Existe vida en casi todos los lugares de la Tierra: en los fríos hielos de Groenlandia; en el desierto de Atacama, en Chile (el más seco del planeta); en las hirvientes fuentes termales del Parque Nacional de Yellowstone; en el río Tinto de Huelva, cuyas aguas son tan ácidas que corroen los metales; en surtidores submarinos de agua y gases de origen volcánico del fondo del océano Pacífico; en las montañas más altas y en las profundidades del mar.
La biosfera es el conjunto de los seres vivos del planeta Tierra y el medio físico que los rodea. Es una capa irregular en espesor y diversidad que abarca la hidrosfera, la zona más superficial de la litosfera y la parte inferior de la troposfera.
1. Factores que hacen posible la vida en la Tierra
La Tierra es única en el universo porque es el único planeta, que se sepa, donde hay vida. ¿Qué hace que tenga este privilegio?:
a) Presencia de agua en los tres estados (hielo, agua líquida y vapor de agua); en la Tierra la mayoría del agua se encuentra en estado líquido. Esto es muy importante, ya que el agua líquida es un componente esencial y muy abundante en los seres vivos y, además, muchos organismos viven en ella.
b) Distancia óptima del Sol; nuestro planeta se encuentra a 150 millones de kilómetros del Sol; esta situación hace que la cantidad de luz y calor que recibe la Tierra sean los más adecuados para los seres vivos. La zona del espacio alrededor de una estrella en la que las temperaturas pueden permitir la vida se llama zona de habitabilidad.
c) Tamaño adecuado; el planeta ha de tener un tamaño suficiente para que su fuerza de gravedad pueda mantener una atmósfera (si es demasiado pequeño las radiaciones solares la arrastran como pasó en la Luna).
d) Campo magnético; la Tierra tiene un gran campo magnético que la rodea y evita que las radiaciones solares más peligrosas y dañinas lleguen a la superficie. Esto puede verse cerca de los polos en forma de auroras boreales (o australes) producidas cuando estas radiaciones solares chocan con las capas superiores de la atmósfera.
e) Presencia de una atmósfera protectora; la atmósfera terrestre es fundamental para los seres vivos (especialmente para los que viven dentro de ella y fuera del agua). Podemos destacar tres motivos:
· Gracias al efecto invernadero, funciona como un regulador térmico que impide que la temperatura suba mucho de día (absorbe parte del calor de la luz del Sol) y baje mucho por la noche (retiene y va liberando el calor absorbido durante el día). Gracias a esto, los cambios son suaves y la temperatura media ronda los 15 °C.
Como comparación en la Luna, que no tiene esta atmósfera protectora ni efecto invernadero, hace unos 214 ºC durante el día y -184 ºC durante la noche.
· Gracias a la capa de ozono filtra los rayos ultravioleta del Sol, evitando que causen daño a los seres vivos que viven fuera del medio acuático. Al final del siglo XX se generaron grandes agujeros en la capa de ozono de los polos por la liberación de unos gases que destruyen el ozono, los CFC, y se usaban en la refrigeración. Los países se pusieron de acuerdo en prohibir y limitar mucho su uso lo que ha permitido que se haya ido recuperando poco a poco.
· Contiene los gases que precisan los seres vivos como el oxígeno y el dióxido de carbono necesarios para la respiración y la fotosíntesis.
2. Niveles de organización de los seres vivos
Cuando estudiamos la materia que forma nuestro entorno la organizamos en distintos niveles de complejidad para facilitar nuestro aprendizaje: son los niveles de organización. Los más relevantes son los siguientes:
Presentación: Niveles de organización
El paso de un nivel de organización al siguiente ocurre cuando aparecen una serie de propiedades nuevas que no pueden explicarse si estudiamos los componentes del nivel anterior por separado. Estas son las propiedades emergentes.
Los seres vivos, como toda la materia, están formados por elementos químicos (átomos). Sin embargo el porcentaje de elementos químicos que hay en un ser vivo y en la materia inerte del planeta es muy diferente. A los elementos químicos que forman parte necesaria de los seres vivos se les llama bioelementos.
Los más abundantes e importantes de ellos se denominan bioelementos primarios y son el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el azufre (S) y el fósforo (P). Pueden recordarse en orden por el sonido que se hace al leer sus iniciales (CHONSP) y comprenden casi el 99% de la materia viva.
El carbono (C) es el más importante de todos porque tiene una estructura tetraédrica que hace posible la formación de enlaces covalentes con otros átomos de carbono pudiendo formar cadenas y redes estables que permiten obtener moléculas de gran complejidad. Por eso la rama de la química que estudia los compuestos formados por el carbono se llama química orgánica.
Un tercer grupo lo conforman los oligoelementos; estos, como dice su nombre, aparecen en cantidades muy pequeñas (menos del 0,1%) como el manganeso (Mn), el iodo (I), el níquel (Ni), el hierro (Fe) y el cobre (Cu).
4. Biomoléculas
Los seres vivos, como toda la materia, están formados por elementos químicos (átomos). Sin embargo el porcentaje de elementos químicos que hay en un ser vivo y en la materia inerte del planeta es muy diferente. A los elementos químicos que forman parte necesaria de los seres vivos se les llama bioelementos.
Tanto en la materia inerte como en la materia viva, los distintos elementos químicos no se encuentran normalmente solos sino que se unen formando las moléculas. En el caso de los seres vivos, los bioelementos se unen formando las biomoléculas. Podemos distinguir dos grandes tipos de biomoléculas:
a) Biomoléculas inorgánicas; se encuentran en los seres vivos y en la materia inerte, son de pequeño tamaño y no están formadas por cadenas de carbono (C). Son el agua y las sales minerales.
b) Biomoléculas orgánicas; solo se encuentran en los seres vivos, son de gran tamaño y están formadas por cadenas de carbono (C). Son los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.
4.1 Biomoléculas inorgánicas
Como ya hemos dicho, las biomoléculas inorgánicas se encuentran en los seres vivos y en la materia inerte, son de pequeño tamaño y no están formadas por cadenas de carbono (C). Distinguimos:
a) Agua; tiene muchas funciones en los seres vivos como el transporte, la regulación de la temperatura, ser el medio donde ocurren las reacciones químicas, amortiguar los impactos, etc. Todas estas funciones se deben a una serie de propiedades químicas muy interesantes que se estudiarán en cursos más avanzados (aunque podéis ver un resumen en el vídeo).
b) Sales minerales; pueden aparecer en los seres vivos en estado sólido (formando los esqueletos y las conchas) o disueltas en agua (encargándose de muchas funciones diferentes).
Las más conocidas son el carbonato de calcio (conchas), el fosfato de calcio (huesos), el sodio, el potasio, el calcio, ... (disueltas).
4.2 Biomoléculas orgánicas
Como ya hemos dicho, las biomoléculas orgánicas solo se encuentran en los seres vivos, son de gran tamaño y están formadas por cadenas de carbono (C). Distinguimos:
a) Glúcidos; son unas biomoléculas que tienen funciones energéticas a corto y medio plazo (los conocidos como azúcares y los hidratos de carbono) o estructurales (que forman partes del ser vivo).
Los más conocidos son la glucosa, la lactosa o la sacarosa (azúcares), el almidón (hidratos de carbono) o la celulosa (forma la pared celular de los vegetales y que usamos para fabricar papel o los tejidos vegetales como el algodón).
b) Lípidos; son unas biomoléculas que tienen funciones energéticas a largo plazo (grasas), funciones estructurales al formar partes del ser vivo (como la membrana de las células) o proteger contra el agua (son impermeables) y funciones reguladoras al formar diversas hormonas y vitaminas.
Los más conocidos son las grasas (energía), las ceras (impermeables), el colesterol y los fosfolípidos (membrana de las células).
c) Proteínas; son las biomoléculas orgánicas más abundantes en los seres vivos y se encargan de funciones estructurales (forman estructuras como los músculos, el pelo, …) y reguladoras (realizan la mayoría de reacciones químicas del organismo) formando también hormonas y vitaminas.
Las más conocidas son la hemoglobina (lleva el oxígeno en la sangre), el colágeno (rellena las cavidades y espacios del organismo), la queratina (forma el pelo y las uñas), ...
d) Ácidos nucleicos; son las biomoléculas orgánicas encargadas de contener y transmitir toda la información genética de los seres vivos y, por lo tanto, son responsables tanto de controlar todo su funcionamiento como de transmitir esta información a la descendencia.
Los más conocidos son el ADN (contiene y conserva la información genética) y el ARN (lleva una copia de esta información a donde hace falta).
5. La célula
Ya hemos estudiado que la célula es el nivel de organización más pequeño que tiene vida. Durante mucho tiempo no se conocía su existencia hasta que los primeros científicos inventaron los microscopios.
En 1665, el naturalista inglés Robert Hooke observó una fina lámina de corcho con un microscopio muy básico y distinguió en ella unas celdillas o huecos a las que denominó "cells" o células (porque le recordaban a las celdillas de un panal de abejas).
Poco después, en 1674, el holandés Antón van Leeuwenhoek construyó un microscopio rudimentario, de una sola lente, con el que observó gotas de agua, sangre, esperma, etc. Describió con gran detalle los seres y las células que observó, a los que denominó «animáculos».
5.1. La teoría celular
Gracias a las mejoras de los microscopios los científicos Schleiden, Schwann y Virchow enunciaron la teoría celular.
Durante el siglo XX, la teoría celular fue reafirmada y ampliada y es hoy uno de los conceptos unificadores más importantes de la biología. En su formulación actual, la teoría celular enuncia:
a) Los seres vivos están formados por células y productos celulares (unidad estructural).
b) Las células se originan a partir de otras células anteriores (unidad reproductiva).
c) Las reacciones químicas del organismo vivo tienen lugar dentro de células (unidad fisiológica).
d) Las células contienen la información hereditaria de los organismos que integran y esta información se transmite de la célula madre a la célula hija (unidad genética).
Todos los seres vivos estamos formados por las células y por eso se distingue entre:
a) Seres vivos unicelulares; están formados por una sola célula. Son por ejemplo las bacterias, los protozoos y algunos hongos y algas.
b) Seres vivos pluricelulares; están formados por muchísimas células. Cuanto mayor sea el ser vivo, más cantidad de células tendrá (todas las células de un ser vivo son de un tamaño parecido). Son por ejemplo las plantas y los animales.
5.2. Tipos de células
Todas las células tienen tres partes principales:
a) Membrana celular o plasmática; es la envuelta que rodea a la célula separando el interior del exterior de la misma. Su función principal es la entrada y salida de sustancias.
b) Citoplasma; es el medio que se encuentra en el interior de la célula. Comprende a una parte acuosa y a una serie de orgánulos encargados de hacer una función necesaria para la célula.
c) Ácido nucleico; la célula tiene un ácido nucleico llamado ADN que tiene toda la información de la célula. Se encarga de dirigir a la célula y transmite esta información a las células hijas cuando se reproduce.
Dependiendo de estas partes podemos distinguir DOS grandes tipos de células diferentes:
A) Células procariotas:
· Son células muy pequeñas y sencillas.
· No tienen un núcleo y su ADN está en el centro del citoplasma formando un solo cromosoma circular.
· No tienen orgánulos con membranas.
· Tienen una pared celular externa que las protege y pueden desplazarse si tienen un flagelo.
B) Células eucariotas:
· Son células más grandes y complejas.
· Tienen un núcleo celular formado por una envuelta nuclear que protege al ADN de la célula.
· Tienen muchos orgánulos con membrana que hacen distintas funciones para la célula.
Dentro de las células eucariotas distinguimos dos grandes tipos de células:
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Célula animal |
Célula vegetal |
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· Forma redondeada |
· Formas rectas |
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· No tiene pared celular |
· Pared celular de celulosa |
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· Heterótrofa (come materia orgánica) |
· Autótrofa (hace la fotosíntesis) |
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· Tiene centriolos para dividirse |
· Tiene cloroplastos para hacer la fotosíntesis |
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· Puede tener cilios y flagelos para desplazarse. |
· No se desplaza. |
Ya hemos estudiado que los seres vivos pluricelulares tenemos muchísimas células pero es que además tenemos células de muchos tipos diferentes (cada una con una forma especial para hacer bien su función). Ya estudiamos que a esto lo llamamos tejidos.
Pero esto es algo raro porque todos los seres vivos crecen a partir de UNA sola célula (en nuestro caso el cigoto, que se forma cuando se une el espermatozoide del padre y el óvulo de la madre).
Cuando esa primera célula del ser vivo se va dividiendo se van a ir formando células con formas diferentes para hacer funciones diferentes. A esto se le llama diferenciación celular. Es muy importante porque permite formar los tejidos, los órganos y los aparatos y sistemas. Gracias a esto esos seres vivos puede ser más grandes, más complejos y más eficientes.
6. Funciones vitales
Como ya hemos estudiado, los seres vivos realizan las funciones vitales de nutrición, relación y reproducción.
6.1. Función de nutrición
La nutrición consiste en obtener la materia que necesitamos para crecer, renovar y conservar nuestro cuerpo y obtener la energía que necesitamos para realizar las funciones vitales.
Distinguimos dos tipos fundamentales de nutrición:
A) Nutrición autótrofa; estos seres vivos toman materia inorgánica del medio (agua, sales minerales, dióxido de carbono) y la transforman en materia orgánica (glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos). Normalmente obtienen la energía necesaria de la luz del Sol gracias a un proceso llamado fotosíntesis.
Ejemplos de estos seres vivos son las plantas, las algas y algunas bacterias.
B) Nutrición heterótrofa; estos seres vivos toman materia orgánica del medio (de otros seres vivos o de sus restos) y obtienen su energía de la misma. Dentro de este tipo de nutrición podemos distinguir a los:
· Herbívoros; se alimentan de seres vivos autótrofos. Por ejemplo, las ovejas.
· Carnívoros; se alimentan de seres vivos heterótrofos. Por ejemplo, los gatos.
· Omnívoros; se alimentan de seres vivos autótrofos y heterótrofos. Por ejemplo, los cerdos.
· Saprófitos; se alimentan de los restos de seres vivos en descomposición. Por ejemplo, los champiñones.
6.2. Función de relación
La relación consiste en la capacidad de los seres vivos para detectar cambios, en su medio externo o interno, y responder frente a ellos. Este proceso siempre sigue tres pasos consecutivos:
a) Los cambios a los que responden los seres vivos se llaman estímulos (por ejemplo la luz que percibimos con los ojos) y son captados por los receptores sensoriales.
b) El ser vivo procesa esos estímulos y elabora una respuesta (por ejemplo con nuestro cerebro).
c) El ser vivo realiza esa respuesta con los efectores (por ejemplo cuando nos movemos gracias a los músculos o segregamos saliva gracias a las glándulas salivales).
6.3. Función de reproducción
La reproducción consiste en la capacidad del ser vivo de perpetuarse en el tiempo produciendo otros seres vivos iguales o semejantes a él que pueden seguir vivos cuando haya desaparecido.
Existen dos tipos de reproducción:
A) Reproducción asexual; en este tipo de reproducción hay un único progenitor produce descendientes idénticos.
Tiene la ventaja de que no necesita a otro ser vivo y puede producir muchos descendientes con un mínimo esfuerzo. El inconveniente es que todos los descendientes son iguales y no pueden responder de formas distintas ante situaciones cambiantes lo que dificulta su supervivencia.
B) Reproducción sexual; en este caso hay dos progenitores que producen cada uno una célula reproductora (gameto) con la mitad de la información genética.
Los dos gametos se unirán formando una única célula (cigoto). A partir de esa célula se formará el nuevo ser vivo que tiene la mitad de la información genética de cada uno de los progenitores y, por lo tanto, no es igual a ninguno de ellos (tampoco será igual que sus hermanos porque lo aportado por cada progenitor varía en cada gameto).
Tiene la ventaja de que los descendientes son diferentes y pueden responder de formas distintas ante situaciones cambiantes (lo que hace más fácil que alguno sobreviva y no se extinga la especie) y el inconveniente de que es un proceso más difícil, que necesita más energía y más lento.
La mayoría de los seres vivos usan una u otra reproducción pero algunos, como las medusas o las plantas, usan uno u otro dependiendo del momento. A esto se le llama reproducción alternante.
Con esto hemos terminado el tema^^.
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