1. Niveles de Organización Biológica
La vida se estructura en una jerarquía compleja, desde las unidades más pequeñas hasta los sistemas globales:
- Molécula: Formada por dos o más átomos.
- Célula: Unidad estructural y funcional básica de los organismos.
- Tejido: Conjunto de células semejantes en forma y función.
- Órgano: Conjunto de tejidos que se agrupan para desempeñar una función específica.
- Aparatos y Sistemas: Conjunto de órganos que forman una unidad funcional.
- Individuo: Organismo formado por aparatos y sistemas.
- Población: Conjunto de individuos de la misma especie que habita en un lugar determinado.
- Comunidad: Conjunto de poblaciones.
- Ecosistema: Unidad de la naturaleza integrada por todos los seres vivos interrelacionados con su medio físico.
- Biosfera: Espacio donde hay vida, que comprende la litosfera (tierra y rocas), hidrosfera (agua) y atmósfera (aire).
2. Metabolismo y Nutrición
2.1. Nutrición Autótrofa
Estos organismos producen sus propios alimentos a partir de materia inorgánica (del griego autos: uno mismo – trophos: nutrición). Solo necesitan agua, sales minerales, dióxido de carbono y alguna fuente de energía para sobrevivir, por lo que no dependen de otros seres para alimentarse.
Quimiosíntesis
Algunos organismos autótrofos no requieren de luz solar como fuente de energía, sino que utilizan sustancias químicas a las que oxidan. Ejemplos son las bacterias sulfurosas de las aguas termales y las bacterias nitrificantes que se encuentran en las raíces de plantas leguminosas (como frijol, chícharo o alfalfa). Estos organismos no son muy comunes en la naturaleza, pero su actividad es de gran importancia.
Fotosíntesis
El proceso de fotosíntesis consiste en convertir el dióxido de carbono y el agua en azúcares que sirven como alimento a la planta y a los animales que las consumen.
Todas las plantas, algunas bacterias y las algas unicelulares realizan la fotosíntesis, utilizando el sol como fuente de energía. La mayor parte de organismos fotosintéticos se encuentran en el mar; las algas microscópicas llevan a cabo el 70% de la fotosíntesis del planeta.
Pigmentos Fotosintéticos
La diversidad de colores en las plantas (verde oscuro, claras, amarillas, rojizas y pardas) se debe a la variedad de pigmentos y a la proporción en que se encuentran. Los pigmentos fotosintéticos son:
- Clorofila a y clorofila b (verdes)
- Carotenos (rojo, naranja)
- Xantofilas (amarillas)
- Ficocianina (azul)
- Ficoeritrina (rojo)
- Bacterioclorofila
La clorofila capta ciertas longitudes de onda, principalmente las que corresponden al violeta, al azul y al rojo. Los distintos pigmentos absorben energía luminosa de diferentes longitudes de onda y la transfieren a la clorofila. La clorofila es verde porque refleja y no absorbe la luz verde.
Fases de la Fotosíntesis
Fase Luminosa (o dependiente de la luz)
Los fotones o cuantos de luz excitan a los electrones de la clorofila y los elevan a un nivel más alto de energía. Al regresar a su estado anterior, estos electrones impulsan la síntesis de ATP. Se produce la fotólisis, es decir, la molécula de agua se rompe por acción de la luz, liberando oxígeno.
Fase Oscura (o independiente de la luz)
Esta fase de la fotosíntesis no se lleva a cabo necesariamente en la oscuridad ni de noche. Se llama así porque, al iniciarse esta etapa, la energía solar ya ha sido atrapada en los enlaces del ATP, de manera que el proceso ya no depende directamente de la luz para realizarse.
Los ingredientes para elaborar una molécula de azúcar ya están listos y se llevan a cabo varias reacciones conocidas como el Ciclo de Calvin, en honor a su descubridor.
2.2. Nutrición Heterótrofa
Mientras que los organismos autótrofos son autosuficientes, existe otro tipo de organismos (como hongos, animales, bacterias y protozoarios) que no son capaces de producir sus propios alimentos. Estos dependen de otros organismos para sobrevivir, alimentándose de la materia orgánica que aquellos producen. Una manera de clasificar a los organismos heterótrofos es la siguiente:
Tipos de Nutrición Heterótrofa
- Nutrición Holozoica: El organismo ingiere sus alimentos en forma sólida y posteriormente los digiere para obtener los nutrientes. Esta nutrición es característica de los animales, quienes han desarrollado adaptaciones específicas de acuerdo con su alimentación.
- Nutrición Saprofita: El organismo absorbe los nutrientes del medio y los descompone por medio de enzimas para obtener la energía que necesita. Los hongos y bacterias se nutren de esta manera.
-
Nutrición Parásita: El organismo vive sobre o dentro de otro organismo, al cual perjudica y del que obtiene sus nutrientes por ingestión o por absorción.
- Los ectoparásitos viven sobre el organismo (ejemplos: garrapatas, piojos y pulgas).
- Los endoparásitos viven dentro del organismo que afectan (ejemplos: amibas, lombrices intestinales y bacterias).
3. Respiración Celular
El proceso de la respiración celular se inicia en el citoplasma y se concluye en las mitocondrias.
Fases de la Respiración Celular
Glucólisis
El término Glucólisis proviene de glucosa y lisis (romper). Este proceso se lleva a cabo en el citoplasma de la célula. Se inicia cuando la glucosa, una molécula de seis carbonos, entra a través de la membrana celular. Diversas enzimas actúan sobre ella, rompiéndola hasta convertirla en dos moléculas de tres carbonos llamadas ácido pirúvico (o piruvato). El proceso consiste en 11 reacciones, resultando en dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa y la liberación de dos moléculas de H+ que se unen al NAD, formando dos moléculas de NADH. Esta etapa de la respiración no requiere de oxígeno.
Ciclo de Krebs
Esta etapa se lleva a cabo en la mitocondria. El piruvato (ácido pirúvico) formado en la fase anterior entra a la mitocondria y libera una molécula de CO₂. Se inician varias reacciones que en conjunto se conocen como Ciclo de Krebs, también llamado Ciclo del Ácido Cítrico. La glucosa se rompe cada vez más, hasta convertir sus componentes en dióxido de carbono e hidrógeno. Los hidrógenos son atrapados por moléculas acarreadoras especializadas: el NAD y el FAD. Se obtienen finalmente 4 moléculas de CO₂, 2 de ATP, 8 moléculas de NADH y dos FADH₂.
Cadena de Transferencia de Electrones
Es la fase más provechosa, ya que por cada molécula de glucosa se obtienen 36 moléculas de ATP. De estas, 2 se producen en la glucólisis, 2 en el Ciclo de Krebs, y 32 en esta fase final. Este proceso se lleva a cabo en las membranas de las crestas mitocondriales y consiste en el bombeo de iones hidrógeno de un lado a otro de la membrana.
4. Regulación y Respuesta
4.1. Irritabilidad
La irritabilidad es la capacidad que tienen los seres vivos de responder a estímulos del medio ambiente. Los estímulos pueden ser internos o externos.
El Sistema Nervioso es el medio por el cual los estímulos son captados y procesados para dar la respuesta adecuada.
4.2. Sistema Nervioso
Se encarga de transmitir los estímulos en forma de impulsos a través de células especializadas llamadas neuronas. Las neuronas constan de un cuerpo celular y fibras nerviosas.
- Las fibras nerviosas que conducen los impulsos hacia el cuerpo celular se conocen como dendritas.
- Las fibras que llevan los impulsos fuera del cuerpo celular se conocen como axones.
Dato: Tenemos aproximadamente 100,000 millones de neuronas.
Clasificación de las Neuronas
- Neuronas Sensitivas: Conducen impulsos nerviosos desde el sitio receptor (periferia) hasta el centro nervioso (SNC).
- Neuronas Motoras: Conducen el impulso desde el centro nervioso (SNC) hasta los músculos efectores.
- Neuronas de Asociación: Enlazan la neurona sensitiva con la motora.
Sinapsis
La Sinapsis es la unión entre los extremos del axón de una neurona y las dendritas de otra.
4.3. Homeostasis
El término homeostasis (del griego homeo, que significa similar, y stasis, estable) se define como “la capacidad que poseen los organismos de mantener reguladas sus condiciones internas para su supervivencia”.
Para que los seres vivos mantengan su equilibrio interno, deben ser capaces de recibir la información procedente de algún estímulo (provocado por un agente físico, químico o biológico), procesarla y ordenar una respuesta. Esta propiedad de la materia viva de responder ante los estímulos del medio es la irritabilidad.