BIOMELÉCULAS (repaso)

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/seruni-pluricelulares/contenidos2.htm

La materia está formada por átomos. Los seres vivos, como materia que somos, estamos también formados por átomos, llamados Bioelementos, que se combinan formando moléculas, llamadas Biomoléculas.

Los átomos que componen a los seres vivos se encuentran por todo el Universo, pero en la materia inerte se hallan en distinta proporción  que en la materia viva.

Es indudable que la Vida es algo más que simple materia, pero es importante conocer de qué materia se compone la Vida

LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN

En la materia viva existen varios grados de complejidad, denominados niveles de organización. Dentro de los mismos se pueden diferenciar niveles abióticos (materia no viva) y niveles bióticos ( materia viva, es decir con las tres funciones propias de los seres vivos). Los diferentes niveles serían:


1.- Nivel subatómico: integrado por las partículas subatómicas que forman los elementos químicos (protones, neutrones, electrones).
2.- Nivel atómico: son los átomos que forman los seres vivos y que denominamos bioelementos. Del total de elementos químicos del sistema periódico, aproximadamente un 70% de los mismos los podemos encontrar en la materia orgánica. Los elementos que ocupan cerca del 98% de todo el organismo son el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Alrededor del 2% está representado por el calcio (Ca), sodio (Na), Cloro (Cl), potasio (K) y magnesio (Mg). En una proporción menor al 0,1% están el hierro (Fe), yodo (I), zinc (Zn), cobre (Cu), y muchos otros.

3.- Nivel molecular: En él se incluyen las moléculas, formadas por la agrupación de átomos (bioelementos). A las moléculas orgánicas se les denomina Biomoléculas o Principios inmediatos. Estos Principios Inmediatos los podemos agrupar en dos categorías, inorgánicos (agua, sales minerales, iones, gases) y orgánicos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).

Aminoácido

En este nivel también debemos agrupar las macromoléculas y los virus. Las primeras resultan de la unión de monómeros (aminoácidos, nucleótidos, etc...) y los segundos son la unión de proteínas con ácidos nucleicos.

4.- Nivel celular: donde nos encontramos a la célula (primer nivel con vida). Dos tipos de organizaciones celulares, Eucariota (células animales y vegetales) y Procariota (la bacteria). Los organismos unicelulares (Ej. Protozoos) viven con perfecta autonomía en el medio, pero en ocasiones nos podemos encontrar agrupaciones de células, las colonias, que no podemos considerar como seres pluricelulares por que a pesar de estar formados por miles de células cada una vive como un ser independiente.

5.- Nivel pluricelular: constituido por aquellos seres formados por más de una célula. Surge de la diferenciación y especialización celular. En él encontramos distintos niveles de complejidad: tejidos, órganos, sistemas y aparatos.
Mientras los tejidos son conjuntos de células de origen y forma parecida que realizan las mismas funciones, los órganos son un conjunto de tejidos diferentes que realizan actos concretos.
Los sistemas son conjuntos de órganos parecidos, al estar constituidos por los mismos tejidos, pero que realizan actos completamente independientes. Los aparatos (Ej. aparato digestivo), formados por órganos que pueden ser muy diferentes entre sí (Ej. dientes, lengua, estómago, etc...), realizan actos coordinados para constituir lo que se llama una función biológica (Ej. nutrición).
6.- Nivel de población: los individuos de la misma especie (aquellos que son capaces de reproducirse entre sí y tener descendencia fértil) se agrupan en poblaciones ( individuos de la misma especie que coinciden en el tiempo y en el espacio).
7.- Nivel de ecosistema: las poblaciones se asientan en una zona determinada donde se interrelacionan con otras poblaciones (COMUNIDAD O BIOCENOSIS) y con el medio no orgánico (Biotopo). Esta asociación configura el llamado ECOSISTEMA, objeto deestudio de los biólogos. Los ecosistemas son tan grande o tan pequeño como queramos, sin embargo el gran ecosistema terrestre lo forman la Biosfera (biocenosis) y el astro Tierra (biotopo).

LA TEORÍA CELULAR

"Gracias al microscopio se conoce la estructura de los seres vivos. Por ello se sabe que todo ser vivo repite unas unidades estructurales que se llaman células. Todas las células cumplen las mismas funciones del ser vivo: autoconservación, autorregulación y autorreproducción....."

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TEMA 1: LA CÉLULA. UNIDAD DE VIDA

1- La Teoría Celular.
2- Los niveles de organización.
3- Tipos de organización celular.
              Célula procariota y eucariota.
              Célula animal y vegetal
4- El núcleo celular.
5- Los cromosomas.
6- El cariotipo: estudio e interpretación.
7- El ciclo celular.
               Mitosis y meiosis.

EXCURSIÓN A LA SIERRA DE ALTOMIRA. ANÁLISIS DE LA CUENCA DE MADRID

Introducción

Si observamos a nuestro alrededor vemos que la superficie de la Tierra no es homogénea, el relieve crea zonas más elevadas y otras más deprimidas, unas son llanas y otras fuertemente escarpadas, en unas se produce acumulaciones de agua, hielo etc.. en otras partes observamos vegetación etc... Las zonas deprimidas, muchas de ellas cubiertas por el agua suponen los lugares donde se acumulan los materiales (fragmentos de rocas, restos de seres vivos etc..) arrastrados por los agentes geológicos externos (agua, viento etc..) esos lugares se denominan cuencas sedimentarias. 

Estos lugares se van a caracterizar por una serie de condiciones físicas (pendiente del terreno, velocidad de la corriente, dirección de la corriente, etc....) químicas (concentración de sales, pH, etc...) y biológicas, que nos van a diferenciar unos lugares de otros y que se denominan ambientes sedimentarios. Estas ambientes van a caracterizar el tipo de sedimentos que se depositan en la cuenca sedimentaria, de tal forma que estudiando las rocas sedimentarias de un afloramiento nos va a permitir conocer las condiciones ambientales que existieron en el momento de depositarse los sedimentos que hoy vemos transformados en rocas sedimentarias, y la superposición de estas interpretar la evolución de la cuenca a lo largo del tiempo (su historia).

Ambas cosas, el reconocimiento de los ambientes sedimentarios del pasado a través de las rocas sedimentarias, y la interpretación de la historia geológica de la cuenca es en lo que consiste un análisis de cuenca, objetivo de nuestra excursión.

La Cuenca de Madrid

La Cuenca de Madrid es una depresión tectónica (rodeada y formada por estructuras tectónicas como fallas y pliegues) originada durante el Paleógeno y Néogeno (entre 24 y 2 m.a.) por la elevación del Sistema Central al Norte y Oeste, los Montes de Toledo hacia el Sur, y la cordillera Iberica y la Sierra de Altomira al Este.

 ESCALA DE TIEMPOS GEOLÓGICOS:

EÓN	ERA	PERIODO		m.a.
F A N E R O Z O I D O	Cenozoico	Cuaternario		1,5 26 65 140 195 250 345 395 440 500 570 2.500 4.550
		Terciario	Neógeno
			Paleógeno
	Mesozoico	Cretácico
		Jurásico
		Triásico
	Paleozoico	Pérmico
		Carbonífero
		Devónico
		Silúrico
		Ordovícico
		Cámbrico
P R O T E R O Z O I C O
A R C A I C O

ROCAS SEDIMENTARIAS:

Grupo	Roca		Características	Ambiente
Detríticas	Conglomerados	Pudingas	Cantos entre 216 y 2 mm. Redondeados	Medio muy energéticos. Transporte largo.
		Brechas	Cantos entre 216 y 2 mm. Angulosos	Medio muy energéticos. Transporte corto.
	Areniscas		Granos entre 2 mm 1/16 mm. Sedimentación de detritos.	Medio energéticos. Ríos, playas, dunas
	Arcillitas		Granos de < 1/16 mm. Sedimentación de detritos en suspensión.	Medio poco energético. Llanuras fluviales, fondo de lagos y mares.
Organógenas	Carbón		Roca negra o parda compacta, puede contener restos de vegetales. Restos de vegetales.	Medio continental con abundante vegetación. Lagunas y deltas
	Petróleo		Líquido, mezcla de hidrocarburos. Restos de microorganismos marinos.	Medio marino pobre en oxígeno. Mares cerrados
	Calizas de corales		Corales.	Arrecifes de coral
Carbonatadas	Calizas		Calcita. Precipitación de carbonatos. Frecuentemente con fósiles.	Medio lacustre o marino cálidos. Medio continental Asociado a fuentes
Evaporitas	Yeso		Yeso. Precipitación a partir de aguas salinas.	Medio lacustre o marino cerrado y muy cálido
Ferruginosas y alumínicas	Bauxita		Bauxita. Procesos edáficos.	Suelos de clima tropical, en cavernas, removilizados.

ACTIVIDADES

a)     ¿Qué es una cuenca sedimentaria?

b)     Sitúa en la escala de tiempos geológicos el desarrollo de la Cuenca de Madrid.

c)      ¿Cuándo se formó dicha cuenca? (Exprésalo en m. a.)

d)     ¿Cuándo dejó de ser una cuenca sedimentaria? (Exprésalo en m. a.)

PARADA 1:

1.1  Localiza en el mapa 1:25.000 nuestra posición:

1.2  Identifica los materiales (rocas) que tienes a tu alrededor:

1.3  Describe los materiales que hay y su disposición:

1.4  Copara los materiales encontrados con la tabla de las rocas sedimentarias. ¿A qué conclusión podemos llegar?

PARADA 2:

2.1    Localiza en el mapa 1:25.000 nuestra posición.

2.2    Dibuja la panorámica que observas del valle del Calvache:

2.3    Describe la panorámica:

2.4    Observa el mapa geológico de la zona e intenta identificar los materiales que componen los relieves que observamos. Sitúalos en la panorámica que has dibujado.

2.5    Compara los materiales que componen los relieves que observamos con las características de dichos relieves. ¿A qué conclusiones podemos llegar?

2.6    Dibuja los estratos que tenemos a nuestra espalda (mirando al Cerro de la Grajera, identifica los materiales y anótalos mediante una leyenda

2.7    ¿Son todos los estratos iguales?

2.8    ¿Qué forma tienen?

2.9    ¿Qué materiales lo forman?

2.10         ¿Cuál puede ser su origen?

2.11         ¿Qué forma tienen los cantos que vemos en el paleocanal?

a) redondeados.       b) angulosos.

2.12         ¿Qué conclusión podemos sacar respecto a la distancia de transporte?

2.13         ¿De qué materiales están hechos los cantos?

2.14         Otras observaciones y conclusiones:

PARADA 3:

3.1  Localiza en el mapa 1:25.000 nuestra posición.

3.2  Observa los materiales del fondo del barranca ¿son rocas o sedimentos? Razona tu respuesta.

3.3  ¿Qué materiales son?

3.4  En que se parecen a las que vimos en la parada anterior

3.5  Fíjate en los estratos  que hay junto al voladizo ¿Qué colores presentan?

3.6  ¿Qué significa el color de los materiales?

3.7  Conclusiones.

PARADA 4:

4.1    Localiza en el mapa 1:25.000 nuestra posición.

4.2    ¿Qué materiales forman los estratos?

4.3    ¿Los hemos visto con anterioridad? ¿Dónde?

4.4    Dibuja la panorámica que observas a tu espalda prestando especial atención a la disposición de los estratos:

4.5    ¿Son siempre horizontales?

4.6    ¿Y paralelos?

4.7    ¿Se te ocurre alguna explicación?

4.8    Conclusiones:

PARADA 5:

5.1    Localiza en el mapa 1:25.000 nuestra posición.

5.2    Dibuja la panorámica que observas del valle del Calvache desde aquí prestando especial atención a la disposición de los estratos:

5.3    ¿Son horizontales?

5.4    ¿Cómo han llegado a adquirir esta posición?

5.5    ¿Qué materiales lo forman?

5.6    ¿Cuál puede ser su origen?

5.7    Observa el mapa geológico de la zona e intenta identificar los materiales que componen los relieves que observamos y la edad.

5.8    Conclusiones

PARADA 6:

6.1    Localiza en el mapa 1:25.000 nuestra posición.

CONCLUSIONES FINALES:

Intenta imaginarte esta región hace 20 m. a. (observa la figura 1)

1)     ¿Dónde estarían las montañas?

2)     ¿Y el valle?

3)     ¿Qué materiales forman la Cuenca de Madrid en la zona estudiada?

4)     ¿Qué distribución espacial tienen?

5)     ¿Hay alguna relación entre su distribución espacial y la posición de las montañas hace 20 m.a.?

6)     Serías capaz de describir el paisaje que veríamos si nos metiésemos en una máquina del tiempo y retrocediéramos 20 m.a.

EL EQUILIBRIO PUNTUADO

Teoría del campo de la evolución biológica propuesta por Niles Eldredge y Stephen Jay Gould en 1972. Lo específico de la teoría del equilibrio puntuado tiene que ver con el tempo con el que las especies evolucionan. Según Eldredge y Gould, durante la mayor parte del tiempo de existencia de una especie ésta permanecería estable o con cambios menores (periodos de estasis), acumulándose cambio evolutivo durante el proceso de especiación (formación de una especie nueva), que sería una especie de revolución genética breve en términos geológicos. No se discute el carácter gradual del cambio evolutivo, sino que se niega la uniformidad de su ritmo.
Darwin era un estricto seguidor de este lema: “Natura non facit saltum”, la frase latina, atribuida a Linneo, mantiene que la naturaleza no da saltos. A pesar de que el registro fósil de la época no ofrecía apoyo alguno al cambio gradual. Darwin argumentaba que el registro fósil era imperfecto e incompleto: vemos los cambios abruptos porque nos faltan los pasos intermedios.
En las últimas décadas, Niles Eldredge y Stephen Jay Gould se han esforzado en argumentar que la teoría moderna de la evolución no tiene necesidad del gradualismo, y es éste el que se debe abandonar, no el darwinismo.
En su caso, la argumentación se refiere a la variación morfológica, y no a la molecular. Mientras que los neutralistas mantienen que el ritmo de evolución es más regular de lo que admite la teoría sintética, los puntualistas sostienen que el ritmo de evolución morfológica es menos regular de lo que esa hipótesis requiere. Los puntualistas niegan que el registro fósil sea incompleto. Sostienen que la aparición súbita de nuevas especies fósiles refleja que su formación se sigue a través de explosiones evolutivas, después de los cuales la especie sufrirá pocos cambios durante millones de años.

Parte de esa aparente persistencia del registro puede ser consecuencia del fenómeno llamado evolución en mosaico, descrito por primera vez por Sir Gavin de Beer: el ritmo de cambio de las diferentes partes de un organismo no es uniforme en el transcurso de la evolución.
La teoría del equilibrio puntuado no sólo se refiere al ritmo de la evolución, sino también a su curso. Eldredge y Gould postulan que la anagénesis (los cambios morfológicos experimentados por un mismo linaje) y la cladogénesis (la división de una especie en dos) están relacionadas causalmente. Mantienen que se da una breve aceleración del cambio morfológico precisamente cuando una población de censo reducido diverge de su especie original para formar otra nueva. La noción contraria, que los puntualistas atribuyen a la teoría sintética, consiste en que el cambio morfológico gradual lleva consigo su división en razas y subespecies mucho antes de que pueda afirmarse que han surgido especies nuevas.
En realidad, el cambio evolutivo sigue estos dos patrones, y otros muchos. El cambio morfológico y la aparición de mecanismos de aislamiento reproductor son fenómenos diferentes que pueden darse al mismo tiempo o por separado.
En palabras del propio Gould, en su libro de ensayos “El pulgar del panda”, responde a la pregunta de qué debería mostrar el registro fósil. Las especies deberían resultar estáticas en su territorio porque nuestros fósiles son los restos de grandes poblaciones centrales. En cualquier área local habitada por antecesores, una especie descendiente debería aparecer súbitamente por migración de la región periférica en la que evolucionó. En la propia zona periférica podríamos encontrar evidencias de la especiación, pero tan buena fortuna resultaría marcadamente infrecuente dada la velocidad a la que se produce el evento en una población tan pequeña. Así pues, el registro fósil es una fidedigna representación de lo que predice la teoría evolutiva, y no un pobre vestigio de lo que realmente haya ocurrido.
Eldredge y Gould llamaron a este modelo el de equilibrios puntuados. Las estirpes cambian poco durante la mayor parte de su historia, pero ocasionalmente esta tranquilidad se ve puntuada por rápidos procesos de especiación.
Gould también aclara en este mismo libro que no pretende mantener la verdad única del cambio puntuacional, sino ofrecer otras alternativas al cambio evolutivo. Como él dice, el gradualismo funciona bien en ocasiones.


Francisco Gil • Mayo 14, 2007
http://www.cienciaysociedad.info/

LAS ESPECIES Y LA ESPECIACIÓN

Especiación y BiodiversidadUna entrevista original de ActionBioscience.org a Edward O. Wilson

- ¿Cómo se define una especie biológica?


- Wilson: El concepto de especie biológica es un concepto clásico. Se aplica, sin embargo, a especies que se reproducen sexualmente y se define de la siguiente manera: una especie es una población o serie de poblaciones de individuos que se cruzan libremente unos con los otros. En otras palabras, una especie es un elemento genético más o menos aislado, evolucionando por si mismo.
- Este concepto implica un pool genético aislado. ¿Es esto universal?

- El concepto de las especies no es universal.Wilson: No es universal. Puede ser aplicado a la gran mayoría de los animales y a una gran parte de las plantas que producen flores. Puede ser aplicable a muchos tipos de microorganismos. Pero hay muchos otros organismos, especialmente plantas y microorganismos, a los cuales no se les puede aplicar este concepto, o en el mejor de los casos, se les aplica con dificultad. Obviamente, no se puede aplicar si no hay reproducción sexual.
En el caso de las especies asexuales, es posible clasificarlas arbitrariamente basandose en diferencias genéticas. Por ejemplo, un estándar aplicado a bacterias es cuando dos cepas de ellas difieren tanto como un 30% en su ADN; en este caso se les puede tratar como dos especies diferentes. Por supuesto, esto es arbitrario, pero funciona razonablemente bien.

- ¿Cuales son los orígenes de la biodiversidad?


- Las especies tienden a evolucionar rápidamente en islas.Wilson: En primer lugar, es el ciclo aparente que siguen las especies al popular una nueva área y diversificarse. Cuando se forma una isla o un archipiélago, por ejemplo, o cuando la biodiversidad original de un área desaparece por una glaciación u otro evento físico mayor, ocurre una inundación de especies inmigrantes. Ellas interactúan y forman una comunidad que llamamos un ecosistema. Si la nueva área no se perturba, entonces típicamente ocurre un episodio de evolución rápida — una adaptación de nuevas especies al ambiente. Si existe suficiente espacio y partes geográficamente aisladas en esa área para sostener poblaciones que tienen poco contacto una con la otra, entonces también tenemos formación rápida de especies.
La especiación se desacelera después del primer estallido de diversificación.Un ejemplo típico sería Hawaii. La evidencia muestra que el archipiélago se llenó con un número pequeño de especies y que ellas evolucionaron y se diversificaron en muchas especies en un período de tiempo relativamente corto, con lo cual quiero decir, cientos o miles de años. Esto es un tiempo corto comparado a la evolución que se ve en otras partes del mundo.
La diversificación finalmente alcanza niveles donde la flora y la fauna se estabilizan, ocurriendo la coadaptación. Esto quiere decir que una especie es dependiente de otra, como por ejemplo una especie especializada en comerse a otra. En este punto, la especiación desacelera. Es similar al crecimiento de un organismo — rápido al principio con un ensamblaje de partes que interactúan y finalmente un nivel de madurez que puede ser sostenido por un período de tiempo largo.
El número de especies incrementa mientras más nos acercamos al ecuador.El otro grupo de principios de la biodiversidad tiene que ver con las cantidades, o con lo que determina las cantidades finales. Sabemos, por ejemplo, que los bosques húmedos tropicales tienen muchas más especies por unidad de área que la tundra o los bosques coníferos del hemisferio norte. El número de especies en un área definida, i.e., en una milla cuadrada o en cien millas cuadradas, aumenta a medida que uno se aproxima al ecuador. El número también aumenta si uno va de islas pequeñas a islas grandes, como en el Caribe............................
- ¿Qué determina este aumento de las especies?

- Wilson: Parece que hay tres factores, a los cuales me gusta referirme como ESA. E es por energía, S por estabilidad (stability en inglés) y A por área.
La energía, la estabilidad y el área influencian el número de especies.Mientras más energía se encuentra disponible para la comunidad de especies que evoluciona, mayor número de especies habrá. Esto se maximiza a medida que uno se mueve hacia el ecuador. Mientras más estable sea una región, como en una región de clima constante, se más especies porque tienen más tiempo de adaptarse y encajar juntas. Mientras más grande el área es, más grande y diversa es la población. Por ejemplo, Sudamérica tiene más especies que las Indias Occidentales.
El trabajo en equipo de estas tres fuerzas dirigentes parece ser responsable de la gran cantidad de variación de especies en el mundo.
- ¿Cuál es la forma más prevalente de especiación?

- El comportamiento parece jugar un papel mayor en la especiación que el aislamiento geográfico.La especiación puede suceder con relativa rapidez pero es difícil de observar.Wilson: Si la especiación simpátrica ocurre tanto entre insectos — el grupo de organismos más diverso del planeta — tal y como lo sugieren nuestros estudios, podría entonces ser la forma más prevalente de especiación. La especiación simpátrica es un fenómeno más difícil de estudiar que el de la especiación alopátrica, la cual es más fácil y más clara de observar. Sin embargo puede ser muy prevalente, pero no lo sabemos.
Simpátrica se refiere a organismos similares en proximidad cercana pero que no se entrecruzan porque tienen diferencias en comportamiento, a pesar de que en teoría se podrían cruzar. Alopátrica se refiere a organismos similares que no se entrecruzan, a pesar de que en teoría podrían, porque están geográficamente separados.
- ¿Cuán rápido pueden estos y otros mecanismos producir especies nuevas?

- Wilson: Instantáneamente. Bueno, en unas pocas generaciones. Primero que todo, en plantas existe un mecanismo — llamado poliploidía — que, en un solo paso, puede crear una cepa que no se puede cruzar con el grupo original del cual vino. De hecho, esto se llama especiación instantánea.
La especiación simpátrica puede suceder a veces en unos pocos pasos y producir especies nuevas en períodos cortos. Por ejemplo, en ciertos tipos de moscas de la fruta una cepa puede preferir aparearse en un tipo diferente de plantas, y esto puede ocurrir en varias mutaciones. Otra cepa puede llegar a reproducirse en una estación diferente y esto puede pasar a causa de varias mutaciones. O puede haber incompatibilidad entre dos cepas que difieren en uno o unos pocos genes. Esto puede ocurrir por mutación o recombinación de genes existentes en un período corto de tiempo.
Entonces, en teoría es posible crear nuevas especies en un período de varios años, y es probable que la formación de algunas especies ocurre así de rápido, pero es difícil de observar. No estamos seguros de cuan ampliamente distribuida es la especiación rápida.

E.O. Wilson, Ph.D., es Conservador Honorario de Entomología en el Museo de Zoología Comparativa de la Universidad de Harvard, así como Profesor Emeritus de Investigación de la Universidad Pellegrino. El Dr. Wilson, considerado internacionalmente como el decano de la biodiversidad, ha recibido de numerosos honores, incluyendo la Medalla de Oro del Fondo Mundial de la Naturaleza (1990) por su trabajo en el área de la conservación. Él es parte de la Junta de Directores de The Nature Conservancy y del American Museum of Natural History. Dos de sus libros han recibido el Premio Pulitzer; su libro más reciente se titula El Futuro de la Vida (2002).

Tipos de especiación:"La clave de la especiación es la evolución de diferencias genéticas entre las especies incipientes. Para que un linaje se divida irreversiblemente, las dos especies incipientes deben tener diferencias genéticas que se expresen de alguna forma que haga que no se produzcan apareamientos entre ellas o que, de producirse, sean infructuosos. No hace falta que se trate de enormes diferencias genéticas, un pequeño cambio en el desarrollo cronológico, la localización o los rituales de apareamiento podrían ser suficientes. Pero, eso sí, es necesario que haya alguna diferencia. Este cambio podría producirse por selección natural o por deriva genética................................"

http://www.sesbe.org/evosite/evo101/VC1aModesSpeciation.shtml.html