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Biología 1 Fundamentos 1.1 Carácter científico y metodológico de la biología Biología. Este campo de conocimiento que inició 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. Metodológica, por utilizar el método científico (El método científico está basado en los preceptos de falsabilidad y reproducibilidad). Sus etapas son: la observación, planteamiento del problema, información previa, hipótesis, diseño experimental, experimentación, análisis de resultados, conclusiones, informe escrito, teoría y ley.

1.2 RELACIONES DE LA BIOLOGIA CON LA TECNOLOGIA Y LA SOCIEDAD De forma general, podemos definir la tecnología como la sistematización de los conocimientos y técnicas aplicables a cualquier actividad, comúnmente para fines prácticos o comerciales, en forma específica, cuando para esos mismos fines se utiliza o altera algunos organismos, célula o molécula biológica entonces se trata de biotecnología. La biotecnología surge desde épocas muy antiguas como las culturas neolíticas de Egipto y la del lejano oriente, que para la fabricación de la cerveza y el vino ya utilizaban la levadura y domesticaban plantas y animales en forma selectiva. Algo similar sucedía en esas épocas en algunas partes de América, como lo revelan las semillas de calabaza que se encontraron conservadas en una cueva en México, cuyas características de tamaño y grosor de cáscara revelan la práctica de cultivos selectivos.

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-INGENIERÍA GENÉTICA. Realiza la construcción o reconstrucción de moléculas de ADN ( ácidos desoxirribonucleicos ) que originan nuevas combinaciones de genes ( recuerda que un gen es la unidad de la herencia biológica formada por ADN ), mediante la aplicación de técnicas de la biología molecular in vitro; por lo que a la célula o al organismo tratados por medio de la ingeniería genética se han agregado, suprimido o modificado genes, gracias en gran parte al descubrimiento del ADN recombinarte que puede contener genes, o partes de estos, de distintos organismos . A estos organismos a los que se les ha modificado el ADN o se han obtenido de otras especies, se les da el nombre de transgénicos.

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-BIOTECNOLOGIA MODERNA. El cultivo de plantas y la crianza de animales en forma selectiva se siguen practicando, pero el mejoramiento de sus características por reproducción normal es un proceso muy lento y solo sirve para los organismos de reproducción sexual.

Biología La biotecnología moderna ha trasformado significativamente los procesos de estudios e investigación, así como muchas de las actividades del hombre ejemplo:  Agricultura y ganadería. mejor desarrollo; resistencia al clima, a ciertas enfermedades y hacia algunos virus, a insectos; mayor tamaño, mayor cantidad de individuos, mejor sabor de sus productos, mayor valor nutritivo, etcétera  Medicina. Proyectos de genoma humano, obtención de hormonas como la insulina y la del crecimiento humano. También se modifican vacunas, antibióticos, anticongelantes  Preservación del ambiente. En el tratamiento de aguas negras, para combatir derrames de petróleo, para destoxificar algunas sustancias peligrosas de los depósitos de basura, utilización de microorganismos para la recuperación de los suelos, etc.

La biotecnología también se aplica en terapias genéticas, como al aplicar la ingeniería genética en algunas “células madre” para reemplazar los genes defectuosos. Se utiliza en las pruebas forenses en la obtención de medicamentos, etc. En México existen distintos centros de estudio e industrias, que trabajan e impulsan el desarrollo biotecnológico entre los principales son:  Instituto de biotecnología de la UNAM: que principalmente realiza investigación que se fundamenta en la biología molecular de los microorganismos.  Centro de investigación y Estudios Avanzados, Unidad Irapuato del IPN: Este centro es sumamente importante en biotecnología en vegetales.  Departamento de Biotecnología de la UAM, Iztapalapa: sobre todo investigan alimentos y biotecnología ambiental.  Centro Internacional para el Mejoramiento del Maíz y Trigo: investiga todo lo referente al maíz transgénico resistente a los insectos, así como su mejoramiento por medio de la biología molecular.  Departamento de Biotecnología del Centro de Investigación Científico de Yucatán: trabaja en biotecnología vegetal, sobre todo en el cultivo del cempasúchil y la elaboración de tequila, etcétera.

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La biología, como el resto de la ciencia, muchas veces es la misma sociedad la que, de acuerdo con sus necesidades, impulsa el desarrollo de la ciencia

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Por otra parte, en México ya existen cientos de empresas que elaboran diferentes productos comerciales obtenidos a base de técnicas biotecnológicas como sucede en la fabricación de distintos productos lácteos, bebidas alcohólicas, etcétera.

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Biología La avalancha de acontecimientos ocasionados por la aplicación de la biotecnología actual ha despertado grandes polémicas entre los distintos sectores de la sociedad. Un ejemplo concreto es el producto genoma humano, publicado en el año 2001, que costó al gobierno de EE.UU., aproximadamente 3,000 millones de dólares, el cual consiste fundamentalmente en el total conocimiento e identificación de cada uno de los aproximadamente 35,000 genes que determinan las características físicas y fisiológicas de la especie humana. La relación de la sociedad ante este acontecimiento ha sido muy controvertida, ya que mediante los análisis genéticos puede determinarse si una persona tiene probabilidades de desarrollar en alguna etapa de su vida enfermedades hereditarias. También puede darse el caso de que a alguna persona le detecten probabilidades de desarrollo ciertas enfermedades hereditarias de alto riesgo como cáncer o Alzheimer. Sin embargo, el presente un alto riesgo de desarrollar alguna de esas enfermedades no significa que necesariamente deba padecerla Por tanto, es evidente que la biotecnología actual este causando una verdadera revolución científica- tecnológica, pero por un lado, la potencialidad de esta tecnología en beneficio del medio ambiente de la humanidad parece evidente y, por otra parte, también lo es el hecho de que existe el peligro del mal uso y abuso en la creación de organismos transgénicos con fines contrarios a los principios éticos que rigen en la humanidad

2 La evolución 2.1 Origen de la vida 1) El Creacionismo.- es un sistema de creencias que postula que el universo, la tierra y la vida en la tierra fueron deliberadamente creados por un ser inteligente. Dos escuelas principales sobresalen:

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2) La generación espontánea o autogénesis.- es una antigua teoría biológica de abiogénesis que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Era una creencia profundamente arraigada descrita ya por Aristóteles. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc.

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 El creacionismo religioso.- es la creencia que el universo y la vida en la tierra fueron creados por una deidad todopoderosa; Esta posición tiene un fundamento profundo en las escrituras.  El Diseño Inteligente (DI).- No es dirigido por una doctrina religiosa, ni hace suposiciones de quién es el Creador. El DI simplemente postula que el universo posee evidencia de que fue inteligentemente diseñado.

Biología El italiano Francisco Redi (1626-1697) usó la experimentación para justificar su duda. El experimento consistió en colocar un trozo de carne en tres jarras iguales, la 1º lo cerró herméticamente, la 2º lo cubrió con una gasa, y la 3º la dejó cubierta. Después de unas semanas Redi volvió. Vio que en la 1º (tapado) no había gusanos aunque la carne estaba podrida. En la 2º (tela) sobre la tela había huevecillos de las moscas que no pudieron atravesarla y en la 3° (descubierta) tenía gran cantidad de larvas y moscas. A finales del siglo XVII Antón van Leeuwenhoek, gracias al perfeccionamiento del microscopio óptico, fortaleció los ánimos de los seguidores de la "generación espontánea" 3) Spallanzani Y Needham. - John Needham (1713-1781) sostenía que había una fuerza vital que originaba la vida. Sus suposiciones se basan en sus experimentos: hervía caldo de res en una botella, misma que tapaba con un corcho, la dejaba reposar varios días y al observar al microscopio muestra de la sustancia, encontraba organismos vivos. Sin embargo Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799) no se dejó convencer como muchos científicos de su época, realizando los mismos experimentos de Needhad, pero sellada totalmente las botellas, las ponía a hervir, la dejaba reposar varios días y cuando hacia observaciones no encontraba organismos vivos. Esto lo llevo a concluir que los organismos encontrados por Needhad procedían del aire que penetraba a través del corcho. 4) Pasteur.- Louis Pasteur (1822-1895) pensaba que los causantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar su hipótesis, diseño unos matraces cuello de cisne en los cuales colocó líquidos nutritivos que después hirvió hasta esterilizarlos. Posteriormente, observo que en el cuello de los matraces quedaban detenidos los microorganismos del aire y aunque este entraba en contacto con la sustancia nutritiva, no había putrefacción de la misma. Para verificar sus observaciones, rompió el cuello de cisne de un matraz, y al entrar en contacto el líquido con el aire se producía una descomposición de la sustancia nutritiva. Demostró que “lo vivo procede de lo vivo” .Fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea.

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 Panspermia dirigida. La vida se propaga por el universo mediante bacterias muy resistentes que viajan a bordo de cometas.  Panspermia molecular. Cree que lo que viaja por el espacio no son bacterias sino moléculas orgánicas complejas. Al aterrizar en la Tierra se combinaron con el caldo primordial de aminoácidos e iniciaron las reacciones químicas que dieron lugar a la vida.

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5) La Panspermia.- (tienen su origen en algunas de las consideraciones del filósofo griego Anaxágoras 500 - 428 a. C.)El máximo defensor de la panspermia, el sueco Svante Arrhenius (1859 – 1927) cree que una especie de esporas o bacterias viajan por el espacio y pueden "sembrar" vida si encuentran las condiciones adecuadas. Viajan en fragmentos rocosos y en el polvo estelar, impulsadas por la radiación de las estrellas. La panspermia tiene dos versiones:

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2.2 Evolución orgánica La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. Se tienen como evidencias de la evolución orgánica: 1) Paleontología.- Corresponde al estudio de los fósiles Fósil: Son partes de plantas o animales o cualquier impresión, trazo y vestigio de organismos Tipos de fósiles:  Compresión e impresión  Petrificación  Moldes  Fósiles vivientes 2) Taxonomía.- Es la disciplina científica que se preocupa de la clasificación de los seres vivos. 3) Sistemática.-Es el estudio de las relaciones evolutivas entre los organismos o filogenia 4) Anatomía comparada.- Constató que las semejanzas básicas entre grupos de organismos son completamente independientes de la forma de vida que llevan.  Órganos homólogos.- Estructuras que poseen un origen evolutivo común, pero desempeñan distintas funciones Ej. Extremidades anteriores del hombre, topo y murciélago  Órganos análogos.- Son órganos que cumplen funciones similares, pero las estructuras que los conforman no están relacionadas evolutivamente entre sí .Ej.: Las alas de una mariposa y las alas de una paloma. 5) Embriología.- Estudia el crecimiento, formación y morfogénesis de los órganos desde el óvulo fecundado. Se basa en el estudio comparado del desarrollo embrionario de los animales 6) Genética.- El estudio genético de los organismos facilita la comprensión de los mecanismos hereditarios que generan la variabilidad, cómo se genera la variabilidad en las poblaciones y de qué manera contribuye a los cambios evolutivos.

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6) La Teoría De Oparin (1924) – Haldane (1929).-o teoría del origen físico-químico de la vida. Esta teoría se basa en la suposición de que las condiciones físicas y químicas que existieron en la Tierra primitiva, eran radicalmente distintas a las actuales de manera que permitieron el desarrollo de la vida. Alexander Oparin (1894-1980) y John Haldane (1892-1964) propusieron que en la Tierra primitiva existieron determinadas condiciones como: elevada temperatura, descargas eléctricas, erupciones volcánicas y radiaciones del Sol, que afectaron las sustancias que existían en los mares primitivos. La atmósfera era muy diferente a la actual, tenía un fuerte carácter reductor, es decir carecía de oxigeno libre y estaba formada de gases como: el hidrógeno (H2), el metano (CH4), el amoniaco (NH3) y vapor de agua (H2O). Mediante evolución química, los compuestos orgánicos sencillos (monómeros) generaron compuestos de mayor complejidad (polímeros), que originaron sistemas pre celulares como los protobiontes, los cuales pasarían por una etapa de evolución prebiológica. En el experimento de Miller y Urey (1953) se demostró que a partir de compuestos inorgánicos se formaron compuestos orgánicos.

Biología 7) Bioquímica.- La presencia de biomoléculas y macromoléculas con estructura y función semejantes hizo pensar a los científicos, que los seres vivos, las han heredado de antepasados comunes. Ej. La presencia de ATP en todos los organismos. 8) Biología molecular.- Existe diferencia en la composición de algunos aminoácidos, pero la función y estructura es la misma 2.3 Teorías de la evolución La teoría de la evolución afirma que las especies se transforman a lo largo de sucesivas generaciones y que, en consecuencia, están emparentadas entre sí al descender de antepasados comunes. La teoría de la evolución constituye la piedra angular de la biología, ya que sin ella esta disciplina sería una colección de datos inconexos. Las tres principales teorías de la evolución son: 1) La teoría de Lamarck (1809) Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) fue el primer naturalista que formuló una teoría explicativa sobre los procesos evolutivos. La expuso en su Filosofía zoológica (1809).Sus Puntos:  La influencia del medio.- Los cambios medioambientales provocan nuevas necesidades en los organismos.  Ley del uso y del desuso.- Para adaptarse al medio modificado, los organismos deben modificar el grado de uso de sus órganos. Un uso continuado de un órgano produce su crecimiento (de aquí la frase: la función «crea» el órgano). Un desuso prolongado provoca su disminución.  Ley de los caracteres adquiridos.- Las modificaciones «creadas» por los distintos grados de utilización de los órganos se transmiten hereditariamente. Esto significa que a la larga los órganos muy utilizados se desarrollarán mucho, mientras que los que no se utilicen tenderán a desaparecer. Ejemplo.- el cuello corto de las jirafas fue creciendo por necesidad y fue heredando a sus descendientes de generación en generación, lo cual las hacía más aptas para sobrevivir

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Charles Robert Darwin (1809-1882) es el padre de la actual teoría de la evolución. Participo en la expedición del Beagle por América del sur y el Pacífico en el año 1831. En los años sucesivos a su viaje Darwin fue elaborando sus propias ideas y recogiendo nuevos datos. En el año 1858 Darwin recibió un paquete que contenía un texto que resumía los resultados de la investigación llevada a cabo por Alfred Russel Wallace (1823-1913). Darwin y Wallace compartieron sus descubrimientos y los presentaron a la Sociedad Linneana de Londres en 1858. Un año más tarde, Darwin publicó su obra en El origen de las especies (1859) por selección natural, en la que explicaba su teoría apoyándola en numerosas observaciones de la naturaleza. Su teoría, expuesta se apoya en los siguientes principios:  Existen pequeñas variaciones entre organismos que se transmiten por herencia.

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2) La teoría de Darwin-Wallace (1859)

Biología  La selección natural: Los organismos deben competir entre sí por la existencia. las variaciones que se adapten mejor al medio son las que sobrevivirán y tendrán por tanto más éxito reproductivo; las que no sean ventajosas acabarán siendo eliminadas. ("supervivencia del más apto").  Según Darwin, la evolución biológica es gradual y se explica por acumulación selectiva de variaciones favorables a lo largo de muchísimas generaciones. La teoría darwinista considera como motor de la evolución la adaptación al medio ambiente derivado del efecto combinado de la selección natural y de las mutaciones aleatorias. Ejemplo.- hay 2 tipos de jirafa: cuello corto y cuello largo. Las de cuello largo alcanzan las hojas de los árboles y logran sobrevivir y las de corto no (ya que no las alcanzan) 3) La teoría sintética (1930) La teoría sintética o neodarwinismo nación en 1930 con el libro La teoría genética de la selección natural (1930) por Ronald Fisher (1890-1962) con los aportes de Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr y George Simpson consiste fundamentalmente en un enriquecimiento del darwinismo debido a los nuevos descubrimientos de la genética. Los mecanismos de la evolución son los siguientes:  La selección natural Los organismos deben competir entre sí por la existencia. las variaciones que se adapten mejor al medio son las que sobrevivirán y tendrán por tanto más éxito reproductivo; las que no sean ventajosas acabarán siendo eliminadas. ("supervivencia del más apto").  Las mutaciones o cambios aleatorios en la estructura genética de los organismos.  La deriva genética o proceso aleatorio por el cual a lo largo de varias generaciones se modifica la estructura genética de las poblaciones (donde participa un “cuello de botella”).  El flujo genético o proceso por el cual las poblaciones se vuelven genéticamente homogéneas.

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3. Materia viva y procesos 3.1 Biología molecular (moléculas orgánicas, inorgánicas y bioelementos) 1) Moléculas orgánicas. Los carbohidratos.- son la fuente primaria de energía química para los sistemas vivos. Los más simples son los monosacáridos (como la glucosa, desoxirribosa, fructosa, ribosa, galactosa) o "azúcares simples". Los monosacáridos pueden combinarse para formar disacáridos como la lactosa, maltosa, "dos azúcares” y polisacáridos (como almidón,

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La teoría sintética es la teoría mayoritariamente aceptada por la comunidad científica. No obstante, existen teorías alternativas, como la teoría del equilibrio puntuado de Esteban Jay Gould (teoría que concibe la evolución a saltos y no como un proceso gradual) o el neutralismo de Kimura (según el cual las variaciones son neutras desde el punto de vista de su valor adaptativo).

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quitina, glucógeno, celulosa) cadenas de muchos monosacáridos, algunas cumplen funciones reservas energéticas y otras estructurales.  Los lípidos.-también conocidos como grasas. Su característica principal es ser insolubles en agua. Están formados por carbono, hidrogeno y oxígeno. Funcionan como reserva energética y también aíslan el frio .Se clasifican en: Lípidos simples.- solo contienen carbono, hidrogeno y oxígeno. En este grupo se clasifican las ceras, grasas y aceites y su función principal es la de reserva energética. Muchas de las grasas naturales se forman mediante la unión de una molécula de glicerol con tres ácido graso, llamado triglicéridos. Lípidos complejos: fosfolípidos.-además de carbono, hidrogeno y oxigeno tienen fosforo y nitrógeno. Son ...