Diálogo en la Consulta Médica

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Cuestionario de Biología

1. Define el término de biología:

   Es la ciencia que estudia la vida en todas sus formas y en todos sus niveles de organización.

2. ¿Cuáles son los principios unificadores de la biología?

   • Teoría celular: Todos los seres vivos están constituidos por células. (Schwann – 1838).
   • Teoría de la evolución: Todas las especies han evolucionado de un ancestro común. (Darwin – 1858).
   • Leyes de la herencia: Explican por qué nos parecemos a nuestra familia. (Mendel – 1860).
   • Teoría de la homeostasis: Habla de la regulación del medio interno de las células de los seres vivos. (Bernard – ~1865, concepto desarrollado posteriormente).

3. ¿Cuáles son las etapas que integran el método científico?

   • Observación.
   • Desarrollo de hipótesis.
   • Experimentación.
   • Análisis de resultados y conclusiones (Posible respuesta: Si… entonces…).

4. ¿En qué consiste la teoría del Big Bang o de la gran explosión?

   La teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión tiene el objeto de explicar cómo se produjo el origen del universo. Esta teoría sostiene que el universo se creó por una gran explosión a partir de un estado de masa concentrada en un punto pequeño de alta temperatura, llamado a veces “Huevo Cósmico” o singularidad inicial.

   En 1929, Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejan unas de otras a velocidades (relativas a la Tierra) directamente proporcionales a su distancia. Este hecho se conoce ahora como la ley de Hubble. A partir de las investigaciones de Hubble se desarrolló la teoría del Universo en expansión. Según esta, la gran explosión del Big Bang fue tan violenta que, a pesar de la atracción de la gravedad entre los cuerpos celestes, el Universo todavía sigue expandiéndose.

5. ¿En qué experimento se basó Redi para hacer sus primeras hipótesis y qué conclusiones obtuvo?

   Francesco Redi colocó un trozo de carne en tres jarras iguales: la 1ª la dejó abierta, la 2ª la tapó con un corcho y la 3ª la dejó cubierta con un trozo de tela bien atada. Después de unas semanas, Redi volvió. Vio que en la 1ª jarra, la que estaba abierta, habían crecido larvas. En la 2ª y 3ª jarra, su interior estaba podrido y olía mal, pero no había crecido ninguna larva. Por lo tanto, concluyó que la carne de los animales muertos no puede engendrar gusanos a menos que las moscas depositen en ella sus huevos.

   Llevó a cabo otro experimento similar: puso carne y pescado en un frasco cubierto con gasa o con un mosquitero, obteniendo los mismos resultados y reforzando su conclusión.

6. ¿Cómo realizó Pasteur sus primeros experimentos, respecto a que en las infusiones no se producen microorganismos si en ellas solo penetra el aire puro?

   Louis Pasteur realizó una serie de experimentos que refutaron definitivamente la teoría de la generación espontánea. Preparó infusiones (caldos nutritivos) en matraces de vidrio a los que calentó y estiró el cuello para darles una forma de “cuello de cisne”. A continuación, hirvió el contenido para esterilizarlo, eliminando cualquier microorganismo presente. Estos matraces permanecieron abiertos al aire a través del cuello curvado, permitiendo la entrada de aire pero atrapando las partículas de polvo y los microbios en las curvas. Observó los matraces durante varios meses y no detectó la presencia de microorganismos en el líquido.

   Pasteur concluyó que los microorganismos que aparecían habitualmente en las infusiones llegaban a ellas a través de las partículas de polvo atmosférico y se reproducían al encontrar un medio rico en nutrientes. El cuello largo y sinuoso de sus matraces retenía estas partículas, impidiendo la contaminación del líquido, que permanecía estéril. Comprobó también que si inclinaba los matraces, permitiendo que el líquido entrara en contacto con el polvo retenido en el cuello, sí se producía el crecimiento de microorganismos.

7. ¿En qué consiste la teoría de la síntesis abiótica? ¿De qué sustancias estaba constituida la atmósfera reductora primitiva de acuerdo a Oparin?

   La teoría de la síntesis abiótica (o abiogénesis química), propuesta por Oparin y Haldane, postula que la vida surgió a partir de materia inorgánica mediante procesos físico-químicos.

   Según esta teoría, la acción de diferentes tipos de energía (descargas eléctricas, radiación UV) sobre los gases de la atmósfera primitiva provocó la síntesis de moléculas orgánicas sencillas (monómeros como aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos, bases nitrogenadas) en el medio acuático. La acumulación de estas moléculas en los océanos primitivos formó lo que se conoce como la “sopa primitiva“.

   De acuerdo a Oparin, la atmósfera primitiva era reductora y estaba constituida principalmente por: metano (CH₄), amoniaco (NH₃), hidrógeno (H₂) y vapor de agua (H₂O).

8. ¿En qué consiste el experimento de Miller y Urey y cómo demostraron la síntesis abiótica de compuestos orgánicos?

   Stanley Miller y Harold Urey diseñaron un experimento en 1953 para probar la hipótesis de Oparin-Haldane. Colocaron en un recipiente cerrado una mezcla de gases que simulaban la atmósfera primitiva (agua, amoníaco, metano e hidrógeno) y la sometieron a descargas eléctricas de alto voltaje (simulando rayos) mientras hacían circular vapor de agua. Después de una semana, analizaron el agua condensada y observaron la formación de varios aminoácidos y otros compuestos orgánicos sencillos. Este experimento demostró experimentalmente que era posible la formación de materia orgánica (los bloques de construcción de la vida) a partir de materia inorgánica en las condiciones de la Tierra primitiva.

9. Define el concepto de célula:

   La célula es la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.

   Se clasifican por morfología en: unicelulares (organismos de una sola célula) y pluricelulares (organismos formados por muchas células).

   Se clasifican por complejidad en: procariotas y eucariotas.

10. ¿Cuáles son las características de las células procariotas y eucariotas?

    • Procariotas: No tienen un núcleo definido (su material genético está disperso en el citoplasma en una región llamada nucleoide). Carecen de organelos membranosos. Son estructuralmente más simples y generalmente más pequeñas. Ejemplo: bacterias.
    • Eucariontes: Tienen un núcleo verdadero que encierra el material genético. Poseen organelos membranosos especializados (mitocondrias, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, etc.). Son estructuralmente más complejas y generalmente más grandes. Constituyen a los animales, plantas, hongos y protistas (incluyendo a los humanos).

11. ¿Qué tipo de nutrición tienen los organismos capaces de producir sus propios alimentos?

    Nutrición autótrofa. Estos organismos (como plantas y algunas bacterias) sintetizan sus propias moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas, usando energía lumínica (fotosíntesis) o química (quimiosíntesis).

12. ¿Qué se considera un organismo heterótrofo?

    Aquel que no es capaz de producir sus propios alimentos y necesita obtener moléculas orgánicas consumiendo a otros organismos o materia orgánica. Ejemplos: animales, hongos, la mayoría de las bacterias y los humanos.

13. ¿Cuál es la importancia del agua y los minerales en las células?

    Agua (H₂O):

    • Es la molécula más abundante (70-90% del peso celular).
    • Actúa como un excelente disolvente, permitiendo que ocurran las reacciones químicas celulares en un medio acuoso.
    • Funciona como vehículo de transporte de sustancias (nutrientes, desechos) dentro del organismo y entre la célula y su medio.
    • Ayuda a regular la temperatura corporal gracias a su alta capacidad calorífica (amortiguación térmica).

    Sales Minerales:

    • Función estructural: Forman parte de estructuras de soporte y protección, como huesos, dientes o conchas.
    • Función reguladora: Disueltas en forma de iones, participan en numerosos procesos celulares vitales, como la contracción muscular (Ca²⁺), la transmisión del impulso nervioso (Na⁺, K⁺), la coagulación sanguínea (Ca²⁺), la síntesis de proteínas (Mg²⁺), el mantenimiento del equilibrio osmótico y el pH.

14. Explique las funciones de los siguientes compuestos orgánicos: proteínas, carbohidratos, lípidos y vitaminas:

    • Lípidos: Son un grupo diverso de moléculas (grasas, aceites, fosfolípidos, esteroides). Funciones principales: reserva de energía a largo plazo, componentes estructurales de las membranas celulares (fosfolípidos), aislamiento térmico, protección de órganos, y actúan como hormonas (esteroides) y vitaminas liposolubles.
    • Vitaminas: Son compuestos orgánicos esenciales que se requieren en pequeñas cantidades. Actúan como cofactores de enzimas (ayudan a las enzimas a funcionar) y participan en múltiples procesos metabólicos. Algunas tienen función antioxidante, ayudando a neutralizar radicales libres (moléculas reactivas que pueden dañar el ADN y otras estructuras celulares).
    • Proteínas: Son las macromoléculas más versátiles. Funciones: estructural (colágeno en tejidos, queratina en pelo/uñas), enzimática (catalizan reacciones químicas), transporte (hemoglobina transporta oxígeno), defensa (anticuerpos), movimiento (actina y miosina en músculos), regulación (hormonas como la insulina), almacenamiento. Son polímeros de aminoácidos.
    • Carbohidratos (Glúcidos o Hidratos de Carbono): Funciones principales: fuente de energía inmediata para las células (glucosa), reserva de energía a corto plazo (glucógeno en animales, almidón en plantas), componentes estructurales (celulosa en paredes celulares vegetales, quitina en exoesqueleto de insectos y pared celular de hongos).

15. ¿En dónde se encuentran, en las células, los ácidos nucleicos y cuáles son sus características?

    Los ácidos nucleicos se encuentran principalmente en el núcleo de las células eucariotas (ADN y ARN), aunque también hay ADN en las mitocondrias y cloroplastos, y ARN en el citoplasma (ARNm, ARNt, ARNr en ribosomas).

    Son polímeros formados por nucleótidos. Su función principal es almacenar y transmitir la información genética.

    • ADN (Ácido Desoxirribonucleico):
      • Generalmente es bicatenario (dos cadenas polinucleotídicas enrolladas en una doble hélice).
      • Las cadenas pueden ser lineales (núcleo eucariota) o circulares (procariotas, mitocondrias, cloroplastos).
      • Contiene la información genética necesaria para el desarrollo y funcionamiento del organismo. Sus bases nitrogenadas son Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T). El azúcar es la desoxirribosa.
    • ARN (Ácido Ribonucleico):
      • Generalmente es monocatenario (una sola cadena), aunque puede plegarse sobre sí misma.
      • Sus cadenas suelen ser más cortas que las de ADN.
      • Participa en la expresión de la información genética contenida en el ADN, traduciéndola en proteínas. Sus bases nitrogenadas son Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U). El azúcar es la ribosa.
      • Existen varios tipos: ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosómico (ARNr).

16. Explique ¿por qué la célula es una unidad estructural y funcional?

    • Es una unidad estructural porque todos los organismos vivos están compuestos por una o más células. A partir de ellas se organizan niveles de mayor complejidad: tejidos (conjunto de células similares), órganos (conjunto de tejidos), aparatos (conjunto de órganos que colaboran en una función amplia) y sistemas (conjunto de órganos y aparatos con una función coordinada).
    • Es una unidad funcional o fisiológica porque en ella ocurren todas las reacciones metabólicas y procesos vitales esenciales para la vida. Toda célula realiza las tres funciones básicas: nutrición (obtención y transformación de materia y energía), relación (interacción con el medio y otras células) y reproducción (capacidad de originar nuevas células).

17. Mencione las principales características del núcleo celular:

    El núcleo es un organelo característico de las células eucariotas. Sus principales características son:

    • Contiene la mayor parte del material genético de la célula (ADN organizado en cromosomas).
    • Está rodeado por una doble membrana (envoltura nuclear) con poros que regulan el paso de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.
    • Dirige y controla todas las actividades celulares (metabolismo, crecimiento, síntesis de proteínas, división celular) a través de la expresión génica.
    • Contiene el nucléolo, una estructura densa donde se sintetiza el ARN ribosómico y se ensamblan los ribosomas.
    • Se le considera el “cerebro” o centro de control de la célula.

18. ¿Qué funciones tiene la membrana plasmática?

    La membrana plasmática es la envoltura que rodea a todas las células. Sus funciones principales son:

    • Delimitar la célula y separarla de su entorno.
    • Proteger el contenido celular.
    • Regular el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior celular (transporte selectivo): controla la entrada de nutrientes y la salida de desechos.
    • Participar en la comunicación celular (recepción de señales).
    • Permitir el reconocimiento celular y la adhesión entre células en organismos pluricelulares.

19. ¿Cuál es la diferencia entre transporte activo y transporte pasivo?

    • Transporte pasivo: Movimiento de sustancias a través de la membrana celular a favor de su gradiente de concentración (de donde hay más a donde hay menos). No requiere gasto de energía (ATP) por parte de la célula. Incluye mecanismos como la difusión simple, la difusión facilitada (mediada por proteínas transportadoras) y la ósmosis (movimiento de agua).
    • Transporte activo: Movimiento de sustancias a través de la membrana celular en contra de su gradiente de concentración (de donde hay menos a donde hay más). Requiere gasto de energía (ATP) por parte de la célula, ya que necesita “bombear” las sustancias. Incluye mecanismos como las bombas iónicas y el transporte mediado por vesículas: endocitosis (pinocitosis -líquidos-, fagocitosis -sólidos-) para introducir sustancias, y exocitosis para expulsar sustancias.

20. ¿Cuál es la función y características del retículo endoplasmático, el aparato de Golgi y los lisosomas en las células?

    • Retículo Endoplasmático (RE): Es una extensa red de membranas interconectadas (túbulos y sacos aplanados llamados cisternas) que se extiende por el citoplasma. Hay dos tipos:
      • RE Rugoso (RER): Tiene ribosomas adheridos. Su función es la síntesis y modificación de proteínas (especialmente las que serán secretadas o irán a otros organelos) y la síntesis de membranas.
      • RE Liso (REL): No tiene ribosomas. Sus funciones incluyen la síntesis de lípidos (esteroides, fosfolípidos), la detoxificación de sustancias nocivas y el almacenamiento de calcio.
      • Actúa como un sistema de transporte intracelular.
    • Aparato de Golgi: Está formado por un conjunto de sacos membranosos aplanados (cisternas) apilados. Recibe proteínas y lípidos del RE, los modifica, clasifica, empaqueta y distribuye a sus destinos finales (otras partes de la célula o el exterior). Es como el “centro de procesamiento y empaquetado” de la célula. También forma lisosomas.
    • Lisosomas: Son pequeñas vesículas membranosas que se forman en el aparato de Golgi. Contienen potentes enzimas digestivas (hidrolasas ácidas). Su función es la digestión intracelular: degradan materiales ingeridos por la célula (fagocitosis), organelos viejos o dañados (autofagia) y desechos celulares.

21. ¿En qué organelos se lleva a cabo la síntesis de proteínas (regeneración)?

    La síntesis de proteínas se lleva a cabo en los ribosomas. (El término “regeneración” no es el más adecuado aquí, se refiere a la síntesis o producción de proteínas).

22. ¿Cuáles son los organelos responsables de llevar a cabo la respiración celular?

    Las mitocondrias son los organelos responsables de la mayor parte de la respiración celular aeróbica en las células eucariotas, proceso mediante el cual se obtiene energía (ATP) a partir de la oxidación de moléculas orgánicas como la glucosa.

23. Define el término reproducción:

    Es el proceso biológico mediante el cual los organismos vivos generan nuevos individuos semejantes a ellos mismos (descendencia), asegurando la continuidad de la especie.

24. ¿Qué es la reproducción celular?

    La reproducción celular es el proceso mediante el cual una célula (célula madre) se divide para formar dos o más células nuevas (células hijas). Es fundamental para el crecimiento, desarrollo, reparación de tejidos y reproducción de los organismos.

25. ¿Cuál es la diferencia entre la reproducción sexual y la asexual?

    • Reproducción asexual: Interviene un solo progenitor. La descendencia es genéticamente idéntica al progenitor (excepto por mutaciones). Se basa en la división celular mitótica. Es común en organismos unicelulares, plantas y algunos animales.
    • Reproducción sexual: Intervienen generalmente dos progenitores (macho y hembra). Implica la formación de células sexuales especializadas (gametos) mediante meiosis, y la fusión de estos gametos (fecundación) para formar un cigoto. La descendencia es genéticamente diferente a los progenitores y presenta variabilidad genética.

26. Dé algunos ejemplos de reproducción asexual:

    Ejemplos: Bipartición (bacterias, amebas), gemación (levaduras, hidras), esporulación (hongos, helechos), fragmentación (estrella de mar, planarias), reproducción vegetativa (plantas: estolones, tubérculos, esquejes). Algunos animales como ciertos lagartos, abejas o salamandras pueden presentar partenogénesis (un tipo especial que puede considerarse asexual).

27. Explique la importancia de la mitosis, en qué tipos de células se presenta:

    La mitosis es un tipo de división celular cuya importancia radica en:

    • Producir dos células hijas genéticamente idénticas a la célula madre y entre sí.
    • Mantener el número de cromosomas constante de una generación celular a la siguiente.
    • Permitir el crecimiento de los organismos pluricelulares.
    • Permitir la reparación y renovación de tejidos.
    • Ser la base de la reproducción asexual en muchos organismos.

    Se presenta en las células somáticas (las células del cuerpo que no son gametos) de los organismos eucariotas.

28. Explique las cuatro fases de la división celular por mitosis y por meiosis:

    Mitosis (División del núcleo):

    1. Profase: La cromatina se condensa formando cromosomas visibles (cada uno con dos cromátidas hermanas). Desaparece el nucléolo y la envoltura nuclear. Se forma el huso mitótico.
    2. Metafase: Los cromosomas se alinean en el centro de la célula, formando la placa ecuatorial o metafásica. El huso mitótico se une a los centrómeros de los cromosomas.
    3. Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y son arrastradas hacia polos opuestos de la célula por el acortamiento del huso mitótico. Cada cromátida se convierte en un cromosoma individual.
    4. Telofase: Los cromosomas llegan a los polos y comienzan a descondensarse. Se reforma la envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. Reaparece el nucléolo. El huso mitótico desaparece. Generalmente ocurre simultáneamente con la citocinesis (división del citoplasma).

    Meiosis (Produce gametos, implica dos divisiones):

    Meiosis I (División Reduccional):

    1. Profase I: Similar a la profase mitótica, pero más compleja. Los cromosomas homólogos se aparean (sinapsis) formando bivalentes. Ocurre el entrecruzamiento (intercambio de segmentos de ADN entre cromátidas homólogas), lo que genera variabilidad genética.
    2. Metafase I: Los pares de cromosomas homólogos (bivalentes) se alinean en la placa ecuatorial.
    3. Anafase I: Los cromosomas homólogos de cada par se separan y migran a polos opuestos. Las cromátidas hermanas permanecen unidas.
    4. Telofase I: Los cromosomas llegan a los polos. Se puede formar o no la envoltura nuclear. La célula se divide (citocinesis), resultando en dos células hijas haploides (n), pero cada cromosoma aún tiene dos cromátidas.

    Meiosis II (División Ecuacional):

    1. Profase II: Similar a la profase mitótica, pero en células haploides.
    2. Metafase II: Los cromosomas (cada uno con dos cromátidas) se alinean en la placa ecuatorial.
    3. Anafase II: Las cromátidas hermanas se separan y migran a polos opuestos.
    4. Telofase II: Los cromosomas llegan a los polos, se descondensan. Se forma la envoltura nuclear. Ocurre la citocinesis. El resultado final son cuatro células hijas haploides (n), genéticamente distintas entre sí y de la célula madre original.

29. ¿Cuál es la forma de reproducción en la que hay una reducción en el número de cromosomas, es decir, en las células hijas solo se presenta la mitad de los cromosomas presentes en las células madres?

    Este proceso de reducción del número de cromosomas ocurre durante la meiosis, que es la división celular que da origen a los gametos (óvulos y espermatozoides) para la reproducción sexual.

30. ¿Qué es la homeostasis?

    La homeostasis es la capacidad de los organismos vivos para mantener un ambiente interno estable y constante (equilibrio interno), a pesar de las fluctuaciones en el ambiente externo. Implica la regulación de variables como la temperatura corporal, el pH, los niveles de glucosa en sangre, la presión osmótica, etc., dentro de un rango estrecho necesario para la supervivencia y el funcionamiento celular óptimo.

31. ¿Qué es el metabolismo?

    El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que ocurren dentro de las células de un organismo. Estas reacciones permiten a las células obtener y utilizar energía, sintetizar moléculas necesarias, crecer, repararse y eliminar desechos. Implica procesos de construcción (anabolismo) y degradación (catabolismo).

32. ¿Qué es el anabolismo y qué el catabolismo?

    • Anabolismo: Conjunto de reacciones metabólicas que construyen moléculas complejas a partir de moléculas más simples. Estos procesos requieren energía (son endergónicos). Ejemplos: síntesis de proteínas a partir de aminoácidos, síntesis de glucógeno a partir de glucosa, fotosíntesis. Contribuye al crecimiento y mantenimiento de estructuras (músculo, piel, cabello, etc.).
    • Catabolismo: Conjunto de reacciones metabólicas que degradan moléculas complejas en moléculas más simples. Estos procesos liberan energía (son exergónicos), parte de la cual se captura en forma de ATP. Ejemplos: degradación de la glucosa durante la respiración celular para obtener energía (ATP), digestión de alimentos para la absorción de nutrientes.

33. ¿Qué es la respiración y qué es la fotosíntesis?

    • Respiración celular: Es un proceso catabólico fundamental que ocurre en la mayoría de los organismos vivos (incluyendo animales y plantas). Consiste en un conjunto de reacciones químicas que oxidan moléculas orgánicas (principalmente glucosa) para liberar energía almacenada en sus enlaces y capturarla en forma de ATP (la moneda energética de la célula). La respiración aeróbica (la más común) utiliza oxígeno y produce dióxido de carbono y agua como subproductos.

      Ecuación general simplificada (aeróbica):
      Glucosa + O₂ → CO₂ + H₂O + ATP (energía)

      

    • Fotosíntesis: Es un proceso anabólico realizado por organismos autótrofos (plantas, algas y algunas bacterias) que poseen clorofila u otros pigmentos fotosintéticos. Utiliza la energía de la luz solar para convertir sustancias inorgánicas simples (dióxido de carbono y agua) en moléculas orgánicas complejas (principalmente glucosa), almacenando la energía lumínica en los enlaces químicos de la glucosa. Como subproducto, libera oxígeno.

      Ecuación general simplificada:
      Luz solar + CO₂ + H₂O → (mediante clorofila) → Glucosa + O₂

34. ¿Qué es la digestión?

    La digestión es el proceso mediante el cual los alimentos ingeridos son descompuestos (transformados física y químicamente) en moléculas más pequeñas y sencillas (nutrientes) que pueden ser absorbidas y utilizadas por las células del organismo.

35. ¿Qué es la nutrición?

    La nutrición es el proceso biológico mediante el cual los organismos obtienen y asimilan los nutrientes (materia y energía) necesarios para mantener sus funciones vitales, crecer, desarrollarse y repararse. Incluye la ingestión, digestión, absorción, transporte, metabolismo y excreción de las sustancias alimenticias.