UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y … · 2020. 10. 19. · problemas...

Universidad Nacional de Catamarca. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Ing. Huarte, C.G – Prof. Lic. Luceros, J. V. – Prof. Lic. Romero, I. L.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

Cátedra:

“BIOLOGÍA GENERAL”

Carreras:

Profesorado en Biología

Licenciatura en Ciencias Biológicas

Docentes responsables:

Ing. Guillermo Huarte

Prof. Lic. Judith Luceros

Prof. Lic. Lía Romero

Año: 2021



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- HORARIO DE BIOLOGÍA GENERAL 2021 -

LUNES

MARTES

MIÉRCOLES

JUEVES

VIERNES

BIOLOGÍA

BIOLOGÍA

GENERAL GENERAL

Clases

Teóricas

9-12 HS

Clases

Prácticas

Comisión B 11-14 HS

Se distribuirán los

listados de las Comisiones A y B de

las clases prácticas

en el primer encuentro

AULA 19-20 SALA DE

MICROSCOPIA

BIOLOGÍA

GENERAL

BIOLOGÍA

GENERAL

Clases Prácticas

Comisión A 19-21 HS

15-18 HS

Tutoría/Consultas

SALA DE MICROSCOPIA

LABORATORIO I

Inicio de clases de Biología General Febrero 2021

Evaluación para matricular Miércoles 03/03/2021 EVALUACIÓN DE BIOLOGÍA GENERAL



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Estimados Estudiantes:

Les damos la bienvenida a la Facultad de Ciencias Exactas y

Naturales de la Universidad Nacional de Catamarca, deseándoles

lo mejor en sus carreras universitarias y futuro desempeño

profesional.

Recuerden que deben dedicar tiempo, esfuerzo y compromiso

durante el cursado en ésta nueva etapa de vida universitaria, por

ello es importante tener en cuenta:

Organizar el tiempo, asumiendo responsabilidad en el

estudio.

Elaborar apuntes, notas de clase, consultando la bibliografía y

sitios web para construir síntesis, gráficos, cuadros sinópticos,

esquemas, etc.

Utilizar láminas, figuras, fotos, etc. al describir estructuras y

procesos.

Participar en las clases y el desarrollo de las actividades para

reforzar los contenidos teóricos-prácticos.

Asistir a las Clases de Consulta/Tutoría, donde tendrán

encuentro con los docentes para esclarecer las dudas en relación a

la asignatura reforzando el aprendizaje.

¡Éxitos y Bienvenidos!

Sus Docentes



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Objetivos: Que el alumno logre

Adquirir los conceptos generales, básicos e integradores de la Biología.

Relacionar la ciencia con la investigación científica y su aplicación.

Describir las características fundamentales de todo ser viviente

Interpretar las estructuras celulares con la función que cumplen.

Explicar los distintos tipos de reproducción celular.

Verificar la aplicación de las leyes de Mendel en la resolución de problemas.

Definir conceptualmente la evolución de las especies, el principio de la selección natural y los distintos tipos de selección.

Explicar el rol del hombre en el ecosistema.

Valorar la importancia de la diversidad biológica.

Desarrollar la habilidad en el manejo del instrumental de laboratorio.

Valorar el trabajo cooperativo y desarrollar hábitos en los que se manifieste la responsabilidad, constancia, tolerancia y respeto en las tareas asignadas.

Contenidos

Los contenidos se relacionan con los correspondientes a la Asignatura Biología General dictada en el presente año, 2021, para las carreras universitarias de Profesorado en Biología y Licenciatura en Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FACEN), Universidad Nacional de Catamarca (UNCa).

Metodología Se planificaron Clases Teóricas y Clases Prácticas que serán realizadas de manera presencial y virtual desde el aula virtual Biología general 2021 de la plataforma de la FACEN, UNCA.. - Clases Teóricas, consisten en la exposición de la teoría por parte del profesor y la

activa participación del alumno a través de la escucha, preguntas de interpretación, relaciones con ejemplos concretos e ideales. Se realizan actividades de presentación, revisión, y se generan espacios de discusión sobre los temas tratados.

- Clases Prácticas, en el laboratorio, en el aula virtual y una salida de campo, siendo ésta última la que le permitirá a los alumnos tomar contacto con los componentes del ecosistema para valorar la importancia de la biología en relación al ambiente. En cuanto a las clases prácticas en el laboratorio y en el aula virtual, los alumnos deberán aplicar contenidos aprendidos en las clases teóricas, a través de trabajos experimentales; obtención y procesamiento de datos; estudio de casos; resolución de problemas y elaboración de informes. El alumno deberá concurrir a los Prácticos con delantal, la Guía de trabajo práctico y los materiales solicitados para su realización. Se debe cumplir con el 80% de trabajos aprobados para alcanzar la Promoción o Regularidad de la asignatura. La Guía de Trabajos Prácticos de Biología General queda a disposición en el aula virtual Biología general 2021 de la plataforma de la FACEN, UNCA. Los primeros prácticos se presentan en éste cuadernillo.

Los prácticos serán complementados con introducción teórica, presentación de actividades, y el continuo acompañamiento de las docentes Jefes de Trabajos Prácticos (JTP). Cada práctico presenta tres instancias de evaluación, un cuestionario escrito individual sobre el/los tema/s trabajado/s, el desarrollo del práctico, y el informe de la clase práctica desarrollado en forma completa que será presentado en la clase siguiente.



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Asignatura: BIOLOGÍA GENERAL Curso: 1º año - Cuatrimestral (1º Cuatrimestre de 2020) – Régimen: Promocional

Docente: Ing. Guillermo Huarte; Jefes de Trabajos Prácticos: Prof. Lic. Judith Luceros; Prof. Lic. Lía Romero

CONTENIDOS TEÓRICOS DE BIOLOGÍA GENERAL

UNIDAD 1: LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA. BIOTECNOLOGÍA Ciencia: Concepto. Investigación científica. Tecnología. Conocimiento científico, vulgar y filosófico. Clasificación de las ciencias: Ideales o formales y Fácticas. Método científico. La Biología desde la antigüedad hasta la actualidad. Biotecnología e Ingeniería genética. Concepto. Importancia y Aplicaciones. Instrumentos ópticos para el estudio de la biología.

UNIDAD 2: ORGANIZACIÓN DE LA VIDA Origen de la vida, teorías. Principios Unificadores de la Biología. Características de los seres vivos. Niveles de organización. Clasificación de los organismos vivos. Árbol filogenético universal. Dominios biológicos: Archaea, Bacteria y Eukarya. Reinos de la naturaleza. Componentes físico-químicos de la materia viva: Componentes inorgánicos: agua, sales minerales y gases. Componentes orgánicos: Glúcidos o carbohidratos, lípidos, proteínas, enzima, ácidos nucleicos. Características, composición química, función, importancia biológica.

UNIDAD 3: ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA PROCARIOTA Teoría celular. Tipos de células. Características de la célula procariota: Pared celular. Membrana plasmática. Citoplasma o Citosol: componentes. ADN. Cápsulas. Dominio Bacteria: generalidades. Estructura. Pared Celular: Gram positivas y Gram negativas. Micoplasmas. Metabolismo bacteriano. Diversidad biológica. Dominio Archaea: clasificación y generalidades. Pared celular, membrana plasmática. Metabolismos. Sistemas químicos no celulares. Virus: tipos, ciclo vital. Viroides. Priones.

UNIDAD 4: ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA

Características. Membrana plasmática: estructura. Funciones: permeabilidad celular, transporte pasivo. Transporte con gasto de energía. Transporte activo. Matriz citoplasmática: citoesqueleto, organoides, sistema de endomembranas. Estructura y función. Núcleo: nucleoplasma, nucleolo, material genético: cromosomas. Estructura y función. Pared celular: estructura y función. Comparación entre célula vegetal y animal.

UNIDAD 5: FLUJO DE ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS Energía. Concepto. Tipos. Obtención de la energía por los seres vivos: Clasificación. El ATP, moneda energética. Metabolismo celular: catabolismo, anabolismo. Degradación de moléculas orgánicas. Ciclo de Krebs. Fermentación. Captación de la energía por los vegetales. La clorofila. Fotosíntesis: etapa lumínica y de fijación del carbono. Biosíntesis de proteínas.

UNIDAD 6: REPRODUCCIÓN CELULAR Concepto. Tipos de reproducción en los seres vivos. Ciclo celular. Interfase: etapas y procesos biológicos. Mitosis. Fases. Meiosis: etapas y fases. Gametogénesis. Diferencias. Reproducción en los seres vivos (plantas y animales). Asexual. Sexual. Ciclos biológicos. Haplonte. Diplonte. Haplodiplonte.

UNIDAD 7: GENÉTICA Concepto. Breve reseña histórica. Herencia, concepto. Leyes de Mendel. Dominancia completa. Monohibridismo. Dihibridismo. Dominancia incompleta. Alelos múltiples. Grupos sanguíneos. Herencia ligada al sexo. Mutaciones.



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UNIDAD 8: EVOLUCIÓN Evolución biológica. Teoría de la Evolución. Mecanismos de la evolución. Adaptaciones. Selección natural. Aislamiento: tipos. Especiación. Radiación adaptativa. Evidencias de la evolución. Evolución divergente y convergente.

UNIDAD 9: LOS SERES VIVOS Y SU AMBIENTE

Ecosistema. Componentes. Interrelaciones. Biotopo. Cadenas y redes alimentarias. Ciclos de la materia y flujo de la energía. Ciclos biogeoquímicos. Ciclos del carbono, agua, nitrógeno y fósforo. Población. Estructura y Dinámica de las poblaciones. Comportamiento entre organismos. Relaciones intra e interespecíficas.

CONTENIDOS PRÁCTICOS DE BIOLOGÍA GENERAL Los contenidos prácticos se relacionan con los correspondientes a la Asignatura Biología General

del presente año, 2021, para las carreras universitarias de Profesorado en Biología y Licenciatura en

Ciencias Biológicas; Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FACEN), Universidad Nacional de Catamarca (UNCa).

Los materiales solicitados se presentan en cada guía de trabajo, e incluye material de laboratorio,

material natural (material vegetal: tallos, raíces, frutos, hojas) y bibliografía específica.

GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS - BIOLOGÍA GENERAL

TRABAJO PRÁCTICO Nº 1

Ciencia - Tecnología


Origen de la Vida. Principios de la Biología. Niveles de Organización de la Materia


Clasificación de los organismos vivos. Dominios biológicos. Reinos de la naturaleza


Componentes de la Materia Viva

TRABAJO PRÁCTICO Nº5

Célula Procariota


Célula Eucariota. Membrana Plasmática


Funciones Celulares: Respiración Celular y Fotosíntesis


Reproducción celular. Mitosis y Meiosis

TRABAJO PRÁCTICO Nº 9 Genética. Monohibridismo y Dihibridismo TRABAJO PRÁCTICO Nº 10 Trabajo de campo: Una excursión científica

Régimen – Biología General

La asignatura tiene régimen Promocional. Para alcanzar la Promoción se requiere 80% de Trabajos Prácticos Aprobados, y Parciales con nota igual o superior a 7 (siete).

*Para la condición de Regularidad, se requiere 80% de Trabajos Prácticos Aprobados, y Parciales con nota igual o superior a 4 (cuatro).

*Para quienes rinden en condición de Libre se requiere dos instancias evaluativas, una de trabajos prácticos que debe aprobarse para pasar a una segunda instancia de evaluación sobre los contenidos teóricos. Se aprueba con nota igual o superior a 4 (cuatro).



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Bibliografía de consulta

- Curtis, Barnes, Scheck y Massarini. 2013. ―Curtis Biología‖. 7° Edición. 5º reimpresión.

Editorial Médica Panamericana S.A. Buenos Aires. Argentina.

- Sadava, Heller, Orians, Purves y Hills. 2012. ―Vida. La ciencia de la Biología‖. 8º Edición. 1º

reimpresión. Editorial Médica Panamericana.

- De Robertis, Hib y Ponzio. 2012. ―Biología celular y molecular de De Robertis‖. 15º Edición. 9º

reimpresión. Editorial El Ateneo.

- Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts y Walter. 2011. ―Introducción a la Biología

celular‖. 3º Edición. Editorial Médica Panamericana S.A.

- Lodish, Berk, Matsudaira, Kaiser, Krieger, Scott, Zipursky y Darnell. 2011. ―Biología celular y

molecular‖. 5º Edición. 4º reimpresión. Editorial Médica Panamericana S.A.

- De Robertis, R, et al. 2011 ―Biología celular y molecular― Ed. Médica Panamericana

- Cooper, G.M.; Hasman, R.E. 2010 ―La célula―. Editorial Marbán.

- Sadava, D. 2009. ―Vida: La Ciencia de la Biología‖. Editorial Médica Panamericana.

- Curtis, H. et al., 2008. ―Biología‖ Editorial Médica Panamericana.

- Bunge, M. 2008 ―La ciencia, su método y su Filosofía‖. Ediciones Siglo Veinte. Buenos Aires.

- Alberts, B., et al. 2008. ―Biología Molecular de la Célula‖. 5° Edición. Ediciones Omega S.A.

- Starr, Taggart, Portales-Betancur y Moreno. 2008. ―Biología. La unidad y la diversidad de la

vida‖. 11º Edición. México. Editorial Progreso S.A.

- Arias, M. E., et al. 2008. ―Atlas de Anatomía Vegetal‖. UNCa – UNT.

- Campbell, N. et al. 2007 ―Biología‖. Editorial Médica Panamericana.

- Curtis, H. et al. 2006. ―Invitación a la Biología‖. Editorial Médica Panamericana.

- Purves, W.K. et al. 2003. ―Vida. La Ciencia de la Biología”. 6ª Edición. Panamericana: Bs.As.

- Solomon E.P., Berg L.R. & Martín D.W. 2001. ―Biología‖. 4° Edición. McGraw-Hill

Interamericana. México.

- Curtis H., Barnes, N. 2001. ―Biología‖.6ª Edición. Editorial Médica Panamericana. Buenos

Aires.

- De Robertis, E.; Hib, J. y Ponzio, R. 2000. ―Biología Celular y Molecular De Robertis‖. 13ª

Edición. El Ateneo. Buenos Aires.

- Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts y Walter. 1999. ―Introducción a la Biología

Celular‖. Ediciones Omega S.A.

- Bunge, M. 1999. ―Diccionario de Filosofía‖. Ediciones Siglo Veinte. Bs. As.

- De Robertis; et al. 1997. ―Biología celular y molecular‖. 12º Edición. Editorial El Ateneo.

- Klimovsky, G. 1997. ―Las Desventuras del Conocimiento Científico‖. A.Z. Editora S. A.

- Villée S. et al. 1996 ―Biología‖. Editorial McGraw – Hill.

- Solomón, E., Villee, C. 1996. ―Biología‖. 4ª Edición. Interamericana. México.

- Villee, S. 1995. ―Biología‖. 7° Edición. México. Editorial Mc Graw-Hill.

- Curtis, H. y Barnes, N. S. 1993. ―Invitación a la Biología‖. 5º Edición. Editorial Médica

Panamericana S.A. Buenos Aires. Argentina.

- De Robertis y De Robertis (H). 1992. ―Fundamentos de Biología Celular y Molecular‖. El

Ateneo. Buenos Aires.

- Avers, C.J. 1991. ―Biología Celular‖. 2° Edición. Grupo Editorial Iberoamérica.

- Castro, Handel y Rivolta. 1991. ―Actualizaciones en Biología‖. Ediciones Eudeba. Buenos

Aires.

- Fried, G. A. 1990 ―Biología‖. México. Editorial Mc Graw-Hill.

- Castro, R., et al. 1986. ―Actualización en Biología‖. 5º Edición. Ediciones Eudeba. Buenos

Aires.

- Asti Vera, A. ―Metodología de la Investigación‖. Editorial Kapelusz S.A. 5º Edición. Buenos

Aires.



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Enlaces de interés

https://youtu.be/Cz3ppNNFXi8

http://www.youtube.com/watch?v=hBTImxRZrDM

http://www.youtube.com/watch?v=cX_0q9eJE9o

http://sciencestage.com/v/1495/la-clula.html

http://www.zappinternet.com/video/gasZvaRneQ/www.adnstream.tv

http://www.youtube.com/watch?v=IKcK29LwY8g


http://www.google.com.ar/search?q=MICROSCOPIA&tbo=p&tbs=vid%3A1&source=vgc&hl=es &aq

http://www.youtube.com/watch?v=rHs2Q26kGvk&NR=1

http://www.dailymotion.com/video/x8wxr8_mundo-microscopico_school

http://bdigital.uncu.edu.ar/fichas.php?idobjeto=2245

https://www.youtube.com/watch?v=Czv8MADzGs8

https://www.youtube.com/watch?v=fPawAj1rd-0&t=4s

https://www.youtube.com/watch?v=i_LFLT0uXAo&t=8s

https://www.youtube.com/watch?v=SG9SLnfsUho&t=10s

https://www.youtube.com/watch?v=5vvbVCKlqXg&t=106s

https://www.youtube.com/watch?v=JpSoWFbfRUc

https://www.youtube.com/watch?v=c28Lc_yh0So

https://www.youtube.com/watch?v=gKzF-qCsoTE

https://www.youtube.com/watch?v=niF7c-6014U

https://www.youtube.com/watch?v=OJDsR7P8LfA&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=bVPNKyvxupw&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=M2WI0sk0XLw












https://youtu.be/Cz3ppNNFXi8http:/www.youtube.com/watch?v=hBTImxRZrDM







http://www.google.com.ar/search?q=MICROSCOPIA&tbo=p&tbs=vid%3A1&source=vgc&hl=es&aq





































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CIENCIA – TECNOLOGÍA

Objetivos:

Identificar las características de las Ciencias y del conocimiento científico.

Interpretar la importancia de las Ciencias Fácticas y la aplicación del método científico en el estudio de los seres vivos

Desarrollar la habilidad en el manejo del instrumental de laboratorio.

Emplear terminología específica en la descripción de procesos biológicos.

Interpretar la importancia de la biotecnología en las actividades del ser humano en el ámbito de la medicina, agricultura, ganadería, farmacéutica etc.


Materiales:

hojas A4

lapicera lápiz negro

goma de lápiz

marcador negro

reloj

Bibliografía específica

Actividades: Se trabajará en forma grupal (hasta 5 integrantes) para desarrollar el trabajo con ayuda de las

fuentes de información y la parte experimental.

Al finalizar el trabajo práctico, se realizará un cuestionario escrito individual sobre las características de la Ciencia y de la Biotecnología.

Se elaborará un informe de laboratorio que deberá ser presentado en la próxima clase práctica. El mismo deberá contar de:

Carátula

Objetivos

Materiales

Actividades

Conclusiones del TP N°1

Fuentes ( Bibliografía/sitios web)

PARTE I – CIENCIA

Materiales: Bibliografía específica Hojas A4 blancas Lapicera

Actividades 1. Desarrollar un glosario con los siguientes términos:

a) Biología

b) Biotecnología

c) Ciencia

d) Ciencia Aplicada

e) Ciencia Básica

f) Ciencia Fáctica

g) Científico

h) Conocimiento Científico

i) Investigación Científica

j) Método Científico

k) Tecnología



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2. Completar el cuadro teniendo en cuenta el objeto de estudio, los enunciados y los métodos de las Ciencias Fácticas.

Ciencia Objeto de Estudio Método Ejemplos de

Ciencias Fácticas

CIENCIAS

FÁCTICAS

3. Los siguientes ejemplos son conocimientos, indicar en cada caso si se trata de un

conocimiento científico, conocimiento vulgar o conocimiento filosófico completando las líneas de puntos utilizando el siguiente código:

Conocimiento Científico

CC Conocimiento

Vulgar CV

Conocimiento Filosófico

CF

Las formas de las nubes nos indican si llueve o no …………

La glucosa es un monosacárido formado por 6 carbonos …………

En el proceso de fotosíntesis se produce glucosa …………

Los seres vivos intercambian materia y energía con su entorno …………

La respiración es una oxidación celular …………

La célula es la unidad anatómica, fisiológica y de origen de los seres vivos …………

4. Aplicar los procedimientos del Método Científico en la situación que se presenta en el texto, al resolver las consignas planteadas:

a) Transcriba al cuadro los datos numéricos consignados en el texto:

Al iniciar la experiencia Cinco años después Diferencia

Peso de la tierra

Peso de la planta

En el siglo II a. de C., Aristóteles sostenía que las plantas se alimentaban tragando

la tierra que las rodeaba. En el siglo XVII Van Helmont realizó una experiencia para

verificar si la hipótesis era válida, esa experiencia consistió en lo siguiente:

“En un macetero coloqué 90,7 kg de tierra que previamente sequé en una estufa.

Luego la humedecí con agua de lluvia y planté un tallito de sauce que pesó 2,3 kg.

Al cabo de 5 años el arbolito creció bastante y llegó a pesar 76,8 kg. Cuando era

necesario regaba el macetero con agua de lluvia o agua destilada. Para evitar que

el polvo se acumulara e influyera en la cantidad de tierra del macetero, cubrí la

boca de éste con una plancha de hierro recubierta de estaño perforada por una

gran cantidad de agujeros. No consideré el peso de las hojas que cayeron en los

cuatro otoños. Al finalizar mi experimento -que duró 5 años- sequé nuevamente la

tierra del macetero y encontré que pesaba lo mismo menos 50 g. Entonces concluí

que los 74,5 kg de raíces, corteza y follaje se debían exclusivamente al agua”.



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b) Analizar el experimento y el cuadro de datos. En base a ello responder:

¿Cuál es la hipótesis que proponía Aristóteles?.............................................................................. ……………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………..

¿Cuál es la hipótesis que sostuvo Van Helmont?............................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………..

Si se tienen en cuenta las investigaciones posteriores sobre este tema: ¿De qué otra hipótesis habrán partido los biólogos modernos para explicar la nutrición de las plantas? ……………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………..

PARTE II – TECNOLOGÍA: APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA EN PROCESOS INDUSTRIALES

Materiales: Bibliografía específica Hojas A4 blancas Lapicera

Actividades

1. Buscar información sobre 2 (dos) procesos biotecnológicos y describirlos en forma breve. Acompañar con esquemas.

2. Elaborar para cada caso un mapa o red conceptual con los pasos de esos procesos biotecnológicos.

3. Responder:

a) ¿Existe relación entre ciencia y tecnología?

b) ¿Cuándo hablamos de biotecnología?

ANOTACIONES

Recordar que debo poner atención a las lecturas y videos que se presentan.

Recordar que siempre debo buscar el significado de aquellas palabras que no conozco y/o no

comprendo.

Recordar que siempre es necesario realizar esquemas, dibujos, mapas conceptuales, etc, para

organizar la información y favorecer el estudio.

Recordar que debo ir elaborando mis apuntes y ampliando la información según el programa de

cátedra. Por lo que debo consultar en diferentes fuentes bibliográficas.

Recordar que puedo consultar a mis docentes.



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ORIGEN DE LA VIDA. PRINCIPIOS DE LA BIOLOGÍA. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA

Objetivos:


Describir las características fundamentales de la vida en todo ser viviente.

Identificar los principios de la Biología en el estudio de la naturaleza.

Determinar la complejidad de cada nivel de organización de la materia.

Describir las características de los niveles de organización de la materia viva.


Materiales: Bibliografía específica Hojas A4 lapicera

Actividades: Se trabajará en forma grupal (hasta 5 integrantes) para desarrollar el trabajo con ayuda de las

fuentes de información.

Al finalizar el trabajo práctico, se realizará un cuestionario escrito individual sobre las características del Origen de la vida, Principios de la biología y Niveles de organización de la materia

Se elaborará un informe que deberá ser presentado en la próxima clase práctica. El mismo

deberá contar de:

Carátula

Objetivos

Materiales

Actividades


Fuentes (Bibliografía/sitios web)

PARTE I – ORIGEN DE LA VIDA

1. Desarrollar un glosario con los siguientes términos:

a) Materia b) Principios de la Biología c)Ser vivo d) Teoría

2. Observar las imágenes que se presentan a continuación e identificar con cuál de las teorías sobre el origen de la vida se relacionan. Acompañar cada una con breve texto explicativo.



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a) d)

b) e)

c)

f)

3. Elaborar un cuadro como el modelo que se presenta, estableciendo características generales de otras 2 (dos) teorías sobre el origen de la vida no consideradas en el punto anterior (punto 2).

Teorías sobre el origen de la vida

Teoría Características



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PARTE II – PRINCIPIOS DE LA BIOLOGÍA

1. Leer atentamente el siguiente texto e indicar los Principios de la Biología que reconozca:

2. Leer las oraciones y determinar el Principio de la Biología que corresponda en cada caso:

a) Todos los seres vivos tienden a mantener su medio interno constante. b) Todos los organismos presentan un patrón definido y repetido. c) Las características de los seres vivos se transmiten de padres a hijos. d) Todos los organismos vivos son sistemas que requieren de energía para cumplir sus

funciones vitales. e) Los seres vivos funcionan coordinadamente y responden a cambios del medio externo e

interno. f) Todos los seres vivos comparten antecesores comunes en el pasado distante e internamente

presentan variabilidad genética sobre la cual actúa la selección natural.

3. Leer el texto, analizarlo y elaborar un mapa conceptual sobre el Principio de la Biología al que hace referencia.

Todos los organismos están formados por células

Uno de los principios fundamentales de la biología es que todos los organismos están compuestos de

una o más unidades similares conocidas como células. Este concepto es de importancia central en la

biología, porque destaca la uniformidad en la composición básica de todos los sistemas vivos.

La palabra “célula” fue usada por primera vez en un sentido biológico hace aproximadamente 300 años.

En el siglo XVII, el científico inglés Robert Hooke, empleando un microscopio fabricado por él mismo,

notó que el corcho y otros tejidos vegetales están constituidos por pequeñas cavidades separadas por

paredes. Llamó a estas cavidades “células”, queriendo significar “habitaciones pequeñas”. El significado

“¿Recuerdas de qué manera ingresa la materia a nuestro organismo para formar parte de él? Hace bastante tiempo fuimos, por un instante, sólo una pequeña célula concebida muy dentro de nuestra madre. Hoy, tenemos un cuerpo formado por millones y millones de células. Hemos crecido considerablemente, lo que significa en términos físicos agregar más materiales a los que ya teníamos.

Pero como muchas de nuestras células viven sólo algunas semanas, deben ser sustituidas por otras nuevas.

Se podría decir que nos vamos destruyendo y construyendo al mismo tiempo. Este fenómeno tan increíble sucede permanentemente aunque no lo notemos. A éstos materiales de construcción los obtenemos del medio a través de un mecanismo llamado alimentación.

Cuando nuestro organismo muere, le devolvemos al medio toda la materia que nos forma, siendo ésta utilizada por otros seres vivos.

Éste ir y venir de materia que se produce en el universo y que se observa en nuestra biosfera procura alcanzar un equilibrio, a través d los distintos ciclos de la materia, como por ejemplo el ciclo del agua, del carbono, etc.

Si dentro de la Biosfera centramos nuestra atención en su unidad básica, el ecosistema, constataremos que es capaz lo mismo que sus poblaciones y organismos componentes, de autoconservarse, y autorregularse.

Como vez, desde la gran explosión original hasta hoy, se han sucedido movimientos permanentes de energía y materia que va y viene, que se junta para formar estructuras complicadas, para luego simplificarse y volver a organizarse. Este fenómeno se observa tanto a nivel de las actividades del hombre como a nivel de las especies.”



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actual del término célula (unidad básica de materia viva) no fue adoptado hasta unos 150 años después

En 1838, Mathias Schleiden, un botánico alemán, llegó a la conclusión de que todos los tejidos

vegetales consisten en masas organizadas de células. Al año siguiente, el zoólogo Theodor Schwann

extendió las observaciones de Schleiden a los tejidos animales y propuso una base celular para toda

forma de vida.

En 1858, la idea de que todos los organismos vivos están compuestos de una o más células adquirió un

significado aún más amplio cuando el patólogo Rudolf Virchow propuso que las células pueden surgir

solamente de células preexistentes: “Donde existe una célula debe haber habido una célula preexistente,

así como un animal surge solamente de un animal y una planta surge solamente de una planta... A través

de toda la serie de formas vivas, sean organismos animales o vegetales enteros o sus partes

componentes, gobierna una ley de desarrollo continuo”. Desde la perspectiva dada por la teoría de la

evolución de Darwin, publicada en el año siguiente, el concepto de Virchow toma aun mayor

significación. Hay una continuidad ininterrumpida entre las actuales células, y los organismos en que

ellas se encuentran, y las células primitivas que aparecieron por primera vez sobre la Tierra hace más de

tres mil millones de años. Curtis, H. y Barnes, N. ―Biología”.

PARTE III – NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA

1. Observar los niveles de organización de la materia que se presentan y luego deberá:

a) Ordenarlos en forma creciente b) Colocar en cada nivel un ejemplo según corresponda

átomo individuo bioma molécula biosfera órgano célula partícula subatómica comunidad población ecosistema sistema de órganos estructura subcelular tejido

2. Mencionar el nivel donde aparece la vida y justificar la respuesta.

3. Colocar el nivel de organización de la materia que corresponda en cada caso.

a) ATP b) Cóndor c) Mitocondria d) Vicuñas e) Sodio f) Quebracho Blanco



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4. Responder: a) ¿Qué significa materia inerte? ¿Y materia viva? b) ¿Cuáles son las características de los seres vivos? c) ¿Los virus son seres vivos? ¿Por qué? d) ¿Cuáles son los niveles ecológicos? ¿Por qué?

ANOTACIONES

Recordar que debo poner atención a las lecturas y videos que se presentan. Recordar que siempre debo buscar el significado de aquellas palabras que no conozco y/o no comprendo. Recordar que siempre es necesario realizar esquemas, dibujos, mapas conceptuales, etc, para organizar la información y favorecer el estudio. Recordar que debo ir elaborando mis apuntes y ampliando la información según el programa de cátedra. Por lo que debo consultar en diferentes fuentes bibliográficas. Recordar que puedo consultar a mis docentes.



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TRABAJO PRÁCTICO Nº 3 CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS VIVOS. DOMINIOS BIOLÓGICOS.

REINOS DE LA NATURALEZA.

Objetivos: Que el alumno logre


Relacionar las características de los seres vivos y su aplicación en la

clasificación de los organismos vivos.

Valorar la importancia de la actividad científica en el estudio de la

diversidad biológica en la naturaleza.

Desarrollar hábitos en los que se manifieste la responsabilidad, constancia y respeto en las tareas asignadas.

Materiales: Bibliografía específica Hojas blancas lapicera

Actividades - Metodología:

Se trabajará en forma individual o grupal para desarrollar el trabajo con ayuda de las fuentes de información.

Importante: Todo se desarrolla en el hogar. No deben salir para reunirse si trabajan en forma grupal, pueden usar las distintas alternativas tecnológicas que posean para estar comunicados y trabajar.

Se realizará un cuestionario escrito individual sobre la Clasificación de los organismos vivos, Dominios biológicos y Reinos de la naturaleza. El mismo será tratado en un foro habilitado a tal fin en el aula virtual.

Se elaborará un informe que deberá ser presentado en la próxima clase práctica. El mismo deberá contar de:

Carátula

Objetivos

Materiales

Actividades


Fuentes (Bibliografía/sitios web)



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Actividades:

1. Desarrollar un glosario con los siguientes términos:

a) Árbol filogenético: ……………………………………………………………………………………………………………

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b) Dominios biológicos: ………………………………………..………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………..….

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c) Reinos de la naturaleza: …………………………………………………………………………………………………

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2. En una salida de campo se realiza la observación de varios organismos. Se

hace un listado de los mismos junto a otras anotaciones que complementan la información sobre éstos y su ambiente. Cuando se quiere realizar la clasificación de estos organismos se solicita al investigador que sólo debe tener en cuenta las siguientes categorías: Clase – División – Dominio – Especie – Phylum - Reino – Subphylum Ordenar las categorías para la confección correcta del rótulo para los animales y para el rótulo de las plantas.

Rótulo para clasificar a los animales Rótulo para clasificar a las plantas



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3. Observar y analizar las imágenes que se presentan en relación a la clasificación de los seres vivos a través del tiempo. Ordenar la secuencia temporalmente desde la antigüedad utilizando el código de letras.

Código

de letras

Aporte científico

Código

de letras

Aporte científico

A

E

B

F

C

G

D

H

Respuesta:

Código

de

Letras

Código

de

Letras



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4. Elaborar un cuadro comparativo de los Reinos de la Naturaleza teniendo en cuenta las características que presentan los organismos con ayuda de la bibliografía específica, considerando el siguiente modelo.

DOMINIO REINO Tipo de Célula

(procariota/eucariota)

Nutrición

(autótrofa/heterótrofa)

Ejemplos de

organismos

ARCHAEA

EUBACTERIA

EUKARYA



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5. Buscar información en diversas fuentes sobre el árbol filogenético. Copiar uno y acompañar con un breve texto explicativo.

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

6. Responder: e) ¿Por qué es importante establecer un sistema de clasificación de los

seres vivos?

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…………………………………………………………………………………………………

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f) ¿La clasificación de los seres vivos que conocemos en la actualidad será la definitiva? Fundamente su respuesta.

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

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Ing. Huarte, C.G – Prof. Lic. Luceros, J. V. – Prof. Lic. Romero, I. L. P

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ANOTACIONES

Recordar que debo poner atención a las lecturas y videos que se presentan. Recordar que siempre debo buscar el significado de aquellas palabras que no conozco y/o no comprendo. Recordar que siempre es necesario realizar esquemas, dibujos, mapas conceptuales, etc, para organizar la información y favorecer el estudio. Recordar que debo ir elaborando mis apuntes y ampliando la información según el programa de cátedra. Por lo que debo consultar en diferentes fuentes bibliográficas. Recordar que puedo consultar a mis docentes.



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BIBLIOGRAFÍA

- Curtis, Barnes, Scheck y Massarini. 2013. ―Curtis Biología‖. 7° Edición. 5º reimpresión. Editorial Médica Panamericana S.A. Buenos Aires. Argentina.

- Sadava, Heller, Orians, Purves y Hills. 2012. ―Vida. La ciencia de la Biología‖. 8º Edición. 1º reimpresión. Editorial Médica Panamericana.

- De Robertis, Hib y Ponzio. 2012. ―Biología celular y molecular de De Robertis‖. 15º Edición. 9º reimpresión. Editorial El Ateneo.

- Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts y Walter. 2011. ―Introducción a la Biología celular‖. 3º Edición. Editorial Médica Panamericana S.A.

- Lodish, Berk, Matsudaira, Kaiser, Krieger, Scott, Zipursky y Darnell. 2011. ―Biología celular y molecular‖. 5º Edición. 4º reimpresión. Editorial Médica Panamericana S.A.

- De Robertis, R, et al. 2011 ―Biología celular y molecular― Ed. Médica Panamericana - Cooper, G.M.; Hasman, R.E. 2010 ―La célula―. Editorial Marbán. - Sadava, D. 2009. ―Vida: La Ciencia de la Biología‖. Editorial Médica Panamericana. - Curtis, H. et al., 2008. ―Biología‖ Editorial Médica Panamericana. - Bunge, M. 2008 ―La ciencia, su método y su Filosofía‖. Ediciones Siglo Veinte. Buenos Aires. - Alberts, B., et al. 2008. ―Biología Molecular de la Célula‖. 5° Edición. Ediciones Omega S.A. - Starr, Taggart, Portales-Betancur y Moreno. 2008. ―Biología. La unidad y la diversidad de la

vida‖. 11º Edición. México. Editorial Progreso S.A. - Arias, M. E., et al. 2008. ―Atlas de Anatomía Vegetal‖. UNCa – UNT. - Campbell, N. et al. 2007 ―Biología‖. Editorial Médica Panamericana. - Curtis, H. et al. 2006. ―Invitación a la Biología‖. Editorial Médica Panamericana. - Purves, W.K. et al. 2003. ―Vida. La Ciencia de la Biología”. 6ª Edición. Panamericana: Bs.As. - Solomon E.P., Berg L.R. & Martín D.W. 2001. ―Biología‖. 4° Edición. McGraw-Hill

Interamericana. México. - Curtis H., Barnes, N. 2001. ―Biología‖.6ª Edición. Editorial Médica Panamericana. Buenos

Aires. - De Robertis, E.; Hib, J. y Ponzio, R. 2000. ―Biología Celular y Molecular De Robertis‖. 13ª

Edición. El Ateneo. Buenos Aires. - Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts y Walter. 1999. ―Introducción a la Biología

Celular‖. Ediciones Omega S.A. - Bunge, M. 1999. ―Diccionario de Filosofía‖. Ediciones Siglo Veinte. Bs. As. - De Robertis; et al. 1997. ―Biología celular y molecular‖. 12º Edición. Editorial El Ateneo. - Klimovsky, G. 1997. ―Las Desventuras del Conocimiento Científico‖. A.Z. Editora S. A. - Villée S. et al. 1996 ―Biología‖. Editorial McGraw – Hill. - Solomón, E., Villee, C. 1996. ―Biología‖. 4ª Edición. Interamericana. México. - Villee, S. 1995. ―Biología‖. 7° Edición. México. Editorial Mc Graw-Hill. - Curtis, H. y Barnes, N. S. 1993. ―Invitación a la Biología‖. 5º Edición. Editorial Médica

Panamericana S.A. Buenos Aires. Argentina. - De Robertis y De Robertis (H). 1992. ―Fundamentos de Biología Celular y Molecular‖. El

Ateneo. Buenos Aires. - Avers, C.J. 1991. ―Biología Celular‖. 2° Edición. Grupo Editorial Iberoamérica. - Castro, Handel y Rivolta. 1991. ―Actualizaciones en Biología‖. Ediciones Eudeba. Buenos

Aires. - Fried, G. A. 1990 ―Biología‖. México. Editorial Mc Graw-Hill. - Castro, R., et al. 1986. ―Actualización en Biología‖. 5º Edición. Ediciones Eudeba. Buenos

Aires. - Asti Vera, A. ―Metodología de la Investigación‖. Editorial Kapelusz S.A. 5º Edición. Buenos

Aires.



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MÓDULO I: INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA

¿LA BIOLOGÍA ES UNA CIENCIA?

La Biología (del griego bios, vida, y logía, tratado, estudio, ciencia) es la ciencia que tiene como objeto de estudio a los seres vivos. La palabra Ciencia deriva del latín ―scientia‖ que significa ―conocimiento‖, y constituye el conjunto de conocimientos que se caracteriza por ser racionales, ciertos o probables, obtenidos metódicamente, sistematizados y verificables. El método científico es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos de la realidad y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre. A continuación describiremos algunas características de la Ciencia y por consiguiente de la Biología:

Es objetiva porque se basa en datos, observaciones y experimentaciones. Avanza continuamente ya que procura la generación de más conocimiento objetivo en

forma de predicciones concretas, cuantitativas y comprobables referidas a hechos observables pasados, presentes y futuros respecto a algún sistema concreto.

Es creativa porque desarrolla nuevas ideas, las prueba, verifica e incorpora al conocimiento

general, utilizando los principios del razonamiento lógico (deducción, inducción y

abducción). No es omnipotente ya que no resuelve todos los problemas. Utiliza diferentes métodos y técnicas para la adquisición y organización de conocimientos

sobre la estructura de un conjunto de hechos suficientemente objetivos y accesibles a varios observadores, basándose en un criterio de verdad y corrección permanente.

BREVE RESEÑA HISTÓRICA DE LA BIOLOGÍA

Es muy probable que el hombre fuera biólogo antes que otra cosa. Los fenómenos de nacimiento, crecimiento y muerte, las plantas y los animales que le servían de alimento y vestido, su propio cuerpo, sano o enfermo, indudablemente debieron ser para él, objeto de serias consideraciones. La historia del estudio de los seres vivos remonta desde la Antigüedad hasta la época actual. Aunque el concepto de biología como ciencia en si misma nace en el siglo XIX, las Ciencias Biológicas surgieron de tradiciones médicas e historia natural en la medicina del Antiguo Egipto y los trabajos de Aristóteles y Galeno en el antiguo mundo grecorromano. Durante el Renacimiento europeo y a principios de la Edad Moderna, el pensamiento biológico experimentó una revolución en Europa, con un renovado interés hacia el empirismo y por el descubrimiento de gran cantidad de nuevos organismos. Los naturalistas como Linneo y Buffon iniciaron la clasificación de la diversidad de la vida y el registro fósil, así como el desarrollo y el comportamiento de los organismos. La microscopía reveló el mundo de los microorganismos, sentando las bases de la teoría celular. En los siglos XVIII y XIX, las Ciencias Biológicas, como la Botánica y la Zoología que se convirtieron en disciplinas científicas cada vez más profesionales. Los exploradores-naturalistas, como Alexander von Humboldt investigaron la interacción entre organismos y su entorno, y los modos en que esta relación depende de la situación geográfica, iniciando así la Biogeografía, la Ecología y la Etología. Los naturalistas comenzaron a rechazar el esencialismo y a considerar la importancia de la extinción y la mutabilidad de las especies. La teoría celular proporcionó una nueva perspectiva sobre los fundamentos de la vida. Estas investigaciones, así como los resultados obtenidos en los campos de la Embriología y la Paleontología, fueron sintetizados en la Teoría de la Evolución por selección natural de Charles Darwin. El final del siglo XIX vio la caída de la teoría de la generación espontánea y el nacimiento de la Teoría Microbiana de la enfermedad, aunque el mecanismo de la herencia genética fuera todavía un misterio.

A principios del siglo XX, el redescubrimiento del trabajo de Mendel condujo al rápido desarrollo

APÉNDICE



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de la Genética por parte de Thomas Hunt Morgan y sus discípulos y la combinación de la genética de poblaciones y la selección natural en la Síntesis Evolutiva Moderna durante los años 1930. Nuevas disciplinas se desarrollaron con rapidez, sobre todo después de que Watson y Crick descubrieron la estructura del ADN. Tras el establecimiento del Dogma Central de la Biología Molecular y el descifrado del código genético, la biología se dividió fundamentalmente entre la Biología Orgánica —los campos que trabajan con organismos completos y grupos de organismos— y los campos relacionados con la Biología Molecular y Celular. A finales del siglo XX nuevos campos como la genómica y la proteómica invertían esta tendencia, con biólogos orgánicos que usan técnicas moleculares, y biólogos moleculares y celulares que investigan la interacción entre genes y el entorno, así como la genética de poblaciones naturales de organismos.

OBJETO DE ESTUDIO DE LA BIOLOGIA

La Biología estudia la vida, se extiende desde la escala microscópica de las moléculas y las células que constituyen los organismos hasta la escala global del Planeta vivo en su totalidad.

Pero antes de avanzar, ¿podemos definir qué es la vida?

El fenómeno que denominamos Vida no puede definirse de forma simple con una sola frase. Sin embargo, cualquier persona percibe que un perro, un insecto o una planta están vivos, mientras que una roca no lo está. A lo largo de la historia se ha discutido qué significa estar vivo. En la actualidad se acepta que los sistemas vivos obedecen a las leyes de la química y la física. A pesar de la gran diversidad de formas y tamaños observados en los seres vivos, los organismos que habitan este planeta comparten una serie de características que los distinguen de los objetos inanimados. Estas características son las siguientes: Organización, Metabolismo, Crecimiento y Desarrollo, Homeostasis, Irritabilidad, Reproducción, Adaptación y Evolución.

Organización: Los seres vivos tienen una organización muy precisa, tal como lo expresa la

Teoría Celular (uno de los conceptos unificadores de la biología) la unidad estructural de todos los organismos es la célula.La célula en sí tiene una organización específica, todas tienen tamaño y formas características por las cuales pueden ser reconocidas. Algunos organismos son unicelulares y otros multicelulares.

Metabolismo: Los seres vivos son sistemas semiabiertos que necesitan de materia y energía para su funcionamiento. El conjunto de reacciones físico-químicas que ocurren en el organismo reciben el nombre de metabolismo y comprende reacciones anabólicas y catabólicas.Las reacciones anabólicas o anabolismo, son las que combinan sustancias sencillas para formar otras más complejas almacenando energía química, produciendo nuevos materiales y permitiendo el crecimiento. En cambio, si las reacciones degradan sustancias complejas en otras más simples liberando energía en el proceso, reciben el nombre de reacciones catabólicas o catabolismo.

Crecimiento y Desarrollo: En algún momento de su ciclo de vida todos los organismos crecen, este crecimiento se da por aumento del tamaño celular (hipertrofia), del número de células (hiperplasia), o de ambos procesos. Además del crecimiento, los organismos multicelulares pasan por un proceso más complicado de diferenciación y organogénesis llamado desarrollo. El crecimiento puede durar toda la vida del organismo, como en los árboles, o restringirse a cierta etapa y hasta cierto tamaño, como en la mayoría de los animales. En todos los casos, el crecimiento comprende la conversión de materiales adquiridos del medio, en moléculas orgánicas específicas del cuerpo del organismo que las captó.El desarrollo incluye todos los cambios que ocurren durante la vida de un organismo, el ser humano sin ir más lejos se inicia como un óvulo fecundado.



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Homeostasis: Para mantenerse vivos y funcionar correctamente los organismos vivos deben mantener la constancia del medio interno de su cuerpo, es decir su temperatura, pH, concentración de electrolitos, etc., este conjunto de procesos se denomina homeostasis.

Irritabilidad: Todos los organismos son capaces de responder ante estímulos.Los estímulos pueden ser químicos (pH, presencia de determinadas sustancias, etc.), físicos (luz, temperatura) o mecánicos (presión). La respuesta al estímulo puede ser de muy variada naturaleza, e involucrar a todo el organismo o un órgano, o unas pocas células, o activar una determinada reacción química dentro de una organela celular. A nivel órgano, la excesiva luz frente a los ojos producirá, como respuesta inmediata refleja, que la pupila se contraiga, cerrándose a un nivel máximo posible para evitar que la luz dañe a la estructura interna del ojo y permitiendo un mejor enfoque de la imagen. En caso contrario, en el que la cantidad de luz del ambiente no fuera suficiente para formar la imagen visual, la pupila se dilatará. Lo que causa la piel de gallina es la contracción de unos músculos diminutos llamados arrectorespilorum que están en la base de cada vello. En los humanos, y en otros animales mamíferos, esta característica se presenta como una reacción a diversos estímulos como ser el frío, y, exclusivamente en humanos, frente a emociones fuertes. En los demás mamíferos más peludos sirve también para hacer que el pelaje sea más tupido, como una respuesta protectora del frío.

Reproducción: Los seres vivos son capaces de multiplicarse y dejar descendencia.

Esta característica en algunos casos parece no cumplirse, por ejemplo, las hormigas obreras generalmente no se reproducen, sin embargo, según los postulados de la teoría celular que establece que todos los seres vivos están formados por células y que todo célula procede de otra pre-existente, es fácil ver que esta propiedad también está presente en estos casos. La reproducción celular ocurre en los eucariontes por mitosis o meiosis, permitiendo así que una célula origine nuevas células. En el caso del ser humano por mitosis se originan las células somáticas que permiten el crecimiento y reparación de tejidos dañados, mientras que por meiosis se originan las gametas (células sexuales).

Adaptación y Evolución: Las diferentes especies, gracias al proceso de selección natural, pueden adaptarse a los cambios del ambiente en el que viven y evolucionar. Este es un proceso lento que se da a lo largo de las generaciones, por eso decimos que son procesos que ocurren en las poblaciones, no en los individuos.

La Biología es la ciencia que estudia la vida, y como toda ciencia presenta sus divisiones para lograr la comprensión de tal complejidad.

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA EN BIOLOGÍA La Biología utiliza dos procesos esenciales de la investigación científica:

La Ciencia del Descubrimiento y La Ciencia Basada en Hipótesis

Ciencia del Descubrimiento ó Ciencia Descriptiva: Consiste en su mayor parte en la descripción de la naturaleza. Describe las estructuras y los procesos de la naturaleza con la mayor exactitud posible por medio de la observación cuidadosa y el análisis de los datos.Por ejemplo, este tipo de ciencia construyó de forma gradual nuestra comprensión de la estructura celular, y expandió nuestras bases de datos de los genomas de diversas especies.

Ciencia basada en Hipótesis: Intenta, en general, la explicación de la naturaleza. Una hipótesis científica establece predicciones que pueden ponerse a prueba registrando observaciones adicionales o mediante el diseño de experimentos. Un tipo de lógica denominada deducción está incorporada a la ciencia basada en hipótesis. En este tipo de razonamiento, a partir de las premisas generales extrapolamos los resultados



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específicos que deberíamos esperar si las premisas fueran ciertas.Por ejemplo, si todos los seres vivos están formados por células (premisa 1), y los seres humanos son organismos (premisa 2), los seres humanos están constituidos por células (predicción deductiva sobre un caso específico). Una hipótesis adquiere credibilidad porque sobrevive a muchos intentos de refutarla mientras que, al mismo tiempo, las pruebas experimentales van eliminando (refutando) las hipótesis alternativas. Aunque podamos hacer esta clasificación en relación a la investigación, la mayoría de las preguntas científicas combinan ambos enfoques de investigación. En la actualidad, la Biología Moderna es tan importante como inspiradora. Los avances en la investigación de Genética y Biología Molecular están transformando la Medicina y la Agricultura. La Biología Molecular está brindando nuevas herramientas para campos tan diversos como la Antropología y la Criminología. Las Neurociencias y la Biología Evolutiva están dando una nueva forma a la Psicología y la Sociología. Los nuevos modelos de la Ecología contribuyen a que las sociedades evalúen aspectos ambientales, como por ejemplo, las causas y las consecuencias biológicas del calentamiento global.

ANOTACIONES



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MÓDULO II: NIVELES DE ORGANIZACIÓN

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA VIDA

Podemos dividir el estudio de la vida en diferentes niveles de organización biológica. Imaginemos que nos acercamos paulatinamente desde el espacio para observar cada vez más cerca y con mayor detalle la vida en la Tierra. Nuestro destino es un Bosque Higrófilo de la provincia de Corrientes (Argentina), donde utilizaremos microscopios y otros instrumentos para examinar una hoja de Lapacho (Handroanthus heptaphyllus) hasta aproximarnos al nivel molecular.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN:

Nivel Atómico: Es el nivel más pequeño que existe, ya que está conformado por átomos, por ejemplo los Bioelementos u Oligoelementos.

Nivel Molecular: Está constituido por los virus, que son los seres más simples, cuya estructura está formada por Moléculas Orgánicas, no organizadas como en una célula.

Nivel Acelular ó Protoplasmático: Son los organismos unicelulares procariontes y eucariontes. Es el nivel más sencillo de organización de un organismo, que lleva una vida totalmente independiente. Es el nivel propio de los seres formados por una membrana que contiene en su interior una masa de protoplasma. Dentro del protoplasma hay cuerpos especializados llamados organelos.

Organelos: Cada uno cumple con una función determinada, es decir que existe una división de trabajo, pero cada organelo celular actúa coordinadamente con los demás. Son ejemplos las mitocondrias y los cloroplastos.

Nivel Celular: Son aquellos seres vivos pluricelulares. Las células se agrupan y se reparten las funciones entre ellas, conservando su independencia, por ejemplo los protistas y bacterias.

Nivel Tisular: Las células se agrupan con otras iguales a ellas y forman grupos llamados tejidos. Las actividades están distribuídas entre los distintos tejidos. Cada tejido va cumpliendo con su función en el momento que le corresponde, son ejemplos los Cnidarios (hidra de agua dulce).

Nivel de Órganos: Un órgano está constituído por capas de tejidos que se reúnen para cumplir una función determinada, por ejemplo el estómago es una parte diferenciada del cuerpo en donde se cumple la función de la digestión de ciertos alimentos; para cumplir esa función colaboran tejidos que segregan jugos digestivos; tejidos que cubren externa e internamente al estómago y tejidos musculares que le permiten realizar los movimientos para que mezclen y desmenucen los alimentos. Hay órganos que se encargan de digerir, excretar, reproducir, etc. por ejemplo los Platelmintos (Tenia saginata).

Nivel de Sistemas de Órganos: En ellos, los órganos se asocian cumpliendo funciones conjuntas y forman aparatos o sistemas. Cada órgano contribuye con una parte del trabajo que le corresponde realizar al Sistema de órganos al cual pertenece, por ejemplo el Aparato Digestivo, Circulatorio, Excretor, Nervioso, Reproductor, etc. A este nivel pertenecen los Invertebrados Superiores: Artrópodos, Moluscos, Equinodermos, Anélidos y todos los Vertebrados: Peces, Anfibios, Reptiles, Aves y Mamíferos. Entre los vegetales: las plantas Superiores (plantas con flores) y los Helechos.

Individuo: Es un ser único e indivisible. Población: Conjunto de individuos de la misma especie que viven en un mismo lugar y en un

mismo tiempo, con capacidad de dejar descencia fértil. Comunidad: Conjunto de poblaciones de diferentes especies. Biocenosis: Conjunto de Comunidades que conforman el planeta. Ecosistema: Conjunto de seres bióticos y abióticos que se relacionan entre sí y con el medio

que los rodea.

Biósfera: Formado por todos los biomas y el espacio exterior.



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ANOTACIONES



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MÓDULO III: BIOLOGÍA CELULAR

BIOLOGÍA CELULAR

En el campo de la Biología, el estudio de la célula es un tema central y necesario en la formación de los futuros profesionales de disciplinas relacionadas con las ciencias biológicas, por cuanto es un elemento estructurante y básico para comprender el comportamiento de los organismos, y el concepto de ―ser vivo‖ como tal. Recordando, que todo ser vivo está constituido por células (unicelulares y pluricelulares) por lo que es la unidad estructural de todos los organismos. Denominamos así, Biología Celular, a la parte de la Biología dedicada al estudio de las células. Sin embargo para los estudiantes, su aprendizaje presenta diversas dificultades, y como no forma parte del conocimiento cotidiano de sentido común, es un conocimiento que debe introducirse. La propuesta de este módulo está pensada para brindarle a los ingresantes la posibilidad de reforzar y también adquirir nuevos conocimientos referentes al estudio de la célula. Analizaremos cómo están estructuralmente organizadas las células y como éstas estructuras determinan los distintos tipos celulares. Los contenidos seleccionados para trabajar en éste módulo son:

La célula y los seres con vida. Teoría celular Tamaño celular y diversidad morfológica Tipos celulares: célula procariota y eucariota. Célula eucariota: Célula vegetal y célula animal.

LA UNIDAD DE LA VIDA: LA CELÚLA

Hasta hace 300 años, la ciencia no se basaba en la observación, pero se sabía que el hombre (Aristóteles) estaba formado por partes pequeñas que componían un todo, pero no se conocían debido a la falta de avances técnicos y al marco filosófico. El descubrimiento del microscopio hizo posible conocer los mundos de dimensiones ínfimas, entre ellos la célula, base de la vida. Se establecían así las bases de las modernas ciencias biológicas, que hasta bien entrada la edad moderna se habían fundado en las observaciones directas. Los microscopios son aparatos que, en virtud de las leyes de formación de imágenes ópticas, permiten la observación de pequeños detalles de una muestra dada que a simple vista no se percibirían. Los primeros conocimientos sobre la célula proceden de 1665, cuando Robert Hooke publicó los resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales. Dichas observaciones se realizaron con un microscopio de 50 aumentos, que él mismo construyó. Este investigador al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, fue el primero que llamó a esas unidades de repetición, células (del latín cellulae=celdillas). Pero Hooke sólo logró observar células muertas y por lo tanto, no pudo describir las estructuras de su interior.

¿QUÉ SE SABE DE LAS CÉLULAS?

La célula es el nivel de organización más pequeño de la materia que tiene la capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, por lo tanto, tiene vida y es la responsable de las características vitales de los organismos.

Nosotros los seres humanos, somos organismos multicelulares. Sin embargo, nuestro

primer instante de vida fue unicelular. La interacción exitosa entre un óvulo y un

espermatozoide marcó una línea divisoria entre la vida y la muerte.

Esa célula primera, “totipotente” -la célula huevo o cigoto- nos recuerda en parte,

nuestra propia historia evolutiva.

Un organismo en sí mismo y la unidad anatómica y funcional de todos los seres vivos, es

un asombroso universo no igualado por la más sofisticada maquinaria que haya podido

construir la mente humana. Dra. María A. Berra. (UNC)-1993.



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En la célula ocurren todas las reacciones químicas que nos ayudan a mantenernos como individuos y como especie. Estas reacciones hacen posible la fabricación de nuevos materiales para crecer, reproducirse, repararse y autorregularse. Asimismo, produce la energía necesaria para que esto suceda. Y todos los seres vivos están formados por células, los organismos unicelulares son los que poseen una sola célula, mientras que los pluricelulares poseen un número mayor de ellas. Entonces, podemos decir que la célula es la unidad estructural, es la unidad de función y es la unidad de origen de todo ser vivo. Esto, finalmente es lo que postula la Teoría celular moderna. Llegar a estas conclusiones no fue trabajo fácil, se requirió de poco más de doscientos años y el esfuerzo de muchos investigadores para lograrlo entre los que podemos mencionar a Robert Hooke, René Dutrochet, Theodor Schwann, Mathias Schleiden y Rudolph Virchow. El estudio de la célula fue posible gracias al microscopio, el cual se inventó entre los años 1550 y 1590. Algunos dicen que lo inventó Giovanni Farber en 1550, mientras que otros opinan que lo hizo Zaccharias Jannsen hacia 1590. Robert Hooke, como ya se ha mencionado, fue el primero en utilizar la palabra "célula", cuando en 1665 realizaba observaciones microscópicas de un trozo de corcho. Las imágenes observadas por Robert Hooke fueron1:

En 1824, René Dutrochet, fue el primero en establecer que la célula era la unidad básica de la estructura, es decir, que todos los organismos están formados por células. Mathias Schleiden (1838), un botánico de origen alemán, llegaba a la conclusión de que todos los tejidos vegetales estaban formados por células. Al año siguiente, otro alemán, el zoólogo Theodor Schwann extendió las conclusiones de Schleiden hacia los animales y propuso una base celular para toda forma de vida conocida hasta esa fecha. Finalmente Rudolf Virchow,en 1858, al hacer estudios sobre citogénesis de los procesos cancerosos llegó a la siguiente conclusión: "las células surgen de células preexistentes" o como lo decía en su axioma "ommnicellula e cellula". La Teoría Celular, tal como se la considera hoy, puede resumirse en cuatro proposiciones:

Todos los organismos están compuestos de células.

En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo.

Las células provienen tan sólo de otras células preexistentes.

Las células contienen el material hereditario.

Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es la unidad de función, porque de ella depende nuestro funcionamiento como organismo y es la unidad de origen, porque no se puede concebir a un organismo vivo si no está presente al menos una célula; concepto actual de célula. Por sus contribuciones, Theodor Schwann y Mathias Schleiden se consideran los fundadores de la Teoría Celular Moderna.

1Extraído de http://www.google.com.ar

http://www.google.com.ar/



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FORMA Y TAMAÑO DE LAS CÉLULAS

Existe gran diversidad de formas celulares, que incluso pueden modificarse a lo largo de su ciclo de vida. En cada caso, la arquitectura particular o la presencia de estructuras singulares se deben a un proceso de diferenciación, que le permite a una célula o grupo de células cumplir con una función específica. Sin embargo, la forma de una célula puede reducirse a dos tipos: - Célula de Forma Variable o Irregular: son células que constantemente cambian de forma.

Por ejemplo, los leucocitos en la sangre son esféricos y en los tejidos toman diversas formas. - Células de Forma Estable, Regular o Típica: la forma estable que adoptan las células en los

organismos multicelulares, se debe a la forma en que se han adaptado para cumplir ciertas funciones en determinados tejidos u órganos. Dichas formas son de las siguientes clases:

a) Isodiamétrica: son las que tienen sus tres dimensiones, casi iguales. Pueden ser: Esféricas, como óvulos y los cocos (bacterias). Ovoides, como las levaduras. Cúbicas, como en el folículo tiroideo.

b) Aplanadas: sus dimensiones son mayores que su grosor. Generalmente forman tejidos de revestimiento, como las células epiteliales. c) Alargadas: en las cuales un eje es mayor que los otros dos. Estas células forman parte de ciertas mucosas que tapizan el tubo digestivo; otro ejemplo tenemos en las fibras musculares. d) Estrelladas: como las neuronas, que presentan varios apéndices o prolongaciones y le dan un aspecto estrellado.

Esquemas de distintas morfologías celulares2

Las células son de tamaño variable, por tal motivo las podemos dividir, en 3 grupos:

1. Células Macroscópicas: son células que se observan fácilmente a simple vista. Esto obedece el gran volumen de alimentos de reserva que contienen. Por ejemplo: la yema de huevo de las aves y reptiles, que alcanzan varios centímetros de longitud.

2. Células Microscópicas: observables únicamente en el microscopio por escapar al poder de resolución del ojo humano, (1/10 mm o 100 micrómetro es el poder de resolución del ojo humano). Su tamaño se expresa con la unidad de medida llamada micra o micrón. Por ejemplo: los glóbulos rojos o hematíes, las bacterias, los protozoos, etc. La mayoría de las células pertenecen a este grupo.

3. Células Ultramicroscópicas: son células sumamente pequeñas y observables únicamente con el microscopio electrónico. En este caso se utiliza como unidad de medida el milimicrón, que es la millonésima parte del milímetro o la milésima parte de una micra.

¿Por qué son tan pequeñas las células? Las células deben captar nutrientes y otros materiales a través de su membrana plasmática y deben eliminar los productos de desecho, generados en las distintas reacciones metabólicas rápidamente antes de que estos se acumulen hasta niveles tóxicos para la supervivencia celular. Por lo tanto, las células son pequeñas, de modo que en ellas las moléculas recorren distancias cortas, lo que acelera las actividades celulares. Además, a mayor superficie celular, mayor es el transporte de moléculas a través de la membrana, siendo importante para la continuidad de los procesos metabólicos la proporción superficie celular sobre volumen celular. Por otra parte, debemos recordar que en las células el material Genético (localizado en el núcleo, en células eucariontes), posee un área limitada de influencia sobre el citoplasma circundante, que es el que incrementa marcadamente su tamaño durante el crecimiento celular, siendo otra limitante del tamaño celular la relación núcleo/citoplasma.

2Extraído de Actualizaciones en Biología Castor, Handel y Rivolta



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Tamaño de las células en

relación al tipo de

microscopio empleado3

ORGANIZACIÓN DE LAS CÉLULAS

En la célula se consideran cuatro partes fundamentales: membrana, citoplasma, núcleo y pared celular; éstas dos últimas pueden no estar presentes en algunos tipos celulares.

1. Membrana Celular

Es una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de éstas. Además, se asemeja a las membranas que delimitan las organelas de células eucariotas. Está compuesta por una lámina que sirve de "contenedor" para el citosol y los distintos compartimentos internos de la célula, y también le otorga protección mecánica. La membrana celular mantiene separada a la célula del medio que la rodea y regula la entrada y salida de sustancias. Está formada por fosfolípidos, proteínas y, en algunos casos, colesterol. Los fosfolípidos forman una bicapa dinámica y fluida por la cual se desplazan lateralmente las proteínas (modelo de mosaico fluido). La cara interna de la membrana presenta proteínas integrales de membrana y proteínas periféricas, que presentan actividades enzimáticas, actúan como receptores de señales químicas o participan en el transporte de sustancias. La cara externa presenta cadenas cortas de carbohidratos unidas a proteínas, que cumplen funciones de adhesión celular y reconocimiento de moléculas. En síntesis sus funciones básicas son:

Participación en procesos de reconocimiento celular Determinación de la forma celular Recepción de información externa y transmisión al interior celular Regulación del movimiento de materiales entre los medios intra y extracelular Mantención de la concentración óptima para llevar a cabo los procesos celulares.

Estructura de la membrana plasmática

(Modelo del mosaico fluido)4

3 Extraído de http://www.google.com.ar/images 4 Extraído Biología. George H. Fried



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2. Citoplasma El citoplasma constituye el medio celular en el que ocurren procesos de biosíntesis de materiales celulares (fabricación) y de obtención de energía. También procesos mecánicos como el movimiento del citoplasma o ciclosis en células vegetales y la emisión de pseudópodos en las células animales dependen de las propiedades de semilíquido del citoplasma. En el citoplasma se pueden distinguir el citosol, las organelas y el citoesqueleto. El citosol está compuesto por agua, enzimas, ARN, proteínas estructurales, inclusiones, y otras moléculas; constituye cerca del 54% del volumen de la célula. Sus funciones son:

Síntesis de moléculas orgánicas, por ejemplo de proteínas mediante ribosomas Transporte, almacenamiento y degradación de moléculas orgánicas, como grasas y

glucógeno.

3. Núcleo El núcleo es una estructura que se presenta en la célula eucariota (las células procariotas no poseen núcleo verdadero). Comúnmente existe un núcleo por célula, algunas son bi o plurinucleadas (como las células del músculo esquelético) y otras carecen de éste (como los glóbulos rojos). La forma nuclear es variable dependiendo en gran parte de la forma celular, en tanto su tamaño guarda relación con el volumen citoplasmático, la morfología y las relaciones estructurales del núcleo. Durante la interfase del ciclo vital de la célula, es un compartimiento esférico que contiene el ADN nuclear y asegura la síntesis de las moléculas complejas que requiere la célula. Está limitado por dos membranas concéntricas que presentan poros por donde circulan sustancias desde el citoplasma y hacia él, la membrana nuclear o carioteca. En las células eucariotas, las moléculas de ADN nuclear son lineales y están fuertemente unidas a proteínas histónicas y no histónicas. Cada molécula de ADN con sus proteínas constituye un cromosoma en la división celular (mitosis o meiosis). Cuando la célula no se está dividiendo, los cromosomas forman una maraña de hilos delgados llamados cromatina. En el interior también se encuentra el nucléolo, lugar donde se construyen las subunidades de los ribosomas. Tanto la cromatina como el nucléolo están incluidos en un medio semilíquido llamado jugo nuclear, carioplasma o nucleoplasma. Sus funciones son:

Separar el material genético del citoplasma Controlar la síntesis de proteínas. Ensamblar los ribosomas en el nucleolo Es el centro de control de la actividad celular.

Esquema del núcleo de una célula eucariota5

5Extraído de Actualizaciones en Biología Castor, Handel y Rivolta



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4. Pared Celular La pared celular es una capa rígida que se localiza en el exterior de la membrana plasmática de algunas células (en las células de los hongos, algas y plantas, y de algunos organismos procariontes).Se construye de diversos materiales dependiendo de la clase de organismo.

Pared celular en célula procariota: En las bacterias, la pared celular se compone de mureína o peptidoglicanos. Entre las archaea (bacterias antiguas) se presentan paredes celulares con distintas composiciones químicas.

Pared celular en células eucariotas: Los hongos presentan paredes celulares de quitina, y las algas tienen típicamente paredes construidas de glicoproteínas y polisacáridos. No obstante, algunas especies de algas pueden presentar una pared celular compuesta por dióxido de silicio. A menudo se presentan otras moléculas accesorias integradas en la pared celular. La sustancia que constituye la pared celular de las plantas es un carbohidrato: la celulosa

Una de las características más sobresalientes de las células vegetales es la presencia de una pared celular, que tiene diversas funciones:

Proteger los contenidos de la célula Dar rigidez a la estructura celular Proveer un medio poroso para la circulación y distribución de agua, minerales, y

otras pequeñas moléculas nutrientes Regular el crecimiento de la planta Proteger de enfermedades

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS CÉLULAS

Desde el punto de vista químico, la célula tiene unidad de composición, es decir, todas las células están formadas por los mismos elementos químicos, moléculas, macromoléculas y agregados macromoleculares.

Entre los componentes inorgánicos presentes en las células encontramos el agua y los iones.

Agua (H2O), componente más abundante en las células. En ésta se disuelven con facilidad la mayoría de las sustancias y constituye un medio apropiado para las reacciones químicas que tienen lugar en las células.

Iones (aniones y cationes), algunos de ellos son: Sodio (Na): participa en la regulación de la presión osmótica, transmisión del impulso nervioso,

etc.



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Potasio (K): participa en la contracción muscular, transmisión del impulso nervioso. Cloro (Cl): participa en la regulación de la presión osmótica. Calcio (Ca): constitución de tejido óseo y dientes, coagulación sanguínea, etc. Fósforo (P): participa en reacciones de transferencia de energía, etc. Los componentes orgánicos están representados por las biomoléculas que pertenecen a cuatro grupos principales cuyas funciones son vitales:

Hidratos de Carbono (también llamados Glúcidos, Carbohidratos ó Azúcares)

Lípidos

Proteínas

Ácidos nucleicos

Las biomoléculas más grandes están constituidas por un mayor número de átomos y tienen un peso molecular más elevado se denominan macromoléculas. Las macromoléculas están constituidas por unidades moleculares de menor dimensión llamadas monómeros, los cuales al unirse forman estructuras moleculares grandes y complejas: los polímeros.

TIPO DE CÉLULAS QUE EXISTEN

Todas las células se parecen y responden a un patrón común por más diversas que sean. No obstante, las células se clasifican en procariotas o eucariotas, según sus unidades fundamentales de estructura y por la forma en que obtienen energía. Los eucariontes son organismos cuyas células, las células eucariotas, poseen un sistema de endomembranas (membranas internas) muy desarrollado. Estas membranas internas forman y delimitan compartimientos y organelos donde se llevan a cabo numerosos procesos celulares. De hecho el compartimiento más sobresaliente, es el núcleo, donde se localiza el ADN. El término eucarionte, significa núcleo verdadero (eu: verdadero, carion: núcleo). En cuanto al tamaño, podemos decir que en promedio una célula eucariota es diez veces mayor que una célula procariota. En relación al ADN eucariota posee una organización mucho más compleja que el ADN procariota. Los organismos pertenecientes al Dominio Eukarya (reinos protista, fungi, vegetal y animal) están constituidos por este tipo de células. Los procariontes son organismos cuyas células, las células procariotas carecen de núcleo y generalmente son mucho menores que las células eucariotas. El ADN de estas células no está rodeado por una membrana, pero está limitado a determinadas regiones del citoplasma denominadas nucleoide. Las células procariotas carecen de membranas internas que formen organelos y compartimientos. Sin embargo, en algunas células, la membrana plasmática forma laminillas fotosintéticas. Los organismos pertenecientes a los Dominios Archaea y Bacteria están constituidos por este tipo de células.



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Estructura de la célula procariota6 Estructura de la célula eucariota7

(Eucariota animal)

6Esquema de una ultraesructura de una bacteria idealizada. En http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm

7Esquema de una ultraescructura de una célula animal ideal. Extraído de Actualizaciones en Biología Castor, Handel y Rivolta.

http://www.genomasur.com/lecturas/Guia01.htm



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ANOTACIONES



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MÓDULO IV: MICROSCOPÍA

MICROSCOPÍA El hombre en su afán de llegar siempre más lejos en la investigación de la naturaleza, ha construido múltiples instrumentos que le han permitido acceder allí donde los sentidos no podían penetrar. Así como el telescopio abrió a la humanidad las puertas de lo infinitamente grande, el microscopio hizo posible conocer los mundos de dimensiones ínfimas, entre ellos la célula, base de la vida. La propuesta de este módulo está pensada para brindarle a los ingresantes la posibilidad de rever, reforzar y también adquirir nuevos conocimientos referentes al estudio de la microscopía. Se realiza una introducción al conocimiento y manejo del microscopio, un instrumento de óptica que, en virtud de las leyes de formación de imágenes permite ver de cerca y aumentados objetos pequeños, como las células, o detalles estructurales no visibles a simple vista; que escapan al poder de resolución del ojo humano. Los contenidos seleccionados para trabajar en este módulo son:

Breve reseña histórica del microscopio. Partes de un microscopio óptico. Manejo, uso y mantenimiento de un microscopio. El microscopio electrónico y otros tipos de microscopios. Algunas técnicas para el estudio celular.

EL MICROSCOPIO El microscopio es un instrumento de óptica que permite ver de cerca y aumentados objetos pequeños o detalles estructurales no visibles a simple vista, escapando al poder de resolución del ojo humano, (1/10 mm o 100 micrómetro es el poder de resolución del ojo humano). Haciendo un relevamiento bibliográfico de cómo se llega a los actuales instrumentos ópticos, te podemos contar que antes de la invención del Microscopio (gr. Micros, pequeño + skopos, observador), se desconocían los organismos invisibles a simple vista, como así también las estructuras finas de los animales de gran tamaño. De lo expuesto, puedes darte cuenta, porqué este instrumento es una herramienta indispensable para un estudioso de las Ciencias y en particular de la Biología. Si te preguntas en este momento, ¿Cuáles fueron? ¿Cómo fueron evolucionando? ¿Qué limitaciones presentaban los primeros instrumentos ópticos? Es importante ubicar los mismos en el tiempo, lo que te permitirá comprender el contexto histórico de su aparición.

LOS PRIMEROS MICROSCOPISTAS En el siglo XIII aproximadamente, ya se conocían las lupas de mano y lentes para lectura. El Primer microscopio formado por dos lentes separadas, se atribuye a Z. Janssen, fabricante de lentes de Middleburg (Holanda), pero se consideró a Galileo el inventor efectivo. -Marcello Malpighi (italiano, 1628 – 1694) fue el fundador de la Anatomía Microscópica, tanto vegetal como animal. ¿Cuáles fueron sus primeras descripciones? Observando tejidos frescos, realizó descripciones de los detalles de la Anatomía (es decir las estructuras y/o morfología) de los siguientes órganos: Pulmones, hígado y bazo. Observó los capilares sanguíneos. Descripción de espiráculos y tráquea. Descripción detallada de la morfología del ―gusano de seda‖ (1669).

-Antonio Van Leewenhoek (Holandés, 1632 – 1723), si bien sus microscopios eran imperfectos, si se lo compara con los estándares actuales, pero mediante cuidadosas manipulaciones y un buen enfoque fue capaz de ver organismos tan pequeñas como las ―Bacterias‖. Entre sus descubrimientos se pueden citar los estudios realizados en: Corpúsculos sanguíneos. Espermatozoides. Músculos estriados.

-Robert Hooke: (inglés, 1635 – 1703), quién fue el primero en realizar descripciones sobre una lámina de corcho en un microscopio elaborado por el mismo.

Durante el siglo XVIII el microscopio sufrió diversos adelantos mecánicos que aumentaron su



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estabilidad y su facilidad de uso, aunque no se desarrollaron mejoras ópticas. Las mejoras más importantes de la óptica surgieron en el siglo XIX, cuando en 1877, Abbe publica su teoría del microscopio y por encargo de Carl Zeiss mejora la microscopía de inmersión sustituyendo el agua

por aceite de cedro lo que permite obtener aumentos de 2000 A0. A principios de los años 30, se había alcanzado el límite teórico para los microscopios ópticos, es decir, aumentos superiores a 500X o 1000X. Sin embargo, existía un deseo científico, de observar los detalles de estructuras celulares como el núcleo, las mitocondrias, entre otras. La palabra microscopio fue utilizada por primera vez por los componentes de la "Academia Dei Lincei" una sociedad científica a la que pertenecía Galileo y que publicaron un trabajo sobre la observación microscópica del aspecto de una abeja. Las primeras publicaciones importantes en el campo de la microscopia aparecen en 1660 y 1665; cuando Malpighi prueba la teoría de Harvey sobre la circulación sanguínea, al observar al microscopio los capilares sanguíneos y Hooke publica su obra Micrographia. El microscopio electrónico de transmisión (T.E.M.) fue el primer tipo de microscopio electrónico desarrollado; éste utiliza un haz de electrones en lugar de luz para enfocar la muestra consiguiendo aumentos de 100.000 X. Este microscopio, fue desarrollado por Max Knoll y Ernst Ruska en Alemania en 1931, quiénes se basaron en los estudios de Louis-Victor de Broglie acerca de las propiedades ondulatorias de los electrones. Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio electrónico de barrido (SEM).



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TIPOS DE MICROSCOPIOS QUE EXISTEN

Microscopios Ópticos (MO) MO Simple: el microscopio más simple es una lente convergente, la lupa (o microscopio estereoscópico). El objeto se coloca entre la lente y el foco, de modo que la imagen es virtual y está a una distancia que es la distancia mínima de visón nítida, alrededor de 25 cm. Consta de una base, en la que se sitúa la pletina, y de la que emerge una columna que soporta las lentes y el mando de enfoque. Sólo sirve para exámenes superficiales (disección de animales, observación de colonias, detección de quistes de parásitos,…). Se consigue un número de aumentos entre 4 y 60.

MO Campo luminoso u óptico compuesto: imágenes oscuras frente al campo luminoso. Permite el estudio de las estructuras internas de la muestra, para lo cual ésta debe ser dispuesta en una fina capa que puede ser atravesada por la luz.

MO Campo oscuro: fondo oscuro sobre el que se ven los objetos intensamente iluminados. Consta de un condensador especial que debe estar muy cercano a la preparación y que lanza sobre la muestra un cono hueco de luz. Con esto se logra que, solamente los rayos que chocan con las estructuras sometidas a estudio y se reflejen hacia arriba, puedan ser visualizados a través del objetivo. Permite ver el contorno de las bacterias y su movilidad; los microorganismos sin teñir; permite ver a Treponema pallidum, bacteria espiroqueta de la sífilis.

MO Contraste de fases: produce variaciones de luminosidad de forma que sean visibles las distintas partes de una muestra. Para ver parásitos y bacterias en cortes histológicos, y para objetos transparentes y no coloreados (sedimento urinario). Consta de un dispositivo, situado dentro o debajo del condensador, que produce diferencias de longitud de onda en los distintos rayos.

MO Fluorescencia: la fluorescencia es la propiedad que tienen ciertas sustancias que se produce cuando un electrón de un átomo absorbe toda la energía de una determinada longitud de onda de la luz, saltando a otros orbitales. Consta de una fuente de luz muy potente y un filtro de excitación que sólo deja pasar la radiación UV deseada. Ésta, tras interaccionar con la muestra, se filtra nuevamente y deja pasar solamente la luz fluorescente hacia los oculares. En síntesis:

Fuente de luz: desde la luz ultravioleta hasta los infrarrojos. Filtro de excitación: delimita la banda de excitación, generalmente ultravioleta. Muestra: fluorescente por sí misma (microscopia primaria) o marcada con fluorocromos

(microscopia secundaria). Filtro de barrera: deja pasar sólo la fluorescencia.

El microscopio de luz ultravioleta utiliza una L entre 180 – 400 nm y tiene como ventaja, mayor PR. Como la imagen es invisible al ojo humano, hay que utilizar fotografías, fluorescencias o cualquier otra técnica de foto-emisión. La principal aplicación es en inmunofluorescencia, es decir, reacciones de antígenos con anticuerpos.

Microscopios Electrónicos (ME) La luz es un haz de electrones. Utilizado en investigación. Los electrones se propagan a través de un tubo, inciden sobre el objeto, se refractan se recogen en una pantalla. Se utiliza para conocer el tamaño, estructura y morfología de los seres vivos. ME de transmisión: muestra muy fina, gran amplificación, no observación de elementos vivos, alto coste.

ME. de barrido: congelación especial de la muestra y recubrimiento con metal, menor poder de resolución, tridimensionalidad.



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MICROSCOPIOS ÓPTICOS

Iniciamos el estudio del Microscopio y nos centraremos en el estudio del Microscopio Óptico. Posteriormente citaremos otros tipos de microscopios. Podemos distinguir dos tipos de microscopios ópticos: El microscopio simple o lupa que está compuesto por una sola lente o un solo sistema de

lentes convergentes dando una imagen: aumentada, derecha y virtual. El microscopio compuesto que consta de dos sistemas de lentes convergentes: ocular y

objetivo, forma una imagen: aumentada, invertida y virtual

Recientemente se descubrieron modelos más complejos de MO; en los que se usan ondas de luz interferentes para resaltar las estructuras celulares internas. Las células y sus componentes celulares son tan pequeñas que los MO comunes sólo pueden distinguir detalles gruesos de las estructuras celulares. En general, únicamente pueden observarse el contorno de las estructuras. Recién a partir del ME, cuyo empleo se difundió ampliamente en los años 50, es que los investigadores estuvieron en condiciones de estudiar la ultra estructura de las células.

Partes del Microscopio óptico

1. Parte mecánica: Consta del pie o base, columna o brazo, tubo, mecanismos del movimiento, platina y subplatina.

a. Pie: se utiliza para sostener y dar estabilidad al instrumento. Posee una amplia base y pesada. Forma variable.

b. Columna o brazo: conecta el tubo y la platina con el pie. Contiene los mecanismos de movimiento: Tornillo macrométrico para realizar un enfoque grueso y el tornillo micrométrico un enfoque fino.

c. Tubo: es un cilindro hueco unido a la columna, está destinado para llevar el ocular y el objetivo. En el extremo inferior del tubo se encuentra el revólver, donde van atornillados los objetivos de diferente aumento. Por lo general un MO cuenta con 3 o 4 lentes objetivas. Los aumentos de dichos objetivos pueden ser de: 4x; 10x; 40x y un objetivo de 100x de inmersión, (lo podrán diferenciar por tener un anillo negro, ausente en los otros objetivos. Estos objetivos permitirán observar el preparado o la muestra con distintos aumentos.

d. Platina: es la superficie o plataforma sobre la cual se deposita el preparado y presenta un orificio por donde atraviesan los rayos luminosos provenientes del condensador e inciden sobre el preparado, y de esta manera obtener la imagen al microscopio. En la parte superior de la platina existen pinzas encargadas de sostener el preparado y que están asociadas a un mecanismo que permite movimientos antero – posterior y laterales por un sistema de tornillos accionados por el observador.

e. Subplatina: lleva el aparato de iluminación: condensador, diafragma y anillo portafiltros.

2. Parte óptica: Es la parte más importante del microscopio y está formada por el ocular, objetivo y aparato de iluminación.

a. Ocular: Compuesto por dos lentes convergentes: la lente inferior o colectora y la lente superior o lente ocular. Destinado a recibir la imagen del objetivo. Forma una imagen: Virtual, aumentada y derecha.

b. Objetivo: compuesto también por un sistema de lentes convergentes. Forma una imagen: real, aumentada e invertida Pueden ser: Objetivos seco, es cuando una capa de aire se interpone entre la lente frontal y el preparado. Objetivo de inmersión: una capa de líquido transparente se interpone entre la lente frontal y el preparado.

c. Aparato de iluminación: Está formado por el condensador, diafragma y espejo. d. Condensador: constituido por un sistema de lentes convergentes que proyecta sobre el

preparado el haz que atraviesa, en forma de un amplio cono. El más común es el condensador de Abbe de abertura numérica de 1,20 y compuesto por dos lentes.

e. Diafragma: está ubicado por debajo del condensador y regula la entrada de los rayos luminosos. Es accionado por medio de una palanca.

f. Espejo o Fuente de Iluminación: En algunos microscopios se encuentra el espejo, el cual



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consta de una cara plana y otra convexa y está destinado a proyectar el haz de rayos luminosos sobre el preparado. En otros microscopios se encuentra el foco que ilumina el preparado.

AHORA UN POCO DE PRÁCTICA

Cómo debo usar el microscopio óptico para obtener una buena imagen del preparado a observar y evitar malos resultados debido a su incorrecto manejo: Se inicia tomando desde la columna – brazo del MO, y luego se deposita sobre la mesa donde se realizará la observación. Se debe colocar las diferentes partes en posición correcta:

La platina en su posición más alta accionando el tornillo macrométrico.

El revólver con el objetivo de menor aumento (4x) en el retén.

El condensador colocado en su posición más alta.

El diafragma completamente abierto.

La fuente luminosa a 20 – 30 cm del espejo.

El espejo con la cara plana dirigida hacia la fuente luminosa.

El observador con una mano maneja el tornillo micrométrico y con la otra los tornillos que están sobre la platina, para ir recorriendo los diferentes sectores del preparado. El preparado se coloca sobre la platina con el cubreobjeto hacia arriba sujetándolo con las pinzas y se va buscando el enfoque fino, moviendo el tornillo micrométrico. Si la luz es excesiva se cierra un poco el diafragma. Para ir variando el aumento se cambia de objetivo haciendo girar el revólver hasta que quede fijo en el retén y buscar la imagen nítida siempre moviendo el tornillo micrométrico.

UBICACIÓN DE LOS OBJETOS A OBSERVAR

Por lo general, los objetos se encuentran sobre una placa de vidrio (porta objeto) de 26x76 mm de superficie y 1 mm de espesor y cubiertos por un vidrio sumamente delgado (cubreobjeto) de diversos tamaños pero, a ser posible, con un espesor de 0,17 mm exactamente. Hay dos características que determinan la claridad con que puede ser visto un objeto pequeño:

La capacidad de ampliación del instrumento: que es la relación del tamaño de la imagen vista con el microscopio y el tamaño real del objeto. Los mejores microscopio dan una ampliación no mayor a 10.000 veces, mientras que el ME puede hacerlo hasta 250.000 veces o más.

Poder de resolución: Posibilidad de observar detalles finos de una muestra observada, como no puede determinarse en forma directa se usa un valor proporcional al mismo y que sí puede medirse: el límite de resolución que es la menor distancia existente entre dos puntos situados muy cerca, de tal manera que puedan ser vistos como distintos. En el MO el límite de resolución es aproximadamente de 0,2 μ. Cuando más pequeña sea, más puntos se podrán ver en la imagen y esta será más nítida, entonces, a Menor límite de resolución mayor poder de resolución.

Aplicando la siguiente fórmula te permitirá obtener el Límite de resolución (LR)

LR= K. λ Dónde:

Κ, es una constante; = 0,61 λ = longitud de onda de la luz usada

Apertura Numérica: Es constante para cada lente, es un valor que corresponde al objetivo y se puede obtener con la siguiente fórmula: AN = η . Sen de a

Donde:

AN = Apertura numérica

η = Es el índice de refracción del medio, que está entre el objetivo y él preparado a observar.

Sen de a = es el seno del ángulo de abertura, o sea el que se forma entre el rayo luminoso que entra por el



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centro de la lente y el más periférico, es decir cuando más grande sea, más rayos entrarán a la lente,

entonces mayor calidad tendrá la imagen

Generalmente el medio es aire, pero también se puede usar un medio líquido, colocando aceite de cedro, cuando se va a utilizar el objetivo de inmersión, que lo pueden distinguir en el microscopio por tener un anillo de color negro que le hace diferente a los otros objetivos que porta el instrumental óptico. Al pasar un rayo luminoso de un medio a otro, la desviación va ser menor cuando más parecido sean los índices de refracción de dichos medios:

Poder de Magnificación (es decir capacidad de aumento del MO). Se obtiene multiplicando el aumento del objetivo por el aumento del ocular. Es una medida que me está indicando cuantas veces se ha magnificado, o sea cuántas veces el microscopio aumentó la imagen. Por ejemplo, si el ocular es de 5x y el objetivo que se está usando es de 20x, el poder de magnificación será de 200.

En síntesis:

ABERRACIONES EN MICROSCOPÍA

Son defectos en la imagen que se forman como consecuencia de la forma en que los rayos luminosos se refractan al atravesar las lentes. Se pueden distinguir: - Aberración de esfericidad: se da cuando un punto del objeto no se encuentra representado por

otro punto, sino por un disco. Si colocamos una pantalla en el foco, no habrá solo un punto, sino un halo rodeando al punto, lo que quita precisión a la imagen. Esta clase de aberración se puede corregir colocando oculares y objetivos correctores que se denominan aplanáticos o los periplanáticos, etc.

- Aberraciones cromáticas: son las que nos proporcionan una imagen con color (cromo: color)

que no existe en el objeto. Esto ocurre como consecuencia de la distinta longitud de onda que tienen los rayos luminosos (por ejemplo, el rojo tiene mayor longitud de onda y se desvía menos, en tanto que el violeta tiene menor longitud de onda y se desvía más) al formarse la imagen., estos rayos no coinciden en el mismo plano, dan una imagen borrosa. Se corrigen con el empleo de lentes apocromáticos, o acromáticos. Los apocromáticos logran coincidencia focal de tres colores del espectro (rojo, violeta y verde) y eliminan el espectro secundario. Los acromáticos logran coincidencia de dos colores (rojo y verde).

CUÁLES SON LAS UNIDADES DE MEDICIÓN EN MICROSCOPIA:

Denominación Antigua Actual Valor

Micrón o micra

Micrómetro (milésima de milímetro)

Milimicra

Nanómetro (millonésima de milímetro)

Amstrong

Amstrong (10millonésima de milímetro)

Es importante tener encuentra que esta medida (LR), depende del aumento proporcionado por las lentes; en cambio el Poder de Resolución (PR) es un valor relacionado a la calidad de la imagen, y depende de la Apertura Numérica (AN) y de la longitud de onda de la luz usada. De manera que ―Dos microscopios con igual Poder de Magnificación pueden tener distintos límite de resolución y generar imágenes de igual tamaño pero con diferente calidad‖



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MANTENIMIENTO Y PRECAUCIONES AL UTILIZAR UN MICROSCOPIO EN EL LABORATORIO

Al finalizar el trabajo, hay que dejar puesto el objetivo de menor aumento en posición de observación, asegurarse de que la parte mecánica de la platina no sobresale del borde de la misma y dejarlo cubierto.

Cuando no se está utilizando el microscopio, hay que mantenerlo cubierto para evitar que se ensucien y dañen las lentes. Si no se va a usar de forma prolongada, se debe guardar en su caja dentro de un armario para protegerlo del polvo.

Nunca hay que tocar las lentes con las manos. Si se ensucian, limpiarlas muy suavemente con un papel de filtro o, mejor, con un papel de óptica.

No dejar el portaobjetos puesto sobre la platina si no se está utilizando el microscopio.

Después de utilizar el objetivo de inmersión, hay que limpiar el aceite que queda en el objetivo con pañuelos especiales para óptica o con papel de filtro (menos recomendable). En cualquier caso se pasará el papel por la lente en un solo sentido y con suavidad. Si el aceite ha llegado a secarse y pegarse en el objetivo, hay que limpiarlo con una mezcla de alcohol-acetona (7:3) o xilol. No hay que abusar de este tipo de limpieza, porque si se aplican estos disolventes en exceso se pueden dañar las lentes y su sujeción.

No forzar nunca los tornillos giratorios del microscopio (macrométrico, micrométrico, platina, revólver y condensador).

El cambio de objetivo se hace girando el revólver y dirigiendo siempre la mirada a la preparación para prevenir el roce de la lente con la muestra. No cambiar nunca de objetivo tomándolo por el tubo del mismo ni hacerlo mientras se está observando a través del ocular.

Mantener seca y limpia la platina del microscopio. Si se derrama sobre ella algún líquido, secarlo con un paño. Si se mancha de aceite, limpiarla con un paño humedecido en xilol.

Es conveniente limpiar y revisar siempre los microscopios al finalizar la sesión práctica y, al acabar el curso, encargar a un técnico un ajuste y revisión general de los mismos.



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EXAMEN DE MUESTRAS AL MICROSCOPIO

Según la manipulación que efectuemos sobre la muestra a observar y según los colorantes que empleemos durante el proceso, podemos hablar de diferentes modalidades de tinción.

Examen microscópico directo de las muestras clínicas- Sin Tinción

No se utiliza ningún tipo de colorante. Es el montaje directo húmedo o examen en fresco: las muestras se extienden directamente sobre la superficie de un portaobjetos para su observación. El material que es demasiado espeso para permitir la diferenciación de sus elementos puede diluirse con igual volumen de solución salina fisiológica estéril. Se deposita suavemente un cubreobjetos sobre la superficie del material. Este tipo de preparación se emplea para detectar trofozoítos móviles de parásitos intestinales como Giardia, Entomoaeba, huevos y quistes de otros parásitos, larvas y gusanos adultos, Trichomonas, hifas de hongos, etc.

Examen microscópico de las muestras clínicas levemente modificadas - Tinción Simple

Se utiliza un solo colorante, por lo que todas las estructuras celulares se tiñen con la misma tonalidad (Tinta china, Azul Metileno de Loeffler, Azul de lactofenol). El Hidróxido de potasio al 10% (solución de KOH) permite ver elementos de hongos ya que el KOH digiere parcialmente los componentes proteicos, por ejemplo de la célula huésped, pero no actúa sobre los polisacáridos de las paredes celulares de los hongos. La tinta china o Nigrosina permite observar células levaduriformes capsuladas (Cryptococcus), sobre todo en LCR. Los polisacáridos capsulares rechazan la tinta china y la cápsula aparece como un halo claro alrededor de los microorganismos. Azul de metileno de Loeffler puede agregarse a las preparaciones en fresco de heces para observar la presencia de leucocitos.

8 y 9Microfotografías: Daniel Val

Candida sp

examen en fresco8.

Cryptococcus neoformans

en tinción con tinta china9.



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Examen microscópico de las muestras clínicas muy modificadas - Tinción Diferencial

Se utilizan varios colorantes combinados. Las estructuras celulares se diferencian en función de los diferentes colorantes que fijan de acuerdo con su propia constitución química. Los ejemplos clásicos son la tinción de GRAM o la de Ziehl-Neelsen

10 Microfotografía: Daniel Val

Bacterias Gram Negativas y levaduras . Tinción GRAM

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ANOTACIONES



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Bibliografía de consulta

- Curtis, Barnes, Scheck y Massarini. 2013. ―Curtis Biología‖. 7° Edición. 5º reimpresión.

Editorial Médica Panamericana S.A. Buenos Aires. Argentina.

- Sadava, Heller, Orians, Purves y Hills. 2012. ―Vida. La ciencia de la Biología‖. 8º Edición. 1º

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