Introducción a la biología

Biología: concepto y etimología

La biología es una rama de las ciencias naturales que abarca todo sobre la vida. Su etimología proviene de raíces griegas: BIOS = vida y LOGOS = estudio o tratado.

Se define como la rama de las ciencias que estudia la estructura de los seres vivos, sus funciones vitales, su evolución y sus relaciones con el medio en el cual se desenvuelven.

Atributos sobresalientes de los seres vivos

• Complejidad y alto grado de organización: estructuras internas con variedad de moléculas complejas y especies diferentes, en contraste con la materia inanimada del entorno (agua, suelo, rocas), que suele ser mezcla fortuita de compuestos sencillos.
• Propósito o funciones específicos: estructuras visibles (órganos, sistemas) y no visibles (microscópicas como núcleo o membrana celular; submicroscópicas como proteínas, azúcares, lípidos).
• Extracción y transformación de energía: uso de materias primas sencillas para edificar y mantener estructuras propias; a esta capacidad se la llama nutrición.
• Recepción de estímulos: elaboración de respuestas ante estímulos; se denomina función de relación.
• Producción de réplicas: capacidad extraordinaria de producir réplicas exactas de sí mismos, originando organismos de características semejantes.

Biología humana

Considerada como ciencia, implica conocer el cuerpo humano como un organismo pluricelular de estructura compleja y altamente organizada, formado por células, tejidos, órganos, aparatos o sistemas. Las células trabajan juntas para realizar funciones específicas necesarias para mantener la vida.

Principales eventos históricos de la biología

• Prehistoria: conocimiento empírico del cazador-recolector; estudio del comportamiento de animales y plantas.
• Edad Antigua (hasta siglo V): saber de carácter popular; descripciones anatómicas en papiros; avances egipcios en anatomía y fisiología; aportes de Hipócrates, Aristóteles y Galeno.
• Edad Media (siglos V–XV): clasificación de plantas y estudios de animales con San Alberto Magno; énfasis en experimentación con Roger Bacon.
• Renacimiento: impulso de trabajos científicos; anatomía humana y disección (Leonardo da Vinci, Andrés Vesalio); circulación sanguínea (Miguel Servet y William Harvey).
• Siglo XVIII: ciencia como vía objetiva; observación microscópica y microorganismos (Van Leeowen-Hoek); clasificación (Carl Linneo); evolución por selección natural (Charles Darwin); herencia (Gregor Mendel); teoría celular (Schwann y Scheleiden); refutación de generación espontánea y vacunas (Pasteur); aislamientos microbianos (Koch); antisepsia quirúrgica (Lister); vacuna contra el cólera (Jaime Ferrán); fisiología (Claude Bernard); etología (Geoffroy Saint-Hilaire).
• Siglo XX: instrumentos avanzados (microscopio electrónico) y métodos de análisis; nivel molecular; teoría cromosómica de la herencia y bases de la genética molecular; aplicaciones como vacunas, antibióticos, trasplantes de órganos, producción de especies útiles y estudios para ambiente, salud, longevidad, y enfermedades aún sin cura como cáncer y SIDA.

Campos de estudio de la biología

• Anatomía (macroestructural): estructura, apariencia externa, organización y vínculos de los órganos.
• Fisiología (funcional): digestión, respiración, reproducción, circulación, fisión binaria, etc.
• Biofísica (cuántico): posiciones y flujo de energía; distribución y transformación energética en organismos.
• Bioquímica (atómico y molecular): estructura molecular y transformaciones de materia; disposición de sustancias químicas.
• Citología (celular): estudio de la célula; integra anatomía, fisiología, bioquímica y biofísica; la célula es unidad estructural y funcional.
• Ecología (planetario): interacciones entre seres vivientes y el medio; ecosistema con factores bióticos y abióticos.
• Embriología: desarrollo desde células germinales hasta el nacimiento; también biología del desarrollo.
• Etología: conducta en seres con SNC cefalizado; origen genético y ambiental; también psicobiología/biopsicología.
• Evolución: cambios que originan diversidad desde orígenes hasta el presente.
• Genética: herencia y aplicaciones contemporáneas (biotecnología, ingeniería genética, clonación, medicina genética).
• Inmunología: reacciones defensivas ante agentes agresivos; no solo en humanos, sino en cada especie.
• Medicina: rama aplicable a seres vivientes para recuperar salud mediante métodos y remedios.
• Micología: hongos patógenos o no.
• Microbiología: microorganismos innocuos o patógenos (bacterias, protozoarios, hongos).
• Virología: virus, considerados seres abióticos o inertes; patógenos o benéficos; afectan a múltiples clases de seres vivientes.
• Paleobiología: seres vivientes de épocas prehistóricas; paleontología/biología paleontológica.
• Protozoología: protistas (protozoarios, algas, micetozoides).
• Sociología: formación y comportamiento de sociedades y vínculos entre sociedades de organismos, incluidas humanas.
• Taxonomía: organización y clasificación de seres vivientes; también sistemática.
• Zoología: estudio de los animales.

Citología y célula

La citología estudia las diferencias estructurales y funcionales de la célula. La célula es unidad morfológica (forma seres unicelulares o, asociada, pluricelulares), unidad fisiológica (realiza funciones vitales) y unidad genética (transmite caracteres hereditarios por cromosomas).

Se conceptualiza como la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo, el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Su etimología proviene del latín: cellula, diminutivo de cella (“hueco”).

La célula está formada básicamente por membrana, citoplasma y núcleo.

Componentes celulares descritos

• Membrana celular: rodea y protege; regula entrada de nutrientes y eliminación de desechos; formada por lípidos y proteínas; delgada y semipermeable; controla intercambio (entrada de nutrimentos, agua, oxígeno; salida de desechos) y actúa como filtro.
• Citoplasma: sustancias orgánicas e inorgánicas en agua, consistencia viscosa; constituye gran parte de la célula y contiene aminoácidos, proteína, glucosa y organelos.
• Organelos: fabrican, transforman, almacenan y transportan proteínas, y eliminan desechos. Incluyen ribosomas, lisosomas, vacuolas, aparato de Golgi, retículo endoplasmático y mitocondrias.
• Retículo endoplasmático: red de sacos y tubos; produce reacciones enzimáticas y transporta sustancias; rugoso sintetiza proteínas para envío al exterior; liso participa en síntesis de glucógeno/azúcares, lípidos y proteínas.
• Lisosomas: sacos con enzimas que desdoblan nutrimentos, digieren partículas extrañas y desintegran lo que la célula descarta.
• Vacuolas: espacios de líquidos rodeados por membranas; almacenan y excretan agua.
• Aparato de Golgi: prepara y transporta proteínas hacia compartimientos internos y hacia el exterior.
• Mitocondrias: producen energía; metabolismo energético y liberación mediante respiración celular.