Conceptos Fundamentales de Biología

Bioelementos y Biomoléculas

La definición de bioelemento es: son los elementos químicos que forman parte de la materia viva. Las biomoléculas son las moléculas que forman parte de los seres vivos.

El Ciclo del Carbono

Comenta los procesos naturales de entrada y de salida de CO₂ de la atmósfera. ¿Qué procesos artificiales o qué actividades humanas explican que actualmente se esté incrementando el contenido de CO₂ en la atmósfera?

Los principales procesos de salida de CO₂ de la atmósfera son la fotosíntesis y la disolución de CO₂ en el agua. Los organismos productores (tanto en el medio terrestre como en el acuático) incorporan mediante la fotosíntesis el CO₂ atmosférico en el ecosistema. Este carbono pasará en forma de materia orgánica a los demás componentes de la cadena trófica.

Los principales procesos de entrada de CO₂ a la atmósfera son la respiración de los seres vivos, la combustión de los combustibles fósiles, las erupciones volcánicas y los incendios.

Respecto a las actividades humanas que interfieren en este ciclo se pueden citar varias. Por una parte, la deforestación (incendios, talas, etc.) disminuye la incorporación del CO₂ en el ecosistema por parte de los organismos productores, y, por otra, el uso de los combustibles fósiles en la industria, vehículos, calefacción, etc., contribuye al aumento de la concentración de CO₂ en la atmósfera. Ambos procesos contribuyen a que la concentración de CO₂ en la atmósfera aumente, rompiendo el equilibrio entre las entradas y salidas de CO₂ del ciclo natural del carbono.

La Circulación Sanguínea Humana

¿Qué significa que la circulación de la sangre en el ser humano es doble, cerrada y completa?

• Cerrada: la sangre no sale de los vasos sanguíneos.
• Completa: la sangre oxigenada procedente de los pulmones no se mezcla con la sangre desoxigenada que proviene del resto del cuerpo.
• Doble: la sangre pasa dos veces por el corazón en cada ciclo completo (una vez por el circuito pulmonar y otra por el circuito general).

La Célula: Unidad Básica de la Vida

a) La «célula» es la unidad anatómica y fisiológica básica de los seres vivos.

b) Las células procariotas son más primitivas y de organización más sencilla, mientras que las células eucariotas son más evolucionadas y presentan una organización más compleja. La diferencia básica entre ambas es que las células procariotas carecen de núcleo bien diferenciado, tienen el material genético disperso en el citoplasma, mientras que las células eucariotas tienen un núcleo bien diferenciado en cuyo interior se encuentra el material genético.

c) Puede ser animal o vegetal.

d) Entre las principales diferencias entre ambos tipos celulares se pueden citar:

Diferencias entre Célula Vegetal y Célula Animal

Replicación del ADN y Herencia Biológica

a) La replicación del ADN es la síntesis de una cadena de ADN a partir de una cadena molde y con secuencia de bases complementaria. El proceso asegura a las células hijas contener la misma información genética que la célula madre de la que proceden.

b) Tiene lugar en la fase S (o de síntesis) de la interfase del ciclo celular.

c) Fases: inicio (desenrollamiento y apertura de la doble hélice), síntesis de dos nuevas cadenas de ADN y corrección de los errores.

d) La herencia biológica es la transmisión de caracteres de una generación a otra. Para ello, es necesaria la obtención de una copia de ADN mediante el proceso de replicación, siendo la meiosis uno de los tipos de división celular que permite la transmisión del ADN a la descendencia en los organismos con reproducción sexual.

La Atmósfera Terrestre

a) La atmósfera está formada principalmente por nitrógeno, oxígeno, argón y otros gases (vapor de agua, CO₂).

b) Capas principales: 1: Troposfera; 2: Estratosfera; 3: Mesosfera; 4: Termosfera o ionosfera.

c) El CO₂ es un componente natural del aire, por lo que no es correcto considerarlo como un contaminante atmosférico. Es imprescindible para que los organismos productores puedan realizar la fotosíntesis, y además, es el responsable del efecto invernadero. No obstante, conviene que esté presente en una concentración determinada. En los últimos años, como consecuencia de la Revolución Industrial, ha aumentado mucho la cantidad de CO₂ en la atmósfera debido a la quema de combustibles fósiles, incendios forestales, etc. Este aumento sí es perjudicial para la atmósfera puesto que tiene consecuencias graves como el aumento de la temperatura media global del planeta, la contaminación del aire y del agua, la destrucción de los bosques y selvas tropicales, etc.

Conceptos del Sistema Inmunitario

• Autoinmunidad: Situación en la que el sistema inmunitario ataca células propias del organismo.
• Hipersensibilidad: Respuesta inmune adaptativa excesiva ante sustancias normalmente inofensivas como alimentos, polen, medicinas o metales, que produce lesiones en los tejidos del propio organismo.
• Inmunodeficiencia: Incapacidad para desarrollar una respuesta inmunitaria adecuada ante la presencia de antígenos extraños.

b)

• Epidemia: Enfermedad que se propaga durante un cierto periodo de tiempo en una zona geográfica determinada y que afecta simultáneamente a una gran parte de la población.
• Enfermedad infecciosa: Enfermedad producida por microorganismos patógenos que penetran en el organismo o por toxinas producidas por estos.
• Vacuna: Preparado artificial no patógeno de un germen atenuado o de su toxina, pero que conserva su capacidad antigénica, que introducido en el interior del organismo, se utiliza para provocar una respuesta inmunitaria, estimulando la producción de anticuerpos.
• Patógenos: Pueden ser bacterias, protozoos, hongos o virus.

c) Una enfermedad es contagiosa cuando el microorganismo que la produce se puede transmitir desde una persona enferma a una persona sana.

d) En las enfermedades infecciosas, los microorganismos pueden transmitirse por diferentes mecanismos:

• Vía respiratoria (a través del aire que respiramos)
• Vía digestiva (a través de agua o alimentos)
• Por contacto directo (a través de la piel, por contacto sexual, etc.)
• Por contacto con objetos inertes contaminados
• Por vectores de transmisión (animales que, sin padecer la enfermedad, introducen el microorganismo patógeno en el organismo sano).

Tipos de Inmunidad

• Inmunidad natural pasiva: Tipo de inmunidad que se adquiere mediante la transferencia de anticuerpos de la madre al feto y al lactante a través de la placenta y de la leche materna, respectivamente.
• Inmunidad natural activa: Tipo de inmunidad que se adquiere tras superar una enfermedad infecciosa, ya que el organismo queda cargado con los anticuerpos sintetizados y, fundamentalmente, con los linfocitos de memoria, por lo que durante un tiempo (a veces toda la vida) se evita la reinfección.
• Inmunidad artificial pasiva: Tipo de inmunización que se adquiere cuando se introducen los anticuerpos previamente sintetizados por otra persona o animal (suero), por lo que el sistema inmunitario del receptor no necesita activarse.
• Inmunidad artificial activa: Tipo de inmunización que se adquiere cuando se estimula artificialmente el sistema inmunológico mediante el suministro de los antígenos necesarios (vacuna) para que el organismo sintetice por sí mismo los anticuerpos contra ellos.

Recursos Naturales

Un recurso es todo aquello que tiene o puede tener un valor para la humanidad para satisfacer sus deseos o necesidades, pudiendo ser aprovechado para la obtención de bienes o servicios.

• Los recursos renovables son aquellos que se consumen a una velocidad inferior a la que se regeneran.
• Los recursos no renovables son aquellos que se consumen a una velocidad superior a la que se regeneran, por lo que resultan limitados.

Ejemplos:

• Renovables: Energía eólica, biomasa, energía solar, energía geotérmica, energía hidráulica, energía mareomotriz.
• No renovables: Gas natural, carbón, petróleo y energía nuclear (fisión).

Estructura y Función de las Proteínas

a. La estructura primaria de una proteína es la secuencia lineal de los aminoácidos que forman la cadena polipeptídica, es decir, indica los aminoácidos que la forman y el orden en que se encuentran unidos. Todas las proteínas poseen estructura primaria.

b. El enlace peptídico. El grupo carboxilo de un aminoácido reacciona con el grupo amino de otro aminoácido, quedando unidos ambos y liberándose en la reacción una molécula de agua.

c. La desnaturalización de una proteína consiste en la rotura de los enlaces que mantienen su conformación nativa, de la cual depende su función biológica, perdiéndose así las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria. Así pues, la desnaturalización proteica afecta a las características de la proteína y su funcionalidad biológica. Entre los factores que pueden provocar desnaturalización se encuentran los cambios en el pH o en la temperatura o bien el tratamiento con sustancias desnaturalizantes como la urea.

Aparatos de la Función de Nutrición Humana

Indica qué aparatos intervienen en la función de nutrición humana y la función que desempeñan en la nutrición cada uno de ellos.

• Aparato digestivo: Introduce en el organismo los alimentos sólidos y líquidos, y los prepara y transforma en pequeñas moléculas asimilables por todas las células.
• Aparato respiratorio: Capta el oxígeno necesario para las células y elimina el dióxido de carbono producido por el metabolismo celular.
• Aparato circulatorio: Transporta los nutrientes y el oxígeno a todas las células y retira las sustancias de desecho.
• Aparato excretor: Expulsa al exterior los productos de desecho del metabolismo celular transportados por el aparato circulatorio.

Mutación: Concepto y Consecuencias

Define el concepto de mutación y explica sus consecuencias.

Una mutación es una alteración o cambio en la información genética de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio en sus características. Dicha alteración se puede transmitir o heredar a la descendencia.

Sus consecuencias pueden ser evolutivas y perjudiciales. La evolución es el resultado de la actuación de la selección natural sobre la diversidad genética existente en las poblaciones. Las perjudiciales son las enfermedades hereditarias causadas por cambios en el ADN, en los genes que así codifican proteínas anormales.

Las Esferas de la Tierra

• Atmósfera: es la capa gaseosa que rodea la Tierra.
• Hidrosfera: es la capa discontinua de agua que envuelve la superficie sólida del planeta. Comprende fundamentalmente el agua líquida (continental y oceánica), y el hielo glaciar, aunque una pequeña cantidad forma parte de la atmósfera (vapor de agua) y de los seres vivos.
• Geosfera: es la parte sólida del planeta, formada por un núcleo denso y metálico, un manto rocoso y una corteza de rocas más ligeras, debido a la diferencia gravitatoria de los materiales terrestres.
• Biosfera: es un sistema que incluye el espacio donde se desarrolla la vida de nuestro planeta. Ocupa la parte inferior de la atmósfera, una parte de la hidrosfera, y la parte superior de la litosfera.
• Ecosfera: es el ecosistema planetario de la Tierra. (La Tierra puede ser considerada como un ecosistema donde la atmósfera, hidrosfera, geosfera y los seres vivos se relacionan entre sí, directa o indirectamente).

Alérgenos

Un alérgeno es una sustancia que desencadena una reacción alérgica. Por ejemplo, alimentos, polen, medicamentos, etc., es decir, sustancias que por lo general resultan inofensivas.

Conceptos de Metabolismo

• Catabolismo: conjunto de procesos metabólicos de degradación de moléculas orgánicas complejas cuya finalidad es la obtención de energía utilizable por la célula, poder reductor y precursores metabólicos.
• Anabolismo: conjunto de procesos metabólicos en que se produce la síntesis de moléculas complejas a partir de precursores más sencillos, para lo cual precisan el aporte de ATP y poder reductor en forma de NADPH.
• Fermentación: proceso de oxidación incompleta de los compuestos orgánicos, ya que no se libera toda la energía química que contienen, en la que el aceptor final de electrones es otro compuesto orgánico.
• Respiración celular: proceso de oxidación completa de compuestos orgánicos en el que el aceptor final de electrones es un compuesto inorgánico, como el dióxido de carbono.
• Fotosíntesis: proceso anabólico por el cual las plantas, las algas y algunas bacterias, pueden transformar la energía de la luz en energía química, almacenarla en forma de ATP y, utilizarla luego para sintetizar moléculas orgánicas.

Clasificación y Características de Microorganismos

Clasificación: forma celular o acelular, organización procariótica o eucariótica, autótrofos o heterótrofos, etc.

• Formas celulares: organización procariótica (bacterias); organización eucariótica (algas, hongos y protozoos).
• Formas acelulares: virus (También pueden nombrar los viroides y los priones).

Características:

• Bacterias: organización procariótica, unicelulares, división por bipartición, etc.
• Algas: unicelulares o pluricelulares, organización eucariótica, fotosintéticas, etc.
• Protozoos: unicelulares, organización eucariótica, heterótrofos, etc.
• Hongos: unicelulares o pluricelulares, organización eucariótica, nutrición por absorción, heterótrofos, etc.
• Virus: carácter acelular, un solo tipo de ácido nucleico, y parásito obligado.

Intercambio Gaseoso en el Aparato Respiratorio

¿En qué parte del aparato respiratorio tiene lugar el intercambio gaseoso? Explica en qué consiste dicho intercambio.

a) Partes del aparato respiratorio:

1. Fosas nasales
2. Faringe
3. Laringe
4. Tráquea
5. Bronquios
6. Bronquiolos
7. Pulmones
8. Diafragma

b) El intercambio gaseoso tiene lugar en los alvéolos pulmonares. Después de recorrer las vías respiratorias, el aire llega finalmente a los alvéolos pulmonares, cuyas paredes son muy delgadas y se encuentran rodeadas por una extensa red de capilares sanguíneos que facilita el intercambio de gases entre el aire y la sangre.

El intercambio de gases tiene lugar mediante un proceso denominado difusión, que consiste en que las moléculas se desplazan desde donde hay más concentración a donde hay una concentración más baja. Así, el O₂ del aire pasa a la sangre después de atravesar la pared alveolar y la del capilar sanguíneo, para ser transportado a las células del organismo. Y, el CO₂ de la sangre pasa a los alvéolos, donde se mezcla con el aire que contienen, y es expulsado en la espiración.

Una vez realizado el intercambio gaseoso, la sangre circula por las venas pulmonares hacia el corazón, desde donde será impulsada a los diferentes tejidos, en los que tiene lugar un intercambio gaseoso en sentido contrario: el oxígeno difunde de la sangre a los tejidos y el dióxido de carbono de los tejidos a la sangre.

El Ciclo del Carbono (Detallado)

A diferencia del nitrógeno, cuya fuente principal es la atmósfera, el carbono se encuentra en la misma en forma de dióxido de carbono, en la hidrosfera, como ion carbonato o bicarbonato y en la litosfera como constituyente de las rocas carbonatadas o en forma de combustible fósil, como el carbón y el petróleo.

Gracias a la fotosíntesis, las plantas verdes captan el carbono a partir del dióxido de carbono atmosférico y lo integran en sus tejidos. Los consumidores, al alimentarse de las plantas, lo incorporan a su cuerpo. El carbono es retenido por el organismo hasta su muerte. Ocurrida esta, sus restos son utilizados por los descomponedores.

La respiración produce dióxido de carbono que, de esa forma, vuelve a la atmósfera. Parte se encuentra en forma de rocas calizas, arrecifes calcáreos y combustibles de origen orgánico, como el petróleo y el carbón, donde puede quedar retenido mucho tiempo. Las erupciones volcánicas, la combustión del carbón y del petróleo y los incendios forestales, producen un aumento en el dióxido de carbono atmosférico.

Mielina y Neuronas Motoras

• Mielina: Fosfolípido constituyente de las células de Schwann que forma una vaina alrededor del axón, lo que permite que el impulso nervioso se propague más rápidamente.
• Neuronas motoras o efectoras: son las que transmiten los impulsos que llevan las respuestas desde un centro nervioso hacia los órganos encargados de realizarlas.

Recorrido del Oxígeno en el Cuerpo Humano

El recorrido de una molécula de oxígeno desde que entra al cuerpo humano es el siguiente:

1. Primero ingresa por la nariz.
2. Luego transita a través de la faringe.
3. Llega a las amígdalas, en la cual se purifica el aire destruyendo algunos organismos patógenos.
4. Luego atraviesa la laringe y la tráquea.
5. Ingresa a los pulmones.
6. Se ramifica en los bronquios.
7. Se sitúa en los alvéolos pulmonares.
8. Se realiza el intercambio gaseoso en la sangre y se ingresa al torrente sanguíneo.
9. Del torrente sanguíneo es transportado a todas las partes del cuerpo.