Introducción a la Biología y los Seres Vivos

La Biosfera y los Seres Vivos

La biosfera es el conjunto de todos los seres vivos que habitan la Tierra.

Los seres vivos están constituidos principalmente por sustancias orgánicas. Todos realizan tres funciones vitales: se nutren, se relacionan y se reproducen. La forma más básica de la vida es la célula. Existen organismos unicelulares (constituidos por una sola célula) y pluricelulares (formados por múltiples células).

Composición Química de los Seres Vivos

Sustancias Inorgánicas

• Agua: sustancia más abundante en los seres vivos.
• Sales minerales: pueden encontrarse disueltas o formando parte de estructuras sólidas.

Sustancias Orgánicas

• Glúcidos (también llamados hidratos de carbono o azúcares): como la glucosa, proporcionan energía.
• Lípidos: como las grasas y el colesterol, sirven como reserva energética y forman parte de las membranas celulares.
• Proteínas: pueden ser de muchos tipos distintos. Intervienen en multitud de procesos, destacando las funciones estructurales y enzimáticas.
• Ácidos nucleicos: como el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico), portan la información genética. El más conocido es el ADN.

Funciones Vitales

La nutrición es el conjunto de procesos mediante los cuales los seres vivos obtienen materia y energía para poder realizar el resto de las funciones vitales. Su nutrición puede ser de dos tipos:

• Autótrofa: los organismos autótrofos son capaces de fabricar sus propias sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas que toman del medio externo, como el agua, las sales minerales y el dióxido de carbono. Son seres vivos autótrofos las plantas, las algas y algunas bacterias.
• Heterótrofa: los organismos heterótrofos necesitan sustancias orgánicas ya elaboradas, por lo que se alimentan de otros seres vivos o de sus restos. Son heterótrofos los animales, los hongos y muchos microorganismos.

Función de Relación

Esta función permite que los seres vivos interactúen con su entorno y con otros seres vivos. Por ejemplo, la relación establecida entre el pez payaso y la anémona es de cooperación (mutualismo), de manera que ambos organismos salen beneficiados.

Función de Reproducción

• Reproducción Asexual: interviene un solo progenitor, a partir del cual se forman nuevos individuos idénticos a él. Un ejemplo es la gemación, forma de multiplicación asexual propia de algunos animales inferiores y organismos unicelulares.
• Reproducción Sexual: intervienen dos progenitores, un macho y una hembra. Cada uno aporta una célula sexual denominada gameto.

La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

Descubrimiento y Teoría Celular

En 1665, Robert Hooke, utilizando un microscopio primitivo, observó unas celdillas huecas en una lámina de corcho, a las que llamó células. Las células son las estructuras más pequeñas que constituyen todos los seres vivos y que poseen vida propia. Tienen capacidad para nutrirse, relacionarse con el medio y reproducirse.

Estructuras Básicas de las Células

• Membrana plasmática: capa delgada constituida en su mayor parte por lípidos que recubre toda la célula. Su función principal es regular el paso de sustancias entre el exterior y el interior.
• Citoplasma: contenido interno de la célula, constituido por un fluido viscoso (citosol) y diferentes elementos con funciones específicas, los orgánulos.
• Material genético: constituido en su mayor parte por ADN, contiene la información necesaria para que la célula realice todas sus actividades.

Tipos de Células

Célula Procariota

Las células procariotas son las de organización más sencilla y suelen tener menor tamaño que las eucariotas. En ellas, el material genético se encuentra disperso en el citoplasma (en una región llamada nucleoide), sin una envoltura nuclear. Sus características principales incluyen:

• Pared celular: cubierta rígida situada alrededor de la membrana plasmática. Su función es dar forma a la célula y protegerla.
• Ribosomas: son los únicos orgánulos que presentan en su citoplasma. Participan en la formación de proteínas.
• ADN (material genético): se encuentra libre en el citoplasma.
• Flagelo: es una prolongación alargada presente en algunas bacterias. Lo utilizan para desplazarse.

Célula Eucariota

Las células eucariotas tienen gran parte del material genético en el interior de una estructura llamada núcleo, que tiene su propia envoltura. Poseen diversos orgánulos membranosos en el citoplasma.

Célula Animal

• Presenta una forma generalmente irregular, ya que carece de pared celular rígida.
• Su núcleo se encuentra habitualmente en posición central.
• Algunas pueden desplazarse mediante flagelos, cilios u otros mecanismos.

Célula Vegetal

• Tienen una pared celular rígida de celulosa que protege y da forma regular a la célula.
• Poseen cloroplastos, orgánulos donde se realiza la fotosíntesis.
• Generalmente tienen una gran vacuola central que almacena agua y otras sustancias, lo que puede desplazar el núcleo hacia un lado.
• No presentan mecanismos para desplazarse activamente.

Biodiversidad y Clasificación de los Seres Vivos

Biodiversidad

La biodiversidad o diversidad biológica es el conjunto de todas las formas de vida diferentes que existen en la Tierra. Esta gran variedad es una consecuencia de la evolución y de las diversas adaptaciones que presentan los seres vivos a los distintos ambientes.

Los Reinos Biológicos

Reino Monera

Nutrición autótrofa o heterótrofa, organización celular unicelular, tipo de célula procariota, sin tejidos.

Reino Protista (Protoctista)

Nutrición autótrofa o heterótrofa, organización celular unicelular o pluricelular. Tipo de célula eucariota, sin tejidos verdaderos (o con organización tisular simple en algas pluricelulares).

Reino Fungi (Hongos)

Características Generales

Pueden ser unicelulares o pluricelulares, presentando formas variadas. Son heterótrofos. Son organismos de vida libre. Se reproducen principalmente por esporas (sexual o asexualmente) y algunos unicelulares por gemación. Generalmente son inmóviles.

Papel en la Biosfera

Son biodegradadores (descomponedores), se asocian con algas para formar líquenes, algunos participan indirectamente en la disponibilidad de nitrógeno para las plantas a través de las micorrizas, son muy apreciados en la gastronomía y se utilizan para la elaboración de productos comestibles y fermentados.

Clasificación (Ejemplos)

• Levaduras: son unicelulares, se reproducen asexualmente por gemación. Se utilizan para la industria alimentaria.
• Mohos: son pluricelulares (forman micelios filamentosos), se reproducen mediante esporas.
• Hongos que forman setas: son pluricelulares (con cuerpos fructíferos visibles como las setas). Son organismos de vida libre que viven en zonas oscuras y húmedas.

Reino Plantae (Plantas)

Características Generales

Son pluricelulares, sus células son eucariotas vegetales, tienen nutrición autótrofa, se mueven pero no se desplazan.

Estructura

• Raíz: absorbe agua y sales minerales del suelo, fija la planta al terreno, acumula sustancias de reserva (como en el caso de la remolacha y la zanahoria).
• Tallo: sirve de soporte al resto de la planta y la mantiene erguida. Acumula sustancias de reserva, transporta agua y sales minerales.
• Hojas: suelen ser de forma laminar y de color verde. En ellas se realiza principalmente la fotosíntesis.

Procesos Vitales en Plantas

• Absorción: las plantas toman del suelo el agua y las sales minerales disueltas. Se realiza gracias a los pelos absorbentes localizados en las raíces. Una vez dentro de la raíz, todos estos nutrientes forman una mezcla conocida como savia bruta.
• Intercambio de gases: la entrada y salida de gases se lleva a cabo gracias a unos orificios llamados estomas, localizados en las hojas. Los estomas están formados por dos células oclusivas con forma arriñonada. A través de ellos se intercambia oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua.
• Fotosíntesis: proceso por el cual las plantas elaboran su propia materia orgánica a partir de agua y dióxido de carbono. La energía que necesitan para realizarlo la obtienen de la luz solar gracias a pigmentos como la clorofila, localizados en los cloroplastos. Como consecuencia, la planta produce materia orgánica y oxígeno.

Reproducción Asexual en Plantas (Ejemplos)

• Patata: tubérculo
• Juncos: rizomas
• Cebollas: bulbos
• Fresas: estolones

Reino Animalia (Animales)

Características Generales

Nutrición heterótrofa, pluricelulares, células eucariotas, con tejidos.

Vertebrados

Características de los vertebrados: son pluricelulares, están formados por células eucariotas, tienen nutrición heterótrofa, la mayoría se desplazan y pueden moverse, poseen gran sensibilidad y poseen esqueleto interno (endoesqueleto).

Homeotermos: capacidad de algunos seres vivos (principalmente aves y mamíferos) que mantienen constante la temperatura corporal independientemente de la temperatura ambiental.

Procesos y Sistemas Biológicos

Sistemas de Coordinación y Respuesta

Receptores Sensoriales

Son estructuras que captan estímulos del medio interno o externo.

• Receptores Térmicos: perciben cambios de temperatura en el medio.
• Mecanorreceptores: son sensibles al movimiento, tacto, presión, dolor o sonido.
• Quimiorreceptores: captan las sustancias químicas presentes en el ambiente (receptores olfativos o gustativos).
• Fotorreceptores (Luminosos): captan la luz y se localizan en los ojos (que pueden ser simples como los ocelos o compuestos).

Órganos Coordinadores

Son los órganos que reciben información de los receptores y elaboran respuestas adecuadas. Principalmente el sistema nervioso y el sistema endocrino.

Diferencias entre el Sistema Nervioso y el Sistema Endocrino

• El sistema nervioso está formado por células denominadas neuronas que transmiten información por medio de impulsos nerviosos. Las prolongaciones de las neuronas forman largos cordones denominados nervios. Actúa elaborando respuestas rápidas y poco duraderas.
• En cambio, el sistema endocrino está constituido por un conjunto de órganos denominados glándulas endocrinas que producen y segregan sustancias químicas denominadas hormonas. Produce respuestas lentas pero duraderas.

Otros Procesos y Adaptaciones Fisiológicas

Tipos de Respiración (Ejemplos)

• Respiración traqueal: Saltamontes (y otros insectos).
• Respiración branquial externa: Ajolote.
• Respiración branquial y cutánea: Rana (adultos también pulmonar).
• Respiración cutánea: Esponja (difusión directa), lombriz de tierra.

Sistemas Excretores

Tubos de Malpighi: son un sistema excretor y osmorregulador presente en insectos, miriápodos, arácnidos y tardígrados.

Interacciones y Salud

Enfermedades Causadas por Protozoos

• Disentería (balantidiasis): se produce por protozoos del género Balantidium. Se contrae por el consumo de agua o alimentos contaminados por heces de personas o animales infectados.
• Malaria (o Paludismo): se debe a esporozoos del género Plasmodium. Se contrae a través de la picadura de las hembras infectadas del mosquito Anopheles.
• Enfermedad del sueño (Tripanosomiasis africana): se produce por protozoos flagelados del género Trypanosoma. Se contrae por la picadura de la mosca Tsé-Tsé.

Medidas para la Prevención de Enfermedades Causadas por Protozoos

• No beber agua sin estar seguros de su calidad sanitaria.
• Usar mosquiteras e insecticidas ante el riesgo de picaduras de insectos que pueden portar parásitos.
• Lavar frutas y verduras antes de consumirlas.
• Mantener una buena higiene personal y alimentaria.

Procesos Geológicos Externos y su Interacción con la Biosfera

Agentes Geológicos Externos

Son los responsables de modelar el relieve terrestre. Incluyen:

• Viento
• Aguas de arroyada
• Ríos
• Aguas subterráneas
• Mar
• Glaciares

Meteorización

¿Qué es la meteorización y qué tipos hay? Es el proceso de alteración y descomposición de las rocas in situ (en el lugar donde se encuentran), antes de que los agentes geológicos actúen para transportar los materiales resultantes. Existen varios tipos:

• Meteorización Física o Mecánica: proceso que se produce cuando las rocas se fragmentan por esfuerzos físicos (cambios de temperatura, acción del hielo, etc.) sin alterar su composición química.
• Meteorización Química: se debe a reacciones químicas que alteran la composición mineral de las rocas, como la oxidación, la disolución o la carbonatación.
• Meteorización Biológica: producida por la actividad de los seres vivos, como las raíces de los árboles que fracturan rocas o la acción de organismos que alteran químicamente la roca.

Procesos de Modelado del Relieve

• Erosión: consiste en el desgaste, arranque y movilización de fragmentos rocosos y suelo desde su lugar de origen por la acción de los agentes geológicos.
• Transporte: implica el desplazamiento de los sedimentos (materiales erosionados) desde el lugar en el que se produce la erosión hasta el lugar donde se depositan.
• Sedimentación: ocurre cuando el agente geológico que transporta los sedimentos pierde energía y deposita los materiales transportados, acumulándose y formando sedimentos.

Formaciones Geológicas (Ejemplos)

• Morenas: es la acumulación de gran cantidad de sedimentos (till) transportados y depositados por un glaciar.
• Meandros: son curvas sinuosas y pronunciadas que describe el curso de un río, especialmente en llanuras aluviales con poca pendiente.
• Loess: es un sedimento eólico fino, de color amarillento, formado por la acumulación de polvo (limo) transportado por el viento, generalmente de origen glaciar o desértico.