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PRUEBA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS NATURALES Y DE LA SALUDTEMARIOBIOLOGIAI. TEORIAS DEL ORIGEN DE LA VIDAA. Vitalismo: Postulado por Georg Ernst Stahl. La postura conocida en biología como vitalismo se inició formalmente a fines del siglo XVII y principios del XVIII con otro nombre ("animis...

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Elaborado por: Wilmer Isai Gomez Rivera.

PRUEBA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS NATURALES Y DE LA SALUD TEMARIO BIOLOGIA I.

TEORIAS DEL ORIGEN DE LA VIDA A. Vitalismo: Postulado por Georg Ernst Stahl. La postura conocida en biología como vitalismo se inició formalmente a fines del siglo XVII y principios del XVIII con otro nombre ("animismo") en la ciudad alemana de Halle. El vitalismo es la posición filosófica caracterizada por postular la existencia de una fuerza o impulso vital sin el que la vida no podría ser argumentada. Se trataría de una fuerza específica, distinta de la energía estudiada por la física y otro tipo de ciencias naturales, que actuando sobre la materia organizadadaría por resultado la vida. Esta postura se opone a las explicaciones mecanicistas que presentan la vida como fruto de la organización de los sistemas materiales que le sirven de base.Es un aspecto del voluntarismo que argumenta que los organismos vivos (no la materia simple) se distinguen de las entidades inertes porque poseen fuerza vital (o élan vital, en francés) que no es ni física, ni química. Esta fuerza es identificada frecuentemente con el alma de la que hablan muchas religiones. En el sistema de Stahl, el "ánima" se transforma en el principio supremo que imparte vida a la materia muerta, participa en la concepción (tanto del lado paterno como del materno), genera al cuerpo humano como sus residencia y lo protege contra la desintegración, que solamente ocurre cuando el "ánima" lo abandona y se produce la muerte. B. Creacionismo: Postulado por Gregor Cuvier. Se denomina creacionismo a la creencia, inspirada en dogmas religiosos, que dicta que la Tierra y cada ser vivo que existe actualmente proviene de un acto de creación por un Dios o varios dioses (ser divino), habiendo sido creados ellos de acuerdo con un propósito divino. Por extensión, el adjetivo «creacionista» se ha empezado a aplicar a cualquier opinión o doctrina filosófica o religiosa que defienda una explicación del origen del mundo basada en uno o más actos de creación por un Dios personal. C. Generacion Espontanea: Postulado por Aristoteles. Es una antigua teoría biológica de abiogénesis que defiende que podía surgir vida compleja (animal y vegetal), de manera espontánea a partir de la materia inorgánica. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc La teoría de la generación espontánea se aplicaba a insectos, gusanos y seres vivos pequeños en los que no parecían generarse por biogénesis. Para referirse a la "generación espontánea", también se utiliza el término abiogénesis, acuñado por Thomas Huxley en 1870. para ser usado originalmente para referirse a esta teoría en oposición al origen de la generación por otros organismos vivos (autogénesis). D. Materialismo, Mecanicismo: Postulado por Demócrito y Leucipo. En esta teoria se cree que la materia física es la única y fundamental realidad. Suponen que cada objeto del Cosmos, incluyendo la vida puede ser explicado en función de materia interactuante. Los materialistas no aceptan la existencia de fuerzas espirituales o sobrenaturales. Los biólogos que creen en el materialismo están particularmente comprometidos con: (1) probar un origen de la vida puramente materialista y (2) probar que la vida puede ser creada en el laboratorio. La vida se desarrolla en la 1

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II.

materia, y la materia tiene que estar altamente organizada para llevar vida. Los materialistas dicen que la vida ya que está hecha de átomos, moléculas y reacciones químicas es simple y nada más que química y que la vida fue originada por casualidad de reacciones químicas. E. Panspermia: Postulado por Anaxágoras y Svante August Arrhenius. (del griego παν- [pan, todo] y ςπερμα *sperma, semilla]) es la hipótesis que propone que la vida puede tener su inicio en cualquier parte del universo y no proceder directa o exclusivamente de la Tierra sino que probablemente se habrìan formado en la cabeza de los cometas, y estos al fragmentarse tarde o temprano, pudieron haber llegado a la Tierra incrustados en meteoros pétreos. Algo así como una especia de siembra cósmica o panspermia. Estas ideas tienen su origen en algunas de las consideraciones del filósofo griego Anaxágoras. El término fue defendido por el biólogo alemán Hermann Richter en 1865. Fue en 1908 cuando el químico sueco Svante August Arrhenius usó la palabra panspermia para explicar el comienzo de la vida en la Tierra. El astrónomo Fred Hoyle también apoyó dicha hipótesis. No fue sino hasta 1903 cuando el químico —y ganador del Premio Nobel— Svante Arrhenius popularizó el concepto de la vida originándose en el espacio exterior. F. Teoria Fisico-Quimica: Postulado por Alexander Ivanovich Oparin en 1924. Se le llama así a esta teoría porque se basa en las condiciones físicas y químicas que existieron en la Tierra primitiva y que hicieron posible el surgimiento de la vida. Según esta teoría, en la Tierra primitiva existían ciertas condiciones de temperatura (muy elevada), radiación solar, tormentas eléctricas y actividad volcánica que alteraron a las sustancias que se encontraban en ella, como el hidrógeno, el metano y el amoniaco. Esas sustancias reaccionaron entre sí y se combinaron de tal forma que originaron a los primeros seres vivos. En la actualidad, ésta es la teoría científica más aceptada. G. Planteamento de la teoria de Oparin: Oparin planteó la existencia de una serie de procesos evolutivos que en el origen de la vida se fueron superponiendo y desarrollando a la vez. Estos procesos se iniciaron con la formación de la Tierra primitiva y la atmósfera. A partir de sustancia inorgánicas y bajo la acción de diversas fuentes de energía, se sintetizaron abiogénicamente los primeros compuestos orgánicos, y la concentración y agregación de éstos dio lugar a la formación de otros compuestos de mayor complejidad; este proceso continuó hasta el surgimiento de las primeras células. BIOMOLECULAS Las biomoleculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos A. Elementos biogenesicos: (Bio=vida-Genesicos=origen de la vida) Los elementos biogenésicos son todos aquellos elementos químicos que se designa para formar parte de la materia viviente. 1. Bioelementos primarios o principales: Son los elementos mayoritarios de la materia viva; constituyen el 95% de la masa total. Estos son: el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y el nitrógeno(N). 2. Bioelementos secundarios: son el azufre (S), fósforo (P), magnesio (Mg), calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K) y cloro (Cl). Los encontramos formando parte de todos los seres vivos y en una proporción de 4,5%. 3. Oligoelementos: Son aquellos elementos químicos que se encuentran presentes en forma residual. Son muy escasos o están en pequeñísimas cantidades. En los seres vivos se han aislado unos 60 oligoelementos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos. Estos son: hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn), 2

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flúor (F), yodo (I), boro (B), silicio (Si), vanadio (V), cromo (Cr), cobalto (Co), selenio (Se), molibdeno (Mb) y estaño (Sn). B. Biomoleculas inorganicas: Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos. 1. Agua: El agua es una biomolécula inorgánica. Se trata de la biomolécula más abundante en los seres vivos. Estructuras como el líquido interno de animales o plantas. Estructura molecular: El agua es una molécula formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno.La molécula tiene las siguientes características: - La molécula de agua es bipolar , osea, posee una zona con carga positiva en la región de los hidrógenos, y zona con carga negativa en la región del oxígeno. Este dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno, que unen la parte positiva de una molécula con la negativa de otra. Importancia del agua: Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas Amortiguador térmico. Transporte de sustancias. Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos. Favorece la circulación y turgencia. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos. Puede intervenir como reactivoen reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio. 2. Sales minerales: Son moléculas inorgánicas de fácil ionización en presencia de agua y que en los seres vivos aparecen tanto precipitadas, como disueltas, como cristales o unidas a otras biomoléculas. Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos. Los procesos vitales requieren la presencia de ciertas sales bajo la forma de iones como los cloruros, los carbonatos y los sulfatos. Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas: ►Presipitadas: Constituyen _Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas). _Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueletos externos de corales, moluscos y artrópodos, así como estructuras duras. _Fosfato de calcio: esqueleto de vertebrados. En forma precipitada, las sales minerales, forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. También actúan con función reguladora. Ejemplo: Otolicositos. ►Ionizadas: Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+. Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl−, PO43−, CO32−, HCO3−. Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como: _Mantener el grado de salinidad. _Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón. _Controlar la contracción muscular. 3

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_Producir gradientes electroquímicos. _Estabilizar dispersiones coloidales. _Intervienen en el equilibrio osmótico. ► Asociadas a moléculas orgánicas: Dentro de este grupo se encuentran las fosfoproteínas, los fosfolípidos y fosfoglicéridos.Los iones de las sales pueden asociarse a moléculas, realizando funciones que tanto el ion como la molécula no realizarían por separado.De tal manera que las sales minerales están asociadas a las móléculas orgánicas y suborganicas. Función de las sales minerales: Al igual de las vitaminas, no aportan energía sino que cumplen otras funciones: _Forman parte de la estructura ósea y dental (calcio, fósforo, magnesio y flúor). _Regulan el balance del agua dentro y fuera de las células (electrolitos). También _conocido como proceso de Ósmosis. _Intervienen en la excitabilidad nerviosa y en la actividad muscular (calcio, magnesio). _Permiten la entrada de sustancias a las células (la glucosa necesita del sodio para poder ser aprovechada como fuente de energía a nivel celular). _Colaboran en procesos metabólicos (el cromo es necesario para el funcionamiento de la insulina, el selenio participa como un antioxidante). _Intervienen en el buen funcionamiento del sistema inmunológico (zinc, selenio, cobre). _Además, forman parte de moléculas de gran tamaño como la hemoglobina de la sangre y la clorofila en los vegetales. C. Biomoleculas organicas: Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en mucha menor proporción. 1. Aminoacidos: Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación entre el grupo amino de uno y el carboxilo del otro, liberándose una molécula de agua y formando un enlace amida que se denomina enlace peptídico; estos dos "residuos" de aminoácido forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, hasta formar un polipéptido. Esta reacción tiene lugar de manera natural dentro de las células, en los ribosomas. Todos los aminoácidos componentes de las proteínas son L-alfa-aminoácidos. Esto significa que el grupo amino está unido al carbono contiguo al grupo carboxilo (carbono alfa) o, dicho de otro modo, que tanto el carboxilo como el amino están unidos al mismo carbono; además, a este carbono alfa se unen un hidrógeno y una cadena (habitualmente denominada cadena lateral o radical R) de estructura variable, que determina la identidad y las propiedades de cada uno de los diferentes aminoácidos. Existen cientos de radicales por lo que se conocen cientos de aminoácidos diferentes, pero sólo 20 (actualmente se consideran 22, los últimos fueron descubiertos en el año 2002) forman parte de las proteínas y tienen codones específicos en el código genético. La unión de varios aminoácidos da lugar a cadenas llamadas péptidos o polipéptidos, que se denominan proteínas cuando la cadena polipeptídica supera una cierta longitud (entre 50 y 100 residuos aminoácidos, dependiendo de los autores) o la masa molecular 4

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total supera las 5000 uma y, especialmente, cuando tienen una estructura tridimensional estable, definida. 2. Proteinas: Las proteínas son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El término proteína proviene de la palabra francesa protéine y esta del griego πρωτεῖοσ (proteios), que significa 'prominente, de primera calidad.Por sus propiedades físicoquímicas, las proteínas se pueden clasificar en proteínas simples (holoproteidos), que por hidrólisis dan solo aminoácidos o sus derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), que por hidrólisis dan aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores. Las proteínas son indispensables para la vida, sobre todo por su función plástica (constituyen el 80% del protoplasma deshidratado de toda célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forma parte de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas). 3. Biocatalizadores: Un biocatalizador es un catalizador de las reacciones bioquímicas de los seres vivos. Se consideran biocatalizadores las enzimas, las hormonas y las vitaminas. a.Funcionamiento: Un biocatalizador reduce o aumenta la energía de activación de una reacción química, haciendo que ésta sea más rápida o más lenta. Cada reacción química en un ser vivo, ya sea unicelular o multicelular, requiere la presencia de uno o más biocatalizadores (enzimas), pues si no existieran éstas ocurrirían en desorden total. Las enzimas son los catalizadores biológicos que facilitan las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos. Sin ellas las reacciones químicas serían tan lentas que la vida se detendría. Además, las enzimas se diferencian de cualquier otro catalizador gracias a su alta especificidad tanto en las reacciones que catalizan como en el sustrato involucrado en ellas. D. Carbohidratos: Los carbohidratos o hidratos de carbono o también llamados azúcares son los compuestos orgánicos más abundantes y a su vez los más diversos. Que nos aportan abundante energia. Están integrados por carbono, hidrógeno y oxígeno, de ahí su nombre. Son parte importante de nuestra dieta, es decir, el conjunto de alimentos consumidos en un día (no confundir con el régimen que se sigue para bajar de peso o tratar algunas enfermedades). Entendiendo esto, la dieta está compuesta principalmente por carbohidratos, lípidos y proteínas. 1. Clasificacion: 1.1 Simples: son azúcares de rápida absorción ya que por su tamaño pueden empezarse a digerir desde la saliva; éstos generan la inmediata secreción de insulina. Son aquellos que saben más dulces. _Monosacáridos: glucosa o fructosa _Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos: lactosa, maltosa, sacarosa, etc. _Oligosacáridos: polímeros de hasta 20 unidades de monosacáridos. 1.2 Complejos: son de absorción más lenta, y actúan más como energía de reserva. _Polisacáridos: están formados por la unión de más de 20 monosacáridos simples. _Función de reserva: almidón, glucógeno y dextranos. 5

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_Función estructural: celulosa y xilanos. E. Lipidos: Son un conjunto de moléculas orgánicas ( la mayoría biomoléculas) compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides). 1. Clasificacion: Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables). 1.1 Lipidos saponificables: Simples: Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. _Acilglicéridos. Son ésteres de ácidos grasos con glicerol. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites. _Céridos (ceras). Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares. _Fosfolípidos Fosfoglicéridos Fosfoesfingolípidos _Glucolípidos Cerebrósidos Gangliósidos 1.2 Lípidos insaponificables _Terpenoides _Esteroides _Eicosanoides 2. Esteroides y hormonas esteroideas: Una hormona esteroide es un esteroide que actúa como una hormona. Las hormonas esteroides pueden ser agrupadas en cinco grupos por el receptor al que se unen: glucocorticoides, mineralocorticoides, andrógenos, estrógenos, y progestágenos. Los derivados de la vitamina D son un sexto sistema hormonal estrechamente relacionado con receptores homólogos.Las hormonas esteroides ayudan en el control del metabolismo, inflamación, funciones inmunológicas, 6

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equilibrio de sal y agua, desarrollo de características sexuales, y la capacidad de resistir enfermedades y lesiones. El término esteroide tanto describe las hormonas producidas por el cuerpo y los medicamentos producidos artificialmente que duplican la acción de los esteroides de origen natural. F. Vitaminas: Las vitaminas (del latín vita (vida) + el griego αμμονιακόσ, ammoniakós "producto libio, amoníaco", con el sufijo latino ina "sustancia") son compuestos heterogéneos imprescindibles para la vida, que al ingerirlos de forma equilibrada y en dosis esenciales promueven el correcto funcionamiento fisiológico. La mayoría de las vitaminas esenciales no pueden ser sintetizadas (elaboradas) por el organismo, por lo que éste no puede obtenerlas más que a través de la ingesta equilibrada de vitaminas contenidas en los alimentos naturales. Las vitaminas son nutrientes que junto con otros elementos nutricionales actúan como catalizadoras de todos los procesos fisiológicos (directa e indirectamente). Las vitaminas son precursoras de coenzimas, (aunque no son propiamente enzimas) grupos prostéticos de las enzimas. Esto significa, que la molécula de la vitamina, con un pequeño cambio en su estructura, pasa a ser la molécula activa, sea ésta coenzima o no. 1. Hidrosolubles: Las vitaminas hidrosolubles son aquellas que se disuelven en...