Introducción a la Biología

Conceptos Fundamentales

Definición de Ciencia

La ciencia es el conjunto de conocimientos exactos, razonados, sistematizados y verificables sobre hechos, sucesos y fenómenos, a través de sus principios y causas, basándose en el método científico.

Metabolismo

El metabolismo comprende el conjunto de reacciones bioquímicas y fisicoquímicas que ocurren en las células para producir ATP (Adenosín Trifosfato) en la mitocondria.

Rutas Metabólicas

Las rutas metabólicas son las reacciones químicas que ocurren dentro de la célula.

• Glucólisis: Una molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato (de tres carbonos), produciendo energía en forma de ATP. Ocurre en el citoplasma de las células y es el primer paso en la obtención de energía a partir de la glucosa.
• Gluconeogénesis: El cuerpo produce glucosa a partir de precursores no glucídicos, como aminoácidos, lactato y glicerol. Este proceso ocurre principalmente en el hígado, en situaciones de baja ingesta de carbohidratos para mantener los niveles de glucosa en sangre y asegurar el suministro de energía.

Carbohidratos

Los carbohidratos, también conocidos como glúcidos o azúcares, son compuestos orgánicos que proporcionan 4 kcal por gramo.

1. Monosacáridos: Azúcares más simples.
   • Glucosa: Se convierte en ATP, se encuentra en cereales.
   • Galactosa: Presente en la leche.
   • Ribosa: Componente principal del ARN y ATP.
   • Desoxirribosa: Forma parte de los nucleótidos del ADN.
   • Fructosa: Presente en frutas y verduras.
2. Disacáridos: Azúcares dobles, formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glucosídico.
   • Sacarosa o azúcar de caña: Glucosa y fructosa.
   • Maltosa o azúcar de malta: Dos glucosas.
   • Lactosa: Glucosa y galactosa.
3. Polisacáridos:
   • Polisacáridos de almacenamiento: Reserva alimenticia.
     • Almidón: Gránulos en hojas, tallos y raíces (plantas).
     • Glucógeno: Reserva de carbohidratos en el hígado (animales).
   • Polisacáridos estructurales: Estructuras orgánicas.
     • Quitina: Parte del exoesqueleto de artrópodos.
     • Celulosa: Forma parte de la pared celular de las células vegetales.

Alimentos ricos en carbohidratos:

• Papa
• Camote
• Avena
• Arroz
• Plátano
• Frijoles

Lípidos

Los lípidos sirven como reserva energética y forman parte de las estructuras celulares. Proporcionan 9 calorías por gramo y se almacenan en el tejido adiposo (grasa).

1. Lípidos simples: Triglicéridos o grasas neutras, formados por una molécula de glicerol y tres ácidos grasos, unidos por enlaces éster.
2. Lípidos compuestos: Tienen una molécula de glicerol, dos ácidos grasos y un grupo fosfato, formando un fosfolípido. Las membranas celulares están constituidas por una doble capa de fosfolípidos.
3. Lípidos asociados (esteroides): Diferentes estructuralmente a los otros lípidos e insolubles en agua, tienen una estructura de cuatro anillos de carbono.
4. Ceras: Lípidos con ácidos grasos unidos a alcoholes de cadena larga.

Alimentos ricos en lípidos:

• Aguacate
• Aceitunas
• Almendras
• Nueces
• Mantequilla
• Queso

Proteínas

Las proteínas son macromoléculas constituidas por unidades monoméricas llamadas aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos.

Aminoácidos esenciales:

• Lisina
• Fenilalanina
• Valina
• Arginina
• Isoleucina
• Metionina
• Triptofano
• Treonina
• Histidina
• Leucina

Estructuras de las proteínas:

1. Primarias: Cadenas simples de aminoácidos.
2. Secundarias: Estructuras repetitivas como la hélice alfa y la lámina beta.
3. Terciarias: Estructura tridimensional de una cadena polipeptídica.
4. Cuaternarias: Asociación de dos o más cadenas polipeptídicas.

Enlaces:

1. Enlace peptídico: Une dos aminoácidos en una cadena proteica.
2. Enlace éster: Se forma entre un grupo carboxilo (-COOH) de un ácido y un grupo hidroxilo (-OH) de un alcohol, liberando agua.

Teoría Celular

Postulados:

1. Todos los seres vivos están constituidos por una o más células.
2. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos.
3. Una célula proviene de otra célula preexistente.

La Célula

La célula es la unidad básica, morfológica, estructural y funcional de todos los seres vivos.

Algunos orgánulos:

• Mitocondrias: Realizan la respiración celular para producir ATP.
• Ribosomas: Sintetizan proteínas.
• Lisosomas: Digestión celular.
• Centriolos: Participan en la división celular.

Ácidos Nucleicos

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

El ADN es bicatenario y contiene las unidades de herencia conocidas como genes. Está constituido por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa) y una base nitrogenada. Se localiza en el núcleo de las células eucariotas. Sus bases nitrogenadas son:

• Adenina (púrica)
• Guanina (púrica)
• Citosina (pirimidínica)
• Timina (pirimidínica)

Funciones principales del ADN:

• Transmitir características hereditarias.
• Duplicarse.
• Replicarse.
• Transcribir al ARN.
• Síntesis de proteínas.
• Metabolismo celular.
• División celular.

ARN (Ácido Ribonucleico)

El ARN es monocatenario y se encuentra en el núcleo y el citoplasma. Sus bases nitrogenadas son:

• Adenina
• Guanina
• Citosina
• Uracilo

Tipos de ARN:

• ARN mensajero (ARNm): Copia la información del ADN.
• ARN de transferencia (ARNt): Transporta aminoácidos durante la síntesis de proteínas.
• ARN ribosomal (ARNr): Forma parte de los ribosomas.

ADN circular

Lo contienen las células procariotas: bacterias, arqueas, etc.

Historia de la Biología

• William Harvey: Estudió la fisiología humana y describió la circulación sanguínea.
• Andreas Vesalius: Realizó disecciones en cadáveres humanos y contribuyó a la anatomía humana.
• Leonardo da Vinci: Estudió la anatomía humana y la naturaleza en general.
• Teoría Quimiosintética: Propuesta por Alexander Oparin y John B.S. Haldane, sugiere que las moléculas inorgánicas y las condiciones de la atmósfera primitiva permitieron el surgimiento de moléculas orgánicas sencillas, que luego formaron moléculas orgánicas complejas en los mares primitivos, en lo que Oparin llamó «caldo primigenio», y que contenía estructuras llamadas «coacervados», que darían lugar a las primeras células.
• Panspermia: Afirma que la vida proviene de esporas que llegaron del espacio, popularizada por Svante Arrhenius.
• Louis Pasteur: Contribuyó a la elaboración de vacunas y a la pasteurización de la leche.
• Alexander Fleming: Descubrió la penicilina.
• Carl von Linneo: Clasificó los organismos en un sistema jerárquico de nomenclatura binomial.
• Robert Hooke: Acuñó el término «célula» al observarlas en un microscopio.
• Anton van Leeuwenhoek: Pionero en el uso del microscopio para observar microorganismos.
• Gregor Mendel: Realizó los primeros estudios de genética y estableció las leyes de Mendel, que explican elementos fundamentales de la herencia.

Ramas de la Biología

• Microbiología: Estudio de los microbios.
  • Protozoología: Estudio de los protozoarios.
  • Virología: Estudio de los virus.
  • Bacteriología: Estudio de las bacterias.
  • Micología: Estudio de los hongos.

Procesos Metabólicos

• Anabolismo: (síntesis de deshidratación) Síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas.
• Catabolismo: Degradación de moléculas complejas en moléculas sencillas, liberando energía en forma de ATP.

Método Científico

1. Planteamiento del problema
2. Observación
3. Hipótesis
4. Experimentación
5. Conclusión