miércoles, 22 de agosto de 2007
TAREAS UNIDAD 1 DE BIOLOGÍA I
TAREA 1
Preguntas: contestar de manera individual por escrito
1. ¿Qué teorías conoces sobre el origen del universo?
2. ¿Qué es una galaxia?
3. ¿En qué galaxia está la Tierra?
4. ¿Qué es el sistema solar?
5. ¿De qué gases está compuesta la atmósfera actual de la Tierra?
6. ¿Qué edad tiene la Tierra?
7. ¿Qué es un año luz?
8. ¿Qué es un planeta?
9. ¿Cuáles son los elementos mas comunes en la Tierra?
10. ¿Qué elemento caracteriza a los seres vivos?
TAREA 2
Preguntas: contestar de manera individual por escrito
1. ¿ Qué características presentaron los primeros seres vivos?
2. ¿ Qué es una teoría? Que tienen que ver las teorías con los modelos?
3. ¿Cuál es la diferencia entre astrología y astronomía?
4. ¿Cuales fueron las condiciones iniciales en la tierra que hicieron posible la aparición de la vida?
5. ¿Qué tiene que ver Aristóteles con la Biología?
TAREA 3
1. ¿Qué teoría es la más aceptada para explicarnos el origen del universo?
2. ¿Qué pruebas apoyan esta teoría?
3. ¿En que consiste la teoría de Kant Laplace?
4. ¿Cual es su fundamentación?
5. ¿Cuál fué la probable composición y característica de la atmósfera primitiva?
6. ¿Qué teorías conoces acerca del origen del planeta tierra?
7. ¿Cómo fue desechada la teoría de la generación espontánea?
8. ¿ En qué consiste la teoría de Oparin-Haldane sobre el origen de la vida?
9. ¿ Como se forman los coacervados?
10. ¿En que consiste el experimento de Miller para explicar la formación de las moléculas de la vida? (aminoácidos)
11. ¿Qué hubiera sucedido si la atmósfera primitiva hubiera contenido oxígeno?
12. ¿Por qué evolucionaron las células de consumidoras a productoras?
13. ¿Cuál es el efecto de la fotosíntesis en la atmósfera primitiva?
TAREA 4
Contesta
1. ¿Qué es generación espontánea?
2. ¿Qué observaciones dieron como resultado la hipótesis de la generación espontánea?
3. ¿Por qué se desarrollaron microorganismos en los experimentos de Needham?
4. ¿Cómo demostró Pasteur que no ocurre generación espontánea en los caldos?
5. Un amigo te dice que algunas plantas salen del terreno por generación espontánea. Diseña un experimento para someter a prueba la hipótesis de la generación espontánea en las plantas.
MANEJO DEL MICROSCOPIO
OBJETIVOS:
1. Conocer y manejar adecuadamente las partes del microscopio
2. Aprender a enfocar correctamente en el microscopio
3. Conocer los cuidados del microscopio
4. Aprender a preparar una muestra adecuadamente para la observación al microscopio
INTRODUCCION
El estudio de los organismos vivos requiere de aparatos de precisión como lo es el microscopio, en el laboratorio de biología empleamos dos tipos:
MICROSCOPIO COMPUESTO. El cual utiliza un juego de 2 lentes (ocular y objetivos) para ampliar la imagen, la cual se observa invertida. Las muestras apropiadas para su observación serán aquellas que dejen pasar luz a través de ellas, deberán de ser monoculares.
MICROSCOPIO ESTEREOSCOPICO O LUPA BINOCULAR. La visión se obtiene por reflexión de la luz que incide sobre la muestra, posee un inversor que permite observar la imagen derecha. Su observación es generalmente de conjunto, debido a su gran campo; por ejemplo: se puede observar una mosca completa, mientras que en microscopio compuesto, sólo sería posible
ver las alas y éstas por ser muy transparentes. La visión estereoscópica o sensación de relieve se obtiene cuando cada ojo recibe una imagen por separado captada por cada sistema óptico prácticamente cada ocular constituye un microscopio compuesto independiente.
Aunque las variaciones del microscopio son muy diversas, podemos considerar que básicamente están constituidos por 3 sistemas:
a) Sistema mecánico;
b) Sistema de iluminación;
c) Sistema óptico.
a) SISTEMA MECANICO
Base o pie. Soporta las demás estructuras del microscopio y contiene a la fuerza de luz.
Brazo. Une a la base con el tubo ocular, contiene a los tornillos macrométricos y micrométricos, sirve de apoyo para trasladar el microscopio.
Tornillo macrométrico. Proporciona avances rápidos en la platina, en el orden de centímetros.
Tornillo micrométrico. Proporciona avances en la platina en orden de milímetros.
Platina. Sirve para colocar las muestras a observar y contiene al condensador y al diafragma
Carro de platina. Controla los desplazamientos del portaobjetos.
Revólver. Contiene a las lentes oculares. (10X, 40X, 100X)
b) SISTEMA DE ILUMINACION
CONDENSADOR. Está situado por debajo de la platina de modo que puede subir o bajar, su función es concentrar y enfocar los rayos provenientes de la fuente luminosa situada en la base del microscopio a fin de iluminar el campo visual.
Diafragma o iris. Se localiza en la parte inferior del condensador, una abertura regulable por medio de una placa lateral que va a controlar la cantidad de luz que saldrá hacia el condensador.
Fuente luminosa. Se localiza en el pie o base del microscopio, es generalmente una lámpara integrada a la base.
c)SISTEMA OPTICO
Lente objetivo. Aumenta la imagen de la muestra a observar; se presenta en diversos aumentos: Lupa (X), Seco débil (10 X), Seco fuerte (40 X), e Inversión (100 X).
NOTA: La palabra SECO para las lentes de 10 X y 40 X, se emplea porque para su utilización no se requiere colocar ninguna sustancia entre el lente y la preparación.
La palabra INMERSION se emplea porque se debe sumergir la lente 100 X en aceite de inmersión, para poder observar con nitidez la muestra.
Lente ocular. Amplia la imagen producida por el lente objetivo, está localizada en la parte superior del tubo del microscopio.
NOTA: El símbolo X (por) que aparece después del número de cada lente, significa que se deberá multiplicar el aumento de la lente objetivo por el aumento de la lente ocular, para así obtener el aumento total alcanzado por el juego de lentes.
REGLAS GENERALES PARA EL CUIDADO DEL MICROSCOPIO
1. Traslado. Se toma con la mano derecha el brazo del microscopio y con la mano izquierda la base.
2. El cordón se deberá enrollar sobre si mismo , no alrededor del cuerpo del microscopio.
3. El microscopio se encenderá hasta que comience la observación.
4. Ya encendido, no se apagará constantemente, sino hasta finalizar la observación de todas las muestras que se indiquen en la práctica, mientras no se observe, se disminuirá la intensidad luminosa.
5. Mientras permanezca encendido se evitará realizar cualquier movimiento brusco.
6. Se evitará manejarlo con las manos húmedas o mojadas.
7. Cuando no se esté observando, deberá eliminarse la lente ocular con el objeto de menor aumento.
8. El sistema óptico y de iluminación nunca deberá ser tocado con los dedos.
9. No se deberán colocar los portaobjetos mojados sobre la platina.
10. Después de usar el lente de inmersión se deberá limpiar con un paño suave o con un papel higiénico.
11. En las preparaciones en fresco siempre deberá cubrirse con cubreobjetos.
OBTENCION DE UN BUEN ENFOQUE:
MICROSCOPIO COMPUESTO:
l. Colocar el portaobjetos sobre la platina del microscopio.
2. Utilizar el objetivo de menor aumento.
3. Deslizar el tubo del microscopio por medio del tornillo macrométrico, observando lateralmente hasta que el objetivo quede cerca del portaobjetos.
4. Observar a través de los oculares subiendo lentamente el tubo del microscopio hasta observar la preparación enfocada, no debe bajarse el tubo del microscopio mientras se está observando, porque puede llegar a chocar el objetivo con el portaobjetos y ocasionar desperfectos.
5. Afinar la imagen moviendo lentamente el tornillo micrométrico.
6. Si se desea mayor aumento, girar el revolver al objeto adecuado.7. Si se utiliza el objeto de inmersión (100 X) colocar sobre la preparación una gota de aceite de inmersión y baja el tubo del microscopio hasta que la lente del objetivo toque a la gota, observa y ajusta cuidadosamente después de su uso limpiar el objetivo con un tejido suave (papel seda).
GENERACIÓN ESPONTÁNEA
En las civilizaciones antiguas, mucha gente estudiaba la naturaleza, la observaban y proponían hipótesis o explicaciones, para lo que veían.
Sin embargo, sus hipótesis muy pocas veces eran sometidas a pruebas. Antes de empezarse a usar el método científico, no se obtuvieron respuestas confiables a las interrogantes que había acerca de la naturaleza. Ha habido varias hipótesis en relación con la forma en que se originan los seres vivientes.
La generación espontánea es la hipótesis que dice que los seres vivientes se pueden originar de materia no viviente.
El maestro y filósofo griego Aristóteles (384-322 AC) creía en la generación espontánea. Aristóteles había observado una charca durante un largo período de sequía. El agua de la charca se fue secando hasta que solo quedó fango
en el fondo. Al terminar la sequía, la charca se volvió a llenar de agua. Aristóteles observaba que, al principio, no había peces. Después, observó peces en la charca. Aristóteles llegó a la conclusión de que estos peces no habían sido producidos por otros peces, porque todos los peces que había antes murieron durante la sequía. Llegó a la conclusión de que los nuevos peces habían salido del fango.
Aristóteles creía también que las moscas salían de la carne podrida de los animales. Pensaba que otros tipos de insectos salían de la madera, de las hojas secas y hasta del pelo de los caballos. Aristóteles creía en la abiogénesis, que es otro nombre para la generación espontánea.
Hasta la mitad del siglo 17, la mayor parte de la gente aceptó la hipótesis de la generación espontánea.
Francisco Redi (1626-1697), un médico y científico italiano, no estaba convencido de que las moscas salían de la carne podrida. Redi observó que las moscas se posaban en la carne podrida. Redi también observó que en la carne aparecían pequeños organismos blancos parecidos a gusanos. Estos gusanos se comían la carne podrida. Eventualmente, los gusanos dejaban de moverse y se convertían en pequeñas estructuras ovaladas. Redi colocó algunas de estas estructuras en frascos de cristal y los cubrió. Después, notó que de estas estructuras salían las moscas. Estas moscas se parecían a las moscas que había observado antes en la carne podrida. Redi formuló la hipótesis de que las moscas que se habían desarrollado de los gusanos eran la progenie de las moscas originales.
Redi diseñó un experimento para determinar si se desarrollaban gusanos en caso de que no se dejara a ninguna mosca entrar en contacto con la carne. Puso carne en ocho frascos. Cuatro de ellos permanecieron abiertos. Selló los otros cuatro frascos. En los frascos abiertos, observó que había moscas continuamente. Después de un corto período de tiempo, había gusanos solo en los frascos abiertos. Redi llegó a la conclusión de que los gusanos aparecían en la carne descompuesta solo si las moscas habían puesto antes sus huevos en la carne.
Los que se oponían a las ideas de Redi porque apoyaban la idea de la generación espontánea, alegaron que no se había permitido que el aire entrara a los potes sellados. Ellos decían que la falta de aire evitaba que hubiera generación espontánea. Redi rediseñó su experimento y usó cubiertas. Estas cubiertas permitían que entrara el aire, pero dejaban fuera las moscas. No aparecieron gusanos en los potes cubiertos de esta manera.
Los experimentos de Redi confirmaron la hipótesis de la biogénesis. La biogénesis es la hipótesis que propone que los seres vivientes provienen de otros seres vivientes. Los experimentos de Redi presentaron evidencia en contra de la hipótesis de la generación espontánea.
Los proponentes de la generación espontánea aceptaron la hipótesis de que las moscas provienen de moscas. Sin embargo, todavía creían que los microorganismos, organismos muy pequeños que solo se ven a través de un microscopio, se producían por generación espontánea.
NEEDHAM, SPALLANZANI Y PASTEUR
Entre los proponentes de la hipótesis de la generación espontánea, estaba John Needham (1713-1781), un científico inglés. Needham llevó a cabo numerosos experimentos en los que preparaba unos caldos de carne y vegetales. Entonces, los dejaba estar en envases con tapones de corcho que no estaban bien ajustados. De hecho, creía que, al hervir los caldos, mataría todos los microorganismos que había en ellos. Pasados unos días, Needham observó que los caldos contenían microorganismos. Needham llegó a la conclusión de que los microorganismos tenían que haberse desarrollado de los caldos. Los descubrimientos de Needham apoyaron la hipótesis de la generación espontánea de los microorganismos. Él no se dio cuenta de que los microorganismos pudieron entrar porque los frascos no estaban bien cerrados.
Lazzaro Spallanzani (1729-1799) era un científico italiano que repitió los experimentos de Needham. Spallanzani tuvo particular cuidado al hervir las mezclas y al llenar los frascos. Usó corchos para tapar la mitad de los frascos. Selló herméticamente la otra mitad de los frascos. Spallanzani observó que los seres vivientes aparecieron solamente en los frascos tapados con corcho. Presentó este experimento como evidencia de que no hay generación espontánea. Pero los proponentes de la generación espontánea señalaron que se había excluido el aire de los frascos sellados. Sostenían que el aire era esencial para que hubiera generación espontánea. Los biogenesistas, sin embargo, creían que el aire era la fuente de la contaminación y había que excluirlo.
Empezó colocando caldo en varios frascos. Después, calentó los cuellos de algunos de los frascos y les dio la forma del cuello de un cisne (como se ilustra a continuación)
El resto de los frascos tenían los cuellos derechos. Entonces, Pasteur hirvió el caldo de todos los frascos, permitiendo que saliera vapor de los cuellos de los frascos. Los frascos con cuellos derechos fueron expuestos al aire y sellados después. Los microorganismos crecieron solamente en los frascos con el cuello derecho.
La forma de cuello de cisne en algunos de los frascos permitía que entrara el aire. Pero las partículas de polvo se quedaban en las partes de abajo de los cuellos. Al no generarse microorganismos en estos frascos, Pasteur llegó a la conclusión de que la generación de microorganismos dependía directamente de la contaminación por los microoganismos de las partículas de polvo que hay en el aire. El trabajo de Pasteur confirmó la hipótesis de la biogénesis.
ORIGEN DE LA VIDA
La teoría más aceptada actualmente para tratar de explicar el origen del Universo es la de la Gran Explosión o Big-Bang, enunciada por George Gamow, propone que toda la materia y la energía estuvieron en un tiempo en una esfera densa de neutrones y energía llamada hilem o ylem, la cual explotó dando lugar al Universo y a su expansión hace 15 mil millones de años. La temperatura de miles de millones de grados descendió a miles de grados, enfriándose la masa de neutrones, los cuales se convirtieron en protones y electrones asociándose a su vez para formar el átomo más simple: el Hidrógeno.
La formación de las Estrellas y los Elementos se inició con enormes y turbulentas nubes de gas Hidrógeno. La atracción de las masas de estas nubes hace que se concentren y adquieran una rotación lenta, por lo que se forma una densa bola de gas que adquiere una mayor velocidad de rotación. Los átomos de hidrógeno son atraídos hacia el centro de la bola produciendo calor; cuando la temperatura llega al millón de grados, nace la estrella.
En este momento, los átomos de hidrógeno pasan a un estado líquido denominado plasma en el cual todos los electrones y protones se mueven libremente chocando entre sí.
Ocasionalmente colisionan dos protones, con tal fuerza que uno de ellos se transforma en neutrón y ambas partículas se funden formando un solo núcleo atómico, el cual, al chocar con otro protón provoca la formación de un núcleo triple.
Este núcleo triple al chocar con otro núcleo triple provoca la liberación de dos protones individuales formándose un núcleo de cuatro partículas ó partícula alfa que corresponde al núcleo de Helio.
Al añadirse uno o más protones y neutrones en el núcleo (con sus correspondientes electrones girando alrededor del núcleo), se forma un nuevo elemento químico.
En el caso de una estrella como el Sol, el Hidrógeno se transforma en Helio, y durante 5 mil millones de años más, todo el hidrógeno transformado en Helio se acumulará en su centro; el Sol se enfriará y contraerá elevando su temperatura interna. En su núcleo se producirá la fusión de Helio para producir Carbón y finalmente explotará convirtiéndose en una Gigante Roja la cual destruirá a Mercurio, Venus y a la Tierra.
En estrellas mucho más masivas que el Sol, una vez que han formado Carbón, se enfrían y colapsan, y debido a la gran masa que poseen se ejerce una presión sobre su núcleo lo que eleva su temperatura iniciándose otras reacciones de fusión que dan origen a elementos químicos más complejos hasta llegar a formar Hierro. Cuando éste se acumula en el núcleo de la estrella, las reacciones termonucleares ya no pueden proseguir para formar elementos químicos más pesados y la energía se absorbe provocando el enfriamiento de la estrella, esta se colapsa y se contrae.
Al contraerse, alcanza temperaturas y densidades tan grandes, que los núcleos atómicos chocan unos con otros, lo que impide que la contracción siga y la estrella explota arrojando al espacio una gran cantidad de material en que van los elementos químicos formados en su interior; la estrella se transforma en una Supernova.
Durante las altas temperaturas que se generan en el colapso y la subsecuente explosión de la Supernova, muchos núcleos atómicos se rompen, liberando protones y neutrones, que al ser atrapados por otros núcleos, aumentan su número atómico formando elementos más pesados que el Hierro, hasta llegar al Uranio.
La fragmentación de una nube de material interestelar, en la que probablemente existía una gran cantidad de elementos y moléculas, dio por resultado la formación de nubes más pequeñas, cada una de las cuales se seguía contrayendo a su vez. Una de ellas, la llamada Nubulosa Solar, acumuló material en su centro, donde se formaría el Sol; en el resto se formaron pequeñas condensaciones a partir de granos de polvo, moléculas y átomos. La nube se comenzó a contraer formando un disco que giraba alrededor del Protosol.
Hace 4500 millones de años, el Sol empezó a emitir energía generada por los procesos termonucleares que ocurrían en su interior, empujando hacia las partes externas de la nebulosa el material más ligero.
Los planetas se formaron a partir de la condensación del material del disco que giraba alrededor del Sol; Mercurio, Venus, la Tierra y Marte se formaron en un medio pobre en Hidrógeno y Helio, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón, se formaron lejos a partir de un medio rico en gases como el Hidrógeno, Helio, Metano, Amoníaco y otros que hasta la fecha se conservan.
La atmósfera actual está formada por 21% de Oxígeno ( O2 ), 78% de Nitrógeno (N), y el 1% restante de Dióxido de Carbono (CO2) - 0.03%-, vapor de agua (H2O), y muy pequeñas cantidades de otros gases (argón, helio, metano, neón.)
Probablemente la Tierra Primitiva tuvo una atmósfera formada por Metano (CH4), Amoníaco (NH3), vapor de Agua (H2O), ácido cianhídrico (HCN), ácido sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno (H2S) e Hidrógeno (H); carecía de Oxígeno, lo cual le daba un fuerte carácter reductor. Se cree que estas sustancias relativamente sencillas se fueron combinando poco a poco para dar lugar a moléculas cada vez más complejas, las cuales se combinaron entre sí para dar lugar a sistemas o grupos organizados de moléculas que servían de "modelos" para que las sustancias químicas del medio se organizaran a su alrededor dando lugar a otros sistemas moleculares iguales al "modelo".
En 1921, Alexander I. Oparin, bioquímico ruso, propuso que los primeros compuestos orgánicos se formaron abióticamente sobre la superficie del planeta (abiótico = en ausencia de vida o producido sin la intervención de los seres vivos); y que los seres vivos se desarrollaron a partir de dichas sustancias orgánicas que les precedieron. Oparin también propuso que la atmósfera primitiva no contenía oxígeno, sino hidrógeno, metano, y amoníaco, los cuales reaccionaron entre sí gracias a la energía de la radiación solar, de la actividad eléctrica de la atmósfera y de fuentes de calor como los volcanes, dando como resultado la formación de compuestos orgánicos de alto peso molecular llamados Coacervados (que constituirían una especie de puente entre los compuestos orgánicos y las células), que disueltos en los océanos primitivos dieron origen a los primeros seres vivos.
En 1952, el químico Stanley L. Miller, bajo la dirección del Dr. Harol C. Urey, construyó un aparato formado por esferas y tubos de vidrio en el cual hacía circular una muestra de una hipotética atmósfera primitiva: una mezcla de vapor de agua, hidrógeno, amoníaco, y metano. Miller sabía que estas sustancias reaccionaban entre sí muy lentamente, a no ser que se dispusiera de algún tipo de energía para estimular la actividad química. La electricidad podía ser una fuente de tal energía, que en los tiempos históricos primitivos, debió ser en forma de rayos. En este aparato utilizó una chispa eléctrica para simular la descarga atmosférica, como se supone que eran las que existieron; los gases circulaban a través de la cámara de la chispa, pasando después por una cámara donde se condensaban simulando así la lluvia que debería haber caído sobre los mares durante una tormenta eléctrica.
Después de una semana se analizó la "primitiva agua de mar", y se encontró una multitud de sustancias orgánicas, todas ellas existentes en la naturaleza como constituyentes de los organismos.
Dentro de estas sustancias importantes, se encontraron aminoácidos, moléculas que son las unidades estructurales de las proteínas (constituyentes de los seres vivos).
Protobionte: (Protos= primero, Bios= vida, Ontos= ser) Es un término propuesto por Oparin para denominar a las estructuras precelulares que se diferenciaban entre sí por su grado de organización interna, por el tipo de sustancias que los conformaban y por su estabilidad, teniendo en común el ser sistemas abiertos, capaces de intercambiar materia y energía con el medio ambiente creciendo y fragmentándose a menudo en otros sistemas similares.
Eubiontes: (eu=bien, Bios=vida, ontos=ser) Son los primeros seres vivos que existieron y que evolucionaron de los protobiontes más complejos. Los eubiontes fueron capaces de transmitir la información sobre su estructura interna y sobre su grado de organización funcional a sus descendientes.
El ser Heterótrofos (heteros=diferente, trofo=alimento), es decir, no fabricaban su propio alimento, sino que lo tomaban ya elaborado de diferentes lugares, ya que existía una gran cantidad de materia orgánica disuelta en los mares primitivos, y que se había formado de manera abiótica.
Esto trajo como consecuencia: 1º: el empobrecimiento del "caldo primitivo" con lo cual ya no pudo darse un nuevo comienzo de vida, puesto que faltaron las moléculas necesarias para el comienzo de ella.
2º: no hubo condiciones para la configuración de moléculas complejas, ya que todas las moléculas medianamente grandes que hubieran podido fomentar una evolución ya habían sido asimiladas.
La vida puso seguir existiendo gracias a la aparición (en el curso de la evolución biológica) de los seres Autótrofos (Auto=por sí mismo, trofos=alimento) , seres que sintetizaban en su interior la molécula llamada "porfirina", (la cual también se puedo haber sintetizado de manera abiótica) y que tiene la propiedad de absorber la luz visible con lo que se desarrolla el proceso de Fotosíntesis en el que se producen compuestos orgánicos de los que se obtiene energía. Los heterótrofos pudieron cubrir sus necesidades de energía y de elementos básicos para su reproducción engullendo a autótrofos y a otros heterótrofos, descomponiéndolos en elementos moleculares para poder conservar la propia vida.
Los primeros organismos fotosintéticos probablemente utilizaban (para reducir el CO2) el Hidrógeno presente en compuestos como el ácido sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno (H2S) o bien tomándolo del Hidrógeno molecular presente en la atmósfera reductora.
A partir de los primeros organismos fotosintéticos que habían aparecido, pronto evolucionaron formas más complejas que utilizaban, como donadora de hidrógeno necesario para los procesos de reducción, la molécula de AGUA (H2O), sintetizando materias alimenticias a partir de sustancias inorgánicas, que implica, además, la liberación de Oxígeno. Este proceso requiere igualmente de energía solar.
Como resultado de los procesos fotosintéticos que ocurrían en los organismos que contenían Clorofila (molécula que absorbe y libera la energía luminosa en la fase del rompimiento de la molécula de agua durante la fotosíntesis), hace unos tres mil millones de años, se empezó a acumular muy lentamente el oxígeno libre en la atmósfera, transformándola de reductora a oxidante. Esto, además hizo posible la existencia de organismos vivos que pudieran respirar el oxígeno; además, el oxígeno (O2) y el ozono (O3) impidieron la penetración de los rayos Ultravioleta (UV) del sol, por lo que la vida produjo por si misma un escudo o "pantalla" que permite el paso de la luz solar tan necesaria por ser rica en Energía, y que impide el paso de la parte destructora de esa luz.