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BIOLOGÍA

CEPRUNSA 2021 FASE I

A comienzos del siglo XVII, Jan Baptiste Van Helmont (1577-1644) sostenía que “Si colocamos ropa interior llena de sudor con trigo en un recipiente de boca ancha, al cabo de veintiún días el olor cambia, y el fermento, surgiendo de la ropa interior y penetrando a través de las cascaras de trigo, cambia el trigo en ratones”.

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Pero Francesco Redi (1626 - 1698), realizo un experimento, en el cual colocaba trozos de carne en frascos tapados y otros sin tapar y demostró que en los tapados no aparecían moscas, pero en los destapados si aparecían estos insectos.

ORIGEN DE LA VIDA, LA EVOLUCION Y POBLACIÓN

1. BIOLOGÍA La Biología es la ciencia que estudia los seres vivos, así como sus estructuras, procesos vitales, reproducción entre otras. Su nombre procede del griego Bios, que significa vida, y logos, que significa estudio o tratado. 1.1 TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA Desde los inicios de la vida el hombre se preguntó de dónde provenía. En su afán por encontrar una explicación, los grandes pensadores de diferentes épocas propusieron algunas teorías basadas en explicaciones mágicas, religiosas y mitológicas, y más recientemente, en investigaciones científicas. 1.1.1 TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA Surgió como teoría materialista defendida por Tales de Mileto, Anaximandro, Jenofanes y Demócrito (siglo V a.C.), quienes defendían que la vida podía surgir del lodo, materia putrefacta, del agua del mar, del roció y de la basura. Posteriormente Aristóteles (384-322 a. C.) sostenía que la vida resultaba de la interacción de materia inerte con la fuerza vital (entelequia). Figura 1.2: Experimento de Pasteur https://padlet.com/pgfmaria/pasteurbeaymaria

Así mismo, Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) observa organismos vivos en agua de lluvia, lo que llevo a manmtener la teoría de la Generación Espontánea de los microorganismos. Lázaro Spallanzani (1729-1799) experimenta con caldo de carne caliente y observó que, en los recipientes cerrados con este caldo, no se generaban microorganismos y en los abiertos sí. Recién en el siglo XIX el Biólogo y Químico Francés Louis Pasteur(1822-1895), puso fin a la generación espontánea, en su experimento donde empleando matraces cuello largo, coloca un caldillo, a los matraces se les modificó el cuello formando un cuello de cisne, luego de hervir el caldillo demostró que en los matraces con cuello de cisne nunca se contaminaron con microbios , a pesar, que estaban abiertos, ya que los microorganismos del aire quedaban atrapados en el cuello del frasco, pero luego se inclinaron o rompieron los cuellos, dando como consecuencia la contaminación del caldillo (figura 1.2). Con ello demostraba que la generación espontánea no se da ni siquiera en microorganismos.

Figura 1.1 Experimento de Redi Fuente: moscashttps://araceligonzalezedpt.files.wordpress.com/2015/10/experimentode-francisco-redi.png

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1.1.2 HIPÓTESIS DE LA PANSPERMIA O COSMOZOICA

1.1.4

Defendida por el Físico y Químico Sueco Svance Augusto Arrhenius en 1906, propone que la vida se originaría en algún lugar del universo y llegó a la tierra a través de cometas y meteoros hace unos 4500 millones de años, cuando a la tierra cayeron restos de planetas del Naciente Sistema Solar. Dividida en dos versiones la Natural que indica que bacterias altamente resistentes llegaron a bordo de cometas, y la versión Dirigida, en la cual la siembra de vida estaría controlada por mentes inteligentes.

Se cree que la atmósfera primitiva se componía principalmente de metano (CH4), amoniaco (NH3), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2) y vapor de agua (H2O) con lo que tenía un carácter muy reductor, a diferencia de la atmósfera actual que es oxigénica. Además, se supone que estos gases de la antigua atmósfera estaban sometidos a una fuerte radiación solar, descargas eléctricas y grandes erupciones de volcanes.

LA ATMOSFERA PRIMITIVA Y EL EXPERIMENTO DE MILLER-UREY

En algún momento de la historia del planeta las moléculas inorgánicas debieron reaccionar entre ellas para formar las primeras moléculas orgánicas sencillas. Este proceso aún no se conoce bien, pero en 1953 en la Universidad de Chicago los científicos americanos Stanley Miller y Harold Urey diseñaron un experimento en el que intentaban simular las condiciones de la atmósfera primitiva. Teniendo en cuenta estos resultados, a partir de la atmósfera primitiva pudieron sintetizarse las primeras moléculas orgánicas y es posible que éstas fuesen arrastradas por el agua hasta el mar, donde poco a poco se fueron acumulando. En cierto momento, la concentración de moléculas orgánicas sencillas en el mar fue lo suficientemente alta para que éstas reaccionasen entre sí, formando moléculas orgánicas más complejas. Así, el ambiente marino fue como una especie de sopa primitiva, con abundantes moléculas orgánicas de diferentes tipos que quizás sirvieron como base para la formación de la primera estructura viva

Figura1.3 Experimento de Oparin Fuente:https://www.educaycrea.com/wpcontent/uploads/2014/05/b2u2oa1p03e11.jpg

Esta teoría fue refutada algunos años más tarde, pues ningún ser viviente podría a travesar el espacio exterior y resistir las rigurosas condiciones que reinan en el vacío como temperaturas extremadamente bajas, rayos ultravioletas y radiaciones cósmicas intensas, así también los meteoritos al penetrar a la atmósfera terrestre se calientan a causa del roce a temperaturas muy altas cayendo a la tierra al estado incandescente que mata a toda forma de vida. 1.1.3 TEORÍA QUIMIOSINTÉTICA (1924-1928) Propuesta casi al mismo tiempo por Alexander I. Oparin (Bioquímico Ruso) y John B.S. Haldane (Biólogo Ingles). La vida se originó a partir del enfriamiento parcial de los océanos primitivos donde la atmosfera contenía vapores de agua, metano, amoniaco, dióxido de carbono e hidrogeno los que originaron moléculas muy primitivas que luego fueron complejizándose y quedando delimitadas por una membrana (Oparin las llamo protobiontes) hasta dar origen a las células primitivas.

Figura 1.4 Experimento de Miller y Urey Fuente: http://slideplayer.es/slide/8030085/

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1.1.5

Sin embargo, el mecanismo por el cual se formó esa primera célula es aún un misterio pendiente de resolver. Aunque existen algunas teorías que intentan explicar este evento, todas ellas coinciden en que las primeras formas celulares en La Tierra fueron células procariotas muy sencillas. En la sopa primitiva, hace aproximadamente 3.600 millones de años, un fragmento de ácido nucleico con capacidad de autorreplicarse pudo quedar envuelto por unas estructuras de lípidos, que rodearon a dicho fragmento protegiéndolo y formando así la bicapa lipídica característica de las membranas y formando así a los COACERVADOS que pueden considerarse sistemas prebiológicos que manifiestan características como el intercambio de materia con el medio ambiente, absorben sustancias y las incorporan a sus estructuras. Esta primera célula, aun siendo muy simple, ya tenía las principales características de los seres vivos. Tenía un metabolismo sencillo anaerobio, lo que significa que no necesitaba O2 para realizar sus reacciones metabólicas, ya que en esos momentos de la historia de La Tierra la atmósfera aún era reductora. Y además podía reproducirse, formando así células hijas y aumentando las posibilidades de evolución.

TEORÍA ENDOSIMBIONTE

Propuesta por Lynn Margulis (1967) en la que describe como las células procariotas pasa a eucarióticas mediante asociaciones simbiogénicas de bacterias como mitocondrias y cloroplastos. La teoría postula hace unos 2000 millones de años, la atmosfera carecía de oxigeno lo que hacía que la mayoría de los organismos fueran anaerobios, pero ya existían escasas bacterias fotosintéticas, que tenían la capacidad de romper la molécula de agua y liberar el oxígeno, entonces el entorno cambio y apareció oxígeno en el ambiente que era tóxico para las anaerobias y una arquea se asoció a una bacteria aerobia y tras un periodo de colaboración metabólica comenzó una simbiosis externa y posteriormente se produjo la incorporación, con el tiempo, la célula desarrollo orgánulos y citoesqueleto y la bacteria se convirtió en mitocondria. Por otro lado, hubo una segunda colonización de algunas de estas células por parte de procariotas con clorofila y quienes más tarde se transformaron en cloroplastos. El nuevo ser tuvo un gran éxito evolutivo. Por un lado, podía respirar O2, que cada vez era más abundante en la atmósfera. Por otro lado, hubo otras asociaciones como las que les facilitó el movimiento gracias a la fusión de una espiroqueta con una arquea o una bacteria la cual originó a un flagelo permitiéndoles ser más rápidos que sus antecesores, por lo que era más eficaz en diversas funciones, como por ejemplo la búsqueda de alimento. Así, este organismo dio lugar a una Figura: 1.6: Teoría de Endosimbiosis nueva línea evolutiva Fuente: https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/1eucariota: la línea endosimbiosis.php precursora de los protozoos, los hongos y los animales.

Figura 1.5 Coacervados Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/Wo4zZl_GB18uq9r211mOumhPl7vsTRP2y44xr uYI_fkTVcxWeD4rjD1_ldo5xdBFi_QrpSUdVHUIqEP4_

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1.2 TEORÍAS EVOLUTIVAS:

Así, la Teoría de la Selección Natural implica que la propia naturaleza selecciona a los organismos más adaptados al medio ambiente ya que estos tienen más posibilidades de sobrevivir y reproducirse, transmitiendo sus caracteres a los descendientes. Estas diferencias en la supervivencia y éxito reproductor en las especies hacen que algunas características nuevas ventajosas que aparecen se mantengan en el tiempo, mientras que otras desfavorables tiendan a desaparecer.

1.2.1 TEORÍA DE LAMARCK (Jean Baptiste de Monet) Propuso que las especies evolucionaron al transformarse gradualmente en otras más complejas. Los individuos eran capaces de dirigir su evolución para obtener unos determinados objetivos. Determino que la función crea el órgano, el cambio se da porque el organismo necesita adaptarse al medio desarrollando algunos órganos mientras atrofia otros durante su vida, luego estos caracteres se heredan a sus descendientes y se van mejorando en las próximas generaciones. Uno de estos ejemplos el de las jirafas que en su afán de alcanzar los alimentos cada vez más altos desarrollaron cuellos más largos.

Figura 1.8: SELECCIÓN NATURAL Fuente: https://sophimania.pe /ciencia/genetica biologia y quimica/darwin identifican gen De la variación del pico del ave que inspiro la teoría de la evolución

1.2.3 TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN. La Teoría Sintética de la Evolución es una especie de ampliación de la Teoría de la Selección Natural que incorpora algunos contenidos de disciplinas como la genética o la biología molecular. Según esta teoría, el mecanismo principal de generación de variabilidad genética son las mutaciones. Así, las generaciones parentales generan descendientes que presentan caracteres diferentes debido a las mutaciones y la selección natural favorece la supervivencia y el éxito reproductivo de los individuos más adaptados al medio ambiente, mientras que elimina de la población a los individuos que poseen características menos favorables. En resumen, atendiendo a esta corriente de pensamiento, las mutaciones constituyen en fenómeno de generación de variabilidad genética, mientas que la selección natural dispersa esa variabilidad favoreciendo a los más adaptados y perjudicando a los menos adaptados.

Figura 1.7: Teoría de Lamark Fuente: http://slideplayer.es/slide/8030085/

1.2.2 TEORÍA DE LA SELECCIÓN NATURAL. La Teoría de la Selección Natural de Charles Darwin se basa en las siguientes dos premisas: Los descendientes de un organismo presentan características diferentes entre ellos o, dicho de otro modo, en las generaciones hijas de cierta especie se puede observar cierta variabilidad, que es en parte heredable. Esta variabilidad implica diferencias en la supervivencia y éxito reproductor de las generaciones hijas, con lo que algunos de los caracteres nuevos que aparecen en los descendientes se pueden extender en una población, dando lugar al cambio evolutivo.

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1.2.4 TEORÍA NEUTRALISTA DE LA EVOLUCIÓN. Afirma que el cambio evolutivo se debe, habitualmente, a la aparición de caracteres neutros, es decir, caracteres que no suponen una ventaja ni una desventaja para el organismo Así, al igual que en el caso de la Teoría Sintética, la variabilidad genética de los descendientes se genera principalmente por mutaciones que con frecuencia serán desfavorables y, por tanto, eliminadas por la selección natural. Sin embargo, algunos de los caracteres mutantes pueden ser neutros y establecerse en la población simplemente por probabilidad.

Figura 1.10 Teoría del Equilibrio Punteado Fuente: http://slideplayer.es/slide/8030085/

Figura 1.9: Teoría Neutralista Fuente: http://slideplayer.es/slide/8030085/ De este modo, según esta teoría, la selección natural no es el motor de la evolución, ya que simplemente se encarga de eliminar a aquellos individuos no adaptados al medio ambiente, mientras que el verdadero cambio evolutivo es el resultado de la extensión de las características neutras simplemente por azar. En la teoría neutralista de la evolución molecular la deriva genética aparece como la principal fuerza de cambio en la frecuencia de los alelos.

1.3 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS La organización biológica refleja el trayecto de la evolución sin importar que se estudie a un individuo o el mundo de los seres vivos, puede identificarse un patrón de complejidad creciente. Los organismos presentan los siguientes niveles de organización:

1.2.5 TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTUADO Esta teoría sostiene que las especies permanecen la mayor parte del tiempo de su existencia sin cambiar o cambiando de manera no significativa. Estos grandes intervalos de tiempo en los que los cambios son menores se denominan periodos de estasis. Sin embargo, en cierto momento comienzan a darse una rápida sucesión de cambios significativos que terminan con el fenómeno de especiación, que es la formación de nuevas especies. Así, en resumen, el proceso evolutivo implica dos fases: una evolución lenta y gradual durante los periodos de estasis y una evolución rápida que genera nuevas especies durante los periodos de especiación

Nivel químico: Es el nivel abiótico más básico de organización, comprende los subniveles:

1.3.1 NIVELES QUÍMICOS A.

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ATÓMICO: Es la unidad mínima de un elemento químico que posee características de dicho elemento, que puede participar en una reacción química; por ejemplo, un átomo de hidrógeno.

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1.3.2 NIVELES BIOLÓGICOS A.

B. C.

ORGÁNICO: Son unidades estructurales compuestas por varios tipos de tejidos que forman una unidad funcional.

D.

SISTÉMICO: Son el conjunto de órganos parecidos, pero que no son capaces de realizar acciones independientes.

E.

INDIVIDUO: Conformado por un individuo que está constituido por varios sistemas.

1.3.3 NIVELES ECOLÓGICOS

Figura 1.11 Nivel de Organización de los Seres Vivos Fuente: https://espaciociencia.com/wp-content/uploads/niveles-deorganizacion-de -la-materia.jpg

A. B.

B.

C.

D.

E.

CELULAR: Es el nivel biótico más importante porque en él se encuentran la unidad fundamental de la vida: la célula, que también está formada por unidades inertes como los átomos. Además de las células encontramos otras organizaciones biológicas como los tejidos, los órganos y los sistemas de órganos. Este tipo de organizaciones biológicas forman el organismo o individuo de complejidad estructural y funcional. HISTOLÓGICO: Es el conjunto de células especializadas muy parecidas con una misma función y con un mismo origen.

MOLECULAR: Es la unión química de átomos, de tal suerte que dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno y forman una molécula de H20. Los átomos que componen una molécula pueden ser idénticos (por ejemplo, H2) o diferentes (por ejemplo, H2O) dando moléculas homogéneas y heterogéneas. MACROMOLECULAR: Es la combinación de muchos átomos o moléculas formando macromoléculas orgánicas como las proteínas (conjunto de aminoácidos) y los ácidos nucleicos (conjunto de nucleótidos). SUPRAMOLECULAR: Surge como producto de la interacción de las macromoléculas; son complejos supramoleculares los ribosomas, las membranas biológicas, el nucleolo y los cromosomas que cumplen diversas funciones en las células. Los virus son complejos supramoleculares y subcelulares que constituyen una estructura proteica con ácido nucleico (ARN o ADN).

C.

ECOSISTEMA: Es el conjunto de seres vivos pertenecientes a la comunidad y que interactúan en el medio donde habitan y con el ambiente.

D.

BIOMA: Conjunto de grandes ecosistemas en los que los individuos comparten el mismo tipo de clima que les permite interactuar entre si y sobrevivir aquí. ECOSFERA: el conjunto de seres vivos que habitan en el planeta sería la biósfera y el planeta tierra la geósfera.

E.

ORGANELOS: Complejos supramoleculares de alta complejidad que son básicos en el funcionamiento de las células: el núcleo es importante por contener la información genética; las mitocondrias, en la producción de energía; los cloroplastos participan en la fotosíntesis; y los lisosomas, por contener diversas enzimas.

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POBLACIÓN: Conjunto de individuos de la misma especie que habitan en la misma zona geográfica. COMUNIDAD: El conjunto de poblaciones forman comunidades, aunque sean de especies diferentes comparten el mismo espacio físico.

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ECOLOGIA - POBLACIÓN

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Conglomerados o grupos: Suele ser el resultado de atracciones mutuas entre los individuos de la población. Ejemplo el ser humano.

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Uniforme: Es causada por interacciones negativas o antagónicas entre los individuos de una población. Ejemplo: una colonia de anidación de aves marinas

1.4 LA POBLACIÓN Es un grupo de individuos de la misma especie que ocupan un área determinada y que procrean entre sí, sea a través de varias generaciones muestran continuidad genética, ejemplo la población de vicuñas se pueden reproducir solo entre ellos y no con otras especies. 1.4.1

PROPIEDADES DE LA POBLACIÓN

La población presenta diversas propiedades que son las siguientes: 1) Hábitat: Es el ambiente natural o lugar donde vive un organismo, una población o una especie, es el lugar donde se le puede encontrar dentro de un ecosistema. Ejemplo: la corteza de un árbol, una playa arenosa, una laguna, etc. 2) Nicho ecológico: Es el papel o la función que desempeña un organismo en el ecosistema; comprende todos los aspectos de su existencia (bióticos y abióticos) que le permiten sobrevivir, permanecer saludables y reproducirse. El nicho ecológico permite que en un área determinada convivan diferentes especies de consumidores evitando la competencia entre ellas a pesar de ocupar una misma área. (Brack, 2000)

Figura 1.12 Dispersión Fuente:https://slideplayer.es/slide/14178057/

C.

1.4.2 ELEMENTOS FORMALES DE UNA POBLACIÓN (Brack, 2000) A.

B.

La densidad poblacional. - Es la concentración de individuos de la misma especie dent ro de un área o volumen geográfica. Toda especie animal o vegetal puede desarrollarse en un determinado esp a cio e...