I. Introducción y Temas Unificadores de la Vida
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Definición: La biología es el estudio científico de la vida, la cual se reconoce por
las actividades que realizan los seres vivos.
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Temas unificadores: Existen cinco temas principales: Organización, Información,
Energía y Materia, Interacciones y Evolución.
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Energía y Materia: La vida depende de la transferencia y transformación de energía;
esta fluye a través de los ecosistemas (entra como luz y sale como calor), mientras
que los químicos se reciclan.
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Método Científico: Se basa en observaciones llamadas datos, que pueden ser
cualitativos (descripciones) o cuantitativos (mediciones numéricas). Una teoría
científica es más amplia que una hipótesis y cuenta con un gran cuerpo de
evidencia.
II. La Química de la Vida
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Elementos esenciales: El carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno constituyen el
96% de la materia viva.
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Enlaces Químicos:
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o
Covalentes: Pueden ser polares (compartición desigual de electrones) o no
polares.
o
Iónicos: Atracción entre iones de carga opuesta.
o
Puentes de hidrógeno: Interacciones débiles cruciales para la estructura de
moléculas como el agua y el ADN.
Agua: Su estructura molecular permite propiedades físicas y químicas únicas,
como la capacidad del hielo de flotar y la disociación que determina el pH.
III. Biomoléculas (Estructura y Función)
Las biomoléculas son polímeros formados por unidades repetitivas llamadas
monómeros.
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Carbohidratos: Incluyen azúcares simples (monosacáridos) y polímeros como el
almidón (almacén en plantas), glucógeno (almacén en animales) y celulosa
(estructural en plantas).
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Lípidos: No son polímeros verdaderos. Incluyen triglicéridos (energía),
fosfolípidos (forman la bicapa de las membranas celulares) y esteroides como el
colesterol y las hormonas.
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Proteínas: Compuestas por aminoácidos (20 tipos) unidos por enlaces peptídicos.
Funcionan como enzimas (catalizadores), receptores y estructuras celulares.
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Ácidos Nucleicos: El ADN y el ARN almacenan y transmiten la información
hereditaria.
IV. La Célula y su Estructura
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Teoría Celular: Establece que la célula es la unidad básica de estructura y función
de los organismos vivos.
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Tipos de células: Las eucariotas poseen organelos rodeados por membranas,
mientras que las procariotas carecen de ellos.
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Organelos clave:
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o
Núcleo: Contiene el material genético.
o
Ribosomas: Sitios de síntesis de proteínas.
o
Retículo Endoplásmico (RE) y Aparato de Golgi: Procesamiento y
distribución de proteínas y lípidos.
o
Mitocondrias: Sitios de producción de ATP (respiración celular).
o
Cloroplastos: Sitios de fotosíntesis en plantas.
o
Lisosomas: Digestión intracelular.
Teoría de la Endosimbiosis: Explica que mitocondrias y cloroplastos tienen un
origen procarionte antiguo.
V. Membrana Celular y Transporte
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Modelo del Mosaico Fluido: La membrana es una mezcla fluida de lípidos,
proteínas y carbohidratos con permeabilidad selectiva.
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Transporte Pasivo: Movimiento de sustancias a favor de su gradiente sin gasto de
energía. Incluye la difusión simple, la difusión facilitada (vía canales o
transportadores) y la ósmosis (difusión de agua).
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Transporte Activo: Requiere ATP para mover sustancias en contra de su gradiente
de concentración.
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Transporte en Masa: Exocitosis (salida de moléculas) y Endocitosis (entrada de
moléculas mediante vesículas).
VI. Metabolismo, Respiración Celular y Fotosíntesis
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Metabolismo: Totalidad de las reacciones químicas de un organismo. Las enzimas
aceleran estas reacciones al reducir la energía de activación.
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Respiración Celular: Proceso para producir ATP.
1. Glucólisis: Ocurre en el citosol; descompone la glucosa en piruvato.
2. Ciclo del Ácido Cítrico (Krebs): Ocurre en la matriz mitocondrial; oxida el
combustible orgánico.
3. Fosforilación Oxidativa: Ocurre en la membrana interna mitocondrial;
utiliza la cadena de transporte de electrones y la ATP sintasa para producir
la mayor parte del ATP. El oxígeno es el aceptor final de electrones,
formando agua.
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Fotosíntesis:
o
Reacciones de luz: Ocurren en los tilacoides; convierten energía solar en
química (ATP y NADPH) y liberan O2.
o
Ciclo de Calvin: Ocurre en el estroma; utiliza ATP y NADPH para fijar CO2 y
producir azúcar (G3P).
VII. División Celular y Genética
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Ciclo Celular: Consiste en la interfase (crecimiento y duplicación de ADN) y la
fase mitótica.
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Mitosis: División del núcleo en cinco etapas (profase, prometafase, metafase,
anafase, telofase) para producir células hijas idénticas.
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Meiosis: Reduce los cromosomas de diploide a haploide para la reproducción
sexual. La profase I incluye la sinapsis y el entrecruzamiento (crossing over),
aumentando la variabilidad genética.
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Genética Mendeliana: Estudia patrones de herencia. Conceptos clave incluyen
alelos, dominancia y enfermedades como la anemia falciforme (causada por una
mutación que altera la hemoglobina).
VIII. Biología Molecular y Expresión Génica
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ADN: Estructura de doble hélice. Su replicación es semiconservativa: cada hebra
original sirve de molde para una nueva. Las ADN polimerasas catalizan la síntesis
de nuevas hebras.
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Dogma Central: El flujo de información es ADN → ARN → Proteína.
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o
Transcripción: Síntesis de ARN a partir de ADN en el núcleo.
o
Procesamiento de ARN: En eucariotas, se eliminan los intrones y se unen
los exones (splicing).
o
Traducción: El ARNm se lee en los ribosomas en grupos de tres nucleótidos
llamados codones, cada uno correspondiente a un aminoácido.
Epigenética: Cambios en la expresión génica sin alterar la secuencia de ADN,
como la metilación del ADN o modificaciones de histonas.