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BLOQUE 1: RECONOCE LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA DE LA VIDA Secuencia Didáctica 1: El estudio de los seres vivos 1) Campo de estudio de la Biología 2) Ramas de la Biología 3) Relaciones de la Biología con otras ciencias 4) Niveles de organización de la materia ACTIVIDAD NO. 1 Observa el siguiente mapa conceptual y contesta lo que se te pide. ¿Cuáles son los dos ejes temáticos que serán abordados en el curso de Biología 1 ¿Cuáles son los tres grandes temas en los que se centran los dos ejes anteriores? ¿Cuáles son las dos bases que estudiaremos en las características de los seres vivos? ¿Cuáles son los dos tipos de células que se estudian en Biología? Además del metabolismo celular ¿qué funciones serán estudiadas en este curso? ¿Cuáles son los tres reinos que serán estudiados en el mundo vivo? ¿Qué ejes temáticos se abordarán en el siguiente curso de Biología? ACTIVIDAD No. 1_a.- Con la información del mapa conceptual redacta las enunciados que aparecen de acuerdo a los conceptos que ahí aparecen. 1 Estudia a la 2 Se centra en el estudio de 4 3 Examina las caracteristicas de los 5 6 Estudia a la Se encarga de la Nos lleva a la base de la Se distingue entre Donde se reconoce su del del del Y el conocimiento de las Se examina su II.- ELABORA UN TEXTO DE ESTE MAPA CONCEPTUAL SIGUIENDO EL ORDEN DESCENDENTE Y HORIZONTAL. Y los procesos de Ejemplo: 1.-La Biología estudia la unidad, diversidad y continuidad de la vida. 2.3.4.5.- Conflicto cognitivo: ¿Podrán algún día, los robots ser como los humanos? Actividad No.2 Enlista de manera individual, en el cuadro siguiente, 5 características que distingan a un humano del robot ASIMO. ¿Qué los distingue? Características Humano Robot 1 2 3 4 5 ¿Cuál es la diferencia más grande entre un humano y un robot? ¿Qué te hace ser único, irreparable e inigualable? CAMPO DE ESTUDIO DE LA BIOLOGÍA. Actividad No. 3 Redacten un resumen con la información que aparece a continuación. Enumera los párrafos del texto y escribe los que consideren más relevante de cada uno. El ser humano siempre se ha interesado por las manifestaciones de la naturaleza; constantemente ha observado y estudiado su entorno: Cuando el hombre observó a su alrededor, se dio cuenta de la existencia de otros seres vivos que conviven en su hábitat. La historia de la Biología, así como su posterior desarrollo dentro del campo científico, está muy relacionada con la satisfacción de diversas necesidades del hombre para lograr sobrevivir. Los humanos necesitan agua y aire puros, requieren alimentos libres de sustancias tóxicas que pueden llegar a ellos por descuido o por uso excesivo de insecticidas, aditivos, fungicidas o fertilizantes químicos. Además, el hombre necesita de la naturaleza en su estado más puro para su recreación: bosques en los cuales pueda pasearse, vegetación que proteja los suelos, calidad de aire apropiada, corrientes de aguas limpias para pescar y bañarse, playas para su diversión. Todas las posibilidades de producir alimentos, fibras, agua, combustibles o sitios de recreo, necesitan una cuidadosa administración basada en la más moderna tecnología. Es preciso tener, al menos, un conocimiento fundamental, de la estructura y funcionamiento de plantas y animales, bacterias, hongos y otros seres vivos. Es necesario conocer sus hábitos, necesidades de alimento y de ambiente, sistemas de reproducción y los mecanismos de la herencia, información que permitirá tomar decisiones acertadas en la utilización de dichos recurso para la satisfacción de diversas necesidades del ser humano. Anteriormente la producción agropecuaria era atendida por personas con conocimientos empíricos, en la actualidad, los extensos monocultivos requieren de personas con conocimientos específicos y complicados recursos técnicos. El mundo de los seres vivos muestra una inmensa diversidad (biodiversidad). Millones de distintos tipos de organismos o especies, habitan actualmente nuestro planeta y varios millones más vivieron en ella en el pasado. Cada especie es singular en algunos de sus rasgos; es decir, en algunos aspectos de su plan de organización, funcionamiento y comportamiento. ¿Cuándo aparece la vida? ¿Qué organismos aparecieron primero? Para responder estas preguntas el hombre ha tenido que entender dos fenómenos. El primero es el llamado proceso de fosilización y el segundo el decaimiento de material radiactivo. La fosilización es un fenómeno que incluye tanto la preservación de las partes duras de los organismos (huesos, conchas, dientes, etc.), como la de moldes o huellas que se han preservado como tales por miles y hasta por millones de años. Una vez que se encuentra un fósil es necesario ubicarlo en el tiempo. ¿De cuándo es? Para ello se usan métodos de fechado utilizando elementos radiactivos. Estos elementos tienen la característica de emitir partículas en una proporción constante que depende del elemento de que se trate. Por ejemplo, el carbono-14 (isótopo radiactivo del carbono-12 que es el carbono más común) tiene una vida media de 5730 años. Es decir, que si se parte de una roca en donde había 100 gramos de carbono-14, en 5730 años habrá 50 gramos de carbono-14 (o sea 50 gramos de carbono-12). Así, al medir la cantidad de estos elementos se puede saber la edad aproximada de la roca y por tanto la de los fósiles que se hallan en ella. Otros elementos como el potasio-40 y el uranio235 tienen una vida media mayor (de 1300 y 713 millones de años respectivamente), por lo que son usados para fechar rocas más antiguas. La presencia de fósiles y la capacidad que se tiene para fechar la época en la que existieron facilita enormemente el trabajo del paleontólogo. Se puede ir entonces reconstruyendo lo que ha ocurrido sobre la Tierra. Los resultados de estas investigaciones han sido sorprendentes. En primer lugar se ha encontrado que la historia de la vida en la Tierra es muy larga (aproximadamente 4800 millones de años. La palabra Biología se deriva de dos vocablos griegos: bios; que significa vida, y logos, estudio o tratado.14 RECONOCE LA BIOLOGÍA COMO La teoría de la evolución constituye la teoría unificadora más importante de la Biología. Antes de su planteamiento, el estudio de los seres vivos constituía una acumulación de hechos y observaciones desarticuladas. Con esta teoría, la diversidad de los organismos, las semejanzas y diferencias entre sus distintas clases, los patrones de distribución y comportamiento, las interacciones y las adaptaciones tuvieron un principio de estructuración. Esta teoría constituyó el hilo que entrelazo los diversos fenómenos relacionados con los seres vivos. Actividad No. 4 Organizados en equipo, observen las imágenes y anoten las características que faltan para cada ejemplo . Características PEZ HONGO ROCA DE / LAVA Ejemplos ¿De qué está hecho? De células PLANTA TÚ CARRO Minerales y otros materiales ¿Se mueve? ¿Cuál es su origen? ¿Cambia de tamaño o crece? ¿Respira? ¿Necesita alimento? ¿Elimina desechos? ¿Utiliza energía? ¿Qué le pasa si aumenta la temperatura? ¿Cómo reacciona ante mucha contaminación? Otros peces Fabrica Si Si Si Si ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LOS SERES VIVOS. Actividad No. 5 Redacten un resumen con la información que aparece a continuación. Enumera los párrafos del texto y escribe los que consideren más relevante de cada uno. Los seres humanos, bacterias, coyotes, corales, peces, rosas, caballos, insectos, aves, gusanos, cactus, hierbas, mosquitos, elefantes, sólo son una pequeña muestra de la gran diversidad de seres vivos que habitan el planeta. Pese a su diversidad, los organismos comparten un conjunto de características que los diferencia de los objetos inanimados. La vida no es fácil de definir, los biólogos prefieren señalar las características que se observan en todo ser vivo. ¿Qué es la vida? Si consultamos la palabra en un diccionario, se encuentran definiciones como: «la cualidad que distingue, a un ser vital y funcional, de un cuerpo inanimado», «espacio de tiempo que transcurre desde el nacimiento hasta la muerte». Todas las personas tienen un concepto intuitivo de lo que significa estar vivos. No obstante, es difícil definir la vida, en cierto modo porque los seres vivos son tan diversos, y porque en algunos casos la materia inanimada parece estar viva. Para identificar un ser vivo podemos preguntarnos, ¿se mueve?, ¿crece?, ¿se reproduce? Éstas son excelentes preguntas, pero al pensar en las nubes o el fuego, resulta que se mueven, crecen y parece incluso que aparecen más. Entonces, ¿se pueden considerar que están vivos? Desde la perspectiva biológica, la vida es el resultado de antiguos eventos por los cuales la materia sin vida se organizó para dar lugar a las primeras células vivas. La vida constituye una manera de captar y utilizar la energía y la materia prima. Es una manera de percibir y responder al medio ambiente, es la capacidad de reproducirse, y la vida evoluciona, lo que significa simplemente que los rasgos que caracterizan a los individuos de una población pueden cambiar de una generación a la siguiente. Una dificultad fundamental para definir la vida es que los seres vivos no pueden describirse como la simple suma de sus partes. La cualidad de la vida surge como resultado de las increíblemente complejas interacciones ordenadas de esas partes. Dado que esta basada en esas propiedades emergentes, la vida es una cualidad fundamentalmente intangible, imposible definir de manera simple. No obstante se pueden describir algunas de las características de los seres vivos que, en su conjunto, no se encuentran en los objetos inanimados. Los seres vivos se organizan, esto es una característica que les permite coordinar distintos procesos como crecer, reproducirse, alimentarse, respirar, moverse, etc. En comparación con la materia inanimada de tamaño similar, los seres vivos son muy complejos y están altamente organizados. Un cristal de sal de mesa, por ejemplo, consta únicamente de dos elementos químicos, sodio y cloro, ordenados en una disposición cúbica precisa, el cristal esta organizado pero es simple. Los océanos contienen átomos de todos los elementos presentes en la naturaleza, sin embargo, esos átomos están distribuidos al azar, los océanos son complejos pero no están organizados. En contraste, incluso un diminuto mosquito, contiene docenas de elementos distintos enlazados en miles de combinaciones específicas que, a su vez, están organizadas en componentes cada vez más grandes y complejos para formar estructuras como, boca, ojos, patas y abdomen. Los primeros organismos en aparecer en el planeta fueron unicelulares (una solo célula), capaces de realizar por sí mismos funciones y actividades necesarias para vivir. Se cree que con el paso de muchos años los organismos unicelulares formaron colonias (agrupaciones), y cada una de las células se fue especializando en un trabajo para que pudiera sobrevivir la colonia. Unas se encargaban de conseguir alimento, otras de la reproducción y otras del movimiento. Las funciones de las células se fueron haciendo cada vez más específicas, lo que permitió que sus organelos se modificaran; así, las células se hicieron dependientes de otras para poder vivir. La interdependencia entre células fue tanta que empezaron a formarse los primitivos organismos pluricelulares. En los organismos pluricelulares, las células se mantienen unidas gracias a la comunicación entre cada una de ellas a través de la membrana celular; entre una y otra existen espacios por donde viajan todos los nutrientes necesarios para poder vivir. Las células especializadas y con forma similar se unen para formar tejidos, éstos, a su vez, se unen para formar órganos. Los aparatos y sistemas son órganos unidos capaces de trabajar en forma conjunta. Cada uno por su lado realiza una función especial, pero siempre para un mismo fin, la sobrevivencia del organismo. A esta característica de los seres vivos se le llama organización estructural. A lo largo de la historia evolutiva, la materia se ha ido organizando progresivamente desde los niveles más simples hasta los más complejos. Desde las partículas elementales hasta la biosfera, se puede distinguir una jerarquía de niveles de organización de complejidad creciente. A medida que se avanza en esta jerarquía, se encuentran sistemas organizados cada vez más complejos. Más allá de los organismos individuales hay niveles más amplios de organización. Un grupo de organismos muy similares, cuya unión puede ser fértil, constituye una especie. Los miembros de una especie dada que viven en cierta área se consideran una población. Las poblaciones de varias especies que viven e interactúan en la misma área forman una comunidad. Una comunidad, junto con su ambiente inanimado, que incluye tierra, agua y atmósfera, es un ecosistema. Por último toda la región superficial de la Tierra habitada por seres vivos (incluidos también lo componentes inanimados) recibe el nombre de biosfera. CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS DE LOS SERES VIVOS Actividad No. 6 Diñen y contesten el cuadro de resumen correspondiente a cada una de las características que nos permiten diferenciar a los seres vivos. Puedes utilizar el formato que aparece a continuación. Los seres vivos presentamos una serie de características muy especiales que permiten diferenciarnos de la materia inanimada. Sabemos que el material físico-químico que forma a los seres vivos contiene los mismos elementos químicos que podemos encontrar en el medio que los rodea, aunque su nivel de complejidad y organización en los seres vivos es muy superior. Sin embargo, resulta difícil establecer el punto exacto donde termina la materia inanimada y empieza la vida. Organización Un ser vivo es resultado de una organización muy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando relacionadas éstas actividades unas con otras, por lo que todos los seres vivos poseen una organización específica y compleja a la vez. Como grado más sencillo de organización en un organismo está la célula. Los procesos que se efectúan en todo el organismo son el resultado de las funciones coordinadas de todas las células que lo constituyen. En vegetales y animales superiores se observan grados de organización más compleja, como los tejidos-órganos y el más avanzado, sistemas. Además los virus no son considerados seres vivos porque los virus al entrar al organismo toman recién vida. Homeostasis Es la capacidad que tienen los organismos para mantener equilibrio interno constante, por ejemplo la temperatura corporal y la presión osmótica. Los mecanismos homeostáticos se encuentran representados por la irritabilidad celular y los órganos especializados internos y externos (como la vista, el oído y el olfato), también conocidos como receptores, que contienen estructuras con terminaciones nerviosas. En la mayoría de los animales, la información recibida por los receptores es transmitida al sistema nervioso, donde es analizada y procesada para posteriormente ejecutar las respuestas adecuadas, por medio de órganos nerviosos especializados llamados efectores. Debido a la tendencia natural de la pérdida del orden, denominada entropía, los organismos están obligados a mantener un control sobre sus cuerpos, al que se denomina homeostasis, y de esta forma mantenerse sanos. Para lograr este cometido se utiliza mucha cantidad de energía. Algunos de los factores regulados son: Termorregulación: Es la regulación del calor y el frío. Osmorregulación: Regulación del agua e iones, en la que participa el sistema excretor principalmente. Irritabilidad La reacción a ciertos estímulos (sonidos, olores, etc.) del medio ambiente constituye la función de la irritabilidad. Por lo general los seres vivos no son estáticos, son irritables, responden a cambios físicos o químicos, tanto en el medio externo como en el interno. Los estímulos que pueden causar una respuesta en plantas y animales son: cambios en la intensidad de luz, ruidos, sonidos, aromas, cambios de temperatura, variación en la presión, etc. Metabolismo El fenómeno del metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos para obtener nutrientes, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto para usarlo cuando efectúan sus funciones. En el metabolismo se efectúan dos procesos fundamentales: Anabolismo Es cuando se transforman las sustancias sencillas de los nutrientes en sustancias complejas. Catabolismo: Cuando se desdoblan las sustancias complejas de los nutrientes con ayuda de enzimas en materiales simples liberando energía. Durante el metabolismo se realizan reacciones químicas y energéticas. Así como el crecimiento, la auto reparación y la liberación de energía dentro del cuerpo de un organismo. A estas reacciones las denominamos procesos metabólicos: El ciclo material, es decir, los cambios químicos de sustancia en los distintos períodos del ciclo vital, crecimiento, equilibrio e involución. El ciclo energético, o sea, la transformación de la energía química de los alimentos en calor cuando el animal está en reposo, o bien en calor y trabajo mecánico cuando realiza actividad muscular, así como la transformación de la energía luminosa en energía química en las plantas. En los organismos heterótrofos, la sustancia y la energía se obtienen de los alimentos. Éstos actúan formando la sustancia propia para crecer, mantenerse y reparar el desgaste, suministran energía y proporcionan las sustancias reguladoras del metabolismo. Desarrollo o crecimiento Una característica principal de los seres vivos es que éstos crecen. Los seres vivos (organismos) requieren de nutrientes (alimentos) para poder realizar sus procesos metabólicos que los mantienen vivos, al aumentar el volumen de materia viva, el organismo logra su crecimiento. El desarrollo es la adquisición de nuevas características. Reproducción Los seres vivos son capaces de multiplicarse (reproducirse). Mediante la reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores y se perpetúa la especie. En los seres vivos se observan dos tipos de reproducción: Asexual: En la reproducción asexual un solo organismo es capaz de originar otros individuos nuevos, que son copias exactas del progenitor desde el punto de vista genético. Un claro ejemplo de reproducción asexual es la división de las bacterias en dos células hijas, que son genéticamente idénticas. En general, es la formación de un nuevo individuo a partir de células maternas, sin que exista meiosis, formación de gametos o fecundación. No hay, por lo tanto, intercambio de material genético (ADN). El ser vivo progenitado respeta las características y cualidades de sus progenitores. Sexual: La reproducción sexual requiere la intervención de dos individuos, siendo de sexos diferentes. Los descendientes producidos como resultado de este proceso biológico, serán fruto de la combinación del ADN de ambos progenitores y, por tanto, serán genéticamente distintos a ellos. Esta forma de reproducción es la más frecuente en los organismos complejos. En este tipo de reproducción participan dos células haploides originadas por meiosis, los gametos, que se unirán durante la fecundación. Adaptación Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian ya sea lenta o rápidamente y los seres vivos deben adaptarse a estos cambios para sobrevivir. El proceso por el que una especie se condiciona lenta o rápidamente para lograr sobrevivir ante los cambios ocurridos en su medio, se llama adaptación o evolución biológica. Mediante la evolución todos los seres vivos mejoran sus características de adaptación al medio en el que se encuentran, para maximizar sus probabilidades de supervivencia. Característica Definición Ejemplos o divisiones Organización Homeostasis Termorregulación Osmorregulación Irritabilidad Metabolismo Anabolismo Catabolismo Desarrollo o crecimiento Adaptación Reproducción Sexual Asexual Otras características Organización y función de los seres vivo Actividad No. 7 Lee las siguientes actividades realizadas por diversos seres vivos y relaciona cada una de ellas con el tipo de función. Actividades Funciones ( ) Un niño come un bocadillo en el recreo. ( ) ( ) Te fijas en una compañera(o) y la encuentras muy atractiva. Te pone nerviosa(o). La joroba de grasa del camello es un lugar de almacenamiento de agua. ( ) Tu hermano al observarse al espejo descubre que le ha salido bigote. B) Metabolismo ( ) C) Reproducción ( ) El maestro de educación física les toma medidas y encuentra que han aumentado su altura. Después de varios minutos de jugar básquet se presenta la sudoración. ( ) Las especies cambian continuamente a través del tiempo. E) Adaptación ( ) F) Irritabilidad ( ) ( ) ( ) Una niña, al pasar de la pubertad a la adolescencia ha iniciado sus ciclos menstruales (menarquía). Algunas plantas desérticas producen cera que cubre sus hojas para evitar la pérdida de agua. El HCl (ácido clorhídrico) presente en el estómago ablanda los componentes fibrosos de los alimentos. Las tortugas cavan huecos en la tierra para escapar del intenso calor. ( ) En algunos gusanos, que se fragmentan, cada pedazo puede dar origen a un nuevo gusano. A) Nutrición D) Crecimiento G) Homeostasis H) Evolución Actividad No. 8 Lee con detalle el siguiente texto sobre las ratas topo y posteriormente identifica las características de este organismo; anótalas en la parte inferior. Según algunos científicos, los ancestros de las ratas topo comunes se parecían a las ratas de las rocas africanas. Con el paso del tiempo surgieron variaciones. Los dientes y las garras largas permitieron a algunos individuos, cavar huecos más profundos para evitar a los depredadores. Si estos individuos estaban más capacitados para sobrevivir, sus características útiles pasaban a la siguiente generación. Con el paso del tiempo, la mayoría de los individuos de la población tendrían estas variaciones beneficiosas; que después de muchas generaciones resultaron las ratas topo actuales, las cuales se caracterizan por carecer de pelo, que les permite regular la temperatura corporal. Debido al complejo sistema de cuevas conectadas por túneles de hasta 2 metros de profundidad, y al gran potencial de infecciones y daños, fueron perdiendo la visión hasta quedar parcialmente ciegas, pero por otra parte, desarrollaron diferentes mecanismos de comunicación como son: olfativo, auditivo y sensorial, lo que les permitió protegerse de serpientes, zorros, águilas y búhos. Para su crecimiento, las ratas topo requieren de nutrientes. Para esto, su alimentación es a base de raíces y tubérculos, los cuales son ricos en agua y celulosa (un carbohidrato complejo), que gracias a la fauna bacteriana presente en su aparato digestivo, la convierten en unidades pequeñas conocidas como glucosa, la cual le proporciona energía. Características identificadas: 1.____________________________________________________________________________ 2.____________________________________________________________________________ 3.____________________________________________________________________________ 4.____________________________________________________________________________ 5.____________________________________________________________________________ 6.____________________________________________________________________________ http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos 1.htm RAMAS DE LA BIOLOGÍA. La Biología, de acuerdo con sus raíces griegas bios= vida y logos= tratado o estudio, es la ciencia que estudia todos los seres vivos mediante la utilización de los cuatro principios que la asocian con otras ciencias naturales como la Física y la Química. Clasifica, es decir, agrupa y relaciona todos los seres vivos mediante su descripción, ordenamiento y enumeración en grupos conocidos como dominios, reinos, clases, familias, especies, etc. Además de que "bautiza" a cada uno de éstos, necesidad inherente de apropiación por parte de nuestra especie (lo observo, lo conozco, lo nombro y me pertenece). Explica mediante ideas previas o hipótesis, con el fin de que todo lo observado pueda ser comprendido. Predice de manera clara, considerando las modificaciones del ambiente representadas a través de modelos, maquetas, programas matemáticos y computacionales con el fin de explicar lo que nos rodea. Controla después de la predicción, ya que se puede cambiar un destino y modificar un resultado. La Biología es una ciencia que se ha desarrollado con amplitud a lo largo del tiempo. De ella han surgido diferentes ramas de estudio, las cuales permiten ampliar el conocimiento biológico. Surge de manera formal en el siglo XIX y ha definido su objeto de estudio a lo largo de la historia. Este campo de conocimiento que inicia como la descripción y la clasificación del mundo viviente, se ha transformado en una ciencia que busca comprender las funciones y las estructuras de los seres vivos; integra temas fundamentales en el estudio de los organismos, como son: el desarrollo, la herencia, la evolución, la interacción con el medio y con otros organismos. Tiene también una extensa gama de aplicaciones prácticas y ha contribuido al desarrollo de gran cantidad de campos aplicados, como la medicina, la ingeniería genética, la biotecnología, la agricultura y la cría y mejora de animales, entre otras. La medicina, la agronomía y la ganadería se han desarrollado a partir del conocimiento de la Biología. A su vez, la Biología se ha beneficiado de otros avances en la ciencia y la tecnología. La Biología es el estudio de la vida; por ello, es increíblemente extensa. Esta diversidad de enfoques ha traído como consecuencia la gran diversificación de esta ciencia en numerosas disciplinas que abarcan un amplio conjunto de campos de conocimiento; pero mantienen una serie de principios y teorías generales. El campo de estudio de la Biología es muy extenso y sus fronteras se amplían día con día debido al constante avance de la ciencia y la tecnología. Los conocimientos biológicos son indispensables para la conservación de las especies, en la organización y mantenimiento de zoológicos, acuarios, granjas reproductoras, parques y bosques, jardines y áreas verdes, lagos, etcétera. El amplio campo de estudio de la Biología se extiende incluso al nivel personal. Entre sus beneficios, la Biología te permitirá comprender, entre otras cuestiones: La estructura y organización de tu organismo El funcionamiento de tu cuerpo Las reglas fundamentales para evitar contaminaciones y enfermedades La importancia y modo de accionar de las vacunas La importancia de la buena alimentación La importancia de la actividad Física (deporte) Los mecanismos de reproducción y herencia La Biología se puede dividir en disciplinas basándose en el tipo de organismos estudiados o en función de la escala de estudio. También puede dividirse a la Biología aplicando criterios de unidad y continuidad. Por unidad se entiende todo aquello que es común a los seres vivos, es decir, lo que los unifica, como su organización química, estructural, funcional, origen, evolución, etcétera. La continuidad se refiere a la capacidad de los seres vivos de continuar su especie mediante la reproducción. La división de la Biología en áreas o ramas no se ha hecho de manera arbitraria, sino que obedece a criterios propios del conocimiento de los seres vivos; Principales divisiones de la Biología General Bioquímica: Los compuestos y las reacciones químicas de los seres vivos. Biofísica: Los procesos físicos de los seres vivos. Genética: Los procesos hereditarios, desde el nivel molecular, celular, de un individuo y de la población. Citología: La estructura y los procesos de la célula. Histología: Los tejidos animales y de las plantas. Anatomía: La estructura y localización de órganos y sistemas de los seres vivos. Fisiología: Las funciones de los seres vivos. Embriología: Los procesos del desarrollo, a partir de la fecundación. Paleontología: Los fósiles y evidencias de evolución. Etología: El comportamiento animal. Ecología: Las relaciones de los seres vivos entre sí y con su medio ambiente. Evolución: La historia de la vida, las teorías sobre el proceso que dio lugar a la biodiversidad. Taxonomía: La clasificación de los seres vivos, de acuerdo con los criterios establecidos por los avances en anatomía, fisiología, bioquímica y genética. Otras ramas de la Biología, según los organismos que estudian Microbiología: Los organismos de tamaño microscópico. Virología: Los virus. Bacteriología: Las bacterias. Micología: Los hongos. Ficología: Las algas. Protozoologia: Los protozoarios. Botánica: Las plantas. Ficología: Las algas macroscópicas Briología: Los musgos Pteridología: Los helechos B. Fanerogámica: Plantas con semillas B. Criptogámica: Plantas sin semillas Zoología: Los animales. Ictiología: Peces. Ornitología: Aves. Herpetología: Anfibios y reptiles. Entomología: Insectos. Mastozoología: Mamíferos. Algunas ciencias relacionadas con la Biología -Química: Estudia cambios y reacciones de la materia viva, ejemplos de aplicación en: combustibles, ropa, artículos diversos, medicinas. Ayuda a la Biología para comprender la estructura de los seres vivos y reacciones que se llevan a cabo en su metabolismo y el medio ambiente que los rodea. -Geografía: Estudia el origen, estructura y evolución de la Tierra a su vez, sociedad, distribución de fenómenos naturales, culturales, regiones humanas y las interacciones de los humanos y el medio físico. -Física: Estudia los fenómenos naturales, las moléculas, el universo, el tiempo, la energía y todo aquello que se considere como efecto de la naturaleza, aplicando mucho de éstos aspectos a la elaboración de instrumentos y herramientas de uso común y científico. -Matemáticas: Permite realizar cuantificaciones, estadísticas, porcentajes y cálculos para poder hacer proyecciones sobre el crecimiento de las diversas poblaciones ayudando a la Biología en el estudio de éstas y los organismos que las componen, así mismo, mediante razonamiento lógico, estudia los números y los símbolos y figuras geométricas, las relaciones espaciales y cuantitativas, es decir, las relaciones que existen entre cantidades y magnitudes. -Informática: Apoya a las diferentes ciencias en el manejo, análisis, búsqueda y presentación de información. Otras relaciones interdisciplinarias de la Biología: Ciencias de la salud, Historia, Ética, Sociología, Astrofísica, Etnología, Antropología, Lógica. Con la información anterior relacionada con las Ramas y las ciencias auxiliares de la Biología completa el siguiente cuadro CASO 1.- En una empresa que elabora jugos y néctares se presentó el problema de la presencia de un hongo dentro de las botellas de una bebida refrescante, afectando con esto la calidad del producto y ocasionado grandes pérdidas económicas. 2.-El oso panda se encuentra en peligro de extinción ya que son presa de cacería para exhibirse como trofeos o por su piel, también ha influido en su extinción, el que se alimentan de bambú y muchos bosques de bambúes han sido destruidos para convertirlos en campos de cultivo. Actualmente existen aproximadamente sólo 1,000 ejemplares en libertad y unos cuantos en algunos zoológicos. El problema es que como los pandas son tímidos, no se reproducen fácilmente y otro problema es que son muy vulnerables cuando nacen. 3.- Influenza Humana (A H1N1) es un padecimiento respiratorio, que se origina como una variante del virus de la influenza tipo A que afectó originalmente a cerdo. La pandemia de gripe A (H1N1), que se detecto en 2009, en México el 17 de marzo del mismo año, afortunadamente se logró controlar, concientizando a la ciudadanía sobre las medidas preventivas para evitar su contagio. 4.- Un equipo internacional de científicos de la Universidad de Newcastle (Inglaterra) ha resuelto el enigma del envejecimiento de las células, lo que permitirá buscar nuevas fórmulas para prevenirlo. Los científicos, encabezados por el alemán Thomas von Zglinicki, han descubierto el papel crucial que desempeñan en este proceso las mitocondrias, los orgánulos encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular. Cuando se registra un deterioro en el ADN de una célula, ésta envía una señal a las mitocondrias para que generen moléculas radicales libres que llevan a la célula a autodestruirse o a dejar de dividirse, señalan. La principal novedad del estudio es haber descubierto los procesos específicos que regulan la reacción celular ante el daño molecular que subyace al proceso de envejecimiento, según Kirkwood. “Lo que hemos hecho es una identificación precisa del fallo. Ahora debemos aprovechar ese conocimiento. Ello llevará tiempo, pero la buena noticia es que hemos empezado”, señaló. RAMA(S) DE LA BIOLOGÍA QUE INTERVIENEN PARA LA SOLUCIÓN 5.- Famosa planta decorativa llamada Diffembachia de la variedad camila, planta, que en apariencia es inofensiva, en realidad es uno de los venenos y tóxicos más poderosos de la naturaleza. La savia que se concentra en el tallo y cerca del peciolo, ha sido usada tradicionalmente por indígenas amazónicos para envenenar la punta de sus dardos de caza. El simple contacto de la mano sobre los ojos luego de su manipulación, produce ceguera temporal. Puede causar la muerte de un bebé en poco menos de diez segundos y regularmente asfixia en poco menos de veinte minutos a una persona adulta. Nunca se debe manipular sin guantes de carnaza o caucho y en todo caso con extrema precaución. Lee el siguiente reporte e identifica las ramas de la Biología y las ciencias que se relacionan con ella en este estudio: El jaguar es un animal en peligro de extinción, del cual quedan pocos ejemplares en el mundo. En el 2006 se calculaba que quedaban en México entre 100 y 150 de ejemplares. (Según información de Oscar Moctezuma, director de Naturalia, Comité para la Conservación de Especies Silvestres). Se ha tratado de ubicar el hábitat en el que viven los pocos que quedan y para esto se marcan en un mapa las zonas donde se les ha podido localizar. Asimismo, se están haciendo conteos de los ejemplares para determinar estadísticamente cuántos nacen y cuántos mueren cada año. Se analiza su pasado y las razones por las cuales ha llegado a disminuir tanto su población. Anota en las siguientes líneas tu respuesta: Ramas y disciplinas Ciencias auxiliares RELACIONES DE LA BIOLOGÍA CON OTRAS CIENCIAS. Los investigadores, especialmente en la actualidad, no trabajan aislados. Siempre hay distintos aspectos para estudiar de un mismo problema, y cuando participan especialistas de varias disciplinas, es posible que se alcance un mejor resultado. La Biología no es un campo de conocimiento que se encuentre separado, sino que establece relaciones con diversas disciplinas, lo que permite aumentar las posibilidades para estudiar a los seres vivos. No sólo se apoya de ciencias de la naturaleza, sino de ciencias sociales para la interpretación de algunos fenómenos biológicos, como el estudio de los ecosistemas o los procesos por los que obtiene energía una bacteria. La Biología es una rama de las Ciencias Naturales que estudia las leyes de la vida. Estudia a los organismos en su forma, morfología; en funciones, fisiología; factores hereditarios, genética; su clasificación, taxonomía; fósiles, paleontología; también abarca la estructura general de los cuerpos, anatomía; la estructura de las células, citología; de los tejidos humanos y animales, histología; de las plantas en general, la botánica; y de los animales, zoología. Incluye también una parte de la Biología que estudia los seres vivientes al nivel de sus moléculas. En este punto la Biología se une con la química para entender la bioquímica que le ayuda al estudio de las transformaciones y aprovechamiento de las materias orgánicas e inorgánicas por los seres vivos. En la unión de la Biología con la Física obtenemos la biofísica que aplica los métodos y principios fundamentales de la Física, el análisis de la estructura y funciones de los seres vivos, tales como los fenómenos eléctricos que acompañan al funcionamiento de los nervios y músculos sobre la mecánica de la visión y el oído. ACTIVIDAD# En la siguiente tabla relación de algunas ciencias con escribe ejemplos más sobre estas texto de Biología, la internet o se describen algunos ejemplos de la la Biología. Una vez que los hayas leído, relaciones. Puedes consultar en libros de enciclopedias. Ciencia Matemáticas Ejemplo de su relación con la biología En la elaboración de modelos de crecimiento poblacional. Química Al estudiar el efecto de contaminantes en los seres vivos. Física La Física apoya a la Biología con el desarrollo de instrumentos ópticos para observar microorganismos. Informática Creación de bases de datos, como apoyo a estudios genómicos. Geografía Elaborar mapas de distribución de ecosistemas Derecho Legislación sobre protección al ambiente Psicología Apoyo en Biología humana, relación de actividad cerebral y manifestaciones de la conducta. ¿Qué tienen que ver las ciencias en mi vida? Lee el siguiente texto y apoyándote de la información que se presenta sobre las ciencias relacionadas con la Biología elabora un organizador gráfico (mapa conceptual) que muestre la relación de la Biología con: la Química, Física, Matemáticas, Geografía e informática y la contribución de cada una de ellas para prevención o solución del caso presentado. Pedro está enfermo de influenza estacional una enfermedad viral aguda muy contagiosa que se presenta con mayor intensidad durante los meses de octubre a mayo. El sábado por la noche antes de salir observó en internet un reporte meteorológico, que según las estadísticas mencionaba que esa noche se iba a presentar la temperatura más baja registrada en los últimos 10 años en la región, al salir observó el termómetro que estaba colgado en la sala de su casa, notó una diferencia considerable en la marca de la altura de la columna del líquido dentro del tubo capilar que forma al termómetro, pero no lo supo interpretar, además, él estaba familiarizado con la escala de grados Centígrados y éste tenía escala Fahrenheit, así que no le dio importancia y se fue sin abrigarse a una reunión donde su mejor amigo paso toda la noche estornudando encima de él. Ahora Pedro tendrá que tomar medicamento para poder bajar la fiebre, calmar el dolor de cabeza, garganta y muscular, así como para la tos que no lo deja descansar; se lamenta el no haber sido prevenido al vacunarse y haber hecho caso omiso a todas las advertencias para haber evitado esta La Biología es una de las ciencias fundamentales para entender a los seres vivos. Desde sus inicios ha recurrido al auxilio de otras ciencias y su acervo científico es tan amplio que se han creado nuevos campos de estudio. Investiga qué se estudia en los temas indicados a continuación (tu profesor puede sugerirte otros). Una vez que conozcas el campo de estudio, comenta sobre los beneficios y riesgos de la aplicación de estos conocimientos, así como sus implicaciones éticas. Tema Clonación Xenotransplantes Alimentos transgénicos Genoma humano Exobiología Criogenia Terapia Génica Alimentos transgénicos Trasplantes de órganos Objeto de estudio Comentarios sobre beneficios, riesgos e implicaciones éticas NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA La materia viva e inerte se puede encontrar en diversos estados de agrupación diferentes. Esta agrupación u organización puede definirse en una escala de organización que sigue de la siguiente manera de menor a mayor organización. Subatómico: este nivel es el más simple de todo y está formado por electrones, protones y neutrones, que son las distintas partículas que configuran el átomo. Atómico: es el siguiente nivel de organización. Es un átomo de oxígeno, de hierro, de cualquier elemento químico. Molecular: las moléculas consisten en la unión de diversos átomos diferentes para femar, por ejemplo, oxígeno en estado gaseoso (O2), dióxido de carbono, o simplemente carbohidratos, proteínas, lípidos... Celular: las moléculas se agrupan en unidades celulares con vida propia y capacidad de Autorreplicación. Tisular: las células se organizan en tejidos: epitelial, adiposo, nervioso, muscular... Organular: los tejidos están estructuras en órganos: corazón, bazo, pulmones, cerebro, riñones... Sistémico o de aparatos: los órganos se estructuran en aparatos digestivos, respiratorios, circulatorios, nerviosos... Organismo o individuo: nivel de organización superior en el cual las células, tejidos, órganos y aparatos de funcionamiento forman una organización superior como seres vivos: animales, plantas, insectos,... Población: los organismos de la misma especie se agrupan en determinado número para formar un núcleo poblacional: una manada de leones, o lobos, un bosque de arces, pinos. Comunidad: es el conjunto de seres vivos de un lugar, por ejemplo, un conjunto de poblaciones de seres vivos diferentes. Está formada por distintas especies. Ecosistema: es la interacción de la comunidad biológica con el medio físico, con una distribución espacial amplia. Paisaje: es un nivel de organización superior que comprende varios ecosistemas diferentes dentro de una determinada unidad de superficie. Por ejemplo, el conjunto de vid, olivar y almendros características de las provincias del sureste español. Región: es un nivel superior al de paisaje y supone una superficie geográfica que agrupa varios paisajes. Bioma: Son ecosistemas de gran tamaño asociados a unas determinadas características ambientales: macroclimáticas como la humedad, temperatura, radiación y se basan en la dominancia de una especie aunque no son homogéneos. Un ejemplo es la taiga que se define por las coníferas que es un elemento identificador muy claro pero no homogéneo, también se define por la latitud y la temperatura. Biosfera: es todo el conjunto de seres vivos y componentes inertes que comprenden el planeta tierra, o de igual modo es la capa de la atmósfera en la que existe vida y que se sustenta sobre la litosfera. Sistema Solar: Se denomina Sistema Solar a nuestro sistema planetario, conformado por el Sol, en torno al cual giran nueve planetas, con sus respectivos satélites naturales (el satélite natural de la Tierra es conocido con el nombre de Luna) y diversos asteroides (trozos de roca). Vía Láctea: La Vía Láctea es aquella galaxia en la cual se encuentran el sistema solar y el planeta tierra, su aspecto es el de una franja ancha de luz blanca y difusa que atraviesa de forma oblicua la mayor parte de la esfera celeste y cuando se la mira a través de un telescopio se descubre que está compuesta por infinidad de estrellas, aproximadamente, el cálculo dice que son entre 200 y 400 millones las estrellas. Cada nivel de organización engloba a los niveles inferiores anteriores. Por ejemplo, un elefante tiene un sistema respiratorio que consta de órganos como son los pulmones, que a su vez están compuestos de tejidos como el tejido respiratorio, el epitelial, que a su vez lo conforman células, y así sucesivamente. El universo es enorme… lleno de misterios… Cada nivel de organización engloba a los niveles inferiores anteriores. Por ejemplo, un elefante tiene un sistema respiratorio que consta de órganos como son los pulmones, que a su vez están compuestos de tejidos como el tejido respiratorio, el epitelial, que a su vez lo conforman células, y así sucesivamente. Por otra parte se encuentran los niveles de organización morfológicos, especialmente en los vegetales que se agrupan en diferentes niveles de acuerdo a su estructura. 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 determina niveles que facilitan la comprensión de nuestro objeto de estudio: la vida. Cada nivel de organización incluye a los niveles inferiores y constituye, a su vez, los niveles superiores. Y lo que es más importante, cada nivel se caracteriza por poseer propiedades 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 maravillosa es la que surge en el nivel de una célula individual, y es nada menos que la vida. La interacción entre los componentes de un nivel de organización determina sus propiedades. 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. Durante un largo espacio de tiempo estas interacciones dieron lugar al cambio evolutivo. En una escala de tiempo más corta, estas interacciones determinan la organización de la materia viva. Actividad: Con la información anterior y con las siguientes imágenes diseña un collage en una cartulina Todos los organismos que habitan la Tierra constituyen la biosfera. La biosfera es la parte de la Tierra en la que existe vida; es sólo una delgada película de la superficie de nuestro planeta. La Tierra es el único planeta conocido en el que hay vida. La superficie de la Tierra se puede dividir en diferentes biomas. Los biomas son áreas geográficas que se diferencian por su vegetación característica . Uno de los biomas de la Tierra es la sabana. Los distintos componentes de cada bioma se encuentran en permanente interacción; analizándolo desde este punto de vista, constituyen un ecosistema. Los ecosistemas están formados por componentes bióticos y abióticos que interactúan entre sí. A través de esos componentes fluye la energía proveniente del Sol y circulan los materiales. Dentro de un ecosistema hay niveles tróficos. En la sabana se pueden encontrar diferentes tipos de ecosistemas. Los ecosistemas están formados por comunidades. Las comunidades están constituidas por los componentes bióticos de un ecosistema. En términos ecológicos, las comunidades incluyen a todas las poblaciones que habitan un ambiente común y que interactúan entre sí. Estas interacciones son las fuerzas principales de la selección natural. En el ecosistema terrestre de la sabana, hay una comunidad constituida por jirafas, leones, acacias, gramíneas y descomponedores, entre otros. Las comunidades están formadas por poblaciones. Las poblaciones son grupos de organismos de la misma especie que se cruzan entre sí y que conviven en el espacio y en el tiempo. El conocimiento de la dinámica de poblaciones es esencial para los estudios de las diversas interacciones entre los grupos de organismos. Una de las poblaciones de esta comunidad del ecosistema terrestre de la sabana es la de las jirafas. Las poblaciones están formadas por individuos. Los individuos multicelulares pueden alcanzar el nivel de organización de tejidos, de órganos o de sistemas de órganos. En cada caso, están formados por grupos de estructuras que trabajan en forma coordinada. Entre los muchos individuos que componen esta población de jirafas, podemos distinguir una jirafa en particular. Los individuos multicelulares están formados por sistemas de órganos. Los sistemas de órganos trabajan en forma integrada y desempeñan una función particular. Los sistemas de órganos, en conjunto, forman el organismo completo, que interactúa con el ambiente externo. Sin embargo, no todos los organismos multicelulares alcanzan el nivel de organización de sistemas de órganos o de órganos. Uno de los sistemas de órganos presentes en esta jirafa particular, es el sistema circulatorio. Los sistemas de órganos están constituidos por órganos particulares. Los órganos tienen una estructura tal que les permite realizar diversas funciones en forma integrada. Estas funciones contribuyen al funcionamiento del sistema y del organismo completo. Uno de los órganos del sistema circulatorio de esta jirafa es el corazón. Los órganos están formados por distintos tipos de tejidos. Los tejidos se encuentran unidos estructuralmente y funcionan de manera coordinada. Algunos organismos sólo alcanzan el nivel de organización de tejidos. Un tejido que forma parte de este corazón es el tejido muscular, de un tipo especial, llamado cardíaco. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Muchos organismos son unicelulares. Aparecen súbita y específicamente en forma de una célula viva, algo que es más que sus átomos y moléculas constituyentes y que es diferente de ellos. Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia este nuevo nivel de organización: la célula viva. Sin embargo, cada vez son más las evidencias en favor de la hipótesis que postula que las células vivas se autoensamblaron espontáneamente a partir de moléculas más simples. El músculo cardíaco está compuesto por millones de células similares a la de la figura. Las células contienen numerosos complejos macromoleculares. Las macromoléculas constituyen estructuras complejas tales como las membranas y las organelas. Algunas estructuras están presentes tanto en procariotas como en eucariotas, pero difieren en ambos tipos de organismos. Una complejo de macromoléculas que se encuentra en todas las células es la membrana plasmática. Las estructuras complejas macromoleculares están formadas por distintas macromoléculas. Las macromoléculas cumplen funciones esenciales en la célula. Algunas son componentes estructurales, otras cumplen funciones reguladoras y otras actúan como directoras de toda la actividad celular. Un tipo de macromolécula que se encuentra en todas las membranas plasmáticas es la glucoproteína. Las macromoléculas pueden estar constituidas por moléculas semejantes o diferentes. Las moléculas son los componentes fundamentales de las células. Existen moléculas orgánicas e inorgánicas. En los seres vivos se encuentran una gran variedad de moléculas de estructura y función diversas. Una molécula que compone a todas las glucoproteínas es el aminoácido. Los átomos son las partículas más pequeñas de un elemento –una sustancia que no puede ser desintegrada en otra sustancia por medios químicos ordinarios–. Los átomos están constituidos por partículas subatómicas. La búsqueda de partículas subatómicas es objeto de investigación permanente, lo que lleva a realizar otros nuevos descubrimientos que originan nuevas hipótesis, en un sinfín de preguntas y respuestas. Lee el texto e identifica los niveles de organización de la materia que se abordan, así como las ramas de la Biología a las que les corresponde estudiar los organismos mencionados. El desierto de Altar es una región que cuenta con un clima muy seco, que a pesar del aspecto desolado, no está muerto, ya que por las tardes y las noches algunos mamíferos como diferentes tipos de ratas salen, en busca de alimento, al igual que las culebras, camaleones e iguanas, sin faltar algunos insectos como las tarántulas y hormigas, que se han adaptado a la vida entre arena caliente y peñascos. La flora que abunda en la región son los cactus, palo fierro, palo verde, pitahayas y choyas, entre otros. Muchas de esas plantas contienen proteínas y aceites comestibles, y son utilizados por las personas del desierto como medicinas. En peligro de extinción podemos encontrar, el borrego cimarrón, el lagarto o monstruo de gila, la tortuga de desierto y el camaleón. Niveles de organización Organismo y rama correspondiente Basándote en el esquema que se presenta, relaciona cada ejemplo con el nivel de organización de la materia que le corresponde e indica las ciencias relacionadas en cada uno (Química, Física y Matemáticas). Ejemplo La tarea de ciencias naturales consistió en determinar cuántas especies de seres vivos observaba y su distribución. Encontré mezquites, lagartijas, rosales, pasto, petunias, hormigas, pichones, pajaritos, hasta unos perros que correteaban. El microscopio óptico y el electrónico han revolucionado el conocimiento de la estructura de los seres vivos. Actualmente se conoce la estructura de los organelos celulares. El tratamiento de radioterapia para el cáncer se lleva a cabo gracias a la fisión de núcleos de átomos de elementos radiactivos. La taxidermia consiste disecar animales para conservarlos y que tengan la apariencia de estar vivos. Para que no se descompongan requieren tratarlos con ciertas sustancias. Los taxidermistas conocen la estructura externa e interna de los animales. La contaminación causada por la industria ha tenido un efecto negativo en la atmósfera. El aire que cubre a nuestro planeta presenta movimientos, lo que hace que la contaminación se extienda, de manera que afecta a bosques, selvas, desiertos, lagos, ríos y ciudades. Nivel de organización Ciencia relacionada El microscopio electrónico que se usa en muchos laboratorios de Biología funciona mediante bombardeo de electrones sobre la muestra. La imagen se proyecta sobre una pantalla. Cada 10 años el INEGI realiza un censo, que le permite conocer el número de habitantes que se tiene en México. En ocasiones los médicos piden a sus pacientes acudir al laboratorio para determinar sus niveles de glucosa, ácido úrico y colesterol, entre otros. Los resultados le ayudan al médico a determinar el estado de salud del paciente. La tala de un bosque tiene grandes consecuencias, entre ellas: aumento de CO2, pérdida de vegetación, los animales deben abandonar su hábitat, la tierra se erosiona y el agua de lluvias no se filtra al subsuelo.