Biología Esencial: Metabolismo Celular, Reproducción y Evolución de las Especies

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Metabolismo Celular: Procesos de Vida y Energía

Catabolismo y Anabolismo

El metabolismo comprende el conjunto de reacciones químicas que ocurren en las células para mantener la vida. Se divide en dos procesos principales:

  • Catabolismo: Las moléculas de mayor tamaño se descomponen en moléculas de menor tamaño y son oxidadas, liberando energía (ej. ADP a ATP).
  • Anabolismo: Se sintetizan moléculas de menor tamaño en moléculas de mayor tamaño, consumiendo energía (ej. ATP a ADP).

Tipos de Células según su Respiración

Las células pueden clasificarse según el aceptor final de electrones en sus procesos energéticos:

  • Aerobias: El aceptor final de electrones es el oxígeno molecular (O₂).
  • Anaerobias: Se emplea otra molécula que no es el oxígeno como aceptor final de electrones.

Procesos de Obtención de Energía

Respiración Celular

La respiración celular es un proceso metabólico en el que se oxidan completamente las moléculas orgánicas para producir energía. Los productos resultantes son dióxido de carbono (CO₂) y agua. En las células eucariotas, la respiración se realiza principalmente en las mitocondrias.

Fases de la Respiración Celular:

  • Fase Glucolítica: Transformación de la molécula de glucosa en ácido pirúvico. Esta fase se inicia con el aporte de energía, pero rinde algo de ATP.
  • Ciclo de Krebs: Consiste en la oxidación del ácido acético, produciendo ATP y coenzimas reducidas.
  • Cadena Respiratoria: Se libera gran cantidad de energía en forma de ATP. Los electrones y protones se unen al O₂, originando moléculas de agua.

Fermentación

La fermentación es un conjunto de procesos anaeróbicos de obtención de energía a partir de moléculas orgánicas, que se producen en células anaerobias. A diferencia de la respiración, en la fermentación se emplean otras moléculas como aceptores de electrones en lugar de oxígeno.

Características de la Fermentación:

  • La oxidación de la glucosa es parcial, obteniéndose moléculas orgánicas más pequeñas y oxidadas.
  • Proporciona menos energía que la respiración celular.
  • No se emplean aceptores de electrones externos (como el oxígeno).

Fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual los organismos autótrofos (plantas, algas y algunas bacterias) obtienen materia orgánica a partir de inorgánica, utilizando la energía de la luz solar. Se lleva a cabo en los cloroplastos.

Fases de la Fotosíntesis:

  • Fase Lumínica (o dependiente de la luz): La luz es captada a través de la clorofila, generando ATP y NADPH.
  • Fase Oscura (o independiente de la luz): Utiliza el ATP y NADPH de la fase lumínica para fijar el CO₂ y producir materia orgánica, principalmente a través del ciclo de Calvin.

Quimiosíntesis

La quimiosíntesis consiste en la obtención de materia orgánica a partir de inorgánica y de la energía desprendida de reacciones químicas de oxidación-reducción. Es un proceso realizado por ciertos microorganismos.

Fases de la Quimiosíntesis:

  1. Obtención de energía por medio de reacciones inorgánicas en las que se produce una oxidación que desprende energía en forma de ATP y NADH.
  2. Producción de materia orgánica, por medio del ciclo de Calvin, donde se sintetiza materia orgánica.

Reproducción Biológica: Estrategias de Supervivencia

Ventajas de la Reproducción Sexual y Asexual

La reproducción es un proceso fundamental para la continuidad de las especies. Existen dos estrategias principales:

Ventajas de la Reproducción Asexual:

  • No son necesarios dos sexos.
  • Origina un gran número de progenitores en poco tiempo.
  • Asegura la supervivencia de la población en ambientes estables.
  • Puede producirse en condiciones extremas o desfavorables para la reproducción sexual.

Ventajas de la Reproducción Sexual:

  • Se produce variabilidad genética en la descendencia, lo que aumenta la capacidad de adaptación a cambios ambientales.

Reproducción Asexual en Organismos Unicelulares

En organismos unicelulares, la reproducción asexual puede manifestarse de diversas formas:

  • Bipartición
  • Gemación
  • División Múltiple

Reproducción Asexual en Organismos Pluricelulares

En organismos pluricelulares, la reproducción asexual incluye:

  • Gemación
  • Fragmentación
  • Esporulación

Clasificación Biológica: La Taxonomía

Jerarquía Taxonómica

La clasificación de los seres vivos sigue una jerarquía establecida:

  1. Reino
  2. Filo (o División, en el caso de plantas y hongos)
  3. Clase
  4. Orden
  5. Familia
  6. Género
  7. Especie
  8. Nombre vulgar (común)

Principales Reinos Biológicos

Tradicionalmente, los seres vivos se agrupan en cinco grandes reinos:

  • Moneras (bacterias y arqueas)
  • Protistas (algas, protozoos)
  • Hongos (Fungi)
  • Plantas (Plantae)
  • Animales (Animalia)

Evolución Biológica: Teorías y Mecanismos

Neodarwinismo (Teoría Sintética de la Evolución)

El Neodarwinismo considera la herencia de los seres vivos, tomándolos como miembros de poblaciones. Sostiene que las poblaciones ocultan gran cantidad de genes y, cuando estos se expresan, los menos adaptativos son eliminados por selección natural. Incorpora un nuevo modelo de especiación: la especiación alopátrica. Mantiene que los restos fósiles evidencian que el proceso evolutivo de una especie en otra se lleva a cabo de manera gradual.

Neolamarckismo

El Neolamarckismo postula que las mutaciones se producen como consecuencia de la presión ambiental, es decir, que los cambios en el entorno inducen directamente las variaciones hereditarias.

Neutralismo (Teoría Neutral de la Evolución Molecular)

El Neutralismo sostiene que la mayoría de las mutaciones genéticas son neutras y no se traducen en ventajas o desventajas significativas para la supervivencia del organismo. Por lo tanto, su fijación en la población se debe principalmente a la deriva genética, no a la selección natural.

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