Fundamentos de Biología: Conceptos Esenciales, Ramas y Niveles de Organización de la Vida

¿Qué es la Biología?

Ciencia que estudia a los seres vivos y los procesos vitales.

El término fue acuñado en 1801 por Lamarck y Treviranus.

Aristóteles es considerado el «padre de la Biología».

Aristóteles (384 – 322 a.C.) organizó y sistematizó el conocimiento biológico de su época.

Importancia de la Biología

• Explica las estructuras y funciones de los seres vivos.
• Estudia las enfermedades y sus agentes causales.
• Elabora vacunas.
• Manipula organismos genéticamente (biotecnología).

Ramas de la Biología

Según el tema de estudio:

Citología:

Estudia las células.
Ejemplo: Análisis del núcleo y citoplasma en una célula de la boca.

Histología:

Estudia los tejidos.
Ejemplo: Estudio del tejido muscular en el corazón.

Anatomía:

Estudia la forma y estructura de los órganos.
Ejemplo: Disección de una rana para observar el hígado o el estómago.

Fisiología:

Estudia cómo funcionan los órganos.
Ejemplo: Cómo los pulmones realizan el intercambio de gases.

Bioquímica:

Analiza las reacciones químicas dentro de los seres vivos.
Ejemplo: Cómo se transforma la glucosa en energía (ATP).

Genética:

Estudia la herencia y los genes.
Ejemplo: Cómo se hereda el color de ojos o las enfermedades genéticas.

Ecología:

Estudia la relación entre los seres vivos y el ambiente.
Ejemplo: Cómo afecta la deforestación a los jaguares en la selva.

Evolución:

Analiza los cambios y el origen de las especies.
Ejemplo: La evolución del caballo desde antepasados pequeños.

Ontogenia:

Estudia el desarrollo del ser vivo desde el embrión.
Ejemplo: El desarrollo de un feto humano dentro del útero.

Filogenia:

Estudia la historia evolutiva de una especie.
Ejemplo: La comparación del ADN de humanos y chimpancés.

Paleontología:

Estudia fósiles.
Ejemplo: Análisis de huesos de dinosaurios.

Etiología:

Estudia el origen de las enfermedades.
Ejemplo: El origen del virus del VIH.

Etología:

Analiza el comportamiento animal.
Ejemplo: La observación del comportamiento de caza de los lobos en grupo.

Taxonomía (Biotaxia):

Clasifica los seres vivos.
Ejemplo: La clasificación del león (Reino: Animalia, Clase: Mamíferos).

Eugenesia:

Busca mejorar la dotación genética humana.
Ejemplo: La prevención de enfermedades hereditarias mediante selección genética.

Etniología:

Estudia las poblaciones humanas y sus características biológicas.
Ejemplo: La diversidad de rasgos humanos entre distintas regiones.

Biogeografía:

Estudia la distribución de los seres vivos en el planeta.
Ejemplo: La razón por la que los canguros solo habitan en Australia.

Según el tipo de ser vivo estudiado:

A. Zoología (estudia animales):

Entomología:

Estudia insectos.
Ejemplo: El estudio de cómo viven las abejas en colmenas.

Ictiología:

Estudia peces.
Ejemplo: El análisis del salmón y su ciclo de vida.

Herpetología:

Estudia reptiles y anfibios.
Ejemplo: El comportamiento de las iguanas o salamandras.

Ornitología:

Estudia aves.
Ejemplo: La migración de las golondrinas.

Mastozoología:

Estudia mamíferos.
Ejemplo: El estudio del oso panda.

Protozoología:

Estudia protozoarios.
Ejemplo: El análisis del parásito que causa la malaria.

Helmintología:

Estudia gusanos parásitos.
Ejemplo: El estudio de lombrices intestinales.

Aracnología:

Estudia arañas.
Ejemplo: El veneno de la viuda negra.

Carcinología:

Estudia crustáceos.
Ejemplo: El estudio de cangrejos y langostas.

Acarología:

Estudia ácaros.
Ejemplo: Los ácaros que causan alergias.

Espongiología:

Estudia esponjas marinas.
Ejemplo: La filtración de agua por las esponjas.

Echinología:

Estudia equinodermos.
Ejemplo: El estudio de estrellas de mar.

Celenterología:

Estudia cnidarios.
Ejemplo: El funcionamiento de las medusas.

B. Botánica (estudia plantas):

Ficología:

Estudia algas.
Ejemplo: El estudio de algas marinas verdes o rojas.

Briología:

Estudia musgos y hepáticas.
Ejemplo: El estudio de musgos que crecen en zonas húmedas.

Pteridología:

Estudia helechos.
Ejemplo: La reproducción de un helecho.

Fanerogámica:

Estudia plantas con semillas.
Se subdivide en:

• Angiospermas: Plantas con semillas protegidas dentro de un fruto (ej. manzano).
• Gimnospermas: Plantas con semillas desnudas (ej. pino).

Características de los Seres Vivos

Organización compleja:

Los cuerpos están formados por células, tejidos, órganos y sistemas.

Reproducción:

• Asexual: Implica un solo progenitor y produce descendencia genéticamente idéntica (clones).
• Sexual: Involucra dos progenitores y genera variabilidad genética en la descendencia.

Irritabilidad:

Capacidad de responder a estímulos del ambiente.
Ejemplo: Una planta que gira hacia la luz.

Homeostasis:

Capacidad de mantener un equilibrio interno.
Ejemplo: Regulación de la temperatura corporal.

Crecimiento:

Aumento de tamaño o número de células.

Metabolismo:

• Anabolismo: Procesos de construcción de moléculas complejas a partir de otras más simples.
• Catabolismo: Procesos de descomposición de moléculas complejas en otras más simples.

Ambos procesos generan o utilizan energía.

Adaptación:

Cambios que permiten la supervivencia en un ambiente determinado.
Ejemplo: Camuflaje, desarrollo de pelaje denso, o ajuste de altura en plantas.

Movimiento:

Capacidad de moverse o responder con cambios de posición.
Ejemplo: Humanos que caminan, plantas que se inclinan hacia la luz.

Niveles de Organización de los Seres Vivos

• Químico (abiótico):

  Es el nivel más simple y abiótico de organización.

  • Atómico: Bioelementos (ej. C, H, O, N).
  • Molecular: Biomoléculas simples y complejas (ej. agua, proteínas).
  • Supramolecular: Estructuras supramoleculares (ej. membranas celulares, ribosomas).

• Biológico (biótico):

  Es el nivel donde se manifiesta la vida.

  • Celular: Unidad básica y funcional de la vida.
  • Tisular: Conjunto de células especializadas que cumplen una función específica.
  • Orgánico: Conjunto de tejidos que forman órganos con funciones específicas (ej. corazón, pulmón).
  • Sistémico: Conjunto de órganos que trabajan de forma coordinada para una función vital (sistemas).
  • Individuo: Un ser vivo completo y funcional.

• Ecológico:

  Son los niveles de organización más complejos, que trascienden al individuo.

  • Población: Grupo de individuos de la misma especie que coexisten en un área y tiempo determinados.
  • Comunidad: Conjunto de diferentes poblaciones que interactúan en un área específica.
  • Ecosistema: Interacción entre una comunidad biológica y los factores abióticos de su entorno.
  • Biosfera: La suma de todos los ecosistemas del planeta, donde existe vida.

Bioelementos

Bioelementos Primarios (aproximadamente 96% de la masa de los seres vivos):

Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Fósforo (P), Azufre (S).
Son los constituyentes fundamentales de las biomoléculas orgánicas esenciales para la vida.

Bioelementos Secundarios:

Calcio (Ca), Potasio (K), Sodio (Na), Cloro (Cl), Magnesio (Mg), Hierro (Fe), Zinc (Zn), Yodo (I), entre otros.

Funciones de los Bioelementos Secundarios:

• Estructurales: Forman parte de huesos, dientes y membranas celulares.
• Enzimáticas: Actúan como cofactores, ayudando a activar reacciones químicas catalizadas por enzimas.
• Transmisión nerviosa y muscular: Participan en la generación y transmisión de impulsos nerviosos y en la contracción muscular.
• Regulación del pH y presión osmótica: Contribuyen al mantenimiento del equilibrio ácido-base y la presión osmótica.

Biomoléculas Inorgánicas

• Agua:

  • Funciones: Actúa como medio para reacciones químicas, regula la temperatura corporal, transporta sustancias y lubrica órganos.
  • Propiedades: Dipolaridad, cohesión, tensión superficial, elevado calor específico, pH neutro (7), capilaridad.

• Sales minerales:

  • Funciones: Regulan el pH (actúan como amortiguadores o buffers), controlan la contracción muscular, intervienen en la transmisión de impulsos nerviosos y forman estructuras de soporte (ej. huesos, conchas).
  • Formas de presentación:
    • Disueltas: Como iones o electrolitos (ej. Na+, K+, Cl−) en fluidos corporales.
    • Precipitadas: Formando estructuras sólidas insolubles (ej. carbonato de calcio en huesos).
    • Asociadas: Unidas a moléculas orgánicas como proteínas o lípidos (ej. fosfoproteínas).

Biomoléculas Orgánicas

• Carbohidratos (glúcidos):

  • Funciones: Principal fuente de energía rápida (ej. glucosa) y componentes estructurales (ej. celulosa en plantas).
  • Tipos principales:
    • Monosacáridos: Unidades simples de azúcar (ej. glucosa, fructosa).
    • Disacáridos: Formados por dos monosacáridos (ej. sacarosa, lactosa).
    • Polisacáridos: Cadenas largas de monosacáridos (ej. almidón, glucógeno, quitina).

• Lípidos:

  • Funciones: Principal reserva de energía a largo plazo, componentes estructurales de membranas (fosfolípidos) y reguladores de procesos biológicos (hormonas esteroideas).
  • Ejemplos: Triglicéridos, fosfolípidos, colesterol, ceras, esteroides.

• Proteínas:

  • Formadas por: Cadenas de aminoácidos.
  • Funciones vitales:
    • Estructurales: Proporcionan soporte y forma (ej. colágeno, queratina).
    • Enzimáticas: Catalizan reacciones bioquímicas (ej. amilasa).
    • Defensivas: Protegen el organismo (ej. anticuerpos).
    • Transporte: Movilizan sustancias (ej. hemoglobina transporta oxígeno).

• Ácidos nucleicos:

  • ADN (Ácido Desoxirribonucleico): Almacena y transmite la información genética hereditaria.
  • ARN (Ácido Ribonucleico): Participa activamente en la síntesis de proteínas.
  • Estructura: Polímeros formados por unidades llamadas nucleótidos (cada uno con una base nitrogenada, un azúcar y un grupo fosfato).