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1.3: La ciencia de la microbiología - Biología

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1.3: La ciencia de la microbiología

Microbiología | SIU

La microbiología es el estudio de microorganismos, un grupo grande y diverso de organismos que existen como células individuales o agrupaciones de células. La ciencia de la microbiología incluye el estudio del crecimiento microbiano, la bioquímica, la genética y la ecología, y la relación de los microorganismos con otros organismos. La microbiología también incluye el estudio de virus y respuestas inmunes.

Como ciencia biológica básica, la microbiología proporciona algunas de las herramientas de investigación más accesibles para sondear la naturaleza de los procesos de la vida. Nuestro sofisticado conocimiento de los principios químicos y físicos que rigen la vida se ha desarrollado a partir de estudios de microorganismos.

Como ciencia biológica aplicada, la microbiología se ocupa de muchos problemas prácticos importantes en la medicina, la agricultura, la biorremediación y las industrias alimentarias, y está en el corazón de la biotecnología y la biología molecular.

El programa de Microbiología ofrece un programa de pregrado que conduce a la licenciatura en ciencias y un programa de posgrado que conduce a la maestría en ciencias y al doctorado. grados. A nivel de pregrado, los cursos en microbiología general, biología molecular, microbiología médica, inmunología, diversidad procariota, genética bacteriana y viral, fisiología bacteriana y bioquímica, biotecnología y virología están disponibles para ayudarlo en su carrera y objetivos orientados al trabajo. Nuestros laboratorios de enseñanza le brindarán la oportunidad de experimentar de primera mano los procedimientos y técnicas empleados en la investigación microbiológica moderna. Además, abundan las oportunidades para la investigación de pregrado. Estas oportunidades para trabajar con profesores activos en investigación incluyen créditos de cursos para investigación, así como puestos remunerados como asistente de pregrado o trabajador estudiantil. También ofrecemos varias becas para ayudar a los estudiantes a pagar su educación.

¿Qué se puede hacer con un título en Microbiología?

Numerosos trabajos para estudiantes con una licenciatura en microbiología están disponibles en los sectores académico, industrial, farmacéutico y gubernamental. Si su objetivo es ampliar su educación, nuestro programa de pregrado es una excelente preparación para la medicina, la odontología u otros campos relacionados con la medicina. También es posible que desee obtener una maestría o un doctorado para promover sus objetivos profesionales. Ofrecemos ayudantías para graduados, así como la oportunidad de trabajar con profesores dedicados a la investigación sobre biodegradación, ecología y diversidad bacteriana, inmunología, mutagénesis molecular, microbiología médica y fisiología bacteriana.

Colocación de posgrado para nuestro B.S. ¡El programa es extremadamente alto! & # 160De hecho, & # 16075% de nuestras especializaciones se han ubicado en campos STEM que & # 160 incluyen estudios de posgrado, medicina / investigación, & # 160 biotecnología / control de calidad, y escuela de medicina & # 160 o asistente médico & # 160.

Esperamos que explore nuestro sitio web para ver por sí mismo las numerosas oportunidades que le esperan en el programa de microbiología de la Southern Illinois University Carbondale. Por favor, póngase en contacto con nosotros si tiene alguna pregunta.


Contenido

"Biología" deriva de las palabras griegas antiguas de βίος bíos romanizados que significa "vida" y -λογία logía romanizada (-logía) que significa "rama de estudio" o "hablar". [11] [12] Esos combinados hacen que la palabra griega βιολογία romanizada biología significa biología. A pesar de esto, el término βιολογία en su conjunto no existía en griego antiguo. El primero en tomarlo prestado fue el inglés y el francés (biologie). Históricamente hubo otro término para "biología" en inglés, de por vida, rara vez se usa hoy en día.

La forma en latín del término apareció por primera vez en 1736 cuando el científico sueco Carl Linnaeus (Carl von Linné) utilizó biologi en su Bibliotheca Botanica. Se volvió a utilizar en 1766 en una obra titulada Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis, de Michael Christoph Hanov, discípulo de Christian Wolff. El primer uso alemán, Biologie, estaba en una traducción de 1771 de la obra de Linneo. En 1797, Theodor Georg August Roose usó el término en el prefacio de un libro, Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft. Karl Friedrich Burdach utilizó el término en 1800 en un sentido más restringido del estudio de los seres humanos desde una perspectiva morfológica, fisiológica y psicológica (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). El término entró en su uso moderno con el tratado de seis volúmenes Biologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802-22) de Gottfried Reinhold Treviranus, quien anunció: [13]

Los objetos de nuestra investigación serán las diferentes formas y manifestaciones de la vida, las condiciones y leyes bajo las cuales ocurren estos fenómenos y las causas a través de las cuales han sido afectados. La ciencia que se ocupa de estos objetos la indicaremos con el nombre de biología [Biologie] o doctrina de la vida [Lebenslehre].

Las primeras raíces de la ciencia, que incluían la medicina, se remontan al antiguo Egipto y Mesopotamia entre el 3000 y el 1200 a. C. [14] [15] Sus contribuciones más tarde entraron y dieron forma a la filosofía natural griega de la antigüedad clásica. [14] [15] [16] [17] Los filósofos griegos antiguos como Aristóteles (384–322 a. C.) contribuyeron ampliamente al desarrollo del conocimiento biológico. Sus obras como Historia de los animales Fueron especialmente importantes porque revelaron sus inclinaciones naturalistas, y luego trabajos más empíricos que se centraron en la causalidad biológica y la diversidad de la vida. El sucesor de Aristóteles en el Liceo, Teofrasto, escribió una serie de libros sobre botánica que sobrevivieron como la contribución más importante de la antigüedad a las ciencias de las plantas, incluso hasta la Edad Media. [18]

Los eruditos del mundo islámico medieval que escribieron sobre biología incluyeron al-Jahiz (781–869), Al-Dīnawarī (828–896), que escribió sobre botánica, [19] y Rhazes (865–925) que escribió sobre anatomía y fisiología. . La medicina fue especialmente bien estudiada por los eruditos islámicos que trabajaban en las tradiciones de los filósofos griegos, mientras que la historia natural se basó en gran medida en el pensamiento aristotélico, especialmente en la defensa de una jerarquía de vida fija.

La biología comenzó a desarrollarse y crecer rápidamente con la espectacular mejora del microscopio de Anton van Leeuwenhoek. Fue entonces cuando los estudiosos descubrieron los espermatozoides, las bacterias, los infusorios y la diversidad de la vida microscópica. Las investigaciones de Jan Swammerdam dieron lugar a un nuevo interés en la entomología y ayudaron a desarrollar las técnicas básicas de disección microscópica y tinción. [20]

Los avances en microscopía también tuvieron un impacto profundo en el pensamiento biológico. A principios del siglo XIX, varios biólogos señalaron la importancia central de la célula. Luego, en 1838, Schleiden y Schwann comenzaron a promover las ideas ahora universales de que (1) la unidad básica de los organismos es la célula y (2) que las células individuales tienen todas las características de la vida, aunque se oponían a la idea de que (3) todos las células provienen de la división de otras células. Sin embargo, gracias al trabajo de Robert Remak y Rudolf Virchow, en la década de 1860 la mayoría de los biólogos aceptaban los tres principios de lo que llegó a conocerse como teoría celular. [21] [22]

Mientras tanto, la taxonomía y la clasificación se convirtieron en el centro de atención de los historiadores naturales. Carl Linnaeus publicó una taxonomía básica para el mundo natural en 1735 (cuyas variaciones se han utilizado desde entonces), y en la década de 1750 introdujo nombres científicos para todas sus especies. [23] Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon, trató las especies como categorías artificiales y las formas vivas como maleables, sugiriendo incluso la posibilidad de una descendencia común. Aunque se oponía a la evolución, Buffon es una figura clave en la historia del pensamiento evolutivo, su trabajo influyó en las teorías evolutivas tanto de Lamarck como de Darwin. [24]

El pensamiento evolutivo serio se originó con las obras de Jean-Baptiste Lamarck, quien fue el primero en presentar una teoría coherente de la evolución. [26] Postuló que la evolución era el resultado del estrés ambiental sobre las propiedades de los animales, lo que significa que cuanto más frecuente y rigurosamente se usaba un órgano, más complejo y eficiente se volvería, adaptando así al animal a su entorno. Lamarck creía que estos rasgos adquiridos podrían luego transmitirse a la descendencia del animal, quien los desarrollaría y perfeccionaría aún más. [27] Sin embargo, fue el naturalista británico Charles Darwin, que combinó el enfoque biogeográfico de Humboldt, la geología uniformista de Lyell, los escritos de Malthus sobre el crecimiento de la población y su propia experiencia morfológica y extensas observaciones naturales, quien forjó una teoría evolutiva más exitosa basada en sobre la selección natural, razonamientos y pruebas similares llevaron a Alfred Russel Wallace a llegar de forma independiente a las mismas conclusiones. [28] [29] La teoría de la evolución por selección natural de Darwin se extendió rápidamente a través de la comunidad científica y pronto se convirtió en un axioma central de la ciencia de la biología en rápido desarrollo.

La base de la genética moderna comenzó con el trabajo de Gregor Mendel, quien presentó su artículo "Versuche über Pflanzenhybriden"(" Experimentos sobre hibridación de plantas "), en 1865, [30] que esbozó los principios de la herencia biológica, que sirvieron de base para la genética moderna. [31] Sin embargo, la importancia de su trabajo no se comprendió hasta principios del siglo XX. cuando la evolución se convirtió en una teoría unificada cuando la síntesis moderna reconcilió la evolución darwiniana con la genética clásica. [32] En la década de 1940 y principios de la de 1950, una serie de experimentos de Alfred Hershey y Martha Chase señalaron al ADN como el componente de los cromosomas que tenía el rasgo: que llevaban unidades que se conocían como genes. Un enfoque en nuevos tipos de organismos modelo como virus y bacterias, junto con el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN por James Watson y Francis Crick en 1953, marcó la transición a la era de la genética molecular. Desde la década de 1950 hasta la actualidad, la biología se ha extendido enormemente en el dominio molecular. El código genético fue descifrado por Har Gobind Khorana, Robert W. Holley y Marshall Warren Nirenberg af Se entendía que el ADN ter contenía codones. Finalmente, el Proyecto Genoma Humano se lanzó en 1990 con el objetivo de mapear el genoma humano general. Este proyecto se completó esencialmente en 2003, [33] y aún se están publicando análisis adicionales. El Proyecto Genoma Humano fue el primer paso en un esfuerzo globalizado para incorporar el conocimiento acumulado de la biología en una definición funcional y molecular del cuerpo humano y los cuerpos de otros organismos.

Base química

Átomos y moléculas

Todos los organismos vivos están formados por materia y toda la materia está formada por elementos. [34] El oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno son los cuatro elementos que representan el 96% de todos los organismos vivos, y el calcio, fósforo, azufre, sodio, cloro y magnesio representan el 3,7% restante. [34] Se pueden combinar diferentes elementos para formar compuestos como el agua, que es fundamental para la vida. [34] La vida en la Tierra comenzó a partir del agua y permaneció allí durante aproximadamente tres mil millones de años antes de migrar a la tierra. [35] La materia puede existir en diferentes estados como sólido, líquido o gas.

La unidad más pequeña de un elemento es un átomo, que está compuesto por un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está formado por uno o más protones y varios neutrones. Los átomos individuales pueden mantenerse unidos mediante enlaces químicos para formar moléculas y compuestos iónicos. [34] Los tipos comunes de enlaces químicos incluyen enlaces iónicos, enlaces covalentes y enlaces de hidrógeno. El enlace iónico implica la atracción electrostática entre iones con carga opuesta, o entre dos átomos con electronegatividades marcadamente diferentes, [36] y es la interacción principal que ocurre en los compuestos iónicos. Los iones son átomos (o grupos de átomos) con carga electrostática. Los átomos que ganan electrones producen iones con carga negativa (llamados aniones), mientras que los que pierden electrones producen iones con carga positiva (llamados cationes).

A diferencia de los enlaces iónicos, un enlace covalente implica el intercambio de pares de electrones entre átomos. Estos pares de electrones y el equilibrio estable de fuerzas de atracción y repulsión entre átomos, cuando comparten electrones, se conoce como enlace covalente. [37]

Un enlace de hidrógeno es principalmente una fuerza de atracción electrostática entre un átomo de hidrógeno que está unido covalentemente a un átomo o grupo más electronegativo, como el oxígeno. Un ejemplo omnipresente de un enlace de hidrógeno se encuentra entre las moléculas de agua. En una molécula de agua discreta, hay dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Dos moléculas de agua pueden formar un enlace de hidrógeno entre ellas. Cuando hay más moléculas presentes, como es el caso del agua líquida, son posibles más enlaces porque el oxígeno de una molécula de agua tiene dos pares de electrones solitarios, cada uno de los cuales puede formar un enlace de hidrógeno con un hidrógeno en otra molécula de agua.

Compuestos orgánicos

Con la excepción del agua, casi todas las moléculas que componen cada organismo vivo contienen carbono. [38] [39] El carbono puede formar cadenas muy largas de enlaces carbono-carbono interconectados, que son fuertes y estables. La forma más simple de una molécula orgánica es el hidrocarburo, que es una gran familia de compuestos orgánicos que se componen de átomos de hidrógeno unidos a una cadena de átomos de carbono. Un esqueleto de hidrocarburo puede estar sustituido por otros átomos. Cuando se combina con otros elementos como oxígeno, hidrógeno, fósforo y azufre, el carbono puede formar muchos grupos de compuestos biológicos importantes como azúcares, grasas, aminoácidos y nucleótidos.

Macromoléculas

Moléculas como azúcares, aminoácidos y nucleótidos pueden actuar como unidades únicas repetidas llamadas monómeros para formar moléculas en forma de cadena llamadas polímeros a través de un proceso químico llamado condensación. [40] Por ejemplo, los aminoácidos pueden formar polipéptidos, mientras que los nucleótidos pueden formar cadenas de ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN). Los polímeros forman tres de las cuatro macromoléculas (polisacáridos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) que se encuentran en todos los organismos vivos. Cada macromolécula juega un papel especializado dentro de cualquier célula. Algunos polisacáridos, por ejemplo, pueden funcionar como material de almacenamiento que puede hidrolizarse para proporcionar azúcar a las células. Los lípidos son la única clase de macromoléculas que no están formadas por polímeros y los lípidos biológicamente más importantes son las grasas, los fosfolípidos y los esteroides. [40] Las proteínas son las más diversas de las macromoléculas, que incluyen enzimas, proteínas de transporte, grandes moléculas de señalización, anticuerpos y proteínas estructurales. Finalmente, los ácidos nucleicos almacenan, transmiten y expresan información hereditaria. [40]

Células

La teoría celular establece que las células son las unidades fundamentales de la vida, que todos los seres vivos están compuestos por una o más células y que todas las células surgen de células preexistentes a través de la división celular. [41] La mayoría de las células son muy pequeñas, con diámetros que oscilan entre 1 y 100 micrómetros y, por lo tanto, solo son visibles con un microscopio óptico o electrónico. [42] Generalmente hay dos tipos de células: células eucariotas, que contienen un núcleo, y células procariotas, que no lo tienen. Los procariotas son organismos unicelulares como las bacterias, mientras que los eucariotas pueden ser unicelulares o multicelulares. En los organismos multicelulares, cada célula del cuerpo del organismo se deriva en última instancia de una sola célula en un óvulo fertilizado.

Estructura celular

Cada célula está encerrada dentro de una membrana celular que separa su citoplasma del espacio extracelular. [43] Una membrana celular consta de una bicapa lipídica, incluidos los colesteroles que se encuentran entre los fosfolípidos para mantener su fluidez a diversas temperaturas. Las membranas celulares son semipermeables, lo que permite el paso de pequeñas moléculas como el oxígeno, el dióxido de carbono y el agua, al tiempo que restringe el movimiento de moléculas más grandes y partículas cargadas como los iones. [44] Las membranas celulares también contienen proteínas de membrana, incluidas proteínas de membrana integrales que atraviesan la membrana y sirven como transportadores de membrana, y proteínas periféricas que se adhieren libremente al lado externo de la membrana celular, actuando como enzimas que dan forma a la célula. [45] Las membranas celulares están involucradas en varios procesos celulares como la adhesión celular, el almacenamiento de energía eléctrica y la señalización celular, y sirven como superficie de unión para varias estructuras extracelulares como la pared celular, el glucocáliz y el citoesqueleto.

Dentro del citoplasma de una célula, hay muchas biomoléculas como proteínas y ácidos nucleicos. [46] Además de las biomoléculas, las células eucariotas tienen estructuras especializadas llamadas orgánulos que tienen sus propias bicapas lipídicas o son unidades espaciales. Estos orgánulos incluyen el núcleo celular, que contiene la información genética de una célula, o las mitocondrias, que genera trifosfato de adenosina (ATP) para impulsar los procesos celulares. Otros orgánulos como el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi juegan un papel en la síntesis y empaquetamiento de proteínas, respectivamente. Las biomoléculas, como las proteínas, pueden ser engullidas por lisosomas, otro orgánulo especializado. Las células vegetales tienen orgánulos adicionales que las distinguen de las células animales, como la pared celular, los cloroplastos y la vacuola.

Metabolismo

Todas las células requieren energía para mantener los procesos celulares. La energía es la capacidad de realizar un trabajo que, en termodinámica, se puede calcular utilizando la energía libre de Gibbs. Según la primera ley de la termodinámica, la energía se conserva, es decir, no se puede crear ni destruir. Por lo tanto, las reacciones químicas en una célula no crean nueva energía, sino que participan en la transformación y transferencia de energía. [47] Sin embargo, todas las transferencias de energía conducen a una cierta pérdida de energía utilizable, lo que aumenta la entropía (o estado de desorden) como lo establece la segunda ley de la termodinámica. Como resultado, los organismos vivos como las células requieren un aporte continuo de energía para mantener un bajo estado de entropía. En las células, la energía puede transferirse como electrones durante las reacciones redox (reducción-oxidación), almacenarse en enlaces covalentes y generarse por el movimiento de iones (por ejemplo, hidrógeno, sodio, potasio) a través de una membrana.

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que sustentan la vida en los organismos. Los tres propósitos principales del metabolismo son: la conversión de alimentos en energía para ejecutar procesos celulares, la conversión de alimentos / combustible en componentes básicos para proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y algunos carbohidratos y la eliminación de desechos metabólicos. Estas reacciones catalizadas por enzimas permiten que los organismos crezcan y se reproduzcan, mantengan sus estructuras y respondan a sus entornos. Las reacciones metabólicas pueden clasificarse como catabólicas: la descomposición de compuestos (por ejemplo, la descomposición de glucosa en piruvato mediante la respiración celular) o anabólicas: la acumulación (síntesis) de compuestos (como proteínas, carbohidratos, lípidos y compuestos nucleicos). ácidos).Por lo general, el catabolismo libera energía y el anabolismo consume energía.

Las reacciones químicas del metabolismo se organizan en vías metabólicas, en las que una sustancia química se transforma a través de una serie de pasos en otra sustancia química, cada paso es facilitado por una enzima específica. Las enzimas son cruciales para el metabolismo porque permiten que los organismos impulsen reacciones deseables que requieren energía que no ocurrirán por sí mismos, al acoplarlas a reacciones espontáneas que liberan energía. Las enzimas actúan como catalizadores (permiten que una reacción se desarrolle más rápidamente sin ser consumidas por ella) al reducir la cantidad de energía de activación necesaria para convertir los reactivos en productos. Las enzimas también permiten la regulación de la velocidad de una reacción metabólica, por ejemplo, en respuesta a cambios en el entorno celular o a señales de otras células.

Respiración celular

La respiración celular es un conjunto de reacciones y procesos metabólicos que tienen lugar en las células de los organismos para convertir la energía química de los nutrientes en trifosfato de adenosina (ATP) y luego liberar productos de desecho. [48] ​​Las reacciones involucradas en la respiración son reacciones catabólicas, que rompen moléculas grandes en otras más pequeñas, liberando energía porque los enlaces débiles de alta energía, en particular en el oxígeno molecular, [49] son ​​reemplazados por enlaces más fuertes en los productos. La respiración es una de las formas clave en que una célula libera energía química para impulsar la actividad celular. La reacción general ocurre en una serie de pasos bioquímicos, algunos de los cuales son reacciones redox. Aunque la respiración celular es técnicamente una reacción de combustión, claramente no se parece a una cuando ocurre en una célula viva debido a la liberación lenta y controlada de energía de la serie de reacciones.

El azúcar en forma de glucosa es el principal nutriente utilizado por las células animales y vegetales en la respiración. La respiración celular que involucra oxígeno se llama respiración aeróbica, que tiene cuatro etapas: glucólisis, ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs), cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa. [50] La glucólisis es un proceso metabólico que ocurre en el citoplasma mediante el cual la glucosa se convierte en dos piruvatos, produciéndose dos moléculas netas de ATP al mismo tiempo. [50] Cada piruvato se oxida a acetil-CoA por el complejo de piruvato deshidrogenasa, que también genera NADH y dióxido de carbono. Acetil-Coa entra en el ciclo del ácido cítrico, que tiene lugar dentro de la matriz mitocondrial. Al final del ciclo, el rendimiento total de 1 glucosa (o 2 piruvatos) es 6 NADH, 2 FADH2y 2 moléculas de ATP. Finalmente, la siguiente etapa es la fosforilación oxidativa, que en eucariotas ocurre en las crestas mitocondriales. La fosforilación oxidativa comprende la cadena de transporte de electrones, que es una serie de cuatro complejos de proteínas que transfieren electrones de un complejo a otro, liberando así energía de NADH y FADH.2 que se acopla al bombeo de protones (iones de hidrógeno) a través de la membrana mitocondrial interna (quimiosmosis), lo que genera una fuerza motriz de protones. [50] La energía de la fuerza motriz del protón impulsa a la enzima ATP sintasa a sintetizar más ATP mediante la fosforilación de ADP. La transferencia de electrones termina siendo el oxígeno molecular el aceptor final de electrones.

Si el oxígeno no estuviera presente, el piruvato no se metabolizaría por respiración celular sino que se somete a un proceso de fermentación. El piruvato no se transporta a la mitocondria, sino que permanece en el citoplasma, donde se convierte en productos de desecho que pueden eliminarse de la célula. Esto sirve para oxidar los portadores de electrones para que puedan realizar nuevamente la glucólisis y eliminar el exceso de piruvato. La fermentación oxida el NADH a NAD + para que pueda reutilizarse en la glucólisis. En ausencia de oxígeno, la fermentación evita la acumulación de NADH en el citoplasma y proporciona NAD + para la glucólisis. Este producto de desecho varía según el organismo. En los músculos esqueléticos, el producto de desecho es el ácido láctico. Este tipo de fermentación se llama fermentación del ácido láctico. En el ejercicio intenso, cuando las demandas de energía superan el suministro de energía, la cadena respiratoria no puede procesar todos los átomos de hidrógeno unidos por NADH. Durante la glucólisis anaeróbica, NAD + se regenera cuando pares de hidrógeno se combinan con piruvato para formar lactato. La formación de lactato es catalizada por lactato deshidrogenasa en una reacción reversible. El lactato también se puede utilizar como precursor indirecto del glucógeno hepático. Durante la recuperación, cuando el oxígeno está disponible, el NAD + se une al hidrógeno del lactato para formar ATP. En la levadura, los productos de desecho son etanol y dióxido de carbono. Este tipo de fermentación se conoce como fermentación alcohólica o etanólica. El ATP generado en este proceso se produce mediante fosforilación a nivel de sustrato, que no requiere oxígeno.

Fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso utilizado por las plantas y otros organismos para convertir la energía luminosa en energía química que luego puede liberarse para alimentar las actividades metabólicas del organismo a través de la respiración celular. Esta energía química se almacena en moléculas de carbohidratos, como los azúcares, que se sintetizan a partir del dióxido de carbono y el agua. [51] [52] [53] En la mayoría de los casos, el oxígeno también se libera como producto de desecho. La mayoría de las plantas, algas y cianobacterias realizan la fotosíntesis, que es en gran parte responsable de producir y mantener el contenido de oxígeno de la atmósfera terrestre y suministra la mayor parte de la energía necesaria para la vida en la Tierra. [54]

La fotosíntesis tiene cuatro etapas: absorción de luz, transporte de electrones, síntesis de ATP y fijación de carbono. [50] La absorción de luz es el paso inicial de la fotosíntesis mediante el cual la energía de la luz es absorbida por los pigmentos de clorofila adheridos a las proteínas en las membranas tilacoides. La energía luminosa absorbida se utiliza para eliminar electrones de un donante (agua) a un aceptor de electrones primario, una quinona designada como Q. En la segunda etapa, los electrones se mueven desde el aceptor de electrones primario de quinona a través de una serie de portadores de electrones hasta que alcanzan un aceptor final de electrones, que suele ser la forma oxidada de NADP +, que se reduce a NADPH, un proceso que tiene lugar en un complejo proteico llamado fotosistema I (PSI). El transporte de electrones está acoplado al movimiento de protones (o hidrógeno) desde el estroma a la membrana tilacoide, que forma un gradiente de pH a través de la membrana a medida que el hidrógeno se concentra más en la luz que en el estroma. Esto es análogo a la fuerza motriz de protones generada a través de la membrana mitocondrial interna en la respiración aeróbica. [50]

Durante la tercera etapa de la fotosíntesis, el movimiento de los protones hacia abajo en sus gradientes de concentración desde la luz del tilacoide hasta el estroma a través de la ATP sintasa se acopla a la síntesis de ATP por esa misma ATP sintasa. [50] El NADPH y los ATP generados por las reacciones dependientes de la luz en la segunda y tercera etapas, respectivamente, proporcionan la energía y los electrones para impulsar la síntesis de glucosa al fijar el dióxido de carbono atmosférico en compuestos orgánicos de carbono existentes, como el bisfosfato de ribulosa ( RuBP) en una secuencia de reacciones independientes de la luz (u oscuridad) llamada ciclo de Calvin. [55]

Señal telefónica

La comunicación celular (o señalización) es la capacidad de las células para recibir, procesar y transmitir señales con su entorno y consigo mismas. [56] [57] Las señales pueden ser no químicas, como la luz, los impulsos eléctricos y el calor, o señales químicas (o ligandos) que interactúan con los receptores, que se pueden encontrar incrustados en la membrana celular de otra célula o ubicados en el interior Una célula. [58] [57] En general, hay cuatro tipos de señales químicas: autocrina, paracrina, yuxtacrina y hormonal. [58] En la señalización autocrina, el ligando afecta a la misma célula que lo libera. Las células tumorales, por ejemplo, pueden reproducirse incontrolablemente porque liberan señales que inician su propia división. En la señalización paracrina, el ligando se difunde a las células cercanas y las afecta. Por ejemplo, las células cerebrales llamadas neuronas liberan ligandos llamados neurotransmisores que se difunden a través de una hendidura sináptica para unirse con un receptor en una célula adyacente, como otra neurona o célula muscular. En la señalización yuxtacrina, existe un contacto directo entre las células de señalización y respuesta. Finalmente, las hormonas son ligandos que viajan a través de los sistemas circulatorios de los animales o los sistemas vasculares de las plantas para llegar a sus células diana. Una vez que un ligando se une a un receptor, puede influir en el comportamiento de otra célula, según el tipo de receptor. Por ejemplo, los neurotransmisores que se unen a un receptor inotrópico pueden alterar la excitabilidad de una célula diana. Otros tipos de receptores incluyen receptores de proteína quinasa (p. Ej., Receptor de la hormona insulina) y receptores acoplados a proteína G. La activación de receptores acoplados a proteína G puede iniciar cascadas de segundos mensajeros. El proceso por el cual una señal química o física se transmite a través de una célula como una serie de eventos moleculares se llama transducción de señales.

Ciclo celular

El ciclo celular es una serie de eventos que tienen lugar en una célula y hacen que se divida en dos células hijas. Estos eventos incluyen la duplicación de su ADN y algunos de sus orgánulos, y la subsecuente división de su citoplasma en dos células hijas en un proceso llamado división celular. [59] En eucariotas (es decir, células animales, vegetales, fúngicas y protistas), hay dos tipos distintos de división celular: mitosis y meiosis. [60] La mitosis es parte del ciclo celular, en el que los cromosomas replicados se separan en dos nuevos núcleos. La división celular da lugar a células genéticamente idénticas en las que se mantiene el número total de cromosomas. En general, la mitosis (división del núcleo) está precedida por la etapa S de la interfase (durante la cual se replica el ADN) y a menudo es seguida por la telofase y la citocinesis que divide el citoplasma, los orgánulos y la membrana celular de una célula en dos nuevas células. que contiene proporciones aproximadamente iguales de estos componentes celulares. Todas las diferentes etapas de la mitosis definen la fase mitótica de un ciclo celular animal: la división de la célula madre en dos células hijas genéticamente idénticas. [61] El ciclo celular es un proceso vital mediante el cual un óvulo fecundado unicelular se convierte en un organismo maduro, así como el proceso mediante el cual se renuevan el cabello, la piel, las células sanguíneas y algunos órganos internos. Después de la división celular, cada una de las células hijas comienza la interfase de un nuevo ciclo. En contraste con la mitosis, la meiosis da como resultado cuatro células hijas haploides al someterse a una ronda de replicación del ADN seguida de dos divisiones. [62] Los cromosomas homólogos se separan en la primera división (meiosis I) y las cromátidas hermanas se separan en la segunda división (meiosis II). Ambos ciclos de división celular se utilizan en el proceso de reproducción sexual en algún momento de su ciclo de vida. Se cree que ambos están presentes en el último ancestro común eucariota.

Los procariotas (es decir, arqueas y bacterias) también pueden sufrir división celular (o fisión binaria). A diferencia de los procesos de mitosis y meiosis en eucariotas, la fisión binaria en procariotas tiene lugar sin la formación de un aparato fusiforme en la célula. Antes de la fisión binaria, el ADN de la bacteria está firmemente enrollado. Una vez que se ha desenrollado y duplicado, se tira hacia los polos separados de la bacteria a medida que aumenta el tamaño para prepararse para la división. El crecimiento de una nueva pared celular comienza a separar la bacteria (desencadenada por la polimerización FtsZ y la formación del "anillo Z") [63] La nueva pared celular (tabique) se desarrolla completamente, lo que resulta en la división completa de la bacteria. Las nuevas células hijas tienen bastones de ADN, ribosomas y plásmidos muy enrollados.

Genética

Herencia

La genética es el estudio científico de la herencia. [64] [65] [66] La herencia mendeliana, específicamente, es el proceso por el cual los genes y los rasgos se transmiten de padres a hijos. [31] Fue formulado por Gregor Mendel, basado en su trabajo con plantas de guisantes a mediados del siglo XIX. Mendel estableció varios principios de herencia. La primera es que las características genéticas, que ahora se denominan alelos, son discretas y tienen formas alternativas (p. Ej., Púrpura frente a blanco o alto frente a enano), cada una heredada de uno de los dos padres. Basado en su ley de dominancia y uniformidad, que establece que algunos alelos son dominantes mientras que otros son recesivos, un organismo con al menos un alelo dominante mostrará el fenotipo de ese alelo dominante. [67] Las excepciones a esta regla incluyen la penetrancia y la expresividad. [31] Mendel señaló que durante la formación de los gametos, los alelos de cada gen se segregan entre sí, de modo que cada gameto lleva solo un alelo para cada gen, lo cual está establecido por su ley de segregación. Los individuos heterocigóticos producen gametos con la misma frecuencia de dos alelos. Finalmente, Mendel formuló la ley del surtido independiente, que establece que los genes de diferentes rasgos pueden segregarse de forma independiente durante la formación de gametos, es decir, los genes no están vinculados. Una excepción a esta regla incluiría rasgos relacionados con el sexo. Se pueden realizar cruces de prueba para determinar experimentalmente el genotipo subyacente de un organismo con un fenotipo dominante. [68] Se puede usar un cuadrado de Punnett para predecir los resultados de un cruce de prueba. La teoría de la herencia cromosómica, que establece que los genes se encuentran en los cromosomas, fue apoyada por los experimentos de Thomas Morgans con moscas de la fruta, que establecieron el vínculo sexual entre el color de ojos y el sexo en estos insectos. [69] En humanos y otros mamíferos (por ejemplo, perros), no es factible ni práctico realizar experimentos cruzados de prueba. En cambio, los pedigríes, que son representaciones genéticas de árboles genealógicos, [70] se utilizan en cambio para rastrear la herencia de un rasgo o enfermedad específica a través de múltiples generaciones. [71]

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es una molécula compuesta por dos cadenas de polinucleótidos que se enrollan entre sí para formar una doble hélice que lleva información genética hereditaria. Las dos cadenas de ADN se conocen como polinucleótidos, ya que están compuestas por monómeros llamados nucleótidos. [72] [73] Cada nucleótido está compuesto por una de cuatro bases nitrogenadas (citosina [C], guanina [G], adenina [A] o timina [T]), un azúcar llamado desoxirribosa y un grupo fosfato. Los nucleótidos se unen entre sí en una cadena mediante enlaces covalentes entre el azúcar de un nucleótido y el fosfato del siguiente, lo que da como resultado un esqueleto alterno de azúcar y fosfato. Es la secuencia de estas cuatro bases a lo largo de la columna vertebral la que codifica la información genética. Las bases de las dos hebras de polinucleótidos están unidas por enlaces de hidrógeno, de acuerdo con las reglas de apareamiento de bases (A con T y C con G), para formar ADN de doble hebra. Las bases se dividen en dos grupos: pirimidinas y purinas. En el ADN, las pirimidinas son timina y citosina, mientras que las purinas son adenina y guanina. Las dos hebras de ADN corren en direcciones opuestas entre sí y, por lo tanto, son antiparalelas. El ADN se replica una vez que las dos hebras se separan.

Un gen es una unidad hereditaria que corresponde a una región del ADN que influye en la forma o función de un organismo de formas específicas. El ADN se encuentra como cromosomas lineales en eucariotas y cromosomas circulares en procariotas. Un cromosoma es una estructura organizada que consta de ADN e histonas. El conjunto de cromosomas en una célula y cualquier otra información hereditaria que se encuentre en las mitocondrias, cloroplastos u otras ubicaciones se conoce colectivamente como genoma de una célula. En eucariotas, el ADN genómico se localiza en el núcleo celular, o en pequeñas cantidades en mitocondrias y cloroplastos. [74] En los procariotas, el ADN se mantiene dentro de un cuerpo de forma irregular en el citoplasma llamado nucleoide. [75] La información genética de un genoma se encuentra dentro de los genes, y el conjunto completo de esta información en un organismo se denomina genotipo. [76] Los genes codifican la información que necesitan las células para la síntesis de proteínas, que a su vez desempeñan un papel central al influir en el fenotipo final del organismo.

La expresion genica

La expresión génica es el proceso mediante el cual la información de un gen se utiliza en la síntesis de un producto génico funcional que le permite producir productos finales, proteínas o ARN no codificantes, y finalmente afectar un fenotipo, como efecto final. El proceso se resume en el dogma central de la biología molecular formulado por primera vez por Francis Crick en 1958. [77] [78] [79] La expresión génica es el nivel más fundamental en el que un genotipo da lugar a un fenotipo, es decir, un rasgo observable. La información genética almacenada en el ADN representa el genotipo, mientras que el fenotipo resulta de la síntesis de proteínas que controlan la estructura y el desarrollo de un organismo, o que actúan como enzimas que catalizan vías metabólicas específicas. Una gran parte del ADN (por ejemplo, & gt98% en humanos) no es codificante, lo que significa que estas secciones no sirven como patrones para secuencias de proteínas. Las cadenas de ARN mensajero (ARNm) se crean utilizando cadenas de ADN como plantilla en un proceso llamado transcripción, donde las bases de ADN se intercambian por sus bases correspondientes excepto en el caso de la timina (T), para la cual el ARN sustituye al uracilo (U). [80] Según el código genético, estas cadenas de ARNm especifican la secuencia de aminoácidos dentro de las proteínas en un proceso llamado traducción, que ocurre en los ribosomas. Este proceso lo utilizan todos los seres vivos, eucariotas (incluidos los organismos multicelulares), procariotas (bacterias y arqueas) y los virus, para generar la maquinaria macromolecular para la vida. Los productos genéticos son a menudo proteínas, pero en genes que no codifican proteínas, como el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN nuclear pequeño (ARNnn), el producto es un ARN funcional no codificante. [81] [82] Todos los pasos en el proceso de expresión génica se pueden regular, incluida la transcripción, el empalme de ARN, la traducción y la modificación postraduccional de una proteína. La regulación de la expresión génica permite controlar el tiempo, la ubicación y la cantidad de un producto génico determinado (proteína o ARNc) presente en una célula y puede tener un efecto profundo en la estructura y función celular.

Genomas

Un genoma es el conjunto completo de ADN de un organismo, incluidos todos sus genes. [83] La secuenciación y el análisis de genomas se pueden realizar mediante secuenciación de ADN de alto rendimiento y bioinformática para ensamblar y analizar la función y estructura de genomas completos. [84] [85] [86] Muchos genes codifican más de una proteína, con modificaciones postraduccionales que aumentan la diversidad de proteínas dentro de una célula. El proteoma de una célula es su conjunto completo de proteínas expresadas por su genoma. [87] Los genomas de los procariotas son pequeños, compactos y diversos. Por el contrario, los genomas de los eucariotas son más grandes y complejos, por lo que tienen más secuencias reguladoras y gran parte de su genoma está formado por secuencias de ADN no codificantes de ARN funcional (ARNr, ARNt y ARNm) o secuencias reguladoras.Se han secuenciado los genomas de varios organismos modelo como arabidopsis, mosca de la fruta, ratones, nematodos y levaduras. La secuenciación de todo el genoma humano ha dado lugar a aplicaciones prácticas como la toma de huellas dactilares de ADN, que se puede utilizar para pruebas de paternidad y análisis forense. En medicina, la secuenciación de todo el genoma humano ha permitido identificar mutaciones que causan tumores, así como genes que causan un trastorno genético específico. [87]

Biotecnología

La biotecnología es el uso de células u organismos vivos para desarrollar productos para humanos. [88] Incluye herramientas como el ADN recombinante, que son moléculas de ADN formadas por métodos de laboratorio de recombinación genética como la clonación molecular, que reúnen material genético de múltiples fuentes, creando secuencias que de otro modo no se encontrarían en un genoma. Otras herramientas incluyen el uso de bibliotecas genómicas, microarrays de ADN, vectores de expresión, genómica sintética y edición de genes CRISPR. [88] [89] Muchas de estas herramientas tienen amplias aplicaciones, como la creación de proteínas de utilidad médica o la mejora del cultivo de plantas y la cría de animales. [88] La insulina humana, por ejemplo, fue el primer medicamento que se fabricó utilizando tecnología de ADN recombinante. Otros enfoques, como la farmacia, pueden producir grandes cantidades de productos de utilidad médica mediante el uso de organismos modificados genéticamente. [88]

Genes, desarrollo y evolución

El desarrollo es el proceso por el cual un organismo multicelular (vegetal o animal) atraviesa una serie de cambios, partiendo de una sola célula y adoptando diversas formas que son características de su ciclo de vida. [90] Hay cuatro procesos clave que subyacen al desarrollo: determinación, diferenciación, morfogénesis y crecimiento. La determinación establece el destino de desarrollo de una célula, que se vuelve más restrictiva durante el desarrollo. La diferenciación es el proceso mediante el cual células especializadas de células menos especializadas, como las células madre. [91] [92] Las células madre son células indiferenciadas o parcialmente diferenciadas que pueden diferenciarse en varios tipos de células y proliferar indefinidamente para producir más de la misma célula madre. [93] La diferenciación celular cambia drásticamente el tamaño, la forma, el potencial de membrana, la actividad metabólica y la capacidad de respuesta a las señales de una célula, que se deben en gran medida a modificaciones altamente controladas en la expresión génica y la epigenética. Con algunas excepciones, la diferenciación celular casi nunca implica un cambio en la secuencia de ADN en sí. [94] Por lo tanto, diferentes células pueden tener características físicas muy diferentes a pesar de tener el mismo genoma. La morfogénesis, o desarrollo de la forma del cuerpo, es el resultado de diferencias espaciales en la expresión génica. [90] Especialmente, la organización de tejidos diferenciados en estructuras específicas como brazos o alas, que se conoce como formación de patrones, está gobernada por morfógenos, moléculas de señalización que se mueven de un grupo de células a las células circundantes, creando un gradiente de morfógeno como se describe. por el modelo de bandera francesa. La apoptosis, o muerte celular programada, también ocurre durante la morfogénesis, como la muerte de las células entre los dedos en el desarrollo embrionario humano, que libera los dedos de las manos y los pies. La expresión de genes de factores de transcripción puede determinar la ubicación de los órganos en una planta y una cascada de factores de transcripción por sí mismos puede establecer la segmentación corporal en una mosca de la fruta. [90]

Una pequeña fracción de los genes del genoma de un organismo, denominada caja de herramientas de desarrollo genético, controla el desarrollo de ese organismo. Estos genes del conjunto de herramientas están altamente conservados entre los phyla, lo que significa que son antiguos y muy similares en grupos de animales muy separados. Las diferencias en el despliegue de los genes del juego de herramientas afectan el plan del cuerpo y el número, la identidad y el patrón de las partes del cuerpo. Entre los genes más importantes del conjunto de herramientas se encuentran los Hox genes. Los genes Hox determinan dónde crecerán las partes repetidas, como las muchas vértebras de las serpientes, en un embrión o larva en desarrollo. [95] Las variaciones en el conjunto de herramientas pueden haber producido una gran parte de la evolución morfológica de los animales. El conjunto de herramientas puede impulsar la evolución de dos formas. Un gen de un juego de herramientas se puede expresar en un patrón diferente, como cuando el pico del gran pinzón terrestre de Darwin fue agrandado por el BMP gen, [96] o cuando las serpientes perdieron sus piernas como Sin distal (Dlx) los genes se subexpresaron o no se expresaron en absoluto en los lugares donde otros reptiles continuaron formando sus extremidades. [97] O, un gen del conjunto de herramientas puede adquirir una nueva función, como se ve en las muchas funciones de ese mismo gen, menos distal, que controla estructuras tan diversas como la mandíbula en los vertebrados, [98] [99] patas y antenas en la mosca de la fruta, [100] y patrón de manchas oculares en las alas de las mariposas. [101] Dado que pequeños cambios en los genes de la caja de herramientas pueden causar cambios significativos en las estructuras corporales, a menudo han permitido una evolución convergente o paralela.

Evolución

Procesos evolutivos

Un concepto organizador central en biología es que la vida cambia y se desarrolla a través de la evolución, que es el cambio en las características hereditarias de las poblaciones a lo largo de generaciones sucesivas. [102] [103] La evolución se utiliza ahora para explicar las grandes variaciones de la vida en la Tierra. El término evolución Fue introducido en el léxico científico por Jean-Baptiste de Lamarck en 1809, [104] y cincuenta años más tarde Charles Darwin y Alfred Russel Wallace formularon la teoría de la evolución por selección natural. [105] [106] [107] [108] De acuerdo con esta teoría, los individuos difieren entre sí con respecto a sus rasgos hereditarios, lo que resulta en diferentes tasas de supervivencia y reproducción. Como resultado, es más probable que los rasgos que se adapten mejor a su entorno se transmitan a las generaciones posteriores. [109] [110] Darwin no estaba al tanto del trabajo de herencia de Mendel y, por lo tanto, el mecanismo exacto de la herencia que subyace a la selección natural no se comprendió bien [111] hasta principios del siglo XX, cuando la síntesis moderna reconcilió la evolución darwiniana con la genética clásica. que estableció una perspectiva neodarwiniana de la evolución por selección natural. [112] Esta perspectiva sostiene que la evolución ocurre cuando hay cambios en las frecuencias alélicas dentro de una población de organismos que se cruzan. En ausencia de cualquier proceso evolutivo que actúe sobre una gran población de apareamiento aleatorio, las frecuencias alélicas permanecerán constantes a lo largo de las generaciones, como se describe en el principio de Hardy-Weinberg. [113]

Otro proceso que impulsa la evolución es la deriva genética, que son las fluctuaciones aleatorias de las frecuencias alélicas dentro de una población de una generación a la siguiente. [114] Cuando las fuerzas selectivas están ausentes o son relativamente débiles, es igualmente probable que las frecuencias alélicas deriva hacia arriba o hacia abajo en cada generación sucesiva porque los alelos están sujetos a errores de muestreo. [115] Esta deriva se detiene cuando un alelo finalmente se fija, ya sea desapareciendo de la población o reemplazando los otros alelos por completo. Por lo tanto, la deriva genética puede eliminar algunos alelos de una población debido únicamente al azar.

Especiación

La especiación es el proceso de dividir un linaje en dos linajes que evolucionan independientemente el uno del otro. [116] Para que ocurra la especiación, tiene que haber aislamiento reproductivo. [116] El aislamiento reproductivo puede resultar de incompatibilidades entre genes, como se describe en el modelo de Bateson-Dobzhansky-Muller. El aislamiento reproductivo también tiende a aumentar con la divergencia genética. La especiación puede ocurrir cuando existen barreras físicas que dividen una especie ancestral, un proceso conocido como especiación alopátrica. [116] En contraste, la especiación simpátrica ocurre en ausencia de barreras físicas.

El aislamiento pre-cigótico, como los aislamientos mecánicos, temporales, conductuales, de hábitat y gaméticos, puede evitar que las diferentes especies se hibriden. [116] De manera similar, los aislamientos post-cigóticos pueden resultar en la selección de la hibridación debido a la menor viabilidad de los híbridos o la infertilidad híbrida (por ejemplo, mula). Pueden surgir zonas híbridas si hubiera un aislamiento reproductivo incompleto entre dos especies estrechamente relacionadas.

Filogenias

Una filogenia es una historia evolutiva de un grupo específico de organismos o sus genes. [117] Una filogenia se puede representar mediante un árbol filogenético, que es un diagrama que muestra las líneas de descendencia entre organismos o sus genes. Cada línea dibujada en el eje del tiempo de un árbol representa un linaje de descendientes de una especie o población en particular. Cuando un linaje se divide en dos, se representa como un nodo (o división) en el árbol filogenético. Cuantas más divisiones haya a lo largo del tiempo, más ramas habrá en el árbol, y el antepasado común de todos los organismos de ese árbol estará representado por la raíz de ese árbol. Los árboles filogenéticos pueden representar la historia evolutiva de todas las formas de vida, un grupo evolutivo importante (por ejemplo, insectos) o un grupo aún más pequeño de especies estrechamente relacionadas. Dentro de un árbol, cualquier grupo de especies designado por un nombre es un taxón (por ejemplo, humanos, primates, mamíferos o vertebrados) y un taxón que consta de todos sus descendientes evolutivos es un clado. Las especies estrechamente relacionadas se denominan especies hermanas y los clados estrechamente relacionados son clados hermanos.

Los árboles filogenéticos son la base para comparar y agrupar diferentes especies. [117] Se describe que las diferentes especies que comparten una característica heredada de un ancestro común tienen características homólogas. Las características homólogas pueden ser cualquier característica hereditaria, como la secuencia de ADN, las estructuras de proteínas, las características anatómicas y los patrones de comportamiento. Una columna vertebral es un ejemplo de una característica homóloga compartida por todos los animales vertebrados. Los rasgos que tienen una forma o función similar pero que no se derivan de un ancestro común se describen como rasgos análogos. Las filogenias se pueden reconstruir para un grupo de organismos de intereses primarios, que se denominan endogrupo. Una especie o grupo que está estrechamente relacionado con el endogrupo pero que está filogenéticamente fuera de él se llama exogrupo, que sirve como punto de referencia en el árbol. La raíz del árbol se encuentra entre el grupo interno y el grupo externo. [117] Cuando se reconstruyen árboles filogenéticos, se pueden generar múltiples árboles con diferentes historias evolutivas. Basado en el principio de la parsimonia (o la navaja de Occam), el árbol que se favorece es el que tiene la menor cantidad de cambios evolutivos necesarios para asumir todos los rasgos en todos los grupos. Se pueden usar algoritmos computacionales para determinar cómo podría haber evolucionado un árbol dada la evidencia. [117]

La filogenia proporciona la base de la clasificación biológica, que se basa en la taxonomía de Linneo que fue desarrollada por Carl Linnaeus en el siglo XVIII. [117] Este sistema de clasificación se basa en rangos, siendo el rango más alto el dominio seguido por reino, filo, clase, orden, familia, género y especie. [117] Todos los organismos vivos pueden clasificarse como pertenecientes a uno de tres dominios: Archaea (originalmente Archaebacteria), bacteria (originalmente eubacteria) o eukarya (incluye los reinos protista, de hongos, vegetal y animal). [118] Se utiliza una nomenclatura binomial para clasificar diferentes especies. Con base en este sistema, a cada especie se le dan dos nombres, uno para su género y otro para su especie. [117] Por ejemplo, los humanos son Homo sapiens, con Homo siendo el género y sapiens siendo la especie. Por convención, los nombres científicos de los organismos están en cursiva, con solo la primera letra del género en mayúscula. [119] [120]

Historia de vida

La historia de la vida en la Tierra rastrea los procesos mediante los cuales los organismos han evolucionado desde la aparición más temprana de la vida hasta la actualidad. La Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años y toda la vida en la Tierra, tanto viva como extinta, desciende de un último ancestro común universal que vivió hace unos 3.500 millones de años. [121] [122] Las similitudes entre todas las especies conocidas actuales indican que han divergido a través del proceso de evolución de su antepasado común. [123] Los biólogos consideran la ubicuidad del código genético como evidencia de la descendencia común universal para todas las bacterias, arqueas y eucariotas. [124] [10] [125] [126]

Las esteras microbianas de bacterias y arqueas coexistentes eran la forma de vida dominante en la época arcaica temprana y se cree que muchos de los pasos principales en la evolución temprana tuvieron lugar en este entorno. [127] La ​​evidencia más temprana de eucariotas data de hace 1.850 millones de años, [128] [129] y aunque pueden haber estado presentes antes, su diversificación se aceleró cuando comenzaron a usar oxígeno en su metabolismo. Más tarde, hace alrededor de 1.700 millones de años, comenzaron a aparecer organismos multicelulares, con células diferenciadas que realizaban funciones especializadas. [130]

Las plantas terrestres multicelulares similares a las algas se remontan incluso a hace unos mil millones de años, [131] aunque la evidencia sugiere que los microorganismos formaron los primeros ecosistemas terrestres, hace al menos 2.700 millones de años. [132] Se cree que los microorganismos allanaron el camino para el inicio de las plantas terrestres en el período Ordovícico. Las plantas terrestres tuvieron tanto éxito que se cree que contribuyeron al evento de extinción del Devónico tardío. [133]

La biota de Ediacara aparece durante el período de Ediacara, [134] mientras que los vertebrados, junto con la mayoría de los otros phyla modernos, se originaron hace unos 525 millones de años durante la explosión del Cámbrico. [135] Durante el período Pérmico, los sinápsidos, incluidos los antepasados ​​de los mamíferos, dominaron la tierra, [136] pero la mayor parte de este grupo se extinguió en el evento de extinción Pérmico-Triásico hace 252 millones de años. [137] Durante la recuperación de esta catástrofe, los arcosaurios se convirtieron en los vertebrados terrestres más abundantes. [138] Un grupo de arcosaurios, los dinosaurios, dominó los períodos Jurásico y Cretácico. [139] Después de que el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno hace 66 millones de años mató a los dinosaurios no aviares, [140] los mamíferos aumentaron rápidamente en tamaño y diversidad. [141] Tales extinciones masivas pueden haber acelerado la evolución al brindar oportunidades para que nuevos grupos de organismos se diversifiquen. [142]

Diversidad

Bacterias y arqueas

Las bacterias son un tipo de célula que constituye un gran dominio de microorganismos procariotas. Por lo general, de unos pocos micrómetros de longitud, las bacterias tienen varias formas, que van desde esferas hasta varillas y espirales. Las bacterias estuvieron entre las primeras formas de vida que aparecieron en la Tierra y están presentes en la mayoría de sus hábitats. Las bacterias habitan el suelo, el agua, las fuentes termales ácidas, los desechos radiactivos [143] y la biosfera profunda de la corteza terrestre. Las bacterias también viven en relaciones simbióticas y parasitarias con plantas y animales. La mayoría de las bacterias no se han caracterizado y solo alrededor del 27 por ciento de los filos bacterianos tienen especies que se pueden cultivar en el laboratorio. [144]

Las arqueas constituyen el otro dominio de las células procariotas y se clasificaron inicialmente como bacterias, recibiendo el nombre de arqueobacterias (en el reino de las arqueobacterias), un término que ha caído en desuso. [145] Las células de Archaeal tienen propiedades únicas que las separan de los otros dos dominios, Bacteria y Eukaryota. Las arqueas se dividen además en múltiples filos reconocidos. Las arqueas y las bacterias son generalmente similares en tamaño y forma, aunque algunas arqueas tienen formas muy diferentes, como las células planas y cuadradas de Haloquadratum walsbyi. [146] A pesar de esta similitud morfológica con las bacterias, las arqueas poseen genes y varias vías metabólicas que están más estrechamente relacionadas con las de los eucariotas, en particular para las enzimas involucradas en la transcripción y traducción. Otros aspectos de la bioquímica de las arqueas son únicos, como su dependencia de los éter lípidos en sus membranas celulares, [147] incluidos los arqueoles. Las arqueas utilizan más fuentes de energía que los eucariotas: estos van desde compuestos orgánicos, como azúcares, hasta amoníaco, iones metálicos o incluso gas hidrógeno. Las arqueas tolerantes a la sal (las Haloarchaea) usan la luz solar como fuente de energía y otras especies de arqueas fijan el carbono, pero a diferencia de las plantas y las cianobacterias, ninguna especie conocida de arqueas hace ambas cosas. Las arqueas se reproducen asexualmente por fisión binaria, fragmentación o gemación a diferencia de las bacterias, ninguna especie conocida de arqueas forma endosporas.

Las primeras arqueas observadas fueron extremófilos, que vivían en ambientes extremos, como aguas termales y lagos salados sin otros organismos. Las herramientas mejoradas de detección molecular llevaron al descubrimiento de arqueas en casi todos los hábitats, incluidos el suelo, los océanos y las marismas. Las arqueas son particularmente numerosas en los océanos, y las arqueas del plancton pueden ser uno de los grupos de organismos más abundantes del planeta.

Las arqueas son una parte importante de la vida de la Tierra. Forman parte de la microbiota de todos los organismos. En el microbioma humano, son importantes en el intestino, la boca y la piel. [148] Su diversidad morfológica, metabólica y geográfica les permite desempeñar múltiples funciones ecológicas: fijación de carbono, ciclo de nitrógeno, renovación de compuestos orgánicos y mantenimiento de comunidades microbianas simbióticas y sintróficas, por ejemplo. [149]

Protistas

Los protistas son organismos eucariotas que no son animales, plantas ni hongos. Si bien es probable que los protistas compartan un ancestro común (el último ancestro común eucariota), [150] la exclusión de otros eucariotas significa que los protistas no forman un grupo o clado natural. [a] Por tanto, algunos protistas pueden estar más estrechamente relacionados con animales, plantas u hongos que con otros protistas; sin embargo, como algas, invertebrados o protozoos, la agrupación se utiliza por conveniencia. [151]

La taxonomía de los protistas sigue cambiando. Las clasificaciones más nuevas intentan presentar grupos monofiléticos basados ​​en información morfológica (especialmente ultraestructural), [152] [153] [154] bioquímica (quimiotaxonomía) [155] [156] y secuencia de ADN (investigación molecular). [157] [158] Debido a que los protistas en su conjunto son parafiléticos, los nuevos sistemas a menudo se dividen o abandonan el reino, y en cambio tratan a los grupos protistas como líneas separadas de eucariotas.

Diversidad vegetal

Las plantas son principalmente organismos multicelulares, predominantemente eucariotas fotosintéticos del reino Plantae. La botánica es el estudio de la vida vegetal, que excluiría hongos y algunas algas. Los botánicos han estudiado aproximadamente 410.000 especies de plantas terrestres, de las cuales unas 391.000 especies son plantas vasculares (incluidas aproximadamente 369.000 especies de plantas con flores), [159] y aproximadamente 20.000 son briofitas. [160]

Las algas son un grupo grande y diverso de organismos eucariotas fotosintéticos. Los organismos incluidos van desde microalgas unicelulares, como Clorella, Prototheca y las diatomeas, a formas multicelulares, como el kelp gigante, un gran alga marrón. La mayoría son acuáticos y autótrofos y carecen de muchos de los distintos tipos de células y tejidos, como los estomas, el xilema y el floema, que se encuentran en las plantas terrestres.Las algas marinas más grandes y complejas se denominan algas marinas, mientras que las formas de agua dulce más complejas son las Charophyta.

Las plantas no vasculares son plantas sin un sistema vascular formado por xilema y floema. En cambio, pueden poseer tejidos más simples que tienen funciones especializadas para el transporte interno de agua. Las plantas vasculares, por otro lado, son un gran grupo de plantas (c. 300.000 especies conocidas aceptadas) [161] que se definen como plantas terrestres con tejidos lignificados (el xilema) para conducir agua y minerales por toda la planta. [162] También tienen un tejido no lignificado especializado (el floema) para conducir los productos de la fotosíntesis. Las plantas vasculares incluyen musgos, colas de caballo, helechos, gimnospermas (incluidas las coníferas) y angiospermas (plantas con flores).

Las plantas de semillas (o espermatofitos) comprenden cinco divisiones, cuatro de las cuales se agrupan como gimnospermas y una es angiospermas. Las gimnospermas incluyen coníferas, cícadas, Gingkoy gnetofitos. Las semillas de gimnospermas se desarrollan en la superficie de las escamas u hojas, que a menudo se modifican para formar conos, o son solitarias como en el tejo. Torreya, Gingko. [163] Las angiospermas son el grupo más diverso de plantas terrestres, con 64 órdenes, 416 familias, aproximadamente 13.000 géneros conocidos y 300.000 especies conocidas. [161] Al igual que las gimnospermas, las angiospermas son plantas productoras de semillas. Se distinguen de las gimnospermas por tener características como flores, endospermo dentro de sus semillas y producción de frutos que contienen las semillas.

Hongos

Los hongos son organismos eucariotas que incluyen microorganismos como levaduras y mohos, así como los hongos más familiares. Una característica que coloca a los hongos en un reino diferente al de las plantas, las bacterias y algunos protistas es la quitina en sus paredes celulares. Los hongos, al igual que los animales, son heterótrofos; adquieren su alimento al absorber moléculas disueltas, por lo general secretando enzimas digestivas en su entorno. Los hongos no realizan la fotosíntesis. El crecimiento es su medio de movilidad, a excepción de las esporas (algunas de las cuales están flageladas), que pueden viajar por el aire o el agua. Los hongos son los principales descomponedores en los sistemas ecológicos. Estas y otras diferencias colocan a los hongos en un solo grupo de organismos relacionados, llamado Eumycota (verdaderos hongos o Eumycetes), que comparten un ancestro común (de un grupo monofilético). Este grupo de hongos es distinto de los mixomicetos (mohos de limo) y oomicetos (mohos de agua) estructuralmente similares.

La mayoría de los hongos pasan desapercibidos debido al pequeño tamaño de sus estructuras y a sus crípticos estilos de vida en el suelo o en la materia muerta. Los hongos incluyen simbiontes de plantas, animales u otros hongos y también parásitos. Pueden notarse cuando fructifican, ya sea como hongos o como mohos. Los hongos desempeñan un papel esencial en la descomposición de la materia orgánica y tienen un papel fundamental en el ciclo y el intercambio de nutrientes en el medio ambiente.

El reino de los hongos abarca una enorme diversidad de taxones con ecologías variadas, estrategias de ciclo de vida y morfologías que van desde quítridos acuáticos unicelulares hasta hongos grandes. Sin embargo, se sabe poco de la verdadera biodiversidad de Kingdom Fungi, que se ha estimado en 2,2 millones a 3,8 millones de especies. [164] De estos, sólo se han descrito alrededor de 148.000, [165] con más de 8.000 especies conocidas por ser perjudiciales para las plantas y al menos 300 que pueden ser patógenas para los seres humanos. [166]

Diversidad animal

Los animales son organismos eucariotas multicelulares que forman el reino Animalia. Con pocas excepciones, los animales consumen material orgánico, respiran oxígeno, pueden moverse, pueden reproducirse sexualmente y crecer a partir de una esfera hueca de células, la blástula, durante el desarrollo embrionario. Se han descrito más de 1,5 millones de especies animales vivas, de las cuales alrededor de 1 millón son insectos, pero se ha estimado que hay más de 7 millones de especies animales en total. Tienen interacciones complejas entre sí y con sus entornos, formando intrincadas redes alimenticias.

Las esponjas, los miembros del filo Porifera, son un clado de Metazoa (animal) basal como hermana de los diploblastos. [167] [168] [169] [170] [171] Son organismos multicelulares que tienen cuerpos llenos de poros y canales que permiten que el agua circule a través de ellos, que consisten en mesohilo gelatinoso intercalado entre dos capas delgadas de células.

97%) de las especies animales son invertebrados, [172] que son animales que no poseen ni desarrollan una columna vertebral (comúnmente conocida como columna vertebral o columna vertebral), derivado de la notocorda. Esto incluye a todos los animales excepto al subfilo Vertebrata. Ejemplos familiares de invertebrados incluyen artrópodos (insectos, arácnidos, crustáceos y miriápodos), moluscos (quitones, caracoles, bivalvos, calamares y pulpos), anélidos (lombrices y sanguijuelas) y cnidarios (hidras, medusas, anémonas de mar y corales). ). Muchos taxones de invertebrados tienen un mayor número y variedad de especies que todo el subfilo de Vertebrata. [173]

En contraste, los vertebrados comprenden todas las especies de animales dentro del subfilo Vertebrata (cordados con columna vertebral). Los vertebrados representan la inmensa mayoría del filo Chordata, y actualmente se describen alrededor de 69,963 especies. [174] Los vertebrados incluyen grupos tales como peces sin mandíbula, vertebrados con mandíbula como peces cartilaginosos (tiburones, rayas y peces rata), peces óseos, tetrápodos como anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

Virus

Los virus son agentes infecciosos submicroscópicos que se replican dentro de las células vivas de los organismos. [175] Los virus infectan todo tipo de formas de vida, desde animales y plantas hasta microorganismos, incluidas bacterias y arqueas. [176] [177] Se han descrito en detalle más de 6.000 especies de virus. [178] Los virus se encuentran en casi todos los ecosistemas de la Tierra y son el tipo más numeroso de entidad biológica. [179] [180]

Cuando se infecta, una célula huésped se ve obligada a producir rápidamente miles de copias idénticas del virus original. Cuando no están dentro de una célula infectada o en el proceso de infectar una célula, los virus existen en forma de partículas independientes, o viriones, que consiste en el material genético (ADN o ARN), una capa de proteína llamada cápsidey, en algunos casos, una envoltura exterior de lípidos. Las formas de estas partículas de virus varían desde formas helicoidales e icosaédricas simples hasta estructuras más complejas. La mayoría de las especies de virus tienen viriones demasiado pequeños para ser vistos con un microscopio óptico, ya que son una centésima parte del tamaño de la mayoría de las bacterias.

Los orígenes de los virus en la historia evolutiva de la vida no están claros: algunos pueden haber evolucionado a partir de plásmidos, fragmentos de ADN que pueden moverse entre las células, mientras que otros pueden haber evolucionado a partir de bacterias. En la evolución, los virus son un medio importante de transferencia horizontal de genes, lo que aumenta la diversidad genética de forma análoga a la reproducción sexual. [181] Debido a que los virus poseen algunas, pero no todas, las características de la vida, se los ha descrito como "organismos al borde de la vida", [182] y como autorreplicadores. [183]

Los virus se pueden propagar de muchas formas. Una vía de transmisión es a través de organismos portadores de enfermedades conocidos como vectores: por ejemplo, los virus a menudo se transmiten de una planta a otra por insectos que se alimentan de la savia de las plantas, como los pulgones y los virus en los animales pueden ser transportados por insectos chupadores de sangre. Los virus de la influenza se transmiten al toser y estornudar. El norovirus y el rotavirus, causas comunes de gastroenteritis viral, se transmiten por vía fecal-oral, se transmiten por contacto de las manos a la boca o en los alimentos o el agua. Las infecciones virales en animales provocan una respuesta inmune que generalmente elimina el virus infectante. Las vacunas también pueden producir respuestas inmunitarias, que confieren una inmunidad adquirida artificialmente a la infección viral específica.

Forma y función de la planta

Cuerpo de la planta

El cuerpo de la planta está formado por órganos que se pueden organizar en dos sistemas de órganos principales: un sistema de raíces y un sistema de brotes. [184] El sistema de raíces ancla las plantas en su lugar. Las propias raíces absorben agua y minerales y almacenan productos fotosintéticos. El sistema de brotes se compone de tallo, hojas y flores. Los tallos sostienen y orientan las hojas hacia el sol, lo que permite que las hojas realicen la fotosíntesis. Las flores son brotes que han sido modificados para su reproducción. Los brotes están compuestos por fitómeros, que son unidades funcionales que consisten en un nodo que lleva una o más hojas, entrenudos y una o más yemas.

El cuerpo de una planta tiene dos patrones básicos (ejes apical-basal y radial) que se establecieron durante la embriogénesis. [184] Las células y los tejidos están dispuestos a lo largo del eje apical-basal desde la raíz hasta el brote, mientras que los tres sistemas de tejido (dérmico, del suelo y vascular) que forman el cuerpo de una planta están dispuestos concéntricamente alrededor de su eje radial. [184] El sistema de tejido dérmico forma la epidermis (o cubierta exterior) de una planta, que generalmente es una capa de células individuales que consta de células que se han diferenciado en tres estructuras especializadas: estomas para el intercambio de gases en las hojas, tricomas (o pelo de las hojas ) para protección contra insectos y radiación solar, y pelos radiculares para mayor superficie y absorción de agua y nutrientes. El tejido del suelo constituye prácticamente todo el tejido que se encuentra entre los tejidos dérmico y vascular en los brotes y raíces. Consiste en tres tipos de células: células de parénquima, colénquima y esclerénquima. Finalmente, los tejidos vasculares están formados por dos tejidos constituyentes: xilema y floema. El xilema está formado por dos células conductoras llamadas traqueidas y elementos vasculares, mientras que el floema se caracteriza por la presencia de elementos de tubo de tamiz y células acompañantes. [184]

Nutrición y transporte vegetal

Como todos los demás organismos, las plantas están compuestas principalmente de agua y otras moléculas que contienen elementos esenciales para la vida. [185] La ausencia de nutrientes específicos (o elementos esenciales), muchos de los cuales han sido identificados en experimentos hidropónicos, puede interrumpir el crecimiento y la reproducción de las plantas. La mayoría de las plantas pueden obtener estos nutrientes de las soluciones que rodean sus raíces en el suelo. [185] La lixiviación y la cosecha continuas de cultivos pueden agotar los nutrientes del suelo, que pueden recuperarse con el uso de fertilizantes. Las plantas carnívoras como Venus atrapamoscas pueden obtener nutrientes al digerir otros artrópodos, mientras que las plantas parásitas como el muérdago pueden parasitar otras plantas en busca de agua y nutrientes.

Las plantas necesitan agua para realizar la fotosíntesis, transportar solutos entre órganos, enfriar sus hojas por evaporación y mantener las presiones internas que sostienen sus cuerpos. [185] El agua puede difundirse dentro y fuera de las células vegetales por ósmosis. La dirección del movimiento del agua a través de una membrana semipermeable está determinada por el potencial de agua a través de esa membrana. [185] El agua es capaz de difundirse a través de la membrana de la célula de la raíz a través de las acuaporinas, mientras que los solutos son transportados a través de la membrana por canales iónicos y bombas. En las plantas vasculares, el agua y los solutos pueden entrar en el xilema, un tejido vascular, a través de un apoplasto y un simplelasto. Una vez en el xilema, el agua y los minerales se distribuyen hacia arriba por transpiración del suelo a las partes aéreas de la planta. [162] [185] En contraste, el floema, otro tejido vascular, distribuye carbohidratos (p. Ej., Sacarosa) y otros solutos como hormonas por translocación de una fuente (p. Ej., Hoja madura o raíz) en la que se produjeron a un sumidero. (por ejemplo, raíz, flor o fruto en desarrollo) en el que se utilizarán y almacenarán. [185] Las fuentes y los sumideros pueden cambiar de función, dependiendo de la cantidad de carbohidratos acumulados o movilizados para la nutrición de otros órganos.

Desarrollo vegetal

El desarrollo de la planta está regulado por señales ambientales y los propios receptores, hormonas y genoma de la planta. [186] Además, tienen varias características que les permiten obtener recursos para el crecimiento y la reproducción como los meristemos, la formación de órganos post-embrionarios y el crecimiento diferencial.

El desarrollo comienza con una semilla, que es una planta embrionaria encerrada en una cubierta exterior protectora. La mayoría de las semillas de plantas suelen estar inactivas, una condición en la que se suspende la actividad normal de la semilla. [186] La latencia de la semilla puede durar semanas, meses, años e incluso siglos. La latencia se rompe una vez que las condiciones son favorables para el crecimiento y la semilla comenzará a brotar, un proceso llamado germinación. La imbibición es el primer paso en la germinación, mediante el cual la semilla absorbe el agua. Una vez que se absorbe el agua, la semilla sufre cambios metabólicos mediante los cuales se activan las enzimas y se sintetizan el ARN y las proteínas. Una vez que la semilla germina, obtiene carbohidratos, aminoácidos y pequeños lípidos que sirven como bloques de construcción para su desarrollo. Estos monómeros se obtienen de la hidrólisis de almidón, proteínas y lípidos que se almacenan en los cotiledones o en el endospermo. La germinación se completa una vez que las raíces embrionarias llamadas radícula han emergido de la cubierta de la semilla. En este punto, la planta en desarrollo se llama plántula y su crecimiento está regulado por sus propias hormonas y proteínas fotorreceptoras. [186]

A diferencia de los animales en los que el crecimiento está determinado, es decir, cesa cuando se alcanza el estado adulto, el crecimiento de las plantas es indeterminado, ya que es un proceso abierto que potencialmente podría durar toda la vida. [184] Las plantas crecen de dos formas: primaria y secundaria. En el crecimiento primario, los brotes y las raíces se forman y alargan. El meristemo apical produce el cuerpo vegetal primario, que se puede encontrar en todas las plantas con semillas. Durante el crecimiento secundario, el grosor de la planta aumenta a medida que el meristemo lateral produce el cuerpo de la planta secundaria, que se puede encontrar en eudicots leñosos como árboles y arbustos. Las monocotiledóneas no pasan por un crecimiento secundario. [184] El cuerpo de la planta se genera mediante una jerarquía de meristemos. Los meristemos apicales en los sistemas de raíces y brotes dan lugar a meristemas primarios (protodermo, meristemo molido y procambium), que a su vez dan lugar a los tres sistemas tisulares (dérmico, molido y vascular).

Reproducción vegetal

La mayoría de las angiospermas (o plantas con flores) participan en la reproducción sexual. [187] Sus flores son órganos que facilitan la reproducción, generalmente proporcionando un mecanismo para la unión de los espermatozoides con los óvulos. Las flores pueden facilitar dos tipos de polinización: autopolinización y polinización cruzada. La autopolinización ocurre cuando el polen de la antera se deposita sobre el estigma de la misma flor u otra flor de la misma planta. La polinización cruzada es la transferencia de polen de la antera de una flor al estigma de otra flor en un individuo diferente de la misma especie. La autopolinización ocurrió en flores donde el estambre y el carpelo maduran al mismo tiempo, y se colocan de manera que el polen pueda caer sobre el estigma de la flor. Esta polinización no requiere una inversión de la planta para proporcionar néctar y polen como alimento para los polinizadores. [188]

Respuestas de la planta

Al igual que los animales, las plantas producen hormonas en una parte de su cuerpo para indicar a las células de otra parte que respondan. La maduración de la fruta y la pérdida de hojas en el invierno están controladas en parte por la producción del gas etileno por parte de la planta. El estrés causado por la pérdida de agua, los cambios en la química del aire o el hacinamiento de otras plantas puede provocar cambios en la forma en que funciona una planta. Estos cambios pueden verse afectados por factores genéticos, químicos y físicos.

Para funcionar y sobrevivir, las plantas producen una amplia gama de compuestos químicos que no se encuentran en otros organismos. Debido a que no pueden moverse, las plantas también deben defenderse químicamente de los herbívoros, patógenos y la competencia de otras plantas. Lo hacen produciendo toxinas y productos químicos de mal sabor u olor. Otros compuestos defienden a las plantas contra las enfermedades, permiten la supervivencia durante la sequía y preparan las plantas para la latencia, mientras que otros compuestos se utilizan para atraer a los polinizadores o herbívoros para esparcir semillas maduras.

Muchos órganos vegetales contienen diferentes tipos de proteínas fotorreceptoras, cada una de las cuales reacciona de manera muy específica a ciertas longitudes de onda de luz. [189] Las proteínas fotorreceptoras transmiten información como si es de día o de noche, la duración del día, la intensidad de la luz disponible y la fuente de luz. Los brotes generalmente crecen hacia la luz, mientras que las raíces crecen lejos de ella, respuestas conocidas como fototropismo y skototropismo, respectivamente. Son provocados por pigmentos sensibles a la luz como fototropinas y fitocromos y la hormona vegetal auxina. [190] Muchas plantas con flores florecen en el momento apropiado debido a compuestos sensibles a la luz que responden a la duración de la noche, un fenómeno conocido como fotoperiodismo.

Además de la luz, las plantas pueden responder a otro tipo de estímulos. Por ejemplo, las plantas pueden sentir la dirección de la gravedad para orientarse correctamente. Pueden responder a la estimulación mecánica. [191]

Forma y función animal

Principios

Las células de cada cuerpo animal están bañadas en líquido intersticial, que constituye el entorno celular. Este fluido y todas sus características (por ejemplo, temperatura, composición iónica) pueden describirse como el ambiente interno del animal, que contrasta con el ambiente externo que abarca el mundo exterior del animal. [192] Los animales pueden clasificarse como reguladores o confórmeros. Los animales como los mamíferos y las aves son reguladores, ya que son capaces de mantener un entorno interno constante, como la temperatura corporal, a pesar de que sus entornos cambian. Estos animales también se describen como homeotermos ya que exhiben termorregulación al mantener constante su temperatura corporal interna. Por el contrario, los animales como los peces y las ranas son conformistas ya que adaptan su entorno interno (por ejemplo, la temperatura corporal) para que coincida con sus entornos externos. Estos animales también se describen como poiquilotermos o ectotermos, ya que permiten que la temperatura de su cuerpo coincida con su entorno externo. En términos de energía, la regulación es más costosa que la conformidad, ya que un animal expande más energía para mantener un entorno interno constante, como aumentar su tasa metabólica basal, que es la tasa de consumo de energía. [192] De manera similar, la homeotermia es más costosa que la poiquilotermia. La homeostasis es la estabilidad del entorno interno de un animal, que se mantiene mediante ciclos de retroalimentación negativa. [192] [193]

El tamaño corporal de los animales terrestres varía según las diferentes especies, pero su uso de energía no se escala linealmente de acuerdo con su tamaño. [192] Los ratones, por ejemplo, pueden consumir tres veces más comida que los conejos en proporción a su peso, ya que la tasa metabólica basal por unidad de peso en los ratones es mayor que en los conejos. [192] La actividad física también puede aumentar la tasa metabólica de un animal. Cuando un animal corre, su tasa metabólica aumenta linealmente con la velocidad.[192] Sin embargo, la relación no es lineal en los animales que nadan o vuelan. Cuando un pez nada más rápido, encuentra una mayor resistencia al agua y, por lo tanto, sus tasas metabólicas aumentan exponencialmente. [192] Alternativamente, la relación entre las velocidades de vuelo y las tasas metabólicas tiene forma de U en las aves. [192] A bajas velocidades de vuelo, un ave debe mantener altas tasas metabólicas para permanecer en el aire. A medida que acelera su vuelo, su tasa metabólica disminuye con la ayuda del aire que fluye rápidamente sobre sus alas. Sin embargo, a medida que aumenta aún más su velocidad, sus altas tasas metabólicas aumentan nuevamente debido al mayor esfuerzo asociado con las velocidades de vuelo rápidas. Las tasas metabólicas basales se pueden medir en función de la tasa de producción de calor de un animal.

Balance de agua y sal

Los fluidos corporales de un animal tienen tres propiedades: presión osmótica, composición iónica y volumen. [194] Las presiones osmóticas determinan la dirección de la difusión del agua (u ósmosis), que se mueve desde una región donde la presión osmótica (concentración total de soluto) es baja a una región donde la presión osmótica (concentración total de soluto) es alta. Los animales acuáticos son diversos con respecto a la composición de sus fluidos corporales y sus entornos. Por ejemplo, la mayoría de los animales invertebrados del océano tienen fluidos corporales isosmóticos con el agua de mar. En contraste, los peces óseos del océano tienen fluidos corporales que son hiposmóticos al agua de mar. Finalmente, los animales de agua dulce tienen fluidos corporales que son hiperosmóticos al agua dulce. Los iones típicos que se pueden encontrar en los fluidos corporales de un animal son sodio, potasio, calcio y cloruro. El volumen de fluidos corporales puede regularse por excreción. Los animales vertebrados tienen riñones, que son órganos excretores formados por diminutas estructuras tubulares llamadas nefronas, que producen orina a partir del plasma sanguíneo. La función principal de los riñones es regular la composición y el volumen del plasma sanguíneo mediante la eliminación selectiva de material del propio plasma sanguíneo. La capacidad de los animales xéricos, como las ratas canguro, de minimizar la pérdida de agua al producir una concentración de orina de 10 a 20 veces superior a la del plasma sanguíneo, les permite adaptarse en entornos desérticos que reciben muy poca precipitación. [194]

Nutrición y digestión

Los animales son heterótrofos ya que se alimentan de otros organismos vivos para obtener energía y compuestos orgánicos. [195] Pueden obtener alimentos de tres formas principales, como dirigirse a objetos comestibles visibles, recolectar partículas diminutas de alimentos o depender de microbios para necesidades alimentarias críticas. La cantidad de energía almacenada en los alimentos se puede cuantificar en función de la cantidad de calor (medida en calorías o kilojulios) emitida cuando los alimentos se queman en presencia de oxígeno. Si un animal consumiera alimentos que contienen una cantidad excesiva de energía química, almacenará la mayor parte de esa energía en forma de lípidos para uso futuro y parte de esa energía como glucógeno para un uso más inmediato (p. Ej., Para satisfacer las necesidades energéticas del cerebro ). [195] Las moléculas de los alimentos son componentes químicos necesarios para el crecimiento y el desarrollo. Estas moléculas incluyen nutrientes como carbohidratos, grasas y proteínas. Las vitaminas y los minerales (por ejemplo, calcio, magnesio, sodio y fósforo) también son esenciales. El sistema digestivo, que generalmente consiste en un tracto tubular que se extiende desde la boca hasta el ano, está involucrado en la descomposición (o digestión) de los alimentos en pequeñas moléculas a medida que viajan peristálticamente a través de la luz intestinal poco después de haber sido ingeridos. Estas pequeñas moléculas de alimentos luego se absorben en la sangre desde la luz, donde luego se distribuyen al resto del cuerpo como bloques de construcción (por ejemplo, aminoácidos) o fuentes de energía (por ejemplo, glucosa). [195]

Además de sus tractos digestivos, los animales vertebrados tienen glándulas accesorias como el hígado y el páncreas como parte de sus sistemas digestivos. [195] El procesamiento de los alimentos en estos animales comienza en el intestino anterior, que incluye la boca, el esófago y el estómago. La digestión mecánica de los alimentos comienza en la boca y el esófago actúa como un conducto para que los alimentos lleguen al estómago, donde se almacenan y desintegran (por el ácido del estómago) para su posterior procesamiento. Al salir del estómago, los alimentos ingresan al intestino medio, que es la primera parte del intestino (o intestino delgado en los mamíferos) y es el sitio principal de digestión y absorción. Los alimentos que no se absorben se almacenan como desechos no digeribles (o heces) en el intestino posterior, que es la segunda parte del intestino (o intestino grueso en los mamíferos). Luego, el intestino grueso completa la reabsorción del agua y la sal necesarias antes de eliminar las heces del recto. [195]

Respiración

El sistema respiratorio consta de órganos y estructuras específicos que se utilizan para el intercambio de gases en animales y plantas. La anatomía y fisiología que hacen que esto suceda varía mucho, dependiendo del tamaño del organismo, el entorno en el que vive y su historia evolutiva. En los animales terrestres, la superficie respiratoria se internaliza como revestimientos de los pulmones. [196] El intercambio de gases en los pulmones ocurre en millones de pequeños sacos de aire en mamíferos y reptiles, estos se denominan alvéolos, y en las aves se conocen como aurículas. Estos sacos de aire microscópicos tienen un riego sanguíneo muy rico, por lo que el aire entra en estrecho contacto con la sangre. [197] Estos sacos de aire se comunican con el entorno externo a través de un sistema de vías respiratorias o tubos huecos, de los cuales el más grande es la tráquea, que se ramifica en el medio del tórax hacia los dos bronquios principales. Estos ingresan a los pulmones donde se ramifican en bronquios secundarios y terciarios progresivamente más estrechos que se ramifican en numerosos tubos más pequeños, los bronquiolos. En las aves, los bronquiolos se denominan parabronquios. Son los bronquiolos o parabronquios los que generalmente se abren hacia los alvéolos microscópicos en los mamíferos y las aurículas en las aves. El aire debe bombearse desde el medio ambiente hacia los alvéolos o las aurículas mediante el proceso de respiración que involucra a los músculos de la respiración.

Circulación

Un sistema circulatorio generalmente consta de una bomba muscular, como un corazón, un líquido (sangre) y un sistema de vasos sanguíneos que lo suministra. [198] [199] Su función principal es transportar sangre y otras sustancias hacia y desde células (biología) y tejidos. Hay dos tipos de sistemas circulatorios: abiertos y cerrados. En los sistemas circulatorios abiertos, la sangre sale de los vasos sanguíneos mientras circula por el cuerpo, mientras que en el sistema circulatorio cerrado, la sangre está contenida dentro de los vasos sanguíneos mientras circula. Los sistemas circulatorios abiertos se pueden observar en animales invertebrados como los artrópodos (por ejemplo, insectos, arañas y langostas), mientras que los sistemas circulatorios cerrados se pueden encontrar en animales vertebrados como peces, anfibios y mamíferos. La circulación en animales ocurre entre dos tipos de tejidos: tejidos sistémicos y órganos respiratorios (o pulmonares). [198] Los tejidos sistémicos son todos los tejidos y órganos que forman el cuerpo de un animal además de los órganos respiratorios. Los tejidos sistémicos absorben oxígeno pero agregan dióxido de carbono a la sangre, mientras que los órganos respiratorios absorben dióxido de carbono pero agregan oxígeno a la sangre. [200] En aves y mamíferos, los sistemas sistémico y pulmonar están conectados en serie.

En el sistema circulatorio, la sangre es importante porque es el medio por el cual se transportan el oxígeno, el dióxido de carbono, los nutrientes, las hormonas, los agentes del sistema inmunológico, el calor, los desechos y otros productos básicos. [198] En anélidos como las lombrices de tierra y las sanguijuelas, la sangre es impulsada por ondas peristálticas de contracciones de los músculos del corazón que forman los vasos sanguíneos. Otros animales, como los crustáceos (por ejemplo, cangrejos de río y langostas), tienen más de un corazón para impulsar la sangre a través de sus cuerpos. Los corazones de los vertebrados tienen varias cámaras y pueden bombear sangre cuando sus ventrículos se contraen en cada ciclo cardíaco, lo que impulsa la sangre a través de los vasos sanguíneos. [198] Aunque los corazones de los vertebrados son miogénicos, su tasa de contracción (o frecuencia cardíaca) puede ser modulada por la información neuronal del sistema nervioso autónomo del cuerpo.

Músculo y movimiento

En los vertebrados, el sistema muscular consta de músculos esqueléticos, lisos y cardíacos. Permite el movimiento del cuerpo, mantiene la postura y hace circular la sangre por todo el cuerpo. [201] Junto con el sistema esquelético, forma el sistema musculoesquelético, que es responsable del movimiento de los animales vertebrados. [202] Las contracciones del músculo esquelético son neurogénicas ya que requieren información sináptica de las neuronas motoras. Una sola motoneurona puede inervar múltiples fibras musculares, lo que hace que las fibras se contraigan al mismo tiempo. Una vez inervados, los filamentos de proteína dentro de cada fibra del músculo esquelético se deslizan entre sí para producir una contracción, que se explica por la teoría del filamento deslizante. La contracción producida puede describirse como una contracción, sumatoria o tétanos, según la frecuencia de los potenciales de acción. A diferencia de los músculos esqueléticos, las contracciones de los músculos lisos y cardíacos son miogénicas, ya que son iniciadas por las propias células del músculo liso o cardíaco en lugar de una neurona motora. Sin embargo, la fuerza de sus contracciones puede modularse mediante la entrada del sistema nervioso autónomo. Los mecanismos de contracción son similares en los tres tejidos musculares.

En invertebrados como las lombrices de tierra y las sanguijuelas, las células de los músculos circulares y longitudinales forman la pared corporal de estos animales y son responsables de su movimiento. [203] En una lombriz de tierra que se mueve a través del suelo, por ejemplo, las contracciones de los músculos circulares y longitudinales ocurren recíprocamente mientras que el fluido celómico sirve como un hidroesqueleto al mantener la turgencia de la lombriz de tierra. [204] Otros animales, como los moluscos y los nematodos, poseen músculos estriados oblicuamente, que contienen bandas de filamentos gruesos y delgados que están dispuestos helicoidalmente en lugar de transversalmente, como en los músculos esqueléticos o cardíacos de los vertebrados. [205] Los insectos avanzados como avispas, moscas, abejas y escarabajos poseen músculos asincrónicos que constituyen los músculos de vuelo en estos animales. [205] Estos músculos de vuelo a menudo se denominan músculos fibrilares porque contienen miofibrillas gruesas y llamativas. [206]

Sistema nervioso

El sistema nervioso es una red de células que procesa información sensorial y genera comportamientos. A nivel celular, el sistema nervioso se define por la presencia de neuronas, que son células especializadas para manejar información. [208] Pueden transmitir o recibir información en sitios de contactos llamados sinapsis. [208] Más específicamente, las neuronas pueden conducir impulsos nerviosos (o potenciales de acción) que viajan a lo largo de sus delgadas fibras llamadas axones, que luego pueden transmitirse directamente a una célula vecina a través de sinapsis eléctricas o provocar la liberación de sustancias químicas llamadas neurotransmisores en las sinapsis químicas. Según la teoría del sodio, estos potenciales de acción pueden generarse por el aumento de la permeabilidad de la membrana celular de la neurona a los iones de sodio. [209] Células como neuronas o células musculares pueden excitarse o inhibirse al recibir una señal de otra neurona. Las conexiones entre neuronas pueden formar vías neuronales, circuitos neuronales y redes más grandes que generan la percepción del mundo de un organismo y determinan su comportamiento. Junto con las neuronas, el sistema nervioso contiene otras células especializadas llamadas glía o células gliales, que brindan apoyo estructural y metabólico.

Los sistemas nerviosos se encuentran en la mayoría de los animales multicelulares, pero su complejidad varía mucho. [210] En los vertebrados, el sistema nervioso está formado por el sistema nervioso central (SNC), que incluye el cerebro y la médula espinal, y el sistema nervioso periférico (SNP), que consta de nervios que conectan el SNC con todas las demás partes del sistema nervioso. cuerpo. Los nervios que transmiten señales desde el SNC se denominan nervios motores o nervios eferentes, mientras que los nervios que transmiten información desde el cuerpo al SNC se denominan nervios sensoriales o nervios aferentes. Los nervios espinales son nervios mixtos que cumplen ambas funciones. El SNP se divide en tres subsistemas separados, los sistemas nerviosos somático, autónomo y entérico. Los nervios somáticos median el movimiento voluntario. El sistema nervioso autónomo se subdivide en los sistemas nerviosos simpático y parasimpático. El sistema nervioso simpático se activa en casos de emergencia para movilizar energía, mientras que el sistema nervioso parasimpático se activa cuando los organismos se encuentran en un estado relajado. El sistema nervioso entérico funciona para controlar el sistema gastrointestinal. Tanto el sistema nervioso autónomo como el entérico funcionan involuntariamente. Los nervios que salen directamente del cerebro se denominan nervios craneales, mientras que los que salen de la médula espinal se denominan nervios espinales.

Muchos animales tienen órganos de los sentidos que pueden detectar su entorno. Estos órganos de los sentidos contienen receptores sensoriales, que son neuronas sensoriales que convierten los estímulos en señales eléctricas. [211] Los mecanorreceptores, por ejemplo, que se pueden encontrar en la piel, los músculos y los órganos auditivos, generan potenciales de acción en respuesta a cambios en las presiones. [211] [212] Las células fotorreceptoras, como bastones y conos, que forman parte de la retina de los vertebrados, pueden responder a longitudes de onda de luz específicas. [211] [212] Los quimiorreceptores detectan sustancias químicas en la boca (sabor) o en el aire (olor). [212]

Control hormonal

Las hormonas son moléculas de señalización transportadas en la sangre a órganos distantes para regular su función. [213] [214] Las hormonas son secretadas por glándulas internas que son parte del sistema endocrino de un animal. En los vertebrados, el hipotálamo es el centro de control neural de todos los sistemas endocrinos. En los seres humanos específicamente, las principales glándulas endocrinas son la glándula tiroides y las glándulas suprarrenales. Muchos otros órganos que forman parte de otros sistemas corporales tienen funciones endocrinas secundarias, que incluyen huesos, riñones, hígado, corazón y gónadas. Por ejemplo, los riñones secretan la hormona endocrina eritropoyetina. Las hormonas pueden ser complejos de aminoácidos, esteroides, eicosanoides, leucotrienos o prostaglandinas. [215] El sistema endocrino puede contrastarse tanto con las glándulas exocrinas, que secretan hormonas al exterior del cuerpo, como con la señalización paracrina entre las células a una distancia relativamente corta. Las glándulas endocrinas no tienen conductos, son vasculares y comúnmente tienen vacuolas o gránulos intracelulares que almacenan sus hormonas. Por el contrario, las glándulas exocrinas, como las glándulas salivales, las glándulas sudoríparas y las glándulas dentro del tracto gastrointestinal, tienden a ser mucho menos vasculares y tienen conductos o una luz hueca.

Reproducción animal

Los animales pueden reproducirse de dos formas: asexual y sexual. Casi todos los animales participan en alguna forma de reproducción sexual. [216] Producen gametos haploides por meiosis. Los gametos móviles más pequeños son los espermatozoides y los gametos inmóviles más grandes son los óvulos. [217] Estos se fusionan para formar cigotos, [218] que se desarrollan a través de la mitosis en una esfera hueca, llamada blástula. En las esponjas, las larvas de blástula nadan hacia una nueva ubicación, se adhieren al lecho marino y se convierten en una nueva esponja. [219] En la mayoría de los otros grupos, la blástula sufre un reordenamiento más complicado. [220] Primero se invagina para formar una gástrula con una cámara digestiva y dos capas germinales separadas, un ectodermo externo y un endodermo interno. [221] En la mayoría de los casos, una tercera capa germinal, el mesodermo, también se desarrolla entre ellos. [222] Estas capas germinales luego se diferencian para formar tejidos y órganos. [223] Algunos animales son capaces de reproducirse asexualmente, lo que a menudo resulta en un clon genético del padre. Esto puede tener lugar a través del brote de fragmentación, como en Hidra y otros cnidarios o partenogénesis, donde se producen huevos fértiles sin apareamiento, como en los pulgones. [224] [225]

Desarrollo animal

El desarrollo animal comienza con la formación de un cigoto que resulta de la fusión de un espermatozoide y un óvulo durante la fertilización. [226] El cigoto se somete a múltiples rondas rápidas de división celular de células mitóticas llamadas clivaje, que forma una bola de células similares llamada blástula. Se produce la gastrulación, mediante la cual los movimientos morfogenéticos convierten la masa celular en tres capas germinales que comprenden el ectodermo, el mesodermo y el endodermo.

El final de la gastrulación señala el comienzo de la organogénesis, mediante la cual las tres capas germinales forman los órganos internos del organismo. [227] Las células de cada una de las tres capas germinales se diferencian, un proceso en el que las células menos especializadas se vuelven más especializadas a través de la expresión de un conjunto específico de genes. La diferenciación celular está influenciada por señales extracelulares como los factores de crecimiento que se intercambian con las células adyacentes, lo que se denomina señalización yuxtracrina, o con las células vecinas en distancias cortas, lo que se denomina señalización paracrina. [228] [229] Las señales intracelulares consisten en una señal celular en sí misma (señalización autocrina), que también juega un papel en la formación de órganos. Estas vías de señalización permiten el reordenamiento celular y aseguran que los órganos se formen en sitios específicos dentro del organismo. [227] [230]

Sistema inmune

El sistema inmunológico es una red de procesos biológicos que detecta y responde a una amplia variedad de patógenos. Muchas especies tienen dos subsistemas principales del sistema inmunológico. El sistema inmunológico innato proporciona una respuesta preconfigurada a amplios grupos de situaciones y estímulos. El sistema inmunológico adaptativo proporciona una respuesta personalizada a cada estímulo al aprender a reconocer las moléculas que ha encontrado previamente. Ambos usan moléculas y células para realizar sus funciones.

Casi todos los organismos tienen algún tipo de sistema inmunológico. Las bacterias tienen un sistema inmunológico rudimentario en forma de enzimas que protegen contra las infecciones por virus. Otros mecanismos inmunitarios básicos evolucionaron en plantas y animales antiguos y permanecen en sus descendientes modernos. Estos mecanismos incluyen la fagocitosis, péptidos antimicrobianos llamados defensinas y el sistema del complemento. Los vertebrados con mandíbulas, incluidos los humanos, tienen mecanismos de defensa aún más sofisticados, incluida la capacidad de adaptarse para reconocer patógenos de manera más eficiente. La inmunidad adaptativa (o adquirida) crea una memoria inmunológica que conduce a una respuesta mejorada a los encuentros posteriores con ese mismo patógeno. Este proceso de inmunidad adquirida es la base de la vacunación.

Conducta animal

Los comportamientos juegan un papel central en la interacción de los animales entre sí y con su entorno. [231] Pueden usar sus músculos para acercarse, vocalizar, buscar refugio y migrar. El sistema nervioso de un animal activa y coordina sus comportamientos. Los patrones de acción fijos, por ejemplo, son conductas estereotipadas y determinadas genéticamente que ocurren sin aprendizaje.[231] [232] Estos comportamientos están bajo el control del sistema nervioso y pueden ser bastante elaborados. [231] Los ejemplos incluyen el picoteo de los polluelos de la gaviota cocinera en el punto rojo del pico de su madre. Otros comportamientos que han surgido como resultado de la selección natural incluyen el forrajeo, el apareamiento y el altruismo. [233] Además del comportamiento evolucionado, los animales han desarrollado la capacidad de aprender modificando sus comportamientos como resultado de experiencias individuales tempranas. [231]

Ecología

Ecosistemas

La ecología es el estudio de la distribución y abundancia de organismos vivos, la interacción entre ellos y su entorno. [234] La comunidad de organismos vivos (bióticos) junto con los componentes no vivos (abióticos) (por ejemplo, agua, luz, radiación, temperatura, humedad, atmósfera, acidez y suelo) de su entorno se denomina ecosistema. [235] [236] [237] Estos componentes bióticos y abióticos están vinculados entre sí a través de ciclos de nutrientes y flujos de energía. [238] La energía del sol ingresa al sistema a través de la fotosíntesis y se incorpora al tejido vegetal. Al alimentarse de plantas y unos de otros, los animales juegan un papel importante en el movimiento de materia y energía a través del sistema. También influyen en la cantidad de biomasa vegetal y microbiana presente. Al descomponer la materia orgánica muerta, los descomponedores liberan carbono a la atmósfera y facilitan el ciclo de nutrientes al convertir los nutrientes almacenados en la biomasa muerta a una forma que las plantas y otros microbios pueden utilizar fácilmente. [239]

El entorno físico de la Tierra está formado por la energía solar y la topografía. [237] La ​​cantidad de entrada de energía solar varía en el espacio y el tiempo debido a la forma esférica de la Tierra y su inclinación axial. La variación en la entrada de energía solar impulsa los patrones meteorológicos y climáticos. El tiempo es la actividad diaria de temperatura y precipitación, mientras que el clima es el promedio del tiempo a largo plazo, generalmente promediado durante un período de 30 años. [240] [241] La variación en la topografía también produce heterogeneidad ambiental. En el lado de barlovento de una montaña, por ejemplo, el aire se eleva y se enfría, y el agua cambia de forma gaseosa a líquida o sólida, lo que produce precipitaciones como lluvia o nieve. [237] Como resultado, los ambientes húmedos permiten que crezca una vegetación exuberante. Por el contrario, las condiciones tienden a ser secas en el lado de sotavento de una montaña debido a la falta de precipitación a medida que el aire desciende y se calienta, y la humedad permanece como vapor de agua en la atmósfera. La temperatura y la precipitación son los principales factores que dan forma a los biomas terrestres.

Poblaciones

Una población es el número de organismos de la misma especie que ocupan un área y se reproducen de generación en generación. [242] [243] [244] [245] [246] Su abundancia se puede medir usando la densidad de población, que es el número de individuos por unidad de área (por ejemplo, tierra o árbol) o volumen (por ejemplo, mar o aire). [242] Dado que generalmente no es práctico contar a cada individuo dentro de una gran población para determinar su tamaño, el tamaño de la población se puede estimar multiplicando la densidad de población por el área o el volumen. El crecimiento de la población durante intervalos de corto plazo se puede determinar utilizando la ecuación de la tasa de crecimiento de la población, que toma en consideración las tasas de natalidad, muerte e inmigración. A más largo plazo, el crecimiento exponencial de una población tiende a desacelerarse a medida que alcanza su capacidad de carga, que puede modelarse utilizando la ecuación logística. [243] La capacidad de carga de un ambiente es el tamaño máximo de población de una especie que puede ser sostenida por ese ambiente específico, dados los alimentos, el hábitat, el agua y otros recursos disponibles. [247] La ​​capacidad de carga de una población puede verse afectada por condiciones ambientales cambiantes, como cambios en la disponibilidad de recursos y el costo de mantenerlos. En las poblaciones humanas, las nuevas tecnologías, como la revolución verde, han ayudado a aumentar la capacidad de carga de la Tierra para los humanos a lo largo del tiempo, lo que ha obstaculizado los intentos de predicción de una disminución inminente de la población, la famosa de Thomas Malthus en el siglo XVIII. [242]

Comunidades

Una comunidad es un grupo de poblaciones de dos o más especies diferentes que ocupan la misma zona geográfica al mismo tiempo. Una interacción biológica es el efecto que tienen unos sobre otros un par de organismos que viven juntos en una comunidad. Pueden ser de la misma especie (interacciones intraespecíficas) o de diferentes especies (interacciones interespecíficas). Estos efectos pueden ser a corto plazo, como la polinización y la depredación, o a largo plazo, ambos a menudo influyen fuertemente en la evolución de las especies involucradas. Una interacción a largo plazo se llama simbiosis. Las simbiosis van desde el mutualismo, beneficioso para ambos socios, hasta la competencia, perjudicial para ambos. [249]

Cada especie participa como consumidor, recurso o ambos en las interacciones consumidor-recurso, que forman el núcleo de las cadenas alimentarias o las redes alimentarias. [250] Existen diferentes niveles tróficos dentro de cualquier red trófica, siendo el nivel más bajo los productores primarios (o autótrofos), como las plantas y las algas, que convierten la energía y el material inorgánico en compuestos orgánicos, que luego pueden ser utilizados por el resto de los países. comunidad. [54] [251] [252] En el siguiente nivel están los heterótrofos, que son las especies que obtienen energía al separar los compuestos orgánicos de otros organismos. [250] Los heterótrofos que consumen plantas son consumidores primarios (o herbívoros) mientras que los heterótrofos que consumen herbívoros son consumidores secundarios (o carnívoros). Y los que comen consumidores secundarios son consumidores terciarios y así sucesivamente. Los heterótrofos omnívoros pueden consumir en múltiples niveles. Finalmente, existen descomponedores que se alimentan de los productos de desecho o cadáveres de organismos. [250]

En promedio, la cantidad total de energía incorporada a la biomasa de un nivel trófico por unidad de tiempo es aproximadamente una décima parte de la energía del nivel trófico que consume. Los desechos y los materiales muertos utilizados por los descomponedores, así como el calor perdido por el metabolismo, constituyen el otro noventa por ciento de la energía que no es consumida por el siguiente nivel trófico. [253]

Biosfera

En el ecosistema global (o biosfera), la materia existe como diferentes compartimentos que interactúan, que pueden ser bióticos o abióticos, así como accesibles o inaccesibles, según sus formas y ubicaciones. [255] Por ejemplo, la materia de los autótrofos terrestres es biótica y accesible a otros organismos vivos, mientras que la materia de las rocas y los minerales es abiótica e inaccesible para los organismos vivos. Un ciclo biogeoquímico es una vía por la cual elementos específicos de la materia se entregan o se mueven a través de los compartimentos biótico (biosfera) y abiótico (litosfera, atmósfera e hidrosfera) de la Tierra. Existen ciclos biogeoquímicos para el nitrógeno, el carbono y el agua. En algunos ciclos hay embalses donde una sustancia permanece o es secuestrada durante un largo período de tiempo.

El cambio climático incluye tanto el calentamiento global impulsado por las emisiones de gases de efecto invernadero inducidas por el hombre como los cambios a gran escala resultantes en los patrones climáticos. Aunque ha habido períodos anteriores de cambio climático, desde mediados del siglo XX los seres humanos han tenido un impacto sin precedentes en el sistema climático de la Tierra y han provocado cambios a escala global. [256] El principal impulsor del calentamiento es la emisión de gases de efecto invernadero, de los cuales más del 90% son dióxido de carbono y metano. [257] La ​​quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) para el consumo de energía es la principal fuente de estas emisiones, con contribuciones adicionales de la agricultura, la deforestación y la fabricación. [258] El aumento de temperatura se acelera o atenúa por las reacciones climáticas, como la pérdida de la capa de nieve y hielo que refleja la luz solar, el aumento del vapor de agua (un gas de efecto invernadero en sí mismo) y los cambios en los sumideros de carbono terrestres y oceánicos.

Conservación

La biología de la conservación es el estudio de la conservación de la biodiversidad de la Tierra con el objetivo de proteger las especies, sus hábitats y ecosistemas de las tasas excesivas de extinción y la erosión de las interacciones bióticas. [259] [260] [261] Se ocupa de los factores que influyen en el mantenimiento, la pérdida y la restauración de la diversidad biológica y la ciencia del sustento de los procesos evolutivos que engendran diversidad genética, de poblaciones, especies y ecosistemas. [262] [263] [264] [265] La preocupación surge de estimaciones que sugieren que hasta el 50% de todas las especies del planeta desaparecerán en los próximos 50 años, [266] lo que ha contribuido a la pobreza, el hambre y la restablecer el curso de la evolución en este planeta. [267] [268] La diversidad biológica afecta el funcionamiento de los ecosistemas, que proporcionan una variedad de servicios de los que dependen las personas.

Los biólogos de la conservación investigan y educan sobre las tendencias de la pérdida de biodiversidad, la extinción de especies y el efecto negativo que tienen en nuestra capacidad para mantener el bienestar de la sociedad humana. Las organizaciones y los ciudadanos están respondiendo a la crisis actual de la biodiversidad a través de planes de acción de conservación que dirigen programas de investigación, monitoreo y educación que involucran preocupaciones a escalas locales a globales. [269] [262] [263] [264]


1.3: La ciencia de la microbiología - Biología

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Los artículos de fondo representan la investigación más avanzada con un potencial significativo de alto impacto en el campo. Los artículos de fondo se envían por invitación individual o recomendación de los editores científicos y se someten a una revisión por pares antes de su publicación.

El artículo destacado puede ser un artículo de investigación original, un estudio de investigación novedoso y sustancial que a menudo implica varias técnicas o enfoques, o un artículo de revisión completo con actualizaciones concisas y precisas sobre los últimos avances en el campo que revisan sistemáticamente los avances científicos más interesantes. literatura. Este tipo de artículo ofrece una perspectiva sobre las futuras direcciones de la investigación o sus posibles aplicaciones.

Los artículos de Editor's Choice se basan en las recomendaciones de los editores científicos de las revistas de MDPI de todo el mundo. Los editores seleccionan una pequeña cantidad de artículos publicados recientemente en la revista que creen que serán particularmente interesantes para los autores o importantes en este campo. El objetivo es proporcionar una instantánea de algunos de los trabajos más interesantes publicados en las diversas áreas de investigación de la revista.


MÉTODOS DE MICROBIOLOGÍA Y BIOLOGÍA MOLECULAR

Methods of Microbiology and Molecular Biology (MMMB) es una revista de revisión por pares de acceso abierto que publica artículos de investigación originales, artículos de revisión y estudios clínicos sobre microorganismos y su interacción con los huéspedes y el medio ambiente. La revista cubre todos los microbios, incluidas bacterias, hongos, virus, arqueas y protozoos o de naturaleza eucariota, los microorganismos impactan la dinámica y función de cada nicho en el que habitan, tanto asociados al hospedador como ambientales.

Objetivos y alcance

MMMB invita a académicos e investigadores a enviar sus hallazgos para su publicación mediante los cuales se actualicen los conocimientos más recientes. MMMB está interesado en todos los aspectos de los microorganismos y su evolución, fisiología y biología celular, sus interacciones entre sí, con un huésped o con un entorno o su importancia social, inmunología, biología celular y computacional, incluida la genómica y proteómica estructural y funcional, transcriptómica, bioinformática, enzimología molecular, virología y biología del desarrollo molecular, evolución molecular, bases teóricas de la biotecnología, física y química física de proteínas y ácidos nucleicos.

El alcance de la revista asegura que la investigación, revisiones, mini-revisiones, informes de casos, trabajos experimentales y teóricos y análisis computacionales en biología molecular y celular publiquen la audiencia más amplia posible de microbiólogos y biólogos moleculares.

Retracciones

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Revisión anual de microbiología

Publicación 2020 de informes de citas de revistas

La edición 2020 de Journal Citation Reports® (JCR) publicado por Clarivate Analytics proporciona una combinación de métricas de impacto e influencia de los datos de origen de Web of Science de 2019. Esta medida proporciona una proporción de citas de una revista en un año determinado con respecto a los elementos citables en los dos años anteriores.

Descargue los rankings JCR de la edición 2020 de las Reseñas Anuales en formato Excel.

Revisión anual de: Rango nombre de la categoría Revistas clasificadas en la categoría Factor de impacto Vida media citada Índice de inmediatez
Química analítica 6 Química, Analítica 86 7.023 7.1 2.042
Química analítica3Espectroscopia427.0237.12.042
Biociencias animales2Zoología1686.0914.13.125
Biociencias animales17Biotecnología y microbiología aplicada1566.0914.13.125
Biociencias animales1Agricultura, lácteos y ciencias animales636.0914.13.125
Biociencias animales2Ciencia veterinaria1426.0914.13.125
Antropología6Antropología903.17515.60.240
Astronomía y Astrofísica1Astronomía y Astrofísica6832.96310.85.133
Bioquímica3Bioquímica y Biología Molecular29725.78712.34.933
Ingeniería Biomédica2Ingeniería Biomédica8715.5419.01.524
Biofísica3Biofísica7111.6856.63.130
Biología del cáncer53Oncología2445.4132.02.826
Biología celular y del desarrollo13Biología Celular19514.66710.50.552
Biología celular y del desarrollo1Biología del desarrollo4114.66710.50.552
Ingeniería química y biomolecular1Química aplicada719.5615.60.941
Ingeniería química y biomolecular5Ingeniería, Química1439.5615.60.941
Psicología clínica1Psicología, Clínica (Ciencias Sociales)13113.6927.93.304
Psicología clínica4Psicología (ciencia)7713.6927.93.304
Física de la Materia Condensada6Física, materia condensada6914.8334.97.273
Criminología1Criminología y Penología696.3481.40.955
Ciencias de la Tierra y Planetarias4Geociencias, multidisciplinar2009.08914.22.727
Ciencias de la Tierra y Planetarias5Astronomía y Astrofísica689.08914.22.727
Ecología, evolución y sistemática2Biología evolucionaria5014.04117.40.440
Ecología, evolución y sistemática2Ecología16814.04117.40.440
Ciencias económicas39Ciencias económicas3713.5916.40.686
Entomología1Entomología10113.79614.34.762
Medio Ambiente y Recursos5Estudios ambientales (ciencias sociales)1238.0659.60.563
Medio Ambiente y Recursos14Ciencias ambientales (ciencia)2658.0659.60.563
Economía Financiera36Financiación de las empresas1082.0577.00.167
Economía Financiera107Ciencias económicas3712.0577.00.167
Mecánica de fluidos1Física, fluidos y plasmas3416.30615.49.190
Mecánica de fluidos1Mecánica13616.30615.49.190
Ciencia y Tecnología de los Alimentos3Ciencia de los alimentos y tecnología amp1398.9605.22.615
Genética5Genética y herencia17711.14610.80.500
Genómica y genética humana15Genética y herencia1777.2439.10.955
Inmunología4Inmunología15819.90010.75.875
Derecho y Ciencias Sociales18Ley1542.5887.70.233
Derecho y Ciencias Sociales20Sociología1502.5887.70.233
Lingüística23Lingüística1872.0263.31.000
ciencia Marina2Geoquímica y geofísica amp8516.3596.67.050
ciencia Marina1Biología marina y de agua dulce10616.3596.67.050
ciencia Marina1Oceanografía6616.3596.67.050
Investigación de materiales19Ciencia de los materiales, multidisciplinar31412.53110.62.267
Medicamento6Medicina, Investigación y Experimental1389.7168.63.829
Microbiología9Microbiología13511.00013.70.967
Neurociencia9Neurociencias27112.54713.62.130
Ciencia nuclear y de partículas2Física, Nuclear198.7789.81.000
Ciencia nuclear y de partículas3Física, partículas y campos298.7789.81.000
Nutrición2Nutrición y dietética8910.89714.20.714
Psicología organizacional y comportamiento organizacional2Psicología Aplicada8410.9234.41.222
Psicología organizacional y comportamiento organizacional2Gestión22610.9234.41.222
Patología: mecanismos de enfermedad1Patología7816.7507.26.500
Farmacología y toxicología1Toxicología9211.25011.45.793
Farmacología y toxicología5Farmacología y farmacia amp27011.25011.45.793
Química Física19Química, Física15910.63812.13.667
Fisiología2Fisiología8119.55611.14.769
Fitopatología4Ciencias Vegetales23412.62312.70.478
Biología Vegetal1Ciencias Vegetales23419.54013.04.586
Ciencias Políticas8Ciencias Políticas1804.00011.30.750
Psicología2Psicología (ciencia)7718.15612.36.367
Psicología3Psicología, Multidisciplinar (Ciencias Sociales)13818.15612.36.367
Salud pública2Ocupación pública, ambiental y amp. Salud (Ciencias Sociales)17016.4639.53.880
Salud pública3Ocupación pública, ambiental y amp. Ciencia de la salud)19316.4639.53.880
Economía de los recursos70Ciencias económicas3712.7455.80.167
Economía de los recursos48Estudios ambientales (ciencias sociales)1162.7455.80.167
Economía de los recursos4Economía y política agrícolas (ciencia)212.7455.80.167
Sociología 1Sociología1506.40017.70.767
Estadísticas y su aplicación4Matemáticas, aplicaciones interdisciplinarias1065.0953.21.350
Estadísticas y su aplicación2Estadística y probabilidad1245.0953.21.350
Virología2Virología378.0213.61.172
Ciencia de la visión34Neurociencias2715.8973.40.391
Ciencia de la visión5Oftalmología605.8973.40.391

OBJETIVOS Y ALCANCE DE LA REVISTA: los Revisión anual de microbiología, en publicación desde 1947, cubre desarrollos significativos en el campo de la microbiología, que abarca bacterias, arqueas, virus y eucariotas unicelulares.


Microbiología médica molecular

La edad molecular ha traído cambios dramáticos en la microbiología médica y grandes avances en nuestra comprensión de los mecanismos de las enfermedades infecciosas. Microbiología médica molecular es el primer libro que sintetiza los muchos avances nuevos en la investigación clínica y molecular en un solo recurso integral.
Este trabajo oportuno y autorizado en tres volúmenes es una fuente de referencia invaluable de bacteriología médica. Con más de 100 capítulos, organizados en 17 secciones principales, el alcance de este impresionante trabajo es amplio.
Escritos por expertos en el campo, los capítulos incluyen información de vanguardia y descripciones clínicas de cada grupo bacteriano importante, además de las últimas actualizaciones sobre desarrollo de vacunas, tecnología molecular y tecnología de diagnóstico. Los temas cubiertos incluyen estructura bacteriana, función celular y mecanismos genéticos de patogénesis y prevención, agentes antibacterianos e infecciones que van desde el tracto gastrointestinal al urinario, el sistema nervioso central, el tracto respiratorio y más.

La edad molecular ha traído cambios dramáticos en la microbiología médica y grandes avances en nuestra comprensión de los mecanismos de las enfermedades infecciosas. Microbiología médica molecular es el primer libro que sintetiza los muchos avances nuevos en la investigación clínica y molecular en un solo recurso integral.
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Escritos por expertos en el campo, los capítulos incluyen información de vanguardia y descripciones clínicas de cada grupo bacteriano importante, además de las últimas actualizaciones sobre desarrollo de vacunas, tecnología molecular y tecnología de diagnóstico. Los temas cubiertos incluyen estructura bacteriana, función celular y mecanismos genéticos de patogénesis y prevención, agentes antibacterianos e infecciones que van desde el tracto gastrointestinal al urinario, el sistema nervioso central, el tracto respiratorio y más.


1.3: La ciencia de la microbiología - Biología

Alcance global, mayor impacto

Revisar
El papel multifacético del ARN largo no codificante en el cáncer gástrico: estado actual y perspectivas futuras
Yifan Li, Lan Lu, Xu Wu, Qianxiu Li, Yueshui Zhao, Fukuan Du, Yu Chen, Jing Shen, Zhangang Xiao, Zhigui Wu, Wei Hu, Chi Hin Cho, Mingxing Li
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (11): 2737-2755. doi: 10.7150 / ijbs.61410
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Revisar
La interacción entre la modificación de m6A y el ARN no codificante en la modulación del tallo del cáncer: mecanismos, vías de señalización e implicaciones clínicas
Sha Qin, Yitao Mao, Haofan Wang, Yingxing Duan, Luqing Zhao
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (11): 2718-2736. doi: 10.7150 / ijbs.60641
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
La tagitinina C induce ferroptosis a través de la vía de señalización PERK-Nrf2-HO-1 en células de cáncer colorrectal
Ruiran Wei, Yueqin Zhao, Juan Wang, Xu Yang, Shunlin Li, Yinyuan Wang, Xingzhi Yang, Jimin Fei, Xiaojiang Hao, Yuhan Zhao, Liming Gui, Xiao Ding
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (11): 2703-2717. doi: 10.7150 / ijbs.59404
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
TNF - & # 945 aumenta la actividad del eje CXCL10 / CXCR3 para inducir la transición epitelial-mesenquimal en células de cáncer de colon
Zhengcheng Wang, Xiang Ao, Zhilin Shen, Luoquan Ao, Xiaofeng Wu, Chengxiu Pu, Wei Guo, Wei Xing, Min He, Hongfeng Yuan, Jianhua Yu, Ling Li, Xiang Xu
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (11): 2683-2702. doi: 10.7150 / ijbs.61350
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Revisar
Microorganismos en la quimioterapia para el cáncer de páncreas: una descripción general de la investigación actual y las direcciones futuras
Si-Yuan Lu, Jie Hua, Jin Xu, Miao-Yan Wei, Chen Liang, Qing-Cai Meng, Jiang Liu, Bo Zhang, Wei Wang, Xian-Jun Yu, Si Shi
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2666-2682. doi: 10.7150 / ijbs.59117
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
El inhibidor de la tirosina quinasa del bazo, entospletinib (GS-9973) restaura la quimiosensibilidad en las células del cáncer de pulmón mediante la modulación de la resistencia a múltiples fármacos mediada por ABCG2
Silpa Narayanan, Zhuo-Xun Wu, Jing-Quan Wang, Hansu Ma, Nikita Acharekar, Jagadish Koya, Sabesan Yoganathan, Shuo Fang, Zhe-Sheng Chen, Yihang Pan
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2652-2665. doi: 10.7150 / ijbs.61229
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
La regulación a la baja del lector m 6 A YTHDC2 promueve la proliferación y migración de células pulmonares malignas a través de la vía CYLD / NF - & # 954B
Jin Wang, Lirong Tan, Beibei Jia, Xiaofan Yu, Ruixin Yao, Nan OUYang, Xueting Yu, Xiyuan Cao, Jian Tong, Tao Chen, Rui Chen, Jianxiang Li
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2633-2651. doi: 10.7150 / ijbs.58514
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
RHOV promueve el crecimiento de células de adenocarcinoma de pulmón y la metástasis a través de la vía JNK / c-Jun
Deyu Zhang, Qiwei Jiang, Xiangwei Ge, Yanzhu Shi, Tianxing Ye, Yue Mi, Tian Xie, Qihong Li, Qinong Ye
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2622-2632. doi: 10.7150 / ijbs.59939
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
El cisplatino induce la piroptosis mediante la activación de la vía MEG3 / NLRP3 / caspasa-1 / GSDMD en el cáncer de mama triple negativo
Honglin Yan, Bin Luo, Xiaoyan Wu, Feng Guan, Xinxin Yu, Lina Zhao, Xiaokang Ke, Juan Wu, Jingping Yuan
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2606-2621. doi: 10.7150 / ijbs.60292
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
La transcriptómica unicelular revela progresión heterogénea y activación de EGFR en el carcinoma adenoescamoso de páncreas
Xin Zhao, Han Li, Shaocheng Lyu, Jialei Zhai, Zhiwei Ji, Zhigang Zhang, Xinxue Zhang, Zhe Liu, Huaguang Wang, Junming Xu, Hua Fan, Jiantao Kou, Lixin Li, Ren Lang, Qiang He
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2590-2605. doi: 10.7150 / ijbs.58886
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
La señalización aberrante de FGFR4 empeora la esteatohepatitis no alcohólica en ratones FGF21KO
Youxi Yu, Xiaoju Shi, Qianqian Zheng, Xingtong Wang, Xingkai Liu, Min Tan, Guoyue Lv, Ping Zhang, Robert C. Martin, Yan Li
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2576-2589. doi: 10.7150 / ijbs.58776
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
Celastrol mejora la hiperplasia de la neoíntima vascular a través de la autofagia involucrada con Wnt5a
Ya-Ning Shi, Le-Ping Liu, Chang-Feng Deng, Tan-Jun Zhao, Zhe Shi, Jian-Ye Yan, Yong-Zhen Gong, Duan-Fang Liao, Li Qin
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2561-2575. doi: 10.7150 / ijbs.58715
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Revisar
El papel de las ciclofilinas en la enfermedad inflamatoria intestinal y el cáncer colorrectal
Lifang Liang, Rongxiao Lin, Ying Xie, Huaqing Lin, Fangyuan Shao, Wen Rui, Hongyuan Chen
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2548-2560. doi: 10.7150 / ijbs.58671
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Revisar
Nuevos conocimientos sobre las funciones importantes del PD-1 intrínseco a las células tumorales
Hongmei Zheng, Yue Ning, Yuting Zhan, Sile Liu, Qiuyuan Wen, Songqing Fan
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2537-2547. doi: 10.7150 / ijbs.60114
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
MUC3A promueve la progresión del cáncer de pulmón de células no pequeñas mediante la activación de la vía NF & # 954B y atenúa la radiosensibilidad
Yingming Sun, Xiaoge Sun, Chengcheng You, Shijing Ma, Yuan Luo, Shan Peng, Fang Tang, Xiaoli Tian, ​​Feng Wang, Zhengrong Huang, Hongnv Yu, Yu Xiao, Xiaoyong Wang, Junhong Zhang, Yan Gong, Conghua Xie
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2523-2536. doi: 10.7150 / ijbs.59430
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Trabajo de investigación
La cantaridina inhibe la proliferación y la metástasis del osteosarcoma al dirigirse directamente al eje miR-214-3p / DKK3 para inactivar la translocación nuclear de & # 946-catenina y la traducción de LEF1
Shaopu Hu, Junli Chang, Hongfeng Ruan, Wenlan Zhi, Xiaobo Wang, Fulai Zhao, Xiaoping Ma, Xingyuan Sun, Qianqian Liang, Hao Xu, Yongjun Wang, Yanping Yang
En t. J. Biol. Sci. 2021 17 (10): 2504-2522. doi: 10.7150 / ijbs.51638
[Resumen] [Texto completo] [PDF]

Editor en jefe: Chuxia Deng, PhD, Decano y Catedrático de la Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad de Macao

& # 127384La continua batalla global contra el SARS-CoV-2 y COVID-19: Número especial sobre la enfermedad por coronavirus https://www.ijbs.com/v17i6

& # 127384 La batalla global contra el SARS-CoV-2 y COVID-19: Número especial sobre la enfermedad por coronavirus https://www.ijbs.com/v16i10

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Trabajo de investigación
El análisis de las secuencias del genoma de aislados de estafilococos negativos a la coagulasa de Sudáfrica y Nigeria destacó la heterogeneidad impulsada por el medio ambiente
Tawanda Elias Maguvu, Adegboyega Oyedele Oladipo, Cornelius Carlos Bezuidenhout
J. Genómica 2021 9: 26-37. doi: 10.7150 / jgen.53019
[Resumen] [Texto completo] [PDF] [PubMed] [PMC]

Trabajo de investigación
Borrador de las secuencias del genoma de tres cianobacterias filamentosas aisladas de hábitats salobres
Joanne Sarah Boden, Michele Grego, Henk Bolhuis, Patricia S & # 225nchez-Baracaldo
J. Genómica 2021 9: 20-25. doi: 10.7150 / jgen.53678
[Resumen] [Texto completo] [PDF] [PubMed] [PMC]

Revisar
Antecedentes genéticos de la coriorretinopatía serosa central: una revisión de los genes de la coriorretinopatía serosa central
Konstantinos Giannopoulos, Maria Gazouli, Klio Chatzistefanou, Anthi Bakouli, Marilita M Moschos
J. Genómica 2021 9: 10-19. doi: 10.7150 / jgen.55545
[Resumen] [Texto completo] [PDF] [PubMed] [PMC]

Trabajo de investigación
Borrador de la secuencia del genoma de Enterobacter sp. AS-1, un potencial huésped de recombinación euritrófica
Yuki Iwasaki, Yuya Itoiri, Sota Ihara, Hironaga Akita, Mamoru Oshiki, Zen-ichiro Kimura
J. Genómica 2021 9: 6-9. doi: 10.7150 / jgen.53040
[Resumen] [Texto completo] [PDF] [PubMed] [PMC]


Requisitos de admisión

Comience su solicitud

La Universidad de Saint Louis también acepta la Solicitud común.

Estudiante de primer año

Todas las solicitudes se revisan minuciosamente con el más alto grado de cuidado individual y consideración de todas las credenciales que se envían. El desempeño académico sólido en los cursos de preparación para la universidad es una preocupación principal al revisar el archivo de un solicitante de primer año.

Para ser considerado para la admisión a cualquier programa de pregrado de la Universidad de Saint Louis, los solicitantes deben graduarse de una escuela secundaria acreditada, tener un puntaje aceptable en el examen HiSET o tomar el examen de Desarrollo de Educación General (GED).

Transferir

Los solicitantes deben ser graduados de una escuela secundaria acreditada o tener un puntaje aceptable en el GED.

Los estudiantes que hayan intentado menos de 24 créditos semestrales (o 30 créditos trimestrales) de crédito universitario deben seguir los requisitos de admisión de primer año anteriores. Los estudiantes que hayan completado 24 o más créditos semestrales (o 30 créditos trimestrales) de crédito universitario deben presentar las transcripciones de todas las universidades a las que asistió anteriormente.

Al revisar el archivo de un solicitante de transferencia, la Oficina de Admisión examina de manera integral el desempeño académico del estudiante en los cursos de nivel universitario como un indicador de la capacidad del estudiante para cumplir con los rigores académicos de la Universidad de Saint Louis. Cuando corresponda, los estudiantes transferidos serán evaluados en cualquier curso descrito en los estándares de continuación de su especialización preferida.

Solicitantes internacionales

Todas las políticas y requisitos de admisión para estudiantes nacionales se aplican a estudiantes internacionales junto con lo siguiente:

  • Demostrar dominio del idioma inglés
  • La prueba de apoyo financiero debe incluir:
    • Una carta de apoyo financiero de la (s) persona (s) o agencia patrocinadora que financia el tiempo en la Universidad de Saint Louis.
    • Una carta del banco del patrocinador verificando que los fondos están disponibles y lo estarán durante la duración de los estudios en la Universidad.

    Biología


    El programa de Licenciatura en Ciencias en biología está diseñado para preparar a un estudiante para una carrera en las ciencias de la vida. Los graduados del programa son competitivos para ingresar a programas de posgrado en ciencias biológicas, así como a escuelas profesionales, como ciencias médicas, dentales, osteopáticas y veterinarias, así como a programas de asistente médico (PA) y de enfermería avanzada.

    El departamento tiene dos áreas principales de enfoque:


    Las ofertas de cursos de ciencias biomédicas incluyen:

    • Biología Celular
    • Anatomía comparada y humana
    • Biología del desarrollo
    • Microbiología general y médica
    • Genética
    • Genética de la enfermedad humana
    • Fisiología de los mamíferos
    • Neurobiología


    Las ofertas de cursos de ciencias ambientales / ecológicas incluyen:

    • Ecología comunitaria y de restauración
    • Fisiología ecológica
    • Ecología
    • Entomología
    • Análisis de datos biológicos
    • Biología ambiental
    • Microbiología ambiental
    • Biología evolucionaria


    Además, los estudiantes universitarios avanzados pueden inscribirse en cursos de posgrado para obtener créditos de pregrado con el consentimiento del director del departamento. De acuerdo con las dos áreas de interés de investigación, el departamento alienta a los estudiantes (en consulta con sus asesores) a declarar una de las dos como área de concentración de estudio a más tardar al final de su segundo año. Para el estudiante más interesado en un enfoque amplio de la biología, el departamento recomienda una tercera opción, la opción de biología general (cualquier combinación de cursos de biología de nivel superior que cumpla con los requisitos del programa).

    El departamento ofrece un programa de tutoría de investigación para estudiantes de nivel superior con especialización en biología. El programa permite que un estudiante trabaje en estrecha colaboración con el profesorado y los estudiantes graduados en laboratorio y / o investigación de campo. La participación en el programa se basa en la recomendación de un miembro de la facultad. El programa de mentores está diseñado para brindar una ventaja significativa a aquellos estudiantes que tengan la intención de ingresar a un programa de posgrado.

    El departamento también ofrece una licenciatura combinada de cinco años y una maestría en ciencias (5Y B.S.-M.S.) en Biología. Este programa acelerado está diseñado para estudiantes que muestran un gran potencial para la investigación en biología. Proporciona una educación en artes liberales, una amplia experiencia en biología, el desarrollo de experiencia en un subcampo biológico y una introducción completa a la instrumentación y las técnicas de investigación. Los graduados del programa están preparados para la entrada directa al mercado laboral o la continuación hacia el doctorado. Una descripción detallada del B.S.-M.S. El programa se puede obtener en la oficina departamental.

    Un menor en biología consta de 20 horas semestrales.

    Un menor en neurociencia consta de 16 horas semestrales.

    Facultad

    Karolyn Hansen, presidenta
    Profesor de servicio distinguido: Noland
    Profesores eméritos: Geiger, Kearns, Ramsey
    Profesores: Burky, Krane, McEwan, Nielsen, Robinson, Singh, P. Williams, S. Wright
    Profesores asociados: Friese, Hansen, Kango-Singh, Pitychoutis, Prather, Sun, T. Williams, D. Wright
    Profesores asistentes: Hellmann, Rajput
    Profesores: Dillon, Kavanaugh, Regula, Rhoads, Wolters


    Ver el vídeo: Robert Koch y sus aportes a la Microbiologia (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Taukora

    Muchos rusos comienzan la vida cada mañana con una pizarra limpia... - ¿Una pizarra limpia? - ¡Sí, con una sábana limpia! ¡Y que terminen su día en tu blog)!

  2. Tedal

    Creo que esta es una excelente idea. Estoy de acuerdo contigo.

  3. Cesaro

    Bravo, esta magnífica frase acaba de grabar

  4. Arashibei

    Lo siento, pero creo que te equivocas. Estoy seguro.



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