“Introducción a la Biología”

Cordiales saludos para todos los lectores de steemit.com. Me es grato dirigirme a vosotros con el fin de mostrarles este breve informe que, a manera de introducción, les planteo mi punto de vista acerca de las Ciencias Naturales; en el cual, se expone a la Biología bajo un concepto sencillo a nivel de la escuela primaria, además de su objetivo de estudio y de las ciencias que la integran. Como segundo punto, muy relacionado al tema, se explican los principios generales de la vida. Todo esto con la expectativa de poder contribuir con la enseñanza y el aprendizaje de todos los seres humanos que puedan leer esta publicación.

^{Fuente Pixabay gratis para usos comerciales, reeditada en Microsoft Office Power Point}

Biología: definición, objetivo de estudio y ciencias que la integran

La Biología es la ciencia que estudia la vida en todas sus manifestaciones y aspectos. El fenómeno vital es difícil de definir de una forma satisfactoria, pero existen una serie de características que, en su conjunto, distinguen a los seres vivos de manera inequívoca, como son:

• Alto grado de organización
• Capacidad autoconservativa
• Posibilidad de relacionarse activamente con el medio que le rodea

Los seres vivos poseen una estructura muy compleja: están constituidos por macromoléculas que se interaccionan de una forma muy precisa en procesos regulados enzimáticamente, y que, además establecen uniones estables entre sí, las cuales dan lugar a unidades de un nivel superior (orgánulos, células, tejidos). Por otra parte, estas unidades y patrones estructurales se conservan tanto en el espacio como en el tiempo durante periodos más o menos largos de forma fiel, gracias a los delicados procesos de homeostasis, reproducción, etc. Por último, los organismos se relacionan con el medio como un todo, transformando a este en biomateria mediante el metabolismo y la nutrición, adaptándose al mismo activamente.

Dado el inmenso campo que cubre la Biología, que abarca niveles de organización de complejidad tan diversa como pueden ser las moléculas y las poblaciones de organismos celulares; son numerosas las ramas y las ciencias en que se divide, todas ellas ligadas íntimamente entre sí, como derivaciones y proyecciones distintas de un único fenómeno: la vida.

• La Bioquímica, se ocupa del estudio del nivel biomolecular (estructura y propiedades de las biomoléculas y sus interacciones, metabolismo, etc.).
• La Biofísica, se interesa por la aplicación de los principios físicos a los seres vivos.
• La Citología, centra su estudio en las células y sus orgánulos.
• La Histología, estudia los tejidos o agrupaciones diferenciales de las células.
• La Organografía y la Anatomía, investigan la morfología de los órganos que componen los organismos pluricelulares, constituidos a su vez por distintos tejidos.
• La Genética, intenta comprender los mecanismos por los que se realiza la herencia biológica, cuya unidad es el gen.
• La Fisiología, trata de elucidar el funcionamiento de los diversos componentes que constituyen los organismos.
• La Embriología, estudia el desarrollo y diferenciación de los seres vivos.
• La Microbiología, se interesa por los microorganismos, tanto los virus (Virología) como las bacterias (Bacteriología).
• La Botánica, se relaciona con el mundo vegetal.
• La Zoología, se relaciona con el mundo animal.
• La Ecología, estudia las relaciones entre los organismos y su medio, además de las poblaciones entre sí.

Biología: principios generales de la vida

La vida, tal y como la conocemos, se caracteriza por su alto grado de organización, como lo demuestran las complejas estructuras de las biomoléculas, orgánulos celulares, células, tejidos y organismos vivos en general. Mantener esta organización exige el aporte constante de energía y materia, a fin de reponer las pérdidas y compensar el desgaste sufrido, además de la acción continua y coordinada de mecanismos de autorregulación.

La organización de la vida se efectúa a distintos niveles, cada uno de mayor complejidad que el anterior y con sus propias leyes emergentes:

^{Gráfico de mi autoría, realizado en Microsoft Office Power Point con imagen CC0}

Cada nivel se basa en las leyes de los niveles precedentes, pero al mismo tiempo deben cumplir sus propias leyes. Los primeros niveles, hasta el celular, pueden ser descritos de una forma adecuada mediante principios bioquímicos, si bien en cada uno aparecen interacciones nuevas. Hasta el nivel de organismo, rigen además leyes fisiológicas, y en este último surgen principios etológicos y de comportamiento del individuo como un todo. En el de poblaciones, se entra al nivel ecológico, y en el de biosfera, es un nivel que cubre el ámbito evolutivo y global.

Bioelementos
La vida está constituida por muy pocos elementos químicos, denominados bioelementos, cada uno de los cuales ocupan su lugar y desempeña su función en la compleja estructura de las Biomoléculas. Cuatro de ellos: el Carbono (C), el Hidrógeno (H), el Oxígeno (O) y el Nitrógeno (N), son los más abundantes; los tres primeros forman el entramado maestro de todas las moléculas biológicas, y el Nitrógeno (N), el de las proteínas y ácidos nucleicos principalmente. Además se encuentran el Azufre (S), presente en proteínas; el Fosforo (P), en nucleótidos; el Cloro (Cl), el Sodio (Na) y el Potasio (K), cationes fundamentales para la transmisión del impulso nervioso; el Magnesio (Mg) y el Calcio (Ca), cofactores importantes y una serie de elementos taza u oligoelementos, en escasa cantidad, como el Hierro (Fe), que forma parte de la hemoglobina y de los citocromos de la cadena respiratoria; el Cobalto (Co), el Cinc (Zn), el Manganeso (Mn), el Cobre (Cu), el Yodo (I), y otros como el Bromo (B9 y el Molibdeno (Mo), presentes solo en algunos seres vivos.

El agua y el medio acuoso
El agua (H₂O) es un compuesto esencial para la vida, hasta tal punto que fue en un medio acuoso donde ésta se originó. La molécula del agua, debido a su polaridad, resulta ser un poderoso disolvente, lo que facilita el transporte de nutrientes, sales e iones en su seno y hace posible los fenómenos de difusión y ósmosis, tan importantes para la fisiología de la célula. Asimismo, el agua dispersa los compuestos constituidos por grupos hidrofóbicos, como las grasas, y favorece la formación de micelas y agregados, que tanta importancia se piensa tuvieron en el origen de las membranas y envueltas celulares.
De la misma forma, crea un medio polar favorable para las interacciones entre las proteínas, incluidas las enzimas, y los ácidos nucleicos, de manera que las propiedades biológicas de las biomoléculas dependen de ella.
En su seno se disocian los ácidos y las bases ejercen su acción. Además, el agua actúa como termorregulador para la célula y, debido a su cohesión intermolecular y a los fenómenos superficiales (tensión superficial), desempeña un papel esencial en el desplazamiento y modo de vida de muchos animales en los ecosistemas acuáticos.

Biomoléculas
La química de la vida es la química del carbono, puesto que las biomoléculas están constituidas por cadenas de carbono (tetravalente), que unen a su vez otros elementos y grupos funcionales orgánicos. Así se constituyen:

1. Las proteínas, formadas por aminoácidos, que cumplen un papel estructural y catalítico (enzimas) y forman parte de gran número de pigmentos, hormonas, etc.
2. Los carbohidratos, glúcidos o azúcares, cuyas unidades fundamentales son los monosacáridos, los cuales se unen para constituir los disacáridos y polisacáridos. Su misión es estructural y energética (son una parte vital del combustible celular).
3. Los lípidos o grasas, formados principalmente por ácidos grasos y glicerina u otros alcoholes. Son también moléculas energéticas que el organismo y la célula almacenan, y forman asimismo algunas vitaminas y hormonas.
4. Los ácidos nucleicos, integrados por mononucleotidos, compuestos a su vez por una pentosa, ácido fosfórico y una base nitrogenada. Son el material genético, responsable de la herencia biológica.

Las reacciones metabólicas
Una característica de la vida es su capacidad dinámica y transformadora, la cual radica en el metabolismo. Este tiene un doble aspecto:

• 1. Material: en el cual, por degradación y síntesis, se transforma la materia del entorno en biomateria propia del tipo de célula de que se trate.
• 1. Energético: por el cual se obtiene la energía necesaria para la realización de las funciones vitales por la degradación oxidativa de los compuestos absorbidos por la célula. La energía contenida en los enlaces químicos de dichos compuestos se pierde en parte en forma de calor y en parte es almacenada en los enlaces de moléculas altamente energéticas, como en el ATP. Las reacciones metabólicas se producen en complejas cadenas denominadas “rutas metabólicas”, realizadas gracias a la acción de enzimas a temperatura fisiológica.

La acción enzimática
Las reacciones metabólicas a temperatura fisiológica y a elevada velocidad son posibles gracias a la acción de las enzimas, proteínas especializadas que poseen puntos específicos en su molécula, los centros catalíticos, por donde se unen a los sustratos y los transforman en productos. Las enzimas presentan una gran especificidad por determinados sustratos o reacciones y su acción es la que hace posible la dinámica de la vida.

La organización funcional
Las biomoléculas se asocian entre sí para construir estructuras de orden superior, capaces de desempeñar una función coordinada y coherente, además de mantener por tanto la integridad de los organismos. Estas estructuras pueden ser desde particulares víricas a complejos multienzimáticos, sistemas contráctiles o membranas. Tales subunidades se agrupan a su vez en orgánulos celulares, los cuales configuran las células, verdaderas unidades funcionales del mundo vivo. Las células, por su parte, integran colonias, sincitios y tejidos, cuya coordinación y regulación garantizan la permanencia y supervivencia de los organismos.

La reproducción
Una característica fundamental de la vida es la capacidad que esta posee para autorreproduicir sus estructuras según un patrón dado, lo que permite la persistencia en el tiempo de los seres vivos. La reproducción se manifiesta a todos los niveles: en la duplicación del ADN, de los elementos celulares y de la propia célula y en los procesos, entre ellos el de la sexualidad, que conducen a la generación de nuevos individuos.

El crecimiento, la diferenciación y el desarrollo
Las unidades funcionales de la vida en cualquiera de sus niveles superiores: células, organismos o poblaciones, experimentan cambios en el transcurso del tiempo y también en el espacio, Estos pueden afectar al crecimiento (tamaño) o a la complejidad de dichas unidades (diferenciación y desarrollo). En este último caso, se producen millares de interacciones bioquímicas y genéticas entre las biomoléculas según una serie de patrones específicos, e intervienen fenómenos de activación y represión genética, regulación y polaridad, que conducen a la morfogénesis.

La relación con el medio
Los seres vivos son capaces de recibir las acciones del medio y modularlas o modificarlas para mantener el equilibrio de los sistemas biológicos, los cuales son sistemas abiertos, ya que intercambian materia y energía con el entorno. Asimismo, en respuesta a estos estímulos, pueden desencadenar acciones que tiendan a modificar o transformar el medio.

La homeostasis
Los seres vivos tienden a mantener su equilibrio interno y la estabilidad del medio biológico, dentro de ciertos límites, tanto a nivel celular como del organismo. Para ello cuentan con una serie de mecanismos que amortiguan los cambios productivos por el medio, promoviendo un conjunto de acciones compensadoras, lo que se denomina como homeostasis. Es preciso que las diversas unidades funcionales se hallen estrechamente coordinadas, lo que requiere un sistema de información de acción rápida, que viene representado por mensajeros químicos u hormonas. Sistemas homeostáticos son los tampones que amortiguan los cambios de acidez en el organismo, los procesos de regulación del metabolismo, el mantenimiento de la forma, tamaño, temperatura, etc.

Variación a largo plazo
Los seres vivos van transformándose gradualmente en el transcurso de periodos de tiempo dilatados, ya que los mecanismos de auto-reproducción no son perfectos y se producen cambios o mutaciones en el material genético, que determinan las consiguientes variaciones proteicas y funcionales. De esta forma, la capacidad de supervivencia de los organismos y de las especie varía, la selección natural actúa y los seres vivos evolucionan.

Tipos de organismos
Terminando con esta exposición, se concluye que se puede clasificar o distinguir tres tipos básicos de estructuras en los seres vivos:

1. Virus: que representan la frontera de la vida con el mundo inerte. Son acelulares y están formados por ácidos nucleicos y proteínas; cuando estos dos componentes se separan, las partículas víricas dejan de manifestar sus propiedades características de la vida.

2. Procariotas: son organismos celulares, pero el material genético se halla en ellos agrupado en un núcleo que carece de membrana nuclear; está representado por las bacterias y cianofíceas.

3. Eucariotas: también son organismos celulares, presentan un núcleo con membrana nuclear, en el interior del cual se halla encerrado el material genético. Las células pueden ser autótrofas (eucariotas vegetales) o heterótrofas (eucariotas animales).

^{”Dionaea Muscipula” (planta carnívora). Los organismos vivos se relacionan con el medio como un todo armónico. Fuente cortesía de Pixabay gratis para usos comerciales (CC0).}

¡ Agradecida por su amable atención !

@maria1989

Fuentes Bibliográficas

• Introducción a la Biología
• Introducción a la Biología
• Definición de Biología
• Definiciones de Biología
• ¿Qué es la Biología?
• Definición de Biología
• Objetivo de las Biología
• Disciplinas de la Biología
• Ramas de la Biología
• Concepto de vida desde el punto de vista biológico
• Principales características de los seres vivos
• Ser vivo
• Vida
• Los niveles de organización de la vida