Biología: Tierra, Luna, energía, células, evolución y sistemas del cuerpo humano

La Tierra en el Universo

TIERRA: planeta terrestre y grande, achatado por los polos, ensanchado en el ecuador, inclinación de 23,5º, órbita elíptica alrededor del Sol. Punto más cerca del perihelio y más lejos del afelio.

Movimientos de la Tierra

• ROTACIÓN: giro sobre sí misma, 24 h completas, responsable del día y la noche; de oeste a este; la velocidad es mayor cerca del ecuador.
• TRASLACIÓN: giro alrededor del Sol, completo en 365 días, 5 h y 47 min, junto con la inclinación, responsable de las estaciones.
• EQUINOCCIO: el Sol perpendicular al ecuador, día = noche.
• SOLSTICIO: el Sol incide sobre los trópicos, día distinto a la noche.
• MOVIMIENTO DE PRECESIÓN: movimiento similar al de una peonza, consecuencia del achatamiento por los polos y de la atracción del Sol y la Luna.
• MOVIMIENTO DE NUTACIÓN: movimiento asociado a la precesión; debe su interacción gravitatoria entre la Luna y el ecuador, con un pequeño vaivén.
• MOVIMIENTO DEL POLO: movimiento del eje de rotación de la Tierra descubierto por Chandler.
• CAUSAS: fluctuaciones climáticas, movimientos geofísicos, terremotos, presión de partículas del océano.
• BAMBOLEO DE CHANDLER: movimiento oscilatorio del eje que hace desplazarse hasta 9 m.

La Luna

La Luna se formó por el impacto de Theia contra la Tierra. Es el satélite más grande del sistema solar, presenta cráteres causados por meteoritos, no tiene atmósfera y sus zonas oscuras se conocen como mares. Su traslación dura 27 días y siempre vemos la misma cara. El punto más cercano a la Tierra es el perigeo y el más lejano el apogeo.

Fases lunares

FASES: Nueva (la Luna entre el Sol y la Tierra), creciente, menguante y llena (la luz del Sol se refleja en la Luna).

Eclipses

ECLIPSES: ocultación total o parcial de un astro por la interposición de otro cuerpo.

• Eclipse de Sol: la Luna se sitúa entre el Sol y la Tierra y oscurece el Sol en el día.
• Eclipse de Luna: la Tierra se sitúa entre el Sol y la Luna, y la Luna se ensombrece de noche.

Mareas

MAREAS: cambio periódico del nivel del mar por la fuerza gravitatoria de la Luna sobre la Tierra.

• Bajamar: nivel mínimo de las mareas, llamadas mareas muertas, cuando el Sol y la Luna están perpendiculares; ocurre en cuarto creciente y menguante.
• Pleamar: nivel máximo, cuando el Sol y la Luna están alineados (luna llena o nueva).

Estructura interna de la Tierra

Métodos directos

Consisten en estar en la zona y obtener datos de forma directa, experimental y empírica.

• Minería subterránea: información sobre la corteza.
• Erupciones volcánicas.
• Sondeo de investigación: hasta 13 km de profundidad.

Métodos indirectos

Permiten el acceso al interior de la Tierra. Por ejemplo, el análisis de meteoritos y el método sísmico, que estudia la variación de trayectoria y la velocidad de propagación de las ondas al atravesar la roca.

Terremotos

TERREMOTO: sacudida violenta de la corteza y el manto asociada a la liberación de energía.

• HIPOCENTRO: lugar donde se origina.
• EPICENTRO: punto de la superficie situado verticalmente sobre el foco.

Tipos de ondas sísmicas

• Primarias (P): paralelas a la propagación, más rápidas y las primeras en detectarse; se propagan por sólidos y líquidos.
• Secundarias (S): se detectan tras las P, producen deformación del suelo y se propagan solo por sólidos.
• Superficiales: se propagan por la superficie, son más lentas y tienen efectos catastróficos.

Tectónica de placas

La teoría de la tectónica de placas es una teoría global que explica la mayoría de procesos de la Tierra, como la formación de montañas y océanos.

• Teoría fijista: la corteza solo produce movimientos verticales y los continentes son inmóviles.
• Teoría de la deriva continental: los continentes cambian de posición; origen en la Pangea.

Pruebas de la deriva continental

• Geográficas: encajan como las piezas de un puzle.
• Biogeográficas: localización de restos de animales y plantas extintos.
• Paleoclimáticas: zonas climáticas tropicales con depósitos de tillita.
• Geológicas: rocas de formación igual en el mismo momento actual, distribuidas en lugares muy alejados.

Energía

• Energía cinética: Ec = 1/2 · m · v²
• Energía potencial: Ep = m · g · h
• Energía mecánica: Em = Ec + Ep
• Trabajo (W): W = F · s (desplazamiento). Si no hay desplazamiento, el trabajo es 0.
• Potencia: P = W / t (tiempo).

Calor

CALOR: transferencia de energía entre dos cuerpos con diferente temperatura. Se expresa en julios (J) o calorías (cal) y se transfiere del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.

• Conducción: por contacto.
• Convección: en cuerpos en fluidos; el aire caliente asciende y el frío desciende.
• Radiación: viaja por radiación.

Ondas

ONDA: vibración de la materia que provoca la transferencia de energía sin desplazamiento de la materia. Se transmite por sólidos, gases, líquidos y el vacío.

• Mecánicas: se propagan por sólidos, líquidos y gases; su velocidad aumenta con la rigidez del material.
• Electromagnéticas: campos magnéticos que se transmiten en el vacío, como la luz; muy rápidas.
• Gravitacionales: se producen en el espacio, se desplazan a la velocidad de la luz y son invisibles. Producen ondulaciones en el espacio que se contraen y estiran los cuerpos.

Electricidad

Ley de Coulomb

F = K · (Q₁ · Q₂ / r²)

Electricidad estática

Dos objetos conductores malos de electricidad se rozan o friccionan: uno cede electrones al otro y quedan cargados. Después se descargan, apareciendo la típica descarga. Ejemplo: jersey y pelo; la fricción de átomos produce un desequilibrio de cargas, el jersey arranca electrones al pelo, y se genera un déficit o exceso de electrones o protones, dando una carga neta positiva o negativa.

Corriente eléctrica

CORRIENTE ELÉCTRICA: movimiento ordenado de electrones por un material conductor, debido a un desequilibrio entre los extremos del material. Los electrones se mueven del polo negativo al positivo para compensar las cargas.

• Generador: crea un desequilibrio de cargas o una diferencia de potencial.
• Cable conductor: material que conduce la corriente con electrones; se usa mayoritariamente el cobre. La cantidad de corriente es la intensidad (amperios).
• Resistencia: bombillas, electrodos, etc., que oponen resistencia al paso de electrones; se mide en ohmios.

Circuito eléctrico

• Diferencia de potencial: voltaje.
• Resistencia: oposición del material al paso de la corriente.
• Intensidad: cantidad de carga que circula (amperios): I = q / t (q = carga, t = tiempo).

Ley de Ohm

La intensidad de corriente que recorre un circuito es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia: I = V / R, donde V = diferencia de potencial y R = resistencia.

• Circuito en serie: R = R₁ + R₂ + R₃ ...
• Circuito en paralelo: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ ...

Energías no renovables

Son energías que se encuentran en la naturaleza en forma limitada. Presentan limitaciones temporales, algunas son muy contaminantes y están en manos de multinacionales.

• Carbón: roca sedimentaria formada hace unos 300 millones de años por la descomposición de vegetales (hojas, madera, cortezas...) cubiertos por agua y transformados por bacterias, en zonas húmedas, pantanosas y de alta temperatura. Representa el 24 % del consumo mundial. Tiene 4 tipos: turba, lignito, hulla y antracita. Es la roca más antigua y la de mayor energía desprendida.
• Petróleo: roca sedimentaria líquida formada hace unos 65 millones de años por organismos vivos sepultados por sedimentos, bacterias descomponedoras, aumento de la presión y la temperatura.
• Gas natural: gas combustible de origen fósil asociado a yacimientos de petróleo. Es una combinación de hidrocarburos (metano, etano, CO₂, propano y nitrógeno). Es más limpio y útil que otras fuentes, aunque también contamina; se usa en el hogar y en pequeñas industrias.

Energía nuclear

Es una energía altamente contaminante, tanto por los materiales como por los productos muy radiactivos y lesivos, y es difícil de controlar.

• Fisión: rotura del núcleo de un átomo pesado que genera dos nuevos átomos y libera la energía contenida en el núcleo. Los neutrones liberados en el proceso de fisión chocan con otros átomos y crean una reacción en cadena. Se utilizan uranio y plutonio.
• Fusión: unión de dos átomos para formar un nuevo elemento químico, liberando parte de la energía de los átomos originales. Se da en las estrellas; es un proceso limpio que suele usar isótopos del hidrógeno y produce helio, sin problemas para la vida.

La célula

CÉLULA: unidad mínima de vida que desempeña todas las funciones vitales: se nutre, se reproduce y reacciona a los cambios del entorno.

Células procariotas

Son las más antiguas (más de 3500 millones de años). Presentan membrana plasmática, pared bacteriana y citoplasma con ribosomas; el ADN está libre en forma de nucleoide. Son células simples, pueden formar colonias y son unicelulares (bacterias).

Células eucariotas

Son más modernas (unos 2000 millones de años). Presentan membrana plasmática y varias estructuras membranosas; pueden tener o no pared celular (vegetales). El citoplasma contiene múltiples orgánulos, el ADN está dentro del núcleo. Son células diferenciadas que pueden formar tejidos; pueden ser pluricelulares o unicelulares (protozoos, hongos, animales y plantas).

Infección viral

Los virus infectan células para introducir su material genético; la célula duplica el virus utilizando sus propios recursos y energía.

Fases de la infección

1. Fijación: el virus contacta con la membrana de la célula a invadir.
2. Penetración: la cápside queda fuera de la célula mientras el material genético penetra en ella.
3. Acoplamiento: el filamento de ácido nucleico se apodera del metabolismo celular para reproducirse por autoduplicación, acoplándose dentro del ADN e impidiendo que la célula distinga entre su material y el del virus.
4. Replicación: la célula se mantiene sin síntomas y se divide con el ácido nucleico del virus, desencadenando la síntesis de proteínas de la cápside y del material genético viral, lo que inicia la muerte celular.
5. Ensamblaje: se acumulan nuevas partículas virales en el interior de la célula.
6. Liberación: la célula invadida muere, el virus sale rompiendo la membrana y el proceso se repite.

Reproducción humana

Fecundación

FECUNDACIÓN: unión del óvulo y el espermatozoide. Se produce gracias a la cabeza del espermatozoide, que contiene enzimas; una vez penetrado, el núcleo del espermatozoide se fusiona con el núcleo del óvulo y forma el cigoto.

Embarazo

EMBARAZO: etapa entre la fecundación y el parto, de aproximadamente 40 semanas.

1. Implantación: durante los primeros 7 días, el óvulo fecundado se transforma hasta convertirse en mórula, se divide a gran velocidad y se desplaza al útero, donde anida.
2. Periodo embrionario: hasta la 8.ª semana, el organismo toma forma humana (embrión) y forma los órganos.
3. Periodo fetal: el embrión pasa a ser feto. En el segundo trimestre, aparece el pelo fino en el cuerpo, aparecen reflejos y la madre siente el movimiento de piernas y brazos. A las 40 semanas se produce el parto.

Nutrición

Nutrición autótrofa

Propia de plantas, algas y bacterias, que sintetizan sustancias fundamentales a partir de sustancias inorgánicas.

• Quimiosíntesis: bacterias de ambientes extremos fabrican alimento a partir de reacciones químicas de oxidación exotérmicas.
• Fotosíntesis: realizada por plantas, algas verdes y cianobacterias, que usan la luz como fuente de energía para sintetizar nutrientes. Las hojas captan la luz del sol y transforman CO₂ y agua, sales minerales y energía en glucosa y oxígeno.

Fases de la nutrición autótrofa en plantas

1. Absorción: las raíces absorben sales minerales y agua (savia bruta), que se transporta hasta las hojas por el xilema gracias a la fuerza que empuja el agua.
2. Intercambio de gases: a través de los estomas (en el envés de las hojas) y las lenticelas (en el tallo). Hay dos tipos de intercambio según la luz. De noche se absorbe oxígeno y se expulsa CO₂; de día, al revés.
3. Fotosíntesis y distribución de nutrientes: gracias a los cloroplastos se usa CO₂, agua y sales minerales, y se obtiene glucosa y otras sustancias, liberando oxígeno y creando la savia elaborada (alimento de la planta), que se distribuye por toda la planta.
4. Respiración: de noche se usa oxígeno para degradar nutrientes como el almidón.

Nutrición heterótrofa

Los organismos heterótrofos transforman materia orgánica en nutrientes; animales y hongos necesitan alimentarse de otros organismos para sobrevivir.

• Saprofitismo: se alimenta de materia en descomposición o restos muertos (hongos o bacterias).
• Parasitismo: se alimenta de otro organismo causándole daño (ejemplo: tenia).
• Simbiosis: dos organismos se asocian para obtener un beneficio mutuo (ejemplo: la vaca y los microorganismos que ayudan a digerir la fibra).
• Holozoica: el organismo consume materia orgánica sólida y después la absorbe, necesitando consumir agua, sales minerales y oxígeno (ejemplo: animales carnívoros, omnívoros y herbívoros).

Sistemas de ingestión

• Microfagia: se forman partículas pequeñas (ejemplo: la ballena que filtra plancton con barbas).
• Macrofagia: masticar el alimento.

Materia y química

Isótopos

ISÓTOPOS: átomos de un mismo elemento que difieren en el número de neutrones, y por tanto en su masa atómica.

Moléculas y sustancias puras

MOLÉCULA: forma por la unión de dos o más átomos. Las sustancias puras están formadas por un único tipo de molécula.

• Simples: un único tipo de molécula, resultado de la asociación de átomos idénticos (ejemplo: azufre S₈, oxígeno O₂).
• Compuestas: un único tipo de molécula, pero resultado de la combinación de átomos diferentes (ejemplo: agua H₂O).

Mezclas

MEZCLA: combinación de distintas sustancias.

• Heterogéneas: se distinguen sus componentes a simple vista o con microscopio.
• Homogéneas: disoluciones; no se distingue la mezcla.

Reacciones químicas

REACCIÓN QUÍMICA: proceso que produce un cambio de materia o energía, transformando los compuestos iniciales en otros diferentes.

• Endotérmica: necesita suministro de energía a los reactivos (ejemplo: fotosíntesis).
• Exotérmica: no necesita energía y genera energía propia en el proceso (ejemplo: respiración celular).

Teorías de la evolución

• Teoría fijista de las especies: las especies permanecen invariables.
• Teoría del catastrofismo: varios procesos de creación y catástrofes originaron los restos fósiles.
• Teoría evolucionista: las especies cambian a lo largo del tiempo.

Pruebas de la evolución

1. Fósiles: las partes duras sufren reacciones químicas y se mineralizan; las blandas se descomponen. Los restos, heces o actividades de seres complejos quedan sumergidos en fluidos sin tiempo para descomponerse.
2. Pruebas anatómicas y morfológicas:
   • Órganos homólogos: presentan semejanza por antepasado común.
   • Órganos análogos: estructura similar y misma función, pero distinto origen embriológico.
   • Órganos vestigiales: presentes en seres vivos que no los usan, pero que eran de sus antepasados (ejemplo: el cóccix).
3. Pruebas embriológicas: los vertebrados son similares en las primeras etapas y se diferencian a medida que se desarrollan.
4. Pruebas bioquímicas: comparación de diferentes organismos a nivel molecular.
5. Pruebas biogeográficas: estudio de la distribución geográfica de las especies.

Relaciones entre seres vivos

Relaciones intraespecíficas

Relaciones establecidas entre individuos de la misma especie, por competencia o cooperación/asociación. Las relaciones familiares se dan entre progenitores y descendientes.

• Monogamia y poligamia (un macho y varias hembras).
• Matriarcales, gregarias (individuos de la misma especie que se agrupan para buscar alimento, defenderse, etc.), sociales o estatales (con jerarquía) y coloniales.

Relaciones interespecíficas

Relaciones establecidas entre individuos de especies diferentes por nicho ecológico o alimentación.

• Depredación: un ser vivo causa daño a otro.
• Parasitismo: ectoparasitismo (no penetra en el cuerpo, ejemplo: garrapata) y endoparasitismo (entra en el cuerpo, ejemplo: bacterias o gusanos).
• Simbiosis: se asocian para obtener beneficio mutuo.
  • Mutualismo: ambos se ayudan pero viven separados (ejemplo: flor y abeja).
  • Comensalismo: uno se beneficia y el otro ni se beneficia ni se perjudica (ejemplo: peces que acompañan a tiburones).
  • Inquilinismo: cobijo en la concha de otro animal.

Sistema circulatorio

El sistema circulatorio se encarga de proporcionar sustancias nutritivas y oxígeno a las células, recoger sus desechos y el CO₂, y transportar sustancias como hormonas y vitaminas.

Componentes

1. Sangre: transporta oxígeno y sustancias energéticas a los tejidos, recoge CO₂ y defiende el organismo.
   • Plasma: solución acuosa que disuelve sustancias lipídicas, sales minerales, proteínas, etc.
   • Células sanguíneas: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas.
2. Vasos sanguíneos: conducen y reparten la sangre desde el corazón a las distintas partes del cuerpo: arterias, venas y capilares. Los capilares son las más finas y permiten el intercambio de nutrientes y oxígeno por sustancias de desecho y CO₂ entre las células y la sangre.
3. Corazón: músculo encargado del bombeo de sangre a todo el cuerpo. Tiene 4 cavidades: aurícula derecha, que se comunica con el ventrículo mediante la válvula tricúspide; aurícula izquierda, que se comunica con el ventrículo mediante la válvula mitral. El movimiento del corazón consta de sístole y diástole.

Sistema locomotor

El esqueleto sostiene el cuerpo, proporciona movimiento y protege los tejidos musculares. Está formado por 206 huesos, cartílagos, articulaciones y ligamentos.

Funciones del esqueleto

• Interviene en el movimiento de los órganos, da forma y sostiene el cuerpo, protege órganos, almacena calcio y fósforo, y produce células sanguíneas en la médula ósea.
• Los huesos se regeneran continuamente gracias a los osteoblastos (forman la matriz extracelular), los osteocitos (mantienen la matriz) y los osteoclastos (reabsorben o destruyen la matriz para remodelar el hueso).

Tipos de huesos

• Largos: favorecen el movimiento (ejemplo: fémur).
• Cortos: fuerza y poco movimiento (ejemplo: vértebras).
• Planos: protección de órganos (ejemplo: cráneo).
• Alargados sin cavidad: ejemplo: costillas.
• Irregulares: ejemplo: vértebras y huesos del oído.

Sistema visual

El órgano implicado en la percepción y estimulación visual es el globo ocular.

Estructuras del ojo

Cejas, pestañas, párpados, glándulas lagrimales y globo ocular.

Partes del ojo

• Iris: situado detrás de la córnea, da color y se dilata o contrae según la luz.
• Pupila: abertura en la parte anterior por donde entra la luz al interior del ojo.
• Cristalino: estructura transparente en el interior del globo ocular.
• Retina: capa más interna, con neuronas sensibles a la luz y varias capas de células encargadas de la visión de colores, la agudeza y la visión diurna. La fóvea es la zona de la retina con mayor concentración de conos, donde la visibilidad es máxima.