EJE: BIOLOGÍA

Biología: La Ciencia de la Vida

La biología es el estudio integral de los seres vivos, desde la unidad más pequeña que puede sostener la vida —la célula— hasta las complejas interacciones en los ecosistemas globales. Para la PAES, es fundamental comprender no solo las partes que componen un organismo, sino los procesos dinámicos que permiten su existencia, reproducción y evolución.

1. Organización, Estructura y Actividad Celular

La célula es la unidad morfológica, funcional y de origen de todo ser vivo. Esta definición (Teoría Celular) implica que todos los organismos están hechos de células, que las funciones vitales ocurren dentro de ellas y que toda célula proviene de otra preexistente. Sin embargo, no todas son iguales. La gran división biológica se da entre dos tipos de organización celular:

La Célula Procarionte

Es la forma de vida más antigua y simple (ej: bacterias y arqueas). Su característica definitoria es la ausencia de núcleo y de organelos membranosos internos. Su material genético (ADN) es una molécula circular, cerrada y desnuda (sin proteínas histonas) que se encuentra libre en el citoplasma en una zona llamada nucleoide. Poseen ribosomas (para sintetizar proteínas), membrana plasmática y, en la mayoría de los casos, una pared celular rígida de peptidoglicano que les da forma y protección. Algunas presentan flagelos para moverse y pili para intercambiar material genético.

La Célula Eucarionte

Es la célula compleja que forma a animales, plantas, hongos y protistas. Su rasgo distintivo es la presencia de un núcleo delimitado por una doble membrana (carioteca) donde se protege el ADN, que es lineal y está asociado a proteínas histonas. Su citoplasma está compartimentalizado por un sistema de endomembranas y organelos especializados. Se subdivide en:

Célula Animal: Posee centríolos (claves en la división celular). Carece de pared celular y cloroplastos.
Célula Vegetal: Posee una pared celular de celulosa (rígida), cloroplastos (para fotosíntesis) y una gran vacuola central que regula la presión interna (turgencia).

Fisiología de los Organelos Celulares

Para la PAES, no basta con saber dónde están los organelos; hay que entender su función metabólica específica. Imagina la célula como una fábrica:

Núcleo: Es el centro de control y archivo. Contiene la información genética (cromatina) y el nucléolo, donde se fabrican los ribosomas.
Mitocondria: Es la central energética. Realiza la respiración celular aeróbica, un proceso que oxida la glucosa para producir ATP, la "moneda energética" que la célula usa para todas sus funciones. Tiene su propio ADN y doble membrana.
Cloroplasto (solo vegetal): Es el panel solar. Realiza la fotosíntesis, capturando energía lumínica para transformar CO2 y agua en glucosa (energía química) y liberar oxígeno.
Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Tiene ribosomas adheridos. Su función es sintetizar y modificar proteínas que serán exportadas fuera de la célula o insertadas en la membrana.
Retículo Endoplasmático Liso (REL): Sin ribosomas. Sintetiza lípidos (grasas, fosfolípidos), detoxifica la célula de sustancias nocivas (drogas, venenos) y almacena calcio en células musculares.
Aparato de Golgi: Es el centro de distribución. Recibe proteínas y lípidos del retículo, los "empaqueta" en vesículas, los modifica químicamente y los envía a su destino final (secreción o lisosomas).
Lisosomas: Son el sistema de reciclaje y defensa. Contienen enzimas digestivas para degradar sustancias extrañas (bacterias) o reciclar organelos viejos (autofagia).
Membrana Plasmática: Es la frontera selectiva. Formada por una bicapa de fosfolípidos y proteínas (Modelo de Mosaico Fluido), regula qué entra y sale de la célula mediante transporte pasivo (sin gasto de energía, a favor del gradiente) y activo (con gasto de ATP, en contra del gradiente).

2. Procesos y Funciones Biológicas: Reproducción Humana

Este eje analiza cómo el cuerpo humano regula su función reproductiva a través del sistema endocrino (hormonas) y cómo se gestiona la salud sexual.

Control Hormonal del Ciclo Sexual Femenino

El ciclo menstrual prepara al organismo para un posible embarazo. Está regulado por el eje Hipotálamo-Hipófisis-Ovario mediante un sistema de retroalimentación (feedback):

Fase Folicular (Pre-ovulatoria): La hipófisis libera FSH (Hormona Folículo Estimulante), que estimula al ovario para que madure un folículo. El folículo en crecimiento produce Estrógenos, que engrosan el endometrio (capa interna del útero).
Ovulación: Hacia el día 14, un aumento brusco ("peak") de LH (Hormona Luteinizante) provoca la ruptura del folículo y la liberación del ovocito hacia las trompas de Falopio. Es el momento de máxima fertilidad.
Fase Lútea (Post-ovulatoria): El folículo roto se transforma en "Cuerpo Lúteo", que secreta Progesterona. Esta hormona mantiene el endometrio grueso y rico en nutrientes para recibir al embrión.
Menstruación: Si no hay fecundación, el cuerpo lúteo degenera, bajan los niveles de progesterona y el endometrio se desprende, provocando el sangrado.

Métodos Anticonceptivos e ITS

Anticoncepción: Se evalúa su mecanismo de acción y eficacia.

Naturales (Baja eficacia): Billings (observación del moco cervical), temperatura basal, calendario. Se basan en estimar el día de la ovulación.
De Barrera: El Condón (masculino y femenino) es el único método que, además de evitar el embarazo, previene las Infecciones de Transmisión Sexual (ITS).
Hormonales (Alta eficacia): Pastillas, parches, inyecciones. Contienen hormonas sintéticas que inhiben la ovulación y espesan el moco cervical para bloquear a los espermatozoides.
Quirúrgicos (Irreversibles): Vasectomía (corte de conductos deferentes) y ligadura de oviductos.

Infecciones de Transmisión Sexual (ITS): Es vital distinguir entre agentes bacterianos (Sífilis, Gonorrea, Clamidia) que se tratan con antibióticos, y virales (VIH, Herpes, VPH) que no tienen cura definitiva, solo tratamiento antiviral. El VPH (Virus del Papiloma Humano) es la principal causa de cáncer cérvico-uterino.

3. Herencia y Evolución: La Continuidad de la Vida

¿Cómo se transmite la información biológica y cómo cambian las especies a lo largo del tiempo geológico?

Ciclo Celular: Mitosis vs. Meiosis

Las células deben dividirse para que los organismos crezcan o se reproduzcan. Existen dos mecanismos fundamentales:

Mitosis (División Ecuacional): Es el proceso de clonación celular. Una célula madre se divide para generar dos células hijas genéticamente idénticas y con el mismo número de cromosomas (diploide, 2n). Su función biológica es el crecimiento, la reparación de tejidos (cicatrización) y la reproducción asexual en organismos simples.
Meiosis (División Reduccional): Es exclusiva de las células germinales para formar gametos (espermatozoides y ovocitos). Una célula diploide pasa por dos divisiones consecutivas para generar cuatro células haploides (n), con la mitad de la carga genética.
Importancia evolutiva: La meiosis es la fuente de la variabilidad genética gracias a dos procesos únicos de la Profase I: el Crossing-Over (intercambio de segmentos de ADN entre cromosomas homólogos) y la Permutación Cromosómica (distribución aleatoria de los cromosomas). Esta variedad asegura que no existan dos gametos iguales.

Análisis Teórico: Darwin vs. Lamarck

"No es el más fuerte de las especies el que sobrevive, tampoco es el más inteligente el que sobrevive. Es aquel que es más adaptable al cambio."

— Charles Darwin (Atribuida)

Diferencia clave: Lamarck proponía la "herencia de los caracteres adquiridos" (ej: la jirafa estira el cuello por esfuerzo y su hijo nace con cuello largo). Darwin propone la "Selección Natural": en una población ya existen diferencias (jirafas de cuello corto y largo). Si el alimento está alto, las de cuello largo sobreviven más y se reproducen más (éxito reproductivo diferencial), pasando ese rasgo a la siguiente generación. El ambiente no modifica al individuo, selecciona al más apto.

4. Organismo y Ambiente: Flujos de Energía y Materia

La ecología estudia cómo la materia y la energía se mueven a través de los seres vivos y el ambiente físico. La regla de oro es: "La energía fluye (se gasta), la materia se cicla (se recicla)".

Fotosíntesis y Respiración Celular

Son procesos complementarios que sostienen la vida en la Tierra:

Fotosíntesis (Anabólico): Realizada por organismos autótrofos (productores) en los cloroplastos. Utilizan energía lumínica, CO2 y agua para sintetizar materia orgánica (glucosa) y liberar oxígeno (O2) como desecho. Es la base de las cadenas tróficas.
Respiración Celular (Catabólico): Realizada por todos los organismos aeróbicos (plantas y animales) en las mitocondrias. Rompen la glucosa utilizando oxígeno para liberar energía química (ATP) y desechar CO2 y agua.

Tramas Tróficas y Pirámides Ecológicas

En un ecosistema, la energía pasa de un nivel a otro (Productor → Herbívoro → Carnívoro). Sin embargo, este traspaso es muy ineficiente: según la Ley del 10%, solo el 10% de la energía de un nivel pasa al siguiente; el 90% se pierde como calor metabólico. Por eso las cadenas tróficas no pueden ser muy largas (generalmente 4 o 5 niveles).

Impacto Humano: La actividad industrial ha alterado los ciclos biogeoquímicos. El exceso de CO2 por quema de combustibles fósiles intensifica el Efecto Invernadero (calentamiento global). La contaminación con metales pesados genera Magnificación Biológica: los tóxicos no se eliminan y se concentran cada vez más a medida que se sube en la cadena alimentaria, afectando gravemente a los depredadores tope (y al ser humano).

📝 Mini-Ensayo: Practica lo aprendido

1. Un atleta de alto rendimiento necesita una gran cantidad de energía muscular rápida. Si analizamos sus células musculares al microscopio, ¿qué organelo deberíamos encontrar en mayor abundancia comparado con una célula de la piel?

A) Lisosomas, para digerir nutrientes rápidamente.
B) Ribosomas, para crear más músculo.
C) Mitocondrias, para producir ATP mediante respiración celular.
D) Retículo Liso, para almacenar calcio.

Correcta: C. Aunque todas son importantes, la demanda energética directa (ATP) para la contracción muscular es satisfecha por la mitocondria. Las células se adaptan a su función aumentando los organelos que más necesitan.

2. Si se inhibe químicamente el proceso de "Crossing-Over" durante la meiosis de un organismo, ¿cuál sería la consecuencia biológica directa para su descendencia?

A) Los gametos no podrían formarse y el organismo sería estéril.
B) La descendencia sería genéticamente idéntica a los padres (clones).
C) Disminuiría la variabilidad genética de los gametos resultantes.
D) Se producirían células diploides en lugar de haploides.

Correcta: C. El Crossing-Over es el mecanismo principal de mezcla de genes entre cromosomas maternos y paternos. Sin él, la variedad de combinaciones genéticas posibles en los hijos sería mucho menor.

3. En el contexto de la evolución, ¿cuál es el rol del ambiente según la teoría de Darwin?

A) El ambiente induce mutaciones específicas para que los organismos se adapten.
B) El ambiente actúa como un filtro que selecciona a los individuos que ya poseen variaciones ventajosas.
C) El ambiente obliga a los organismos a modificar sus órganos mediante el uso y desuso.
D) El ambiente no tiene rol, la evolución depende solo del azar genético.

Correcta: B. Darwin postula que la variabilidad es previa y azarosa. El ambiente es el "seleccionador" que permite que solo los más aptos (los que tienen la ventaja de antemano) sobrevivan y dejen descendencia.