para recibir algunos nutrientes por difusión a través de sus membranas, en caso contrario morirían.
b) Digestión Extracelular: En organismos con mayor número de células se hace necesaria la presencia de un sistema digestivo en donde se realice la digestión mecánica y fundamentalmente química de los alimentos y de un sistema circulatorio que se encargue de transportar los nutrientes producto de la digestión a todas las células de un organismo sin importar lo alejadas que estén del lugar de digestión. Este sistema circulatorio, a la vez que lleva los nutrientes para cada célula, se encargaría de recoger los desechos de cada una de ellas para luego  llevarlos a un sistema excretor donde serían eliminados al exterior. Estos sistemas digestivos pueden estar formados por tubos digestivos incompletos (con una sola abertura al exterior) o completos (con una boca y un ano). En todos los casos, el alimento se procesaría en distintos compartimentos del tubo (medio extracelular) cuyas paredes producirían ENZIMAS DIGESTIVAS que los transformarían en nutrientes para luego ser absorbidos en un siguiente tramo del tubo, y pasar así a un medio interno o intracelular en donde el sistema circulatorio se encargaría de transportarlos a cada una de las células del organismo. Este tipo de digestión la tenemos todo el resto de los animales pluricelulares, inclusive el hombre.

Sistema digestivo Humano

El tubo digestivo se extiende desde la boca hasta el ano. Su función consiste en recibir los alimentos, fraccionarlos en sus nutrientes (digestión), absorber dichos nutrientes hacia el flujo sanguíneo y eliminar del organismo los restos no digeribles de los alimentos. El aparato digestivo se compone del tubo digestivo o tracto gastrointestinal , formado por la boca, la garganta, el esófago, el estómago, el intestino delgado, el intestino grueso, el recto y el ano, y también incluye órganos que se encuentran fuera del tracto gastrointestinal, como el hígado, la vesícula biliar y el páncreas.

Boca, garganta y esófago

La boca, cuyo interior está recubierto de una membrana mucosa, constituye la entrada de dos sistemas: el digestivo y el respiratorio. En ella acaban los conductos procedentes de las glándulas salivales, situadas en las mejillas y debajo de la lengua y de la mandíbula. En el suelo de la cavidad oral se encuentra la lengua, que se utiliza para saborear y mezclar los alimentos. Por detrás de la lengua se encuentra la garganta (faringe).

El gusto es detectado por las papilas gustativas situadas en la superficie de la lengua. Los aromas son detectados por receptores olfatorios situados en la parte superior de la nariz. El sentido del gusto distingue solamente los sabores dulce, amargo, agrio y salado. El sentido del olfato es mucho más complejo, siendo capaz de distinguir gran diversidad de olores.

Los alimentos se cortan con los dientes delanteros, llamados incisivos, y se mastican después con los molares. De este modo el alimento se desmenuza en partículas más fáciles de digerir. La saliva que procede de las glándulas salivales recubre estas partículas con enzimas digestivas. Este es el momento en que comienza la digestión. Entre las comidas, el flujo de saliva elimina las bacterias que pueden dañar los dientes y causar otros trastornos. La saliva también contiene anticuerpos y enzimas, como la lisozima, que fraccionan las proteínas y atacan directamente las bacterias. La deglución se inicia voluntariamente y se continúa de modo automático. Para impedir que la comida pueda pasar a la tráquea y alcanzar los pulmones, una pequeña lengüeta muscular llamada epiglotis se cierra y el paladar blando (la zona posterior del techo de la boca) se eleva para evitar que la comida entre en la nariz.

El esófago es un tubo muscular que conecta la garganta con el estómago. Está recubierto interiormente de una membrana mucosa. El alimento baja por él debido a unas ondas rítmicas de contracción y relajación muscular llamadas peristaltismo.

Estómago
El estómago es un órgano muscular grande y hueco. Está formado por tres zonas: fundus, cuerpo y antro. Los alimentos llegan al estómago desde el esófago y penetran en él a través de un músculo con forma de anillo llamado esfínter gastroesofágico, que se abre y se cierra.
Normalmente, el esfínter impide que el contenido gástrico vuelva al esófago. Este contenido es fuertemente ácido y posee un gran cantidad de enzimas que podrían dañar el esófago. Otro factor que impide el reflujo es un mecanismo de tipo valvular situado en el esófago inmediatamente por debajo del diafragma. El aumento de la presión en el interior del abdomen desplaza el esófago hacia dentro, al mismo tiempo que aumenta la presión en el interior del estómago. Esta mayor presión del estómago impide el reflujo. De lo contrario, siempre que habláramos, tosiéramos o respiráramos con fuerza podríamos enviar ácido hacia el esófago.
Cuando el estómago está lleno se contrae rítmicamente y mezcla los alimentos con los jugos digestivos. Las células que recubren la superficie gástrica secretan diversas sustancias importantes: moco, ácido clorhídrico, pepsinógeno (el precursor de la pepsina, una enzima que fracciona las proteínas) y la hormona llamada gastrina. El moco recubre las paredes del estómago para protegerlas del daño que les podrían causar el ácido y las enzimas. Cualquier alteración de esta capa de moco, debida a una infección por la bacteria Helicobacter pylori, por ejemplo, o al daño provocado por la aspirina, puede causar lesiones como la úlcera de estómago. El ácido clorhídrico provee el ambiente fuertemente ácido necesario para que la pepsina fraccione las proteínas.
Esta alta acidez del estómago también actúa como una barrera contra la infección, pues elimina la mayor parte de las bacterias. Los impulsos nerviosos que llegan al estómago estimulan la secreción ácida, la hormona gastrina (secretada por el estómago) y la histamina (sustancia que también libera el estómago).
A medida que las ondas constrictoras progresan hacia el antro del estómago suelen hacerse más intensas. Algunas son muy intensas y empujan con fuerza el contenido del antro hacia el píloro, que da paso al duodeno. La abertura del píloro es tan pequeña que sólo se vacían hacia el duodeno unos pocos milímetros del contenido del antro. Además, el músculo pilórico se contrae al aproximarse las ondas persitálticas, impidiendo aún más el vaciamiento a su través. como consecuencia, la mayor parte del contenido del antro se desplaza en sentido retrógrado, hacia el cuerpo del estómago. Esto constituye un mecanismo importante de mezcla.
Después de que el alimento se ha mezclado con las secreciones gástricas, la mezcla resultante que pasa al intestino recibe el nombre de quimo.
Existe otro tipo de contracciones que se producen en el estómago y reciben el nombre de contracciones de hambre. Se producen cuando el estómago lleva vacío de 12 a 24 horas y son contracciones dolorosas, que van acompañadas de sensación de hambre. Son más intensas en personas jóvenes sanas.
Existen algunos factores que aceleran el vaciamiento del estómago en el intestino. En particular, la presencia de carne en el estómago (así como la distensión estomacal) producen la liberación de la hormona llamada gastrina, la cual provoca una secreción de jugo gástrico fuertemente ácido. La gastrina también estimula las contracciones del estómago.
Entre los factores que diminuyen el vaciamiento del estómago se encuentran los siguientes: 1) hay demasiado quimo en el intestino delgado, 2) el quimo es demasiado ácido, contiene demasiada proteína o grasa, es hipotónico o hipertónico o es irritante.
Cuando el pepsinógeno entra en contacto con el ácido clorhídrico se transforma en pepsina, encargada de la digestión de las proteínas. La pepsina sólo funciona correctamente en un medio ácido, de modo que la secreción de ácido clorhídrico es tan importante para la digestión de las proteínas como la pepsina.
Otra sustancia secretada por las células de las paredes del estómago es el factor intrínseco, necesario para la absorción de vitamina B12. Por tanto, cuando se destruyen las células del estómago que producen ácido, como suele ocurrir en las gastritis crónicas, no sólo se produce falta de ácido clorhídrico, sino también anemia perniciosa, ya que la vitamina B12 es necesaria para la maduración de los glóbulos rojos.
Intestino delgado

El primer segmento del intestino delgado recibe el nombre de duodeno y en él libera el estómago su contenido.

El alimento entra en el duodeno a través del esfínter pilórico en unas cantidades que el intestino delgado pueda digerir. Cuando éste se llena, el duodeno indica al estómago que detenga el vaciamiento.

Al duodeno llegan enzimas del páncreas y la bilis del hígado. Estos líquidos llegan al duodeno a través del esfínter de Oddi y contribuyen de forma importante a los procesos de digestión y absorción. El peristaltismo también ayuda a la digestión y a la absorción al revolver los alimentos y mezclarlos con las secreciones intestinales.

Los primeros centímetros del revestimiento duodenal son lisos, pero el resto del revestimiento presenta pliegues, pequeñas proyecciones llamadas vellosidades, e incluso proyecciones aún más pequeñas (microvellosidades). Estas vellosidades y microvellosidades incrementan el área de superficie del revestimiento del duodeno, permitiendo con ello una mayor absorción de nutrientes.

El resto del intestino delgado está formado por el yeyuno y el íleon, localizado a continuación del duodeno. Esta parte del intestino es la responsable principal de la absorción de grasas y otros nutrientes. La absorción se incrementa en gran medida por la vasta superficie hecha de pliegues, vellosidades y microvellosidades. La pared intestinal está ricamente abastecida de vasos sanguíneos que conducen los nutrientes absorbidos hacia el hígado, a través de la vena porta. La pared intestinal libera moco y agua, que lubrican y disuelven el contenido intestinal, ayudando a disolver los fragmentos digeridos. También se liberan pequeñas cantidades de enzimas que digieren las proteínas, los azúcares y las grasas.

En toda la superficie del intestino delgado se encuentran unas hendiduras llamadas criptas de Lieberkühn que segregan un líquido acuoso. También secreta las siguientes enzimas digestivas: 1) peptidadas, para dividir los polipéptidos en aminoácidos, 2) cuatro enzimas para desintegrar los disacáridos en monosacáridos: sacarasa, maltasa, isomaltasa y lactasa, y 3) pequeñas cantidades de lipasa intestinal, para digerir las grasas.

La consistencia del contenido intestinal cambia gradualmente conforme avanza a través del intestino delgado. En el duodeno se secreta agua rápidamente para diluir la acidez del contenido digestivo procedente del estómago. Conforme el contenido o bolo digestivo avanza hacia la porción inferior del intestino delgado, se hace más líquido a medida que van añadiéndose agua, moco, bilis y enzimas pancreáticas.

Páncreas

• El páncreas es un órgano que contiene básicamente dos tipos de tejidos: los acinos que producen las enzimas digestivas y los islotes que secretan hormonas, como la insulina. El páncreas secreta enzimas digestivas al duodeno y hormonas al flujo sanguíneo.

  Las enzimas digestivas son liberadas desde las células de los acinos y llegan al conducto pancreático a través de varios canales. El conducto pancreático principal se une al conducto biliar a nivel del esfínter de Oddi, a través del cual ambos se vacían al duodeno. El jugo secretado por el páncreas contiene enzimas que digieren los tres grandes grupos de alimentos: proteínas, carbohidratos y grasas. También secreta grandes cantidades de bicarbonato de sodio, que desempeña un papel importante para neutralizar el contenido ácido procedente del estómago.

  Las enzimas proteolíticas rompen las proteínas en partes que puedan ser utilizadas por el organismo y son secretadas en forma inactiva. Solamente son activadas cuando llegan al tracto gastrointestinal. Las más importantes son la tripsina, la quimiotripsina y la carboxipeptidasa.

  La enzima que digiere los carbohidratos es la amilasa pancreática.

  Las enzimas que digieren las grasas son la lipasa pancreática, la estarasa del colesterol y la fosfolipasa.

  Las tres hormonas producidas por el páncreas son: la insulina, que disminuye el valor de azúcar (glucosa) en sangre, el glucagón, que por el contrario lo aumenta, y la somatostatina, que impide la liberación de las otras dos hormonas.
Hígado
El hígado produce aproximadamente la mitad del colesterol del cuerpo; el resto proviene de los alimentos. Alrededor del 80 por ciento del colesterol producido por el hígado se utiliza para la formación de la bilis. El hígado también secreta la bilis, la cual se almacena en la vesícula biliar hasta que se necesite.
Los nutrientes que proceden de los alimentos son absorbidos por la pared intestinal, provista de gran cantidad de pequeños vasos sanguíneos (capilares). Estos capilares llegan hasta las venas, que, a su vez, se unen a venas mayores y, finalmente, penetran en el hígado a través de la vena porta. Esta vena se divide, dentro del hígado, en diminutos vasos, donde se procesa la sangre que les llega. Esta sangre se procesa de dos formas: por una parte se eliminan las bacterias y otras partículas extrañas absorbidas desde el intestino y, por otra, muchos de los nutrientes absorbidos son fraccionados de tal manera que puedan ser utilizados por el organismo. El hígado realiza este proceso a gran velocidad y la sangre cargada de nutrientes pasa a la circulación general.El hígado tiene diversas funciones, sólo algunas de las cuales están relacionadas con la digestión.

Vesícula biliar

La bilis fluye fuera del hígado a través de los conductos hepáticos derecho e izquierdo, los cuales se unen para formar el conducto hepático común. A este conducto se une después otro proveniente de la vesícula biliar, llamado conducto cístico, y forman el conducto colédoco. El conducto pancreático se une al colédoco justamente cuando éste se vacía en el duodeno.

Las sales biliares se almacenan en la vesícula biliar. Al penetrar los alimentos en el duodeno se desencadenan una serie de señales nerviosas y hormonales que provocan la contracción de la vesícula. Como resultado, la bilis llega al duodeno y se mezcla con el contenido alimentario. La bilis tiene dos funciones importantes: ayuda a la digestión y a la absorción de las grasas y es responsable de la eliminación de ciertos productos de desecho del cuerpo (particularmente la hemoglobina de los glóbulos rojos destruidos y el exceso de colesterol). Concretamente, las funciones de la bilis son las siguientes:

- Las sales biliares tienen una acción detergente sobre las partículas grasas de los alimentos, permitiendo su destrucción hasta un tamaño minúsculo. También ayudan a la absorción de grasas, como colesterol, ácidos grasos, monoglicéridos y otras grasas. En ausencia de sales biliares se pierde por el excremento hasta el 40% de las grasas y la persona desarrolla a menudo un déficit metabólico.

- Las sales biliares estimulan la secreción de agua por el intestino grueso para ayudar a que avance el contenido intestinal.

- Por la bilis se excretan varias proteínas que desempeñan un papel importante en la función biliar.

- La bilirrubina (el pigmento principal de la bilis) se excreta en la bilis como producto de desecho de los glóbulos rojos destruidos.

- Los fármacos y otros productos de desecho se excretan por la bilis y más tarde se eliminan del organismo.

- Aproximadamente el 94 % de sales biliares se reabsorben en el intestino delgado, son captadas por el hígado y nuevamente secretadas por la bilis. Esta recirculación de las sales biliares es conocida como circulación enterohepática.

Todas las sales biliares del organismo recirculan unas 10 o 12 veces al día. En cada paso, una pequeña cantidad de éstas alcanza el colon, donde las bacterias las dividen en varios de sus componentes. Algunos de estos componentes son reabsorbidos; el resto son excretados con las heces. Las pequeñas cantidades de sales biliares que se pierden por las heces son sustituidas por otras nuevas formadas de manera continuada en el hígado.

Intestino grueso

El intestino grueso está formado por varios segmentos: el colon ascendente (derecho), el colon transverso, el colon descendente (izquierdo) y el colon sigmoide, el cual está conectado al recto. El apéndice es un pequeño segmento con forma de dedo que sale del colon ascendente cerca del punto donde éste se une al intestino delgado (ciego). El intestino grueso secreta moco y es el responsable principal de la absorción del agua y los electrólitos de las heces. La secreción de moco aumenta mucho cuando se estimulan los nervios pélvicos, por donde viaja la inervación parasimpática. Al mismo tiempo aumentan las contracciones. Por este motivo, los estímulos parasimpáticos intensos, a menudo causados por alteraciones emocionales, pueden provocar una secreción tan intensa que den lugar a evacuaciones muy frecuentes de moco viscoso, a veces cada 30 minutos. Este moco está desprovisto de materiales fecales o contiene muy pocos.

Cuando una zona del intestino grueso está irritada, como ocurre en la enteritis por infección bacteriana, el intestino grueso secreta, además del moco, grandes cantidades de agua. Así se diluyen las sustancias irritantes y se acelera su eliminación por el ano. En consecuencia, aparece una diarrea, que cura la infección más rápidamente que si la diarrea no tuviese lugar.

El contenido intestinal es líquido cuando alcanza el intestino grueso, pero, debido a la reabsorción de agua, se solidifica a medida que alcanza el recto en forma de heces. La gran variedad de bacterias que viven en el intestino grueso pueden, además, digerir algunas materias, lo que ayuda a la absorción de nutrientes por el organismo. Las bacterias del intestino grueso también fabrican algunas sustancias importantes, como la vitamina K. Estas bacterias son necesarias para la función normal del intestino.

Recto y ano

El recto es una cámara que comienza al final del intestino grueso, inmediatamente a continuación del colon sigmoide, acabando en el ano. Generalmente, el recto está vacío porque las heces se almacenan más arriba, en el colon descendente. Cuando el colon descendente se llena, las heces pasan al recto estimulando la defecación.

El ano es la abertura que existe al final del tracto gastrointestinal, por la cual los materiales de desecho abandonan el organismo. El ano está formado en parte por las capas superficiales del organismo, incluyendo la piel y, en parte, por el intestino. Está recubierto por una capa formada por la continuación de la piel. Un anillo muscular, llamado esfínter anal, mantiene el ano cerrado.

Fin

Apunte Nº 4 Biología (para 4ºD y 4ºE)

Respiración

Modelos de aparatos respiratorios

Reino Protista: Ameba sp

En los organismos unicelulares la respiración se realiza por difusión simple del oxígeno y del dióxido de carbono a través de la membrana celular.

La Difusión de estos gases se realiza por pasaje a través de una membrana biológica desde un lugar de mayor presión o concentración del gas hacia un lugar de menor presión o concentración.

Este tipo de respiración se cumple también en el reino MONERA, PLANTA y HONGO y en algunos invertebrados simples del reino animal.

En estos organismos no hay aparatos respiratorios. La respiración  se cumple por difusión de gases de célula a célula. Es condición necesaria la humedad de la piel o tegumento para que los gases puedan disolverse en ella y difundir. Es por esto que esta respiración se la denomina también TEGUMENTARIA.
A partir de los artrópodos (insectos, arácnidos, crustáceos y miriápodos), considerados invertebrados superiores, aparecen los primeros aparatos o sistemas respiratorios, haciendo más eficiente la llegada del oxígeno a todas las células del cuerpo. En esta llegada también colabora el SISTEMA CIRCULATORIO que ya aparece desarrollado en el phylum anélidos.
Phylum artrópodos: Clase insectos: Poseen respiración TRAQUEAL. A los costados de su cuerpo, en segmentos torácicos y abdominales, existen unos orificios denominados estigmas por los cuales entra el aire cargado de oxígeno y sale el aire cargado de dióxido de carbono. Estos orificios se conectan a una red de tubos interna llamados tráqueas, reforzados con anillos de quitina (la proteína dura que constituye su exoesqueleto) que evitan que se colapsen. Estos tubos se van subdividiendo en traqueolas y traqueolillas cada vez de menor calibre y toman contacto con las células en donde se produce el intercambio gaseoso por difusión.

Clase arácnidos: Los arácnidos poseen un estigma de cada lado del cuerpo en la base de su abdomen u opistosoma. Este estigma conecta con una cámara interna denominada filotráquea o pulmón en libro. Una de las paredes de ésta cámara está replegada a modo de páginas de un libro. Cada una de éstas laminillas está profusamente vascularizada y allí se hace el intercambio gaseoso por difusión.
Clase crustáceos: Los crustáceos poseen RESPIRACIÓN BRANQUIAL. Las branquias son externas al cuerpo y estan formadas por filamentos o digitaciones de la epidermis intensamente vascularizadas en donde se realiza el intercambio gaseoso por difusión. Los filamentos branquiales se encuentran en las axilas de cada pata.
En el phylum moluscos existen variantes respiratorias según su hábitat. Los moluscos terrestres, como en el caso del caracol de tierra, poseen respiración`pulmonar, y los acuáticos, como la babosa de mar tienen respiración branquial (branquias externas). Los cefalópodos (pulpos, calamares, sepias), clase que pertenece a éste phylum, y los pelecípodos ( bivalvos. almejas, mejillones, ostras,etc) poseen branquias internas
 

En los equinodermos (estrellas de mar, pepinos de mar, erizos de mar, dólares de mar, etc) TAMBIÉN HAY BRANQUIAS EXTERNAS A LO LARGO DE LOS SURCOS AMBULACRALES DE LA ZONA VENTRAL.

En los vertebrados, la superclase peces posee en su gran mayoría RESPIRACIÓN BRANQUIAL. Los peces cartilaginosos (más primitivos) como los tiburones y las rayas tienen branquias internas desprotegidas y en contacto con el exterior a través de cinco o siete hendiduras branquiales.

Los peces óseos (más evolucionados) protegen sus branquias con un opérculo. El opérculo cubre un espacio interno denominado cámara branquial en cuyo interior se encuentran 4 branquias. Cada branquia está formada por un arco óseo llamado arco branquial sobre el cual se implanta dos láminas branquiales paralelas. Cada lámina está formada por cientos de filamentos branquiales. Dentro de cada filamento se encuentra un capilar arterial y otro venoso. En ellos se realiza el intercambio gaseoso por difusión.

Algunos peces son pulmonados. Otros en cambio, pueden tener respiraciones accesorias haciendo intercambio gaseoso en la boca ( respiración bucal), a través de la vejiga natatoria o por el ano (respiración proctal).

 En la clase anfibios ( sapos, ranas, axolotes, salamandras y viboritas ciegas) existen diferentes respiraciones según su fase de desarrollo. Así, en su fase larval, mantienen una respiración branquial (hábitat acuático) y en su fase adulta pasan a tener respiración pulmonar (hábitat terrestre). Complementada con una respiración cutánea en donde el intercambio gaseoso se realiza a través de su epidermis (o tegumento) húmeda.

En las restantes clases de vertebrados: Clase reptiles, Clase Aves y Clase mamíferos, las respiraciones son pulmonares en todos los casos sin importar que sean de hábitat acuático o terrestre.

En la clase aves existe un gran desarrollo de pulmones que se conectan con sacos aéreos que se alojan dentro de los huesos del tórax y de los miembros anteriores que son huecos, alivianando así el peso del ave.

Cada bronquiolillo lleva aire a un lobulillo pulmonar. Cada lobulillo está formado por la reunión de varios Alvéolos.

Dentro de cada alvéolo se produce la difusión de gases que atraviesan tanto la pared del alvéolo como la de los capilares. Este intercambio se denomina HEMATOSIS

Fin

Apunte Nº5 Biología (para 4ºD y 4ºE)


 Sistemas Circulatorio y Urinario

En aves y mamíferos el corazón cuenta con 4 cámaras: 2 superiores (aurícula derecha y aurícula izquierda) separadas por el tabique interauricular y 2 inferiores (ventrículo derecho y ventrículo izquierdo) totalmente separados por el tabique interventricular. La aurícula derecha se conecta al ventrículo derecho a través de un orificio regulado por una válvula formada por tres aletas: la válvula tricúspide, y la aurícula izquierda se conecta al ventrículo izquierdo a través de otro orificio regulado por la válvula bicúspide o Mitral. Por el sector derecho circula sólo sangre carboxigenada (con mayor proporción de dióxido de carbono) y por el izquierdo sangre oxigeneda (con mayor proporción de oxígeno)

Circuito de la sangre  

La sangre carboxigenada proveniente de todos los tejidos de la zona inferior del cuerpo retorna al corazón por la vena cava inferior y la sangre del sector superior por la vena cava superior, ambas venas llevan la sangre carboxigenada a la aurícula derecha, ésta se contrae, se abre la válvula tricúspide y pasa al ventrículo derecho, éste se contrae, se abre la válvula pulmonar y la sangre sale del corazón por la arteria pulmonar que se divie en rama derecha e izquierda, éstas ramas se capilarizan en cada pulmón y en los alvéolos se produce la hematosis. Una vez oxigenada la sangre, retorna desde los pulmones al corazón a través de  las 4 ramas de la vena pulmonar y entra a la aurícula izquierda, ésta se contrae, atraviesa la válvula bicúspide e ingresa al ventrículo izquierdo que al contraerse hará que la sangre oxigenada, por presión abra la válvula aórtica y salga del corazón por la arteria Aorta que se ramificará por todo el cuerpo.

Características del sistema circulatorio humano

a) CERRADO: La sangre siempre circula dentro de vasos sanguíneos (venas, arterias; capilares) y cámaras cardíacas cerradas sin derramarse.

b) COMPLETO: La sangre oxigenada nunca se mezcla con la carboxigenada, ambas discurren por zonas del corazón separadas por tabiques interauriculares e interventriculares.

c) DOBLE: Durante el recorrido de un circuito la sangre pasa dos veces por el corazón debido a la existencia de dos subcircuitos que forman al circuito general: a) Circuito mayor o SISTÉMICO: es el que describe el recorrido de la sangre desde el cuerpo al corazón (a través de las venas cavas) y del corazón al cuerpo (a través de la arteria Aorta), b) Circuito menor o PULMONAR: es el recorrido de la sangre desde el corazón a los pulmones ( a través de la arteria pulmonar) y de los pulmones al corazón ( a través de la vena pulmonar).

Sistema Urinario en mamíferos

El sistema urinario en mamíferos consta de dos riñones (órganos filtradores de la sangre) y de las vías urinarias formadas por dos uréteres, la vejiga (en donde se almacena la orina y sube su pH) y la uretra que elimina al exterior la orina por el orificio o meato urinario.

Cada riñón es un complejo sistema constituído por miles de pequeñas unidades filtrantes: Los Nefrones.

Los capilares de la arteria renal (capilares aferentes) traen la sangre a cada nefrón para ser filtrada, éste capilar aferente junto a otro capilar eferente (proveniente de la vena renal) forman un ovillo denominado Glomérulo, a través de él, y atravesando la Cápsula de Bowman que lo envuelve, se obtendrá el filtrado inicial (agua, sales, Iones sodio, potasio y calcio y algunas moléculas pequeñas tales como glucosa, aminoácidos, etc). Por el capilar eferente saldrá la sangre totalmente filtrada hacia la vena renal. El filtrado inicial pasa al túbulo contorneado proximal en donde se reabsorberán glucosa, aminoácidos, agua y sales reutilizables para el organismo. Éstas dos últimas se reabsorben especialmente en la zona del Asa de Henle, que en los animales terrestres es larga, aumentando así la superficie de absorción y de recuperación. Finalmente la orina recibe el aporte de mucus y otras proteínas que suben el pH ácido por parte del túbulo contorneado distal que constituye la zona de secreción, y por último la orina final es conducida por un túbulo colector junto con la orina de otros nefrones, hacia los uréteres que saldrán por la pelvis renal hacia la vejiga . Allí la orina permanecerá almacenada hasta que se produzca la señal nerviosa de micción  que producirá como respuesta la relajación del esfínter uretral y la orina saldrá a través de la uretra por el meato urinario. 

Fin

  

FIN