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¿Qué cuenta como vivo?

Una mosca doméstica y una planta de maíz podrían parecerse menos, pero ambas son vivas de las mismas ocho formas, y ambas están construidas del mismo tipo de célula. Esta primera sección te da las palabras para esa vida compartida — las características que muestra cada organismo — y un mapa de la variedad de la vida: cinco grupos de organismos más los virus, que no son vivos en absoluto pero aún así infectan a todo ser vivo.

Biología Internacional GCSE Edexcel 4BI1, Sección 1 se evalúa en ambos exámenes; espera respuestas directas y preguntas de "comparar" de 1.1–1.4, a menudo un punto por característica y uno por ejemplo nombrado.

Las características de la vida

Cada organismo vivo hace las ocho: ingiere nutrición (material para energía o crecimiento), respira (libera energía de los alimentos), excreta (elimina desechos), responde a su entorno, se mueve, controla sus condiciones internas (mantiene la estabilidad interna), reproduce y crece y se desarrolla. El mnemotécnico MRS GREN lista movimiento, reproducción, sensibilidad, crecimiento, respiración, excreción, nutrición — el "control de las condiciones internas" es el octavo que el mnemotécnico omite, así que nómbralo por separado.

Un virus no realiza ninguna de estas acciones por sí solo — por eso no es considerado un ser vivo.

Variedad: los cinco grupos y sus características distintivas

Plantas: pluricelulares; las células contienen cloroplastos y realizan fotosíntesis; paredes de celulosa; el carbohidrato se almacena como almidón o sacarosa. Ejemplos: un cereal (maíz) y una leguminosa herbácea (guisantes o frijoles).

Animales: pluricelulares; sin cloroplastos, sin fotosíntesis; sin paredes celulares; generalmente con coordinación nerviosa y movimiento de un lugar a otro; almacenan carbohidratos como glucógeno. Ejemplos: mamíferos (humanos) e insectos (mosca doméstica, mosquito).

Hongos: sin fotosíntesis; el cuerpo suele ser un micelio de hifas filamentosas que contienen muchos núcleos; algunos son unicelulares (levaduras); paredes de quitina; se alimentan secretando enzimas digestivas sobre la comida fuera del cuerpo y absorbiendo los productos — nutrición saprótrofa; almacenan glucógeno. Ejemplos: Mucor (hifas típicas) y levadura (unicelular).

Protoctistas: organismos microscópicos unicelulares. Amoeba (agua dulce) es similar a una célula animal; Chlorella tiene cloroplastos y se asemeja a una planta. El ejemplo patógeno es Plasmodium, que causa malaria.

Bacterias: organismos microscópicos unicelulares con pared celular, membrana celular, citoplasma y plásmidos; carecen de núcleo, pero tienen un cromosoma circular de ADNDNA. Algunas realizan fotosíntesis; la mayoría se alimenta de organismos vivos o muertos. Ejemplos: Lactobacillus bulgaricus (en forma de bastón, usado para hacer yogur) y Pneumococcus (esférico, causa neumonía).

La comparación de cuatro vías que prefieren los examinadores: material de la pared celular (celulosa / ninguna / quitina / pared bacteriana), núcleo (sí / sí / sí / no), cloroplastos (solo plantas y algunos protoctistas), carbohidrato de almacenamiento (almidón / glucógeno / glucógeno / —).

Patógenos y virus

Un patógeno es cualquier organismo o partícula que causa enfermedad; el programa permite hongos, bacterias, protoctistas o virus.

Los virus no son organismos vivos: son partículas pequeñas (más pequeñas que las bacterias), parásitos, y pueden reproducirse solo dentro de células vivas; no tienen estructura celular, solo una cápside proteica que contiene un tipo de ácido nucleico, ADN o ARN (nunca ambos). Aprende los tres ejemplos nombrados con sus enfermedades: virus del mosaico del tabaco (hojas de tabaco decoloradas — impide la formación de cloroplastos), virus de la influenza (gripe) y VIH (sida).

Compruébalo tú mismo

1. Enumera las ocho características compartidas por todos los organismos vivos.
2. Da dos características de una célula vegetal que carece una célula animal.
3. ¿Qué grupo almacena carbohidratos como glucógeno y cuál como almidón?
4. Describe la nutrición saprótrofa en los hongos, usando las palabras hifas, enzimas y absorber.
5. ¿En qué difiere el material genético de una bacteria del de una célula vegetal?
6. Nombra el protoctista patógeno y la enfermedad que causa.
7. Explica tres razones por las que los virus no se clasifican como organismos vivos.
8. ¿Qué virus nombrado impide la formación de cloroplastos y cuál es el resultado visible?

Respuestas: 1 nutrición, respiración, excreción, respuesta, movimiento, regulación de condiciones internas, reproducción, crecimiento; 2 cloroplastos y una pared celular de celulosa; 3 animales y hongos almacenan glucógeno; las plantas almacenan almidón (o sacarosa); 4 los hongos secretan enzimas digestivas desde sus hifas sobre material orgánico muerto y luego absorben los productos orgánicos solubles; 5 una bacteria no tiene núcleo — cromosoma de ADN circular más plásmidos — mientras que una célula vegetal mantiene su ADN en un núcleo; 6 Plasmodium — malaria; 7 sin estructura celular; se reproducen solo dentro de células vivas; no realizan procesos vitales por sí solos; 8 virus del mosaico del tabaco — hojas descoloridas con patrón de mosaico.

From cell to system

One cell became many; many cells became tissues, organs and systems; and every system serves the same three jobs — taking in what the body needs, moving it to where it is used, and removing what the body must not keep. This section is the core of IGCSE Biology: cells and molecules, how substances cross membranes, nutrition in plants and humans, respiration, gas exchange, transport, excretion and coordination.

Edexcel International GCSE Biology 4BI1, Section 2 (statements 2.1–2.95) is the largest section of the course and feeds every long question on both papers. B-suffixed statements are the separate-science (Biology-only) extension; double-award students learn the unlettered core.

Organisation and cells

Organisation runs upward: organelles 细胞器 → cells 细胞 → tissues 组织 → organs 器官 → systems 系统.

2.5B Specialised cells develop by cell differentiation 细胞分化; 2.6B stem cells can replace damaged cells — advantages: treat conditions like paralysis or leukaemia; disadvantages: ethical concerns over embryos, risk of rejection and uncontrolled division.

Biological molecules and enzymes

Carbohydrates contain C, H, O; proteins add N; lipids are C, H, O with much less oxygen. Large molecules are chains of small units: starch and glycogen from simple sugars, protein from amino acids, lipid from fatty acids and glycerol. 2.9 Food tests: glucose — Benedict's (heated, blue → brick red); starch — iodine (yellow-brown → blue-black); protein — Biuret (blue → purple); fat — ethanol emulsion (cloudy white layer).

Enzymes 酶 are biological catalysts 生物催化剂: they speed metabolic reactions without being used up. Each has an active site 活性部位 the substrate must fit. Above an optimum temperature or away from the optimum pH, the active site changes shape (denaturation 变性) and the enzyme no longer works. Practical 2.12/2.14B follow amylase digesting starch at different temperatures or pH with iodine.

Movement into and out of cells

Diffusion 扩散 is the net movement of particles from a higher to a lower concentration (oxygen into blood). Osmosis 渗透 is the diffusion of water across a partially permeable membrane from a dilute to a more concentrated solution. Active transport 主动运输 moves substances against the gradient using energy from respiration (mineral ions into root hair cells). Rate increases with surface-area-to-volume ratio, concentration gradient and temperature, and decreases with distance.

Nutrition

Flowering plants. Photosynthesis converts light energy into chemical energy stored in glucose:

Limiting factors: carbon dioxide concentration, light intensity, temperature — each raises rate until another factor limits. Magnesium ions build chlorophyll (deficiency yellows leaves); nitrate ions build amino acids. 2.23: pondweed shows oxygen evolution; iodine tests a leaf for starch after blocking light, CO₂ or chlorophyll.

Humans. A balanced diet: carbohydrate, protein, lipid, vitamins A (night vision), C (connective tissue), D (calcium absorption), calcium (bones) and iron (haemoglobin), water, and dietary fibre. Energy needs rise with activity, growth (age) and pregnancy. The alimentary canal — mouth → oesophagus → stomach → duodenum and ileum → colon and rectum, with the pancreas supplying enzymes — moves food by peristalsis 蠕动. Digestion: amylase and maltase (starch → glucose), proteases (protein → amino acids), lipases (lipid → fatty acids + glycerol). Bile (made in the liver, stored in the gall bladder) neutralises stomach acid and emulsifies lipids into droplets. The ileum's wall is folded into villi 绒毛: huge surface area, one-cell-thick walls, dense capillary network — built for absorption.

Respiration and gas exchange

Respiration releases energy from glucose to make ATP, which supplies energy for muscle contraction, protein synthesis and active transport. Aerobic: glucose + oxygen → carbon dioxide + water (symbol equation: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O). Anaerobic (without oxygen): in animals glucose → lactic acid (less energy, oxygen debt); in plants and yeast glucose → ethanol + carbon dioxide.

Plants (2.40B–2.45B). Gases move by diffusion through stomata; the leaf's flat shape, air spaces and thin, moist surfaces serve gas exchange as they serve photosynthesis. By day, photosynthesis outweighs respiration, so the net exchange is CO₂ in and O₂ out; at night only respiration continues (net O₂ in, CO₂ out). Hydrogen-carbonate indicator shows this: orange → yellow with CO₂ (dark), orange → purple with less CO₂ (bright light).

Humans (2.46–2.50). The thorax: ribs, intercostal muscles, diaphragm, trachea → bronchi → bronchioles → alveoli, all in pleural membranes. Inhaling: intercostal muscles and diaphragm contract, the chest volume rises, pressure falls and air flows in. Smoking damages alveoli (emphysema), clogs arteries and raises coronary heart disease risk.

Transport

Unicellular organisms manage with diffusion alone — every part is close to the surface. Multicellular organisms need transport systems.

Plants. Xylem transports water and mineral ions from roots to leaves; phloem carries sucrose and amino acids between leaves and the rest of the plant. B-extension: root hair cells absorb water by osmosis; transpiration 蒸腾作用 is the evaporation of water from surfaces, mostly via stomata, faster in low humidity, high wind, high temperature and bright light.

Humans. Blood: plasma (carries CO₂, digested food, urea, hormones, heat), red blood cells (biconcave discs, no nucleus, full of haemoglobin 血红蛋白 — a large surface and short diffusion path for oxygen), white blood cells (phagocytes ingest pathogens; lymphocytes release specific antibodies), and platelets (clotting, B-extension; vaccination builds memory cells, B-extension).

The heart's right side pumps blood to the lungs, the left side to the body; exercise and adrenaline raise heart rate. Arteries carry blood away at high pressure (thick, elastic walls), veins return it at low pressure (wide lumen, valves), capillaries exchange materials (one-cell-thick walls). Risk factors for coronary heart disease include smoking, high-fat diet and lack of exercise.

Excretion

Plants lose waste O₂ and CO₂ through stomata. Humans excrete CO₂ (lungs), urea + water + ions (kidneys — water and urea also in sweat). B-extension: the kidney filters blood in nephrons (Bowman's capsule → glomerulus; ultrafiltration; selective reabsorption of all glucose at the proximal convoluted tubule; water reabsorbed from the collecting duct under ADH — osmoregulation). Urine holds water, urea and ions; the urinary system runs kidneys → ureters → bladder → urethra.

Coordination and response

Homeostasis 稳态 keeps the internal environment constant (water content, temperature). A coordinated response needs stimulus → receptor → effector. Plants respond to light (phototropism 向光性) and gravity (geotropism) — shoots grow towards light, roots downwards — controlled by auxin 生长素 accumulating on the shaded side of a shoot.

Nervous control is electrical, fast and short-lived; hormonal control is chemical in the blood, slower and longer-lasting. The CNS (brain and spinal cord) links to sense organs by nerves; at a synapse 突触 a neurotransmitter 神经递质 passes the signal between neurones.

The eye focuses by changing lens shape (near: more curved) and responds to light via the pupil. Skin temperature control: sweating cools by evaporation; vasodilation loses heat; vasoconstriction conserves it. Hormones: adrenaline (adrenal glands — fight or flight), insulin (pancreas — lowers blood glucose), testosterone (testes), progesterone and oestrogen (ovaries); B-extension adds ADH (pituitary), FSH and LH (pituitary — menstrual cycle).

Check yourself

1. Put in order of size: cell, organ, organelle, system, tissue.
2. Give two structures a plant cell has that an animal cell lacks, and one the animal cell has that most plant cells lack many of.
3. Name the small units that build proteins, starch and lipids.
4. State the colour changes for Benedict's, iodine and Biuret tests.
5. Why does heating an enzyme far above its optimum stop it working?
6. Distinguish diffusion, osmosis and active transport in one sentence each.
7. Write the balanced symbol equation for photosynthesis and for aerobic respiration.
8. Give two adaptations of the leaf for photosynthesis and two of the alveolus for gas exchange.
9. Why can a single-celled organism survive without a transport system?
10. Compare arteries, veins and capillaries by wall thickness, lumen size and function.
11. Outline what happens to glucose, water and urea as liquid passes along a nephron (B).
12. State the pathway of a reflex arc, and give one advantage of reflexes.

Answers: 1 organelle → cell → tissue → organ → system; 2 cellulose wall and chloroplasts (and a large permanent vacuole); animal cells contain many mitochondria; 3 amino acids; simple sugars; fatty acids and glycerol; 4 Benedict's blue → brick red (with glucose, heated); iodine yellow-brown → blue-black (with starch); Biuret blue → purple (with protein); 5 the active site changes shape (denaturation) so the substrate no longer fits; 6 diffusion — net movement down a concentration gradient; osmosis — water only, across a partially permeable membrane; active transport — against the gradient, using energy; 7 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (light, chlorophyll); C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O; 8 leaf: broad flat surface and palisade cells packed with chloroplasts (or air spaces/stomata); alveolus: one-cell-thin walls and enormous surface area (moist surface, capillary network); 9 its surface area is large compared with its volume, so diffusion reaches every part quickly enough; 10 arteries — thick muscular walls, narrow lumen, carry blood away at high pressure; veins — thin walls, wide lumen, valves, return blood at low pressure; capillaries — one-cell-thick walls, exchange materials; 11 (B) all glucose is selectively reabsorbed into the blood at the proximal convoluted tubule; water is reabsorbed from the collecting duct (controlled by ADH); urea is not reabsorbed and leaves in the urine with water and ions; 12 stimulus → receptor → sensory neurone → relay neurone (CNS) → motor neurone → effector; reflexes are rapid and automatic, protecting the body before harm is done.

Transmitiéndolo

Cada ser vivo tiene una oportunidad de transmitir sus genes. Las flores lo hacen con pétalos y polen, los humanos con gametos y ciclos hormonales — y los paquetes de información que se transmiten son los cromosomas, mezclados por la meiosis y recombinados en la fecundación. Esta sección abarca desde la estructura floral hasta los cruces monohíbridos, desde los pinzones de Darwin hasta bacterias resistentes a antibióticos.

Edexcel International GCSE Biology 4BI1, Section 3 (declaraciones 3.1–3.39) es la sección de genética y reproducción. Los cruces y los pedigríes otorgan puntos confiables a los estudiantes que presentan correctamente un diagrama genético.

Reproducción

La reproducción sexual requiere dos gametos; la descendencia es genéticamente diferente. La reproducción asexual necesita un solo progenitor; la descendencia son clones genéticamente idénticos.

Plantas con flores. Las flores polinizadas por insectos tienen pétalos grandes y coloridos, aroma y néctar; las polinizadas por el viento son pequeñas y verdes, con polen ligero y liso en gran cantidad, anteras colgantes externamente y estigmas plumosos.

Después de la polinización, el grano de polen forma un tubo polínico a través del estilo; le sigue la fertilización, y el óvulo se convierte en la semilla mientras que el ovario se transforma en la fruta. Las semillas germinadas sobreviven mediante reservas de alimento almacenadas hasta que la plántula puede realizar fotosíntesis. Las plantas se reproducen asexualmente mediante estolones y artificialmente por esquejes.

Ser humano. El ciclo menstrual: la FSH madura un óvulo en el ovario; el folículo maduro libera estrógeno, que engrosa el revestimiento uterino y desencadena el pico de LH que causa la ovulación alrededor del día 14; el folículo vacío se convierte en cuerpo lúteo liberando progesterona, manteniendo el espesor del revestimiento hasta el día 28, cuando la caída de los niveles hormonales provoca la menstruación (B: FSH y LH de la hipófisis).

La placenta proporciona oxígeno y nutrientes al embrión y elimina desechos; el líquido amniótico lo protege. Los estrógenos y la testosterona impulsan el desarrollo de caracteres sexuales secundarios.

Herencia

El genoma es todo el ADN de un organismo; un gen es una sección de una molécula de ADN que codifica para una proteína. Los genes se ubican en los cromosomas dentro del núcleo. (B) El ADN es una doble hélice con bases apareadas — A–T y C–G; el ARN es de cadena simple con U reemplazando a T. (B) Síntesis de proteínas: la transcripción copia el gen al ARNm en el núcleo; la traducción en el ribosoma lee los codones, cada uno emparejado por un anticodón de ARNt que transporta su aminoácido, construyendo la cadena.

Alelos son formas alternativas de un gen. Vocabulario: dominante (se manifiesta si hay una copia presente), recesivo (necesita dos copias), homocigoto, heterocigoto, genotipo, fenotipo; (B) codominancia: ambos alelos expresados. La mayoría de las características son poligénicas, no monogénicas.

Un cruzamiento monohíbrido, dispuesto para obtener sus puntos: genotipos de los padres → gametos → cuadrícula de Punnett → proporción fenotípica.

Ejemplo resuelto. Fibrosis quística (cf, recesiva): ambos padres heterocigotos Cc × Cc. Gametos C o c. Descendencia CC, Cc, Cc, cc — 3 sin afectación : 1 afectados; una probabilidad de 1 sobre 4 por hijo, la misma probabilidad para cada niño.

Determinación del sexo: XX hembra, XY macho. La madre siempre aporta X; el padre aporta X o Y — un diagrama genético de gametos X×X, X×Y da como resultado 1:1 hembras:machos, y es el gameto del padre quien determina el sexo.

La mitosis produce dos células con cromosomas idénticos — crecimiento, reparación, clonaje, reproducción asexual. La meiosis produce cuatro gametos haploides genéticamente diferentes (diploide humano 46 → haploide 23), y la fertilización aleatoria de cualquier espermatozoide con cualquier óvulo genera mayor variación.

La variación puede ser genética, ambiental o ambas. La mutación es un cambio raro y aleatorio en el ADN que puede heredarse — mayormente inofensivo, ocasionalmente significativo (B: una base cambiada puede alterar un aminoácido y la forma de la proteína); la radiación ionizante y mutágenos químicos como los compuestos del tabaco aumentan las tasas de mutación.

Evolución

La selección natural de Darwin, paso a paso: los organismos producen más descendencia de la que sobrevive; existe variación dentro de una especie; aquellos con características mejor adaptadas al ambiente sobreviven y reproducen, transmitiendo los alelos; a lo largo de generaciones, la característica ventajosa se vuelve más común.

La resistencia a antibióticos es selección en acción: una mutación aleatoria hace que una bacteria sea resistente; los antibióticos matan a la mayoría no resistente; la bacteria resistente sobrevive y se reproduce — completar los ciclos de antibióticos y evitar el uso excesivo ralentiza la propagación, y las infecciones resistentes se vuelven difíciles de controlar.

Compruébalo tú mismo

1. Menciona dos diferencias entre la reproducción sexual y la asexual.
2. Enumera dos adaptaciones de una flor polinizada por el viento.
3. ¿Qué ocurre después de que el tubo polínico llega al óvulo?
4. ¿Qué hormona aumenta en el día 14 y qué provoca?
5. Define gen, alelo y genoma.
6. (B) Nombra la base nitrogenada que reemplaza a la timina en el ARN y dónde ocurre la traducción.
7. Cruza Cc × cc y da la proporción fenotípica.
8. ¿Por qué el gameto del padre determina el sexo de un hijo?
9. Da dos diferencias entre mitosis y meiosis.
10. Explica la resistencia a los antibióticos por selección natural en tres pasos.

Respuestas: 1 sexual — dos progenitores, descendencia genéticamente diferente; asexual — un progenitor, descendencia genéticamente idéntica; 2 polen claro y liso en gran cantidad; anteras colgantes fuera de la flor con estigma plumoso (pétalos pequeños opacos, sin néctar); 3 el gameto masculino se fusiona con la célula huevo del óvulo — fecundación; el óvulo se convierte en semilla y el ovario en fruto; 4 LH — ovulación (liberación del óvulo); 5 gen — segmento de ADN que codifica para una proteína; alelo — forma alternativa de un gen; genoma — todo el ADN del organismo; 6 (B) uracilo; en un ribosoma; 7 gametos C, c y c, c → Cc, Cc, cc, cc — 1 no afectados : 1 afectados; 8 el óvulo materno siempre lleva X; el espermatozoide lleva X o Y, por lo tanto XX (hembra) o XY (macho) depende del espermatozoide; 9 mitosis — dos células, idénticas, mismo número de cromosomas (diploide), para crecimiento/reparación/reproducción asexual; meiosis — cuatro células, genéticamente diferentes, mitad del número (haploide), para gametos; 10 una mutación confiere resistencia a una bacteria; el antibiótico mata a las bacterias no resistentes; la resistente sobrevive y se reproduce, por lo que la resistencia se extiende.

Dónde vive cada uno y qué se come a quién

Un estanque contiene más que agua: poblaciones que se alimentan mutuamente, ciclan carbono y nitrógeno, y responden —a veces catastróficamente— a lo que los humanos agregan. La ecología formula cuatro preguntas: quién vive aquí (población, comunidad, hábitat, ecosistema), quién se come a quién (cadenas alimentarias, redes tróficas, pirámides), qué circula (los ciclos del carbono y del nitrógeno) y qué le estamos haciendo (contaminación, gases de efecto invernadero, eutrofización, deforestación).

Edexcel International GCSE Biología 4BI1, Sección 4 (declaraciones 4.1–4.18B) recompensa definiciones precisas y el ciclo del carbono dibujado de memoria.

El organismo en el entorno

Una población son todos los organismos de una sola especie en un hábitat; una comunidad son todas las poblaciones en ese hábitat; un hábitat es el lugar; un ecosistema es la comunidad más sus alrededores no vivos. El tamaño de la población está determinado por factores abióticos (luz, agua, temperatura) y factores bióticos (alimento, depredadores, enfermedades, competencia). Las prácticas con cuadrantes estiman el tamaño de la población (media por cuadrante × área total ÷ área del cuadrante) y (B) los cuadrantes a lo largo de un transecto muestran la distribución y la biodiversidad.

Relaciones tróficas

Productores (plantas) capturan energía luminosa; los consumidores primarios comen productores; los consumidores secundarios y terciarios siguen; los descomponedores descomponen material muerto. Las flechas en una cadena alimentaria apuntan desde lo consumido hacia quien consume —la dirección en la que fluye la energía. Las pirámides numéricas pueden invertirse (un árbol, muchos insectos), pero las pirámides de biomasa y de transferencia de energía siempre se estrechan hacia arriba —porque solo alrededor del 10 % de la energía en un nivel pasa al siguiente: el resto se pierde en respiración, movimiento y excreción, y como calor.

Ciclos dentro de los ecosistemas

Carbono: la fotosíntesis elimina CO₂ del aire; la alimentación transmite el carbono a lo largo de las cadenas; la respiración (todos los organismos) y la descomposición lo devuelven; la combustión de combustibles fósiles libera el carbono almacenado durante millones de años.

(B) Nitrógeno: las bacterias fijadoras de nitrógeno convierten el N₂ atmosférico en compuestos nitrogenados; los descomponedores degradan la materia muerta en amoníaco; las bacterias nitrificantes transforman el amoníaco en nitratos, que absorben las plantas; las bacterias desnitrificantes devuelven el nitrógeno a la atmósfera.

Influencias humanas

Contaminación del aire: el dióxido de azufre se disuelve en la lluvia para formar lluvia ácida (daña hojas, lagos y edificios); el monóxido de carbono se une a la hemoglobina, reduciendo el oxígeno que puede transportar la sangre. Gases de efecto invernadero — vapor de agua, dióxido de carbono, óxido nitroso, metano y CFCs — atrapan la radiación saliente; la quema de combustibles fósiles, la deforestación, la agricultura y la industria los aumentan, engrosando el manto (el efecto invernadero mejorado), lo que provoca el calentamiento global con el aumento del nivel del mar y cambios climáticos. Aguas residuales en el agua alimentan microbios que consumen oxígeno. Eutrofización: los fertilizantes se lixivian hacia el agua, provocan florecimientos algales, estas mueren y los descomponedores agotan el oxígeno — los peces se asfixian.

(B) La deforestación elimina raíces y dosel: la lluvia liivia minerales del suelo, la erosión aumenta, la evapotranspiración disminuye (menos nubes y lluvia), y el carbono almacenado vuelve al aire, desequilibrando los gases atmosféricos.

Compruébalo tú mismo

1. Define población, comunidad, hábitat y ecosistema.
2. ¿Por qué una pirámide de números puede estar invertida cuando una pirámide de biomasa no puede?
3. Explica por qué solo aproximadamente 10 % de la energía pasa entre niveles tróficos.
4. Nombra los cuatro procesos del ciclo del carbono.
5. (B) ¿Qué bacterias convierten el amoníaco en nitratos y cuáles devuelven el nitrógeno al aire?
6. ¿Por qué mata el monóxido de carbono?
7. Nombra los cinco gases de efecto invernadero.
8. Describe la secuencia de eutrofización en cuatro pasos.
9. (B) Da dos consecuencias de la deforestación para el ciclo del carbono y dos para el suelo.

Respuestas: 1 población — todos los organismos de una especie en un hábitat; comunidad — todas las poblaciones en un hábitat; hábitat — el lugar donde viven los organismos; ecosistema — comunidad más su entorno; 2 los números cuentan individuos — un solo árbol enorme puede alimentar a muchos insectos, invirtiendo la forma — mientras que la biomasa mide la masa total, que siempre disminuye con cada nivel; 3 la energía se pierde en cada paso mediante respiración (calor), movimiento y excreción/egestión de partes no digeridas; 4 fotosíntesis, respiración, descomposición, combustión; 5 (B) bacterias nitrificantes; bacterias desnitrificantes; 6 se une a la hemoglobina con mayor fuerza que el oxígeno, por lo que la sangre transporta menos oxígeno a los tejidos; 7 vapor de agua, dióxido de carbono, óxido nitroso, metano, CFCs; 8 el fertilizante entra al agua → florecimiento algál → las algas mueren y los descomponedores proliferan → los descomponedores respiran, consumiendo el oxígeno, por lo que mueren los peces y otros organismos; 9 (B) carbono: menos árboles realizan fotosíntesis y la quema/combustión libera carbono almacenado; suelo: lixiviación de minerales y erosión sin raíces, con menor evapotranspiración.

Usar la vida para alimentarse y curar

El pan sube, el yogur espesa, la insulina salva vidas — todos productos de organismos puestos a trabajar. Esta última sección cubre cómo los humanos aumentan los rendimientos (invernaderos, fertilizantes, control de plagas), cultivan microorganismos a gran escala (fermentadores) y modifican organismos deliberadamente: cría selectiva, modificación genética y clonación.

Edexcel International GCSE Biología 4BI1, Sección 5 (declaraciones 5.1–5.20B) completa el curso. Las declaraciones con sufijo B (acuicultura, micropropagación, clonación de mamíferos) son exclusivas de Biología.

Producción alimentaria

Plantas de cultivo. Invernaderos y túneles de plástico retienen el calor y protegen los cultivos, permitiendo a los agricultores controlar la luz, temperatura, CO₂ y agua; elevar el CO₂ y la temperatura hacia el óptimo incrementa la tasa de fotosíntesis y el rendimiento. Fertilizantes reponen los iones minerales (nitrato para aminoácidos, magnesio para clorofila) que el suelo pierde con cada cosecha. Control de plagas: los pesticidas matan las plagas rápida y completamente pero corren el riesgo de bioacumulación, dañando otras especies y dejando residuos; el control biológico (introducir depredadores de la plaga) es autosostenible y específico, pero lento y menos controlable si la propia especie de control se dispersa.

Microorganismos. La levadura fermenta el azúcar: de forma anaerobia produce dióxido de carbono (que hace leudar el pan) y etanol; la Lactobacillus convierte el azúcar de la leche en ácido láctico, espesando el yogur. Un fermentador industrial mantiene a los microorganismos en su punto óptimo: precauciones asépticas (sin contaminación), nutrientes, temperatura y pH óptimos, oxigenación (suministro de aire para cultivos aeróbicos) y agitación (revolver distribuye uniformemente el calor y los nutrientes).

(B) Acuicultura proporciona proteína de manera eficiente: mantener la calidad del agua, controlar la depredación (intraespecífica — entre los peces — e interespecífica), controlar las enfermedades, eliminar desechos, controlar la calidad y frecuencia de la alimentación, y seleccionar genéticamente razas de crecimiento rápido.

Cría selectiva

Elegir padres con las características deseadas → cruzarlos → seleccionar los mejores descendientes → repetir a lo largo de generaciones. Desarrolla plantas con mayor rendimiento, resistencia a enfermedades o tolerancia, y animales con más carne, leche o docilidad, pero reduce el pool génico, aumentando la vulnerabilidad a enfermedades, y requiere muchas generaciones.

Modificación genética (ingeniería genética)

Enzimas de restricción cortan el ADN en sitios específicos; la ligasa une fragmentos de ADN. Un plásmido (o un virus) actúa como vector: se extrae el gen humano de la insulina, se inserta en un plásmido abierto, y el ADN recombinante es absorbido por bacterias, que se multiplican en un fermentador produciendo insulina humana. Las plantas GM pueden resistir plagas o herbicidas o producir más alimento. Un organismo que recibe genes de otra especie diferente es transgénico.

Clonación (B)

Micropropagación (cultivo de tejidos): un pequeño explanto se cultiva in vitro sobre un medio nutritivo con hormonas de crecimiento, produciendo plántulas genéticamente idénticas — cantidades comerciales de plantas con características deseables, libres de enfermedades y de rápido crecimiento. Clonación de mamíferos: un núcleo diploide de una célula madura se inserta en una célula ovocitaria enucleada (su propio núcleo removido); la célula se divide en un embrión que se coloca en una hembra sustituto — Oveja Dolly. Los animales transgénicos clonados pueden producir proteínas humanas en su leche.

Compruébalo tú mismo

1. Mencione dos formas en que un invernadero aumenta el rendimiento de los cultivos.
2. Indique una ventaja y una desventaja del control biológico.
3. ¿Por qué la Lactobacillus espesa la leche?
4. Enumere las cinco condiciones que mantiene un fermentador.
5. (B) Nombre dos métodos para controlar la depredación en la acuicultura.
6. Dé dos desventajas de la selección selectiva.
7. Nombre la enzima que corta el ADN y la que lo une.
8. ¿Qué es un vector en ingeniería genética?
9. Explique por qué las bacterias con el gen humano de la insulina son útiles como medicina.
10. (B) Describa las etapas de la clonación de un mamífero.

Respuestas: 1 Retiene el calor cerca del óptimo; CO₂, luz y agua controladas (cualquiera dos); 2 Ventaja — autosostenible, sin residuos; desventaja — lento, y la especie de control puede propagarse; 3 Convierte la lactosa en ácido láctico, que coagula la proteína de la leche; 4 condiciones asépticas, nutrientes, temperatura y pH óptimos, oxigenación, agitación; 5 (B) jaulas flotantes contra depredadores interespecíficos; menor densidad de siembra contra la intraespecífica; 6 reduce el pool génico, por lo que las enfermedades se propagan fácilmente; requiere muchas generaciones.

Respuestas continuadas: 7 Las enzimas de restricción cortan; la ligasa une; 8 un plásmido o virus que transporta ADN recombinante hacia una célula; 9 se multiplican rápidamente en un fermentador, secretando insulina humana — segura y producible a escala; 10 (B) Núcleo diploide de una célula madura → óvulo enucleado → se divide en un embrión → implantado en una madre sustituto.