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Principios de Biología. Guía didáctica

Mariposa monarca (Danaus plexippus)

OBJETIVOS Y PLANTEAMIENTO DEL CURSO

El curso Principios de Biología estudia las bases de la Vida, tanto a nivel microscópico, como biología celular, y a nivel submicroscópico, como bioquímica y biología molecular, siendo una introducción a la ciencia biológica.

Tras una introducción a la ciencia de la Biología, se tratarán las moléculas que forman parte de los seres vivos y luego de la unidad de estos: la célula. Luego se pasará a ver como ésta funciona, a través del estudio de su metabolismo y de su ciclo y división celular, siendo muy importantes los mecanismos de la herencia, algo característico de los seres vivos. Se finalizará tratando de los organismos unicelulares y acelulares, y de los pluricelulares.

El curso se completa con diez prácticas de laboratorio en las que se aprende a reconocer las moléculas biológicas y la células a nivel elemental.


ESQUEMA Y METODOLOGÍA DEL CURSO

El curso está formado por ocho temas. En el primero se realiza una introducción al estudio de la Biología. En el siguiente se hará lo propio con las biomoléculas y en el que sigue a este con la célula. En los tres siguientes se explica el metabolismo, ciclo celular y herencia; para finalizar con los dos últimos en que se tratan, en líneas generales, de organismos unicelulares y pluricelulares.

Las recomendaciones a la hora de afrontar el estudio de los distintos temas son las siguientes:

1. Leer el resumen como introducción al tema del que se va a tratar.

2. Leer con atención las lecturas propuestas en los enlaces correspondientes

3. Ver los vídeos para fijar las ideas y profundizar en los temas. No obstante, estos no serán objeto de examen.

4. Leer los siguientes esquemas e intentar responder a las pregunta que allí se plantean.

5. Realizar las prácticas de laboratorio, si no es posible de manera física, hacerlo de forma virtual.

6. Ampliar, en la medida de lo posible, con búsquedas en Internet y/o bibliografía escrita que aparece al final de esta guía.

7. ¡Ir mucho más allá! Al final de esta guía didáctica te lo contamos.


ESQUEMAS DE LOS TEMAS


1. La Ciencia de la Biología

Este tema es una introducción a la Biología, al método científico, al concepto de vida, evolución y medio ambiente.

Cuestiones importantes a retener y responder:

- No hay una definición completamente y científicamente clara de lo que es la Vida, pero sí de la ciencia que lo estudia, la Biología y del método científico que emplea. Se trata de saber a grandes rasgos su objeto de estudio y la importancia que han adquirido en los últimos tiempos en ella la evolución y el medio ambiente.

- Saber como se actúa siguiendo el método científico.


2. Moléculas biológicas

En este tema se verá el agua en los seres vivos y las biomoléculas o moléculas que forman los seres vivos:. hidratos de carbono, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y enzimas.

Cuestiones importantes a retener y responder:

- Funciones del agua en los seres vivos: disolución, transporte, termorregulación, lubricante y agente químico.

- Monosacáridos, disacáridos y trisacáridos: definición, caraterísticas y nombre de los principales. Saber lo que es un enlace glucosídico.

- Aminoácidos y proteínas: definición, estructura, clasificación y propiedades.

- Lípidos: definición, clasificación, características y funciones.

- Ácidos nucleicos y nucleótidos: definición, funciones, estructura del ADN y del ARN.

- ATP (Adenosín trifosfato): propiedades y funciones.

- Enzimas: estructura y mecanismos.


3. La célula

En este tema se tratará la teoría celular, los tipos distintos de células, y las distintas estructuras celulares y partes que componen la célula, finalizando con la comunicación celular y el movimiento celular.

Cuestiones importantes a retener y responder:

- Saber el concepto de teoría celular.

- Distinguir los tipos de células: procariota, eucariota y vegetal.

- Conocer el funcionamiento y estructura de la membrana celular.

- Conocer las partes de la célula, los elementos, organelos u orgánulos celulares: núcleo, nucleolo y cromosomas; centriolo, centrómero y centrosoma; mitocondrias; aparato de Golgi; ribosoma; retículo endoplásmico liso y rugoso; y cloroplastos.

- Conocer como funciona la comunicación celular: unión celular, potencial de acción y transducción de señal.

- Conocer el proceso de motilidad celular.


4. Metabolismo celular

Este tema trata de la relación de la energía con los seres vivos, estudiando el metabolismo celular, el metabolismo energético, la energía celular, y el proceso de fotosíntesis.

Cuestiones importantes a retener y responder:

- Entender claramente los conceptos de metabolismo, anabolismo y catabolismo.

- Conocer las características, propiedades y funciones del ATP.

- Conocer el proceso de respiración aerobia.

- Conocer el proceso de glucólisis como vía metabólica.

- Conocer el Ciclo de Krebs como vía metabólica.

- Conocer la cadena de transporte de electrones como producción de ATP


5. Ciclo y división celular

En este tema se tratará un aspecto clave en Biología celular, como es el ciclo celular y la división celular, dos aspectos de una misma cosa, desvelando procesos como la mitosis, la citocinesis, la meiosis, las funciones del ADN, el dogma central de la Biología, las funciones del ARN, la transcripción, la traducción y las mutaciones en los genes. El tema es muy denso y no es necesario conocer todo con detalle, pero sí sus aspectos principales.

Cuestiones importantes a retener y responder:

- Conocer el ciclo celular y sus fases

- Conocer el proceso de división celular, tipos, y fases

- Conocer la mitosis y sus fases

- Conocer el proceso de citocinesis

- Conocer la meiosis y sus fases

- Conocer las implicaciones biológicas de la reproducción sexual

- Conocer la estructura, funciones y replicación del ácido desoxirribonucleico

- Saber que es el dogma central de la Biología

- Conocer las características del código genético

- Conocer los procesos de transcripción y traducción

- Conocer los tipos y consecuencias de las mutaciones genéticas


6. Mecanismos de la herencia

Este tema trata de Genética, una de las ramas en las que se divide la Biología. Basicamente trata de los mecanismos de la herencia, su funcionamiento genético, la influencia del sexo y el medio ambiente y los genes.

Cuestiones importantes a retener y responder:

- Saber la relación entre herencia y ambiente

- Conocer las Leyes de Mendel y sus conceptos

- Saber lo que son los genes ligados

- Saber como se determina genéticamente el sexo

- Saber, muy a grandes rasgos ya que no forma parte de un curso básico de Biología, las variaciones asociadas a cambios genotípicos, básicamente mutaciones (sin transferencia de material genético) y variaciones con transferencia de material genético. Todo ello está en la introducción, aunque en ella se refiere sólo a procariotas.

- Conocer lo que es la expresión génica, la transformación de la información codificada por los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para el desarrollo y funcionamiento.

- Saber los mecanismos de regulación de los genes, también a grandes rasgos ya que es más propio de un curso avanzado. Prácticamente saber los tipos: sobre la transcripción, de dos componentes y mecanismos reguladores globales.


7. Organismos unicelulares y acelulares

En este tema se tratan los organismos unicelulares y los que están por debajo de ellos, y se pone de relieve su importancia.

Cuestiones importantes a retener y responder:

- Conocer las características de los seres vivos unicelulares y acelulares.

- Saber lo que son los virus, su situación en el mundo de los seres vivos, sus características como seres vivos y su ciclo reproductivo.

- Saber lo que son los viroides y los priones.

- Conocer las características biológicas de los procariotas y su papel en el historia de la Vida.

- Saber lo que son las arqueas, su situación en el mundo de los seres vivos, sus características como seres vivos y su ciclo reproductivo.

- Saber lo que son las bacterias, su situación en el mundo de los seres vivos, sus características como seres vivos y su ciclo reproductivo.


8. Organismos pluricelulares

En este tema se estudiarán características de los organismos pluricelulares, como genética del desarrollo, diferenciación celular, genes selectores y genes reguladores.

Cuestiones importantes a retener y responder:

- Conocer las características y evolución de los organismos pluricelulares

- Saber lo que es la Genética del Desarrollo

- Conocer las etapas del desarrollo temprano en animales

- Saber que es un organismo modelo y la apoptosis

- Conocer como se produce la diferenciación celular y las hipótesis sobre su mecanismo

- Saber lo que son los genes reguladores y donde se activan primero (blastodermo).


BIBLIOGRAFÍA IMPRESA

Fundamentos de Biología. Scott Freeman.



Invitación a la Biología. Helena Curtis,  Adriana Schnek.


Biología. Helena Curtis.


Elementos de Biología. Richard N. Keogh.


Elementos de Biología. José Planas Mestres.



COMO OBTENER EL CERTIFICADO DE APROVECHAMIENTO

Para obtener el Certificado de Aprovechamiento, y si se desea la insignia digital, del curso Principios de Biología es preciso superar un examen de 60 preguntas con cuatro respuestas alternativas sobre las materias que aparecen en el programa del curso. Alrededor de un 15 % de las cuestiones estarán relacionadas con las prácticas de laboratorio. El examen se supera con con al menos un 80% de respuestas acertadas. El examen tiene un tiempo límite de 60 minutos y se puede repetir las veces que se desee.

En la entrada general del curso aparece la dirección web para acceder al examen y poder optar al certificado.


UNA VEZ QUE OBTENGAS EL CERTIFICADO...

¡No te pares! Porque es cuando de verdad comienza el curso de Principios de Biología. Lee, aprende, debate, comenta, haz cursos, busca en Internet y en las bibliotecas, investiga y nunca dejes de aprender. Recuerda que en el mundo actual cambia tan deprisa que requiere reciclaje y actualización de conocimientos.


Completa tu diploma

Si lo deseas, en el reverso del diploma puedes imprimir el programa del curso, bajándote este archivo doc, de Word.



Mejora tu diploma (y tu curriculum vitae)

¡Ve más allá, demuestra que el certificado que posees, además de merecerlo, es una mínima parte de lo que sabes de la materia!

Puedes demostrar los cursos que has hecho con su diploma o certificado y de los trabajos que has realizado con un certificado o informe de vida laboral, pero ¿como puedo avanzar más en mejorar mi currículo?

Si tienes algún artículo o trabajo original relacionado con la materia del curso publicado en Internet, puedes mencionarlo, junto con su dirección web. Si no tienes, puedes escribir artículos en blogs o web especializadas, puedes colaborar en los mismos, o crear tu blog del tema, ¡hazle coger fama y demuestra tu valor! ¿a qué estás esperando para demostrar lo que vales?

Para todos estos méritos, de los que no tienes certificado, pero que puedes demostrar fácilmente se ha creado el Suplemento al certificado de CUVSI. Te puedes bajar un modelo (ficticio, por supuesto) en esta dirección, mencionando tus méritos disponibles en Internet:

Suplemento al certificado de la Ciudad Universitaria Virtual de San Isidoro


Principios de Biología
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Principios de Biología. Metabolismo celular

Fotosíntesis

Hablar de metabolismo celular es hablar de metabolismo energético, ya que ambos conceptos están sumamente relacionados. Para obtener energía las células necesitan respirar y alimentarse, lo mismo que los organismos, al estar formados por células.

El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos procesos complejos, que se desarrollan a nivel molecular, son la base de la vida, ya que permiten las diversas actividades de las células, como son el mantenimiento, crecimiento, reproducción, etc.

En el principio de la vida en la Tierra los procesos metabólicos eran anaerobios para posteriormente transformarse en aerobios, ya que eran más eficaces desde el punto de vista energético. Otro invento evolutivo crucial fue la fotosíntesis, ya que permitió utilizar la abundante energía del Sol. Todo ello ocasionó unos enormes cambios en el planeta, que posibilitaron una atmósfera única, llena de oxígeno y pobre en dióxido de carbono, lo que convierte a la Tierra en un planeta único. Debido a la mejora en los procesos metabólicos y a su eficacia energética, se pudo dar otro paso decisivo en la historia de la vida, la agrupación de las células en colonias, que luego terminaron transformándose en individuos, el paso de la unicelularidad a la pluricelularidad.

La unidad didáctica es algo compleja ya que contiene numerosos procesos bioquímicos y celulares fundamentales en Biología. La lectura detenida junto con el visionado de los vídeos ayuda enormemente al aprendizaje de los mismo. Una manera eficaz de aprender y retener en la memoria los procesos y rutas metabólicas es mediante la realización de dibujos con rotuladores de colores.


1. Metabolismo celular. Metabolismo energético

- Lectura: Wikipedia. Metabolismo
- Vídeo: Instituto ISAF. Célula y energía


2. Energía celular

El ATP

- Lectura: Wikipedia. Adenosín trifosfato
- Vídeo: Profesores Gama. Adenosín Trifosfato

Respiración aerobia

- Lectura: Wikipedia. Respiración aeróbica
- Vídeo: Educatina. La respiración celular aeróbica y generación de ATP
- Animación (en inglés): Saylor Academy. Cellular respiration

Glucólisis

- Lectura: Wikipedia. Glucólisis
- Vídeo: Dr. Luca Merlini. Glucólisis

Ciclo de Krebs

- Lectura: Wikipedia. Ciclo de Krebs
- Vídeo: Profesores Gama. Ciclo de Krebs

Cadena de transporte de electrones

- Lectura: Wikipedia. Cadena de transporte de electrones
- Vídeo: Dr. Luca Merlini. Cadena de Transporte de Electrones y Fosforilación Oxidativa

Fosforilación oxidativa

- Lectura: Wikipedia. Fosforilación oxidativa
- Vídeo: Profee1000. Fosforilación oxidativa

Respiración anaerobia

-Lectura: Wikipedia. Respiración anaerobia
- Vídeo: ceciduke. Respiración celular
- Práctica de laboratorio (vídeo): Cesar D. Respiración anaeróbica

Fermentación

- Lectura: Wikipedia. Fermentación
- Lectura: Wikipedia. Fermentación alcohólica
- Lectura: Wikipedia. Fermentación láctica
- Vídeo: Profe en casa. Respiración celular: fermentación


3. Fotosíntesis

Proceso, reacciones y productos. Fase luminosa. Fase oscura. 

- Lectura: Wikipedia. Fotosíntesis
- Vídeo: Ciencias Osgam. La fotosíntesis
- Animaciones (en inglés): Saylor Academy. Photosynthesis John Kyrk. Light reactions, Dark reactions
- Práctica de laboratorio: UAEH. Práctica de laboratorio de fotosíntesis

Cloroplastos y tilacoides

- Lectura: Wikipedia. Cloroplasto
- Lectura: Wikipedia. Tilacoide
- Vídeo: Andrés Amenabar. Animación en 3D de la fotosíntesis

(Nota: los cloroplastos y su función ya se vieron en la unidad correspondiente a la célula. En esta unidad nos centraremos en su función en la fotosíntesis)

Quimiosmosis

- Lectura: Wikipedia. Quimiosmosis
- Vídeo: Alejandra Jácome. La teoría quimiosmótica


Cuestionario de esta unidad


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Biblioteca de investigaciones. La respiración aerobia y anaerobia
- Lectura: VV. AA. Diseño y aplicación de una práctica de fotosíntesis para estudiantes de biología celular del IPC-UPEL
- Vídeo: Khan Academy. Adenosin triphosphate (en inglés)
- Vídeo: Mayte ANTARTIDA. Evolución de la respiración aerobia
- Animaciones: Educastur. Animaciones de la fotosíntesis


Principios de Biología
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Principios de Biología. Metabolismo celular. Cuestionario


1. Cual de estas respuestas NO es una tendencia a la hidrólisis del ATP:

A. Solvatación
B. Localización electrónica
C. Tensión eléctrica
D. Energía de estabilización por resonancia


2. El ciclo de Krebs en las células procariotas se produce en:

A. Las mitocondrias
B. El centrosoma
C. El aparato de Golgi
D. El citoplasma


3. En la fosforilación oxidativa se produce:

A. ATP
B. ADP
C. NADH
D. Glucosa


4. ¿Cuál es la función más importante de los cloroplastos en la fotosíntesis?:

A. Transformar el ATP en ADP + Pi
B. Transformar la materia inorgánica en orgánica
C. Captar la energía solar
D. Destruir los compuestos de deshecho


Metabolismo celular
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Observación de las células con el microscopio electrónico. Práctica virtual


El microscopio electrónico puede conseguir aumentos de 100.000 X, frente a los máximos 1.000 X del microscopio óptico. Por esta razón se usa para estudiar con detalle los elementos de la célula.

Uno de los métodos de estudio de la célula es la microscopia. Por el pequeño tamaño de los elementos que la componen, se utiliza la microscopía electrónica, concretamente y para el estudio de sus elementos, la microscopía electrónica de transmisión.

No se usa luz como fuente de iluminación, sino un fino haz de electrones acelerados a gran velocidad. Al atravesar la muestra, estos se dispersan en diferentes trayectorias que según las características de la ultraestructura del material que atraviesan. La imagen formada se aumenta y proyecta en una pantalla fluorescente, pudiendo visualizarse en tiempo real o registrarse digitalmente o en negativos para estudios posteriores.

Las muestras biológicas cuando llegan al laboratorio o unidad de microscopía electrónica de transmisión, son preparadas para su observación. Generalmente son sometidas a procesos de fijación, deshidratación e inclusión en resinas, proporcionando al material la dureza y el soporte necesarios para su sección en cortes de un grosor aproximado de 60 nm. Para observar cualquier muestra biológica, mejorando la interacción entre esta y el haz de electrones, se realiza un proceso de contraste de las secciones con metales pesados. Para obtener secciones tan finas se usa un ultramicrotomo (aquí se puede ver una imagen).


Muestras celulares observadas con microscopía electrónica de transmisión

Para ver la imagen más grande, hacer clic sobre la misma

Bacillus subtilis
Bacteria Bacillus subtilis, en la que se puede observar el glicocálix en la membrana,
como pelo o cabello (escala 200 nm)

Retículo endoplásmico rugoso
Retículo endoplasmático rugoso alrededor del núcleo, los círculos oscuros son mitocondrias

Núcleo celular
Núcleo celular. La parte oscura es el nucleolo

Centrosoma
Centrosoma cercano al núcleo en la división del citoplasma (citocinesis).
Esquina inferior derecha, señalizado por una flecha

Centriolo
Centriolo con los nueve tripletes de microtúbulos en célula de cerebro embrionario de ratón

Mitocondrias
Mitocondrias en tejido pulmonar de mamífero

Aparato de Golgi
Aparato de Golgi en leucocito humano

Cloroplasto
Cloroplasto de Chlamydomonas reinhardtii, un alga verde unicelular
que contiene un pirenoide (masa proteica) rodeado de almidón


Anexo: Técnicas básicas, metodología de investigación y guiones de prácticas

Campos Rosende, Asunción. Metodología de la microscopía electrónica de transmisión/barrido

Lux, Alexander. Microscopía electrónica, ultraestructura y citología vegetal

Universidad de Murcia. Técnicas instrumentales básicas en Biología Celular

VV. AA. Técnicas Básicas en Microscopía Electrónica de Transmisión


Principios de Biología
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Principios de Biología. La célula. Cuestionario


1. Cual es la respuesta más adecuada para la composición de la membrana plasmática:

A. Una bicapa fosfolipídica
B. Una bicapa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente
C. Una bicapa de fosfolípidos, por proteínas unidas covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos no covalentemente
D. Una bicapa proteínas-lípidos-lípidos-proteínas


2. ¿Cuáles de estas células no poseen una pared celular rígida?:

A. Trigo
B. Alga unicelular
C. Champiñón
D. Tigre


3. El orgánulo celular, con función empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso, es:

A. El núcleo celular
B. La mitocondria
C. El centrosoma
D. El aparto de Golgi


4. ¿Cuál de estos orgánulos celulares posee ADN, además del nucleo celular?:

A. El cloroplasto
B. La mitocondria
C. El aparato de Golgi
D. El retículo endoplasmático


La célula
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