IGCSE Biología

Todo ser vivo comparte las mismas siete características 特征 — siete procesos vitales 生命过程 que todos los organismos 生物体 realizan. Puedes recordarlos con las letras MRS GREN. El examinador otorga puntos por la redacción exacta, así que aprende cada definición.

• Movimiento 运动 — una acción realizada por un organismo o parte de él que cambia su posición o lugar.
• Respiración 呼吸作用 — las reacciones químicas en las células 细胞 que descomponen las moléculas de nutrientes 营养物质 y liberan energía 能量 para el metabolismo 新陈代谢.
• Sensibilidad 应激性 — la capacidad de detectar y responder a cambios en el entorno 环境 interno o externo.
• Crecimiento 生长 — un aumento permanente en tamaño y masa seca 干重.
• Reproducción 生殖 — los procesos que producen más organismos del mismo tipo.
• Excreción 排泄 — la eliminación de los productos de desecho 废物 del metabolismo, y de sustancias que el cuerpo tiene en exceso (más de lo que necesita).
• Nutrición 营养 — la toma de materiales para energía, crecimiento y desarrollo.

El metabolismo significa todas las reacciones químicas que ocurren dentro de las células de un organismo.

Hay millones de tipos de seres vivos. Para estudiarlos, los científicos los clasifican 分类 — los organizan en grupos según las características que comparten. Los organismos del mismo grupo comparten más características entre sí que con los organismos de otros grupos.

Especies y el sistema binomial

El grupo común más pequeño es la especie 物种. Una especie es un grupo de organismos que pueden reproducirse para producir descendencia fértil 可育后代 ("fértil" significa que la descendencia puede tener crías a su vez).

Cada especie tiene un nombre científico 学名 de dos partes. Esta forma de nombrar es el sistema binomial 双名法 — un sistema acordado en todo el mundo, por lo que todos los científicos usan el mismo nombre.

• La primera parte es el género 属 (un grupo más grande al que pertenece la especie). Comienza con mayúscula.
• La segunda parte es la especie. Comienza con minúscula.

Todo el nombre se escribe en cursiva, por ejemplo Homo sapiens (humanos). Dos ratas llamadas Rattus norvegicus y Rattus rattus pertenecen al mismo género pero son especies diferentes.

Claves dicotómicas

Una clave dicotómica 二歧检索表 es una herramienta que te ayuda a identificar un organismo desconocido. "Dicotómico" significa "dividir en dos". En cada paso, la clave te ofrece dos opciones sobre una característica. Elijes la que corresponda a tu organismo, y esa elección te lleva al siguiente par de opciones. Repites esto hasta llegar al nombre del organismo.

Al construir una clave, elige características claras que puedas ver —por ejemplo, "tiene alas / no tiene alas"—, no características que cambien, como el tamaño.

Ejemplo resuelto. Una clave dice: paso 1, tiene alas, ve al 2; no tiene alas, ve al 3. Paso 2, un par de alas, es una mosca doméstica; dos pares de alas, es una mariposa. Un insecto desconocido tiene dos pares de alas. El paso 1 solo pregunta "¿alas o no alas?", por lo que tener alas te lleva al paso 2. En el paso 2, "dos pares" da mariposa. Sigue la ruta que te indica la clave, paso a paso —nunca saltes directamente al nombre que parezca correcto.

Clasificación y ADN (Suplemento)

La clasificación moderna intenta mostrar las relaciones evolutivas 进化关系 — qué tan estrechamente relacionados están los diferentes organismos. Los organismos más estrechamente relacionados comparten un ancestro 祖先 más reciente.

Para medir esto, los científicos comparan la secuencia de bases 碱基序列 del ADN (el orden de las "letras" químicas que forman los genes 基因 de un organismo). La regla es simple:

• Los organismos que comparten un ancestro más reciente (más estrechamente relacionados) tienen secuencias de bases de ADN más similares.
• Los organismos que solo comparten un ancestro lejano tienen secuencias de bases menos similares.

Por lo tanto, una secuencia de bases de ADN puede usarse tanto para clasificar organismos como para determinar qué tan estrechamente relacionados están dos especies.

Los grupos más grandes en los que se clasifican los organismos se llaman reinos 界. A nivel Básico colocas a los organismos en los dos primeros reinos de abajo; para Suplemento necesitas los cinco reinos. Decides a qué reino pertenece un organismo observando sus características principales.

Los reinos Fungus, Prokaryote y Protoctist son solo para Suplemento.

Agrupación del reino Animal

El reino Animal se divide primero en dos: animales con columna vertebral y animales sin ella.

Los vertebrados 脊椎动物 son animales con una columna vertebral 脊柱. Hay cinco grupos principales.

Los artropodos 节肢动物 son animales sin columna vertebral. Tienen un esqueleto externo duro (un exoesqueleto 外骨骼) y patas que se doblan en articulaciones 关节. Hay cuatro grupos principales.

Agrupación del reino Vegetal (Suplemento)

Las plantas también se agrupan. Necesitas conocer dos de ellos.

• Helechos 蕨类植物 — tienen raíces, tallos y hojas, pero no producen flores ni semillas. Se reproducen mediante tiny esporas 孢子.
• Plantas con flores 开花植物 — producen flores y forman semillas 种子 dentro de la flor. Se dividen en dos grupos según sus cotiledones (las primeras hojas dentro de una semilla, llamadas cotiledones 子叶):

Virus (Suplemento)

Los virus 病毒 no se clasifican en ningún reino. No están formados por células, por lo que muchos científicos no los consideran seres vivos. Un virus es muy simple, con solo dos partes:

• una capa externa de proteína 蛋白质外壳, y
• material genético 遗传物质 (sus genes) en el interior.

Un virus no puede llevar a cabo los procesos vitales por sí solo. Solo puede reproducirse dentro de las células vivas de un huésped 宿主 — el organismo que infecta.

• Aprende las siete características de memoria, con sus definiciones exactas. Escríbelas como oraciones claras y completas.
• La digestión 消化 no es una de las siete características — es solo una parte de la nutrición. "Respirar" tampoco es una de las siete.
• En un nombre científico, el género comienza con mayúscula y la especie con minúscula, y ambos van en cursiva.
• Para usar una clave dicotómica, empieza en el primer par de opciones y sigue la ruta paso a paso. No saltes adelante.
• Secuencia de bases de ADN más similar → los organismos están más estrechamente relacionados (comparten un ancestro más reciente).

Todo ser vivo está formado por células 细胞. Una célula es la parte más pequeña capaz de llevar a cabo las funciones vitales. En este tema se compara una célula de planta 植物, una célula animal 动物 y la célula de una bacteria 细菌. Todas las nuevas células se forman por la división 分裂 de células que ya existen.

¿Qué estructuras hay en cada tipo de célula?

Las células vegetales y animales comparten cinco estructuras: membrana celular, citoplasma, ribosomas, núcleo y mitocondrias. Una célula vegetal tiene tres estructuras adicionales: pared celular, una gran vacuola y (en las partes verdes) cloroplastos.

Función de cada estructura

• Membrana celular: controla qué sustancias entran y salen de la célula.
• Citooplasma — un líquido gelatinoso donde ocurren muchas reacciones químicas.
• Núcleo — controla las actividades de la célula y contiene el material genético 遗传物质.
• Ribosomas — donde se fabrican las proteínas 蛋白质.
• Mitocondrias — donde ocurre la respiración 呼吸作用 para liberar energía 能量.
• Pared celular — compuesta de celulosa 纤维素; proporciona resistencia y una forma fija a la célula vegetal.
• Cloroplastos — contienen clorofila 叶绿素, una sustancia verde que atrapa la luz para la fotosíntesis 光合作用.
• Gran vacuola — llena de jugo celular 细胞液; ayuda a mantener firme la célula vegetal.

Células bacterianas

Una bacteria es un procariota 原核生物 — su célula no tiene núcleo. En su lugar, su ADN es un único bucle (un anillo), suelto en el citoplasma. Las bacterias también tienen pequeños anillos adicionales de ADN llamados plásmidos 质粒. Una célula bacteriana tiene pared celular y membrana celular, citoplasma y ribosomas, pero no mitocondrias ni cloroplastos.

La mayoría de las células son células especializadas 特化细胞 — su forma y partes se adaptan a un trabajo especial.

Los espermatozoides y los óvulos son las células sexuales, llamadas gametos 配子.

Un organismo 生物体 compuesto por muchas células se estructura en niveles, desde lo pequeño hasta lo grande:

• célula — la unidad más pequeña de la vida (por ejemplo, un glóbulo rojo).
• tejido 组织 — un grupo de células similares que trabajan juntas (por ejemplo músculo 肌肉).
• órgano 器官 — varios tejidos diferentes que trabajan juntos para realizar una función (por ejemplo, el corazón o una hoja).
• sistema de órganos 器官系统 — varios órganos que trabajan juntos (por ejemplo el sistema digestivo 消化系统, que descompone los alimentos).
• organismo — todos los sistemas de órganos juntos forman un ser vivo completo.

Las células son diminutas, por lo que se observan bajo un microscopio 显微镜, que hace que parezcan mucho más grandes. Cuántas veces más grande es la imagen se denomina aumento 放大倍数.

• tamaño de la imagen = el tamaño en el dibujo o foto.
• tamaño real = el tamaño verdadero del especimen 标本.

La ampliación no tiene unidad — es simplemente un número, por ejemplo ×250. Puedes reorganizar la fórmula:

Ejemplo resuelto. Se muestra una estructura con una ampliación de 250. Su tamaño en la imagen es de 5.00 mm. Por lo tanto, el tamaño real = 5.00 ÷ 250 = 0.02 mm. Asegúrate de que ambos tamaños estén en la misma unidad antes de dividir.

Cambio de unidades (Suplemento)

Las células suelen medirse en micrómetros 微米 (μm), que son más pequeños que los milímetros (mm):

Por lo tanto, 0.02 mm = 20 μm. Para convertir mm a μm, multiplica por 1000. Para convertir μm a mm, divide por 1000.

Ejemplo resuelto. Una célula se dibuja con un ancho de 60 mm, y su ancho real es de 30 μm. Calcula la aumentación. Primero iguala las unidades: tamaño de imagen = 60 mm = 60 × 1000 = 60,000 μm. Luego, aumentación = imagen ÷ real = 60,000 ÷ 30 = ×2000. Si olvidas convertir y divides 60 ÷ 30, obtienes ×2 — mil veces más pequeño. Este es el error más común en todo el tema.

• Una célula vegetal tiene pared celular, una gran vacuola y cloroplastos; una célula animal no posee ninguno de estos. Ambas tienen núcleo, citoplasma, membrana plasmática, mitocondrias y ribosomas.
• Una célula con sin núcleo pero con plásmidos y un bucle de ADN es una bacteria.
• Para la ampliación, cubre la cantidad que desees: ampliación = imagen ÷ real; real = imagen ÷ ampliación.
• Convierte siempre a la misma unidad antes de calcular. Recuerda 1 mm = 1000 μm.
• Para una célula especializada, vincula su función con la única característica que la adapta (por ejemplo, un glóbulo rojo no tiene núcleo, por lo que puede transportar más oxígeno).

La difusión 扩散 es el movimiento neto 净移动 de partículas 粒子 desde una región con mayor concentración 浓度 hacia una región con menor concentración. Decimos que las partículas se mueven a favor del gradiente de concentración 浓度梯度.

Las partículas se dispersan debido a su propio movimiento aleatorio 随机运动. La energía 能量 para la difusión proviene de la energía cinética 动能 del movimiento aleatorio de las moléculas 分子 y los iones 离子; por lo tanto, la difusión no necesita energía adicional.

Algunas sustancias atraviesan la membrana celular hacia el interior y hacia el exterior por difusión.

Por qué importa la difusión. Muchos gases 气体 y sustancias disueltas (solutos 溶质) se mueven por difusión en los seres vivos. Por ejemplo, el oxígeno 氧气 difunde hacia las células para la respiración, y el dióxido de carbono 二氧化碳 difunde hacia afuera.

La velocidad de la difusión cambia según cuatro factores:

El agua como disolvente

El agua es un muy buen disolvente 溶剂 — muchas sustancias se disuelven 溶解 en ella para formar una solución 溶液. Esto es importante para la digestión 消化 (los alimentos deben disolverse antes de poder ser utilizados), la excreción 排泄 (los desechos son eliminados disueltos en agua) y el transporte 运输 (las sustancias viajan por el cuerpo disueltas en la sangre y la savia).

Qué es la ósmosis

La ósmosis 渗透 es un tipo especial de difusión: el movimiento neto del agua a través de una membrana semipermeable 半透膜. Este tipo de membrana tiene pequeños orificios que permiten el paso de moléculas pequeñas de agua pero retienen partículas de soluto más grandes. El agua entra y sale de las células por ósmosis a través de la membrana celular.

Una solución concentrada tiene mucha sustancia disuelta y poca agua. Una solución diluida tiene poca sustancia disuelta y mucha agua.

(Suplemento) La ósmosis es el movimiento neto de moléculas de agua desde una región de mayor potencial hídrico 水势 (una solución diluida — más agua) hacia una región de menor potencial hídrico (una solución concentrada — menos agua), a través de una membrana semipermeable.

Ósmosis y células vegetales

Cuando se coloca tejido vegetal en diferentes soluciones, el agua se mueve por ósmosis:

• En agua pura o una solución diluida, el agua entra en las células. Las células se hinchan y se vuelven firmes, o turgentes 膨胀. El agua ejerce presión hacia afuera sobre la pared celular; esta presión externa es la presión de turgencia 膨压. Las células turgentes mantienen erguido a la planta; este es el mecanismo de soporte de las plantas.
• En una solución concentrada, el agua sale de las células. Las células pierden su firmeza y se vuelven blandas, o flácidas 松软.
• (Suplemento) Si sale aún más agua, la membrana celular se separa de la pared celular. Esto se llama plasmólisis 质壁分离.

Puedes investigar la ósmosis utilizando tubos de diálisis 透析管 (una membrana semipermeable artificial) o usando cilindros cortados de una patata. Mide su longitud o masa antes y después de remojarlos. Los cilindros en agua pura o una solución diluida ganan longitud y masa; los cilindros en una solución concentrada pierden longitud y masa; en una solución de igual concentración no hay cambios.

Ejemplo resuelto. Un cilindro de patata tiene una masa de 5,0 g antes de remojarlo y 5,6 g después de remojarlo en una solución diluida. Calcula el cambio porcentual en la masa.

• cambio en la masa = 5,6 - 5,0 = 0,6 g (ganancia).
• cambio porcentual = cambio ÷ masa inicial × 100 = 0,6 ÷ 5,0 × 100 = +12%.

Un resultado positivo significa que el cilindro ganó agua, por lo que la solución era más diluida que el contenido celular. Siempre calcula el cambio porcentual, no solo el cambio en gramos, ya que esto te permite comparar cilindros que comenzaron con masas diferentes de manera justa.

El transporte activo 主动运输 es el movimiento de partículas a través de una membrana celular desde una región de menor concentración hacia una región de mayor concentración; es decir, en contra del gradiente de concentración. Como esto es "subir cuesta arriba", requiere energía procedente de la respiración 呼吸作用.

(Suplemento) El transporte activo permite a una célula absorber moléculas o iones útiles incluso cuando ya están más concentrados en el interior de la célula. Por ejemplo, los pelos radiculares 根毛 absorben iones minerales del suelo mediante transporte activo. Las proteínas portadoras 载体蛋白 en la membrana capturan las moléculas o iones y los transportan a través, utilizando energía.

• Escribe siempre movimiento neto: las partículas se mueven en ambas direcciones, pero el flujo general es a favor del gradiente (para la difusión y la ósmosis).
• La ósmosis mueve solo agua, y solo a través de una membrana semipermeable. La difusión puede mover muchos tipos de partículas.
• Solo el transporte activo usa energía de la respiración, y solo él ocurre en contra del gradiente.
• Para el experimento con patatas o plantas: agua entra → turgente, más largo y pesado; agua sale → flácido, más corto y ligero; concentración igual → sin cambios.
• Un área superficial mayor, mayor temperatura, gradiente de concentración más pronunciado y menor distancia hacen que la difusión sea más rápida.

Los seres vivos están construidos a partir de unos pocos tipos de moléculas. Las más importantes son los carbohidratos, las grasas y las proteínas. Cada una está formada por un pequeño número de elementos químicos.

• Carbohidratos y grasas contienen tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O).
• Proteínas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno también, además de nitrógeno (N). (Algunas proteínas también contienen azufre, S.)

Las moléculas grandes se forman al unir muchas moléculas pequeñas entre sí, como cuentas en un hilo.

El almidón y el glucógeno son reservas de energía; la celulosa forma las paredes celulares de las plantas. Las proteínas están formadas por unas 20 clases diferentes de aminoácidos unidos en cadena. Una molécula de grasa está formada por tres ácidos grasos unidos a un glicerol.

Puedes probar un trozo de alimento para averiguar qué sustancias contiene. Añade el reactivo químico y observa si hay un cambio de color.

Dos cosas para recordar: solo la prueba de Benedict necesita calor; y el DCPIP pierde su color (se vuelve incoloro), mientras que las otras pruebas adquieren un nuevo color.

Ejemplo resuelto. Un estudiante prueba un alimento desconocido. La solución de yodo permanece naranja-marrón. La solución de Benedict, tras calentar, se vuelve rojo ladrillo. La solución de biureto se vuelve púrpura. ¿Qué contiene el alimento? Que el yodo permanezca naranja-marrón es un resultado negativo, por lo tanto no hay almidón. El rojo ladrillo es un resultado positivo de Benedict, por lo tanto hay azúcar reductor presente. El púrpura es un resultado positivo de biureto, por lo tanto hay proteínas presentes. El alimento contiene azúcar reductor y proteínas, pero no almidón. "Sin cambio de color" es un resultado real: te indica que la sustancia está ausente.

El ADN es el material genético: porta las instrucciones para construir y hacer funcionar un organismo. Su estructura tiene cuatro puntos clave:

• dos cadenas están enrolladas juntas para formar una doble hélice (como una escalera torcida).
• cada cadena lleva productos químicos llamados bases.
• los enlaces entre pares de bases mantienen unidas las dos cadenas.
• las bases siempre se emparejan de la misma manera: A con T, y C con G.

• Los carbohidratos y las grasas están hechos de C, H y O. Las proteínas también contienen N (nitrógeno).
• Aprende cada prueba alimentaria y su cambio de color. Para los azúcares reductores debes calentar la solución de Benedict.
• El DCPIP pasa de azul a incoloro; las otras cuatro pruebas dan un color nuevo.
• En el ADN, las bases solo se emparejan A–T y C–G. Así que si conoces las bases de una cadena, puedes deducir la otra.

Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química, pero no se consume ni se modifica por dicha reacción. El mismo catalizador puede utilizarse una y otra vez.

Las enzimas son catalizadores biológicos — catalizadores producidos por células vivas. Son proteínas. Las enzimas participan en todas las reacciones del metabolismo, por lo que controlan casi cada reacción química en un organismo vivo.

Las enzimas son vitales. Sin ellas, las reacciones que mantienen la vida serían demasiado lentas. Las enzimas aumentan la velocidad de las reacciones lo suficiente para mantener al organismo con vida.

Cada enzima tiene un bolsillo especial llamado sitio activo. La molécula sobre la que actúa se denomina sustrato.

• La forma del sitio activo es complementaria a la forma del sustrato — encajan juntos como una llave en una cerradura.
• El sustrato se inserta en el sitio activo. (Suplemento) Esto forma un complejo enzima-sustrato.
• Tiene lugar la reacción y el sustrato se transforma en uno o más productos.
• Los productos abandonan el sitio activo, que queda libre para volver a utilizarse.

Why enzymes are specific (Supplement)

Cada enzima es específica — actúa solo sobre un tipo concreto de sustrato. Esto se debe a que solo ese sustrato tiene la forma adecuada para encajar en el sitio activo. Un sustrato de forma diferente no encajará, igual que una llave incorrecta no abrirá una cerradura.

La actividad de una enzima depende de la temperatura y del pH. Se puede investigar midiendo la velocidad a la que transcurre la reacción a diferentes temperaturas o valores de pH.

Temperatura

• A medida que la temperatura sube desde frío, la actividad enzimática aumenta. Las moléculas de enzima y sustrato tienen mayor energía cinética, por lo que se mueven más rápido y chocan con más frecuencia. (Suplemento) Hay más colisiones efectivas por segundo.
• La actividad es máxima a la temperatura óptima (aproximadamente 37 °C en el cuerpo humano).
• Por encima de la temperatura óptima, la actividad disminuye rápidamente. El calor cambia la forma del sitio activo, por lo que el sustrato ya no encaja. La enzima está desnaturalizada. La desnaturalización es permanente — la enzima no puede recuperarse.

Ejemplo resuelto. Una reacción termina en 50 s a 20 °C, y en 20 s a 37 °C. ¿A qué temperatura es más rápida la reacción, y en cuánto? Un tiempo más corto indica una velocidad de reacción más rápida, por lo que se debe calcular una tasa mediante tasa = 1000 ÷ tiempo. A 20 °C la tasa es 1000 ÷ 50 = 20 unidades; a 37 °C es 1000 ÷ 20 = 50 unidades. Por tanto, 37 °C es 50 ÷ 20 = 2.5 veces más rápido. No se diga que la tasa «aumentó en 30 s» — el tiempo no es una tasa. Convierta primero el tiempo en una tasa y recuerde que la tasa mayor siempre corresponde al tiempo menor.

pH

• Cada enzima funciona mejor a un pH específico.
• Si el pH es demasiado alto o demasiado bajo, la forma del sitio activo cambia, el sustrato deja de encajar y la enzima se desnaturaliza.

• Una enzima es tanto una proteína como un catalizador biológico: acelera una reacción y no se consume.
• Describe la forma: el sitio activo es complementario al sustrato (idea de llave y cerradura). Cada enzima es específica para un único sustrato.
• Temperatura baja → lenta (demasiada poca energía cinética). Óptima → más rápida. Demasiado calor → desnaturalizada (el sitio activo pierde su forma, permanentemente).
• Un pH incorrecto también desnaturaliza la enzima al cambiar la forma del sitio activo.
• "Desnaturalizado" no significa "muerto" — las enzimas no están vivas. Di que la forma del sitio activo ha cambiado de modo que el sustrato ya no encaja.

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas fabrican carbohidratos a partir de materias primas simples, utilizando energía procedente de la luz. Es cómo las plantas se alimentan a sí mismas.

La ecuación verbal

En palabras: las plantas absorben dióxido de carbono y agua, y producen glucosa y oxígeno. Esta reacción solo puede ocurrir con luz y donde haya clorofila.

(Suplemento) La ecuación química balanceada es:

Qué hace la clorofila

La clorofila es un pigmento verde presente en los cloroplastos. Atrapa la luz y transfiere la energía lumínica a energía almacenada en productos químicos. Esa energía química se utiliza luego para construir carbohidratos.

Qué hace la planta con la glucosa

Minerales del suelo

Las plantas también absorben iones minerales del suelo a través de sus raíces:

• iones nitrato — necesarios para fabricar aminoácidos (y por tanto proteínas).
• iones magnesio — necesarios para fabricar clorofila.

Una planta con deficiencia de nitrato crece mal con tallos débiles; una planta con deficiencia de magnesio tiene hojas amarillas (no puede producir suficiente clorofila).

La velocidad de la fotosíntesis

La velocidad de la fotosíntesis depende de tres cosas:

• intensidad luminosa — más luz da una mayor velocidad, hasta cierto punto.
• concentración de dióxido de carbono — más dióxido de carbono da una mayor velocidad.
• temperatura — una temperatura más cálida es más rápida, hasta que resulta tan alta que las enzimas se desnaturalizan.

(Suplemento) En cualquier momento, el factor que está en menor suministro frena la velocidad. Esto se denomina factor limitante. Por ejemplo, en un día nublado la intensidad luminosa suele ser el factor limitante; en un día soleado puede serlo la concentración de dióxido de carbono.

Ejemplo resuelto. En un gráfico de velocidad frente a intensidad luminosa, la línea sube bruscamente al principio y luego se nivela. ¿Qué factor es limitante en cada parte? En la parte de subida, añadir luz eleva la velocidad, por lo que la intensidad luminosa es el factor limitante allí. En la parte plana, añadir más luz no cambia nada, por lo que la luz ya no es limitante: algo más lo es, normalmente la concentración de dióxido de carbono o la temperatura. La prueba siempre es la misma: si añadir más de un factor acelera la reacción, ese factor era el que la frenaba.

Investigación de la fotosíntesis

Para demostrar que una planta necesita luz, clorofila y dióxido de carbono, se prueba una hoja en busca de almidón después de eliminar uno de ellos. Un control mantiene todas las demás condiciones iguales, para que la prueba sea justa. (Primero dejar la planta en la oscuridad para consumir su almidón.) Una hoja con partes verdes y blancas muestra almidón solo en las partes verdes, que tienen clorofila.

También puedes observar el intercambio gaseoso en una planta acuática usando un indicador de bicarbonato, que cambia de color a medida que cambia el nivel de dióxido de carbono. Con luz, la planta absorbe dióxido de carbono para la fotosíntesis; en la oscuridad libera dióxido de carbono procedente de la respiración.

Una hoja está bien adaptada para la fotosíntesis. La mayoría de las hojas son anchas, con una gran superficie para captar mucha luz, y finas, para que los gases y la luz lleguen rápidamente a todas las células.

El centro de la hoja, el mesófilo, es donde ocurre la mayor parte de la fotosíntesis. Estas son las partes principales de una hoja:

• Aprender la ecuación verbal exactamente: dióxido de carbono + agua → glucosa + oxígeno (con luz, con clorofila).
• La clorofila está en los cloroplastos; no se consume: transfiere energía lumínica.
• Relacionar cada factor con la velocidad: más luz, más dióxido de carbono, más calor (pero no demasiado) → más rápido, hasta que un factor limitante detenga el aumento adicional.
• Para la estructura de la hoja, relacionar siempre la parte con su función: ancha y fina para captar luz; células de palisada llenas de cloroplastos; estomas y espacios aéreos para el intercambio gaseoso.
• Iones nitrato → aminoácidos; iones magnesio → clorofila.

Una dieta equilibrada te proporciona todas las sustancias que necesitas, en las cantidades adecuadas. Se divide en siete partes.

Dos enfermedades surgen por la falta de vitaminas:

• demasiado poca vitamina C → escorbuto (encías sangrantes, cicatrización lenta).
• demasiado poca vitamina D → enfermedad raquítica (huesos blandos y deformes), porque el cuerpo no puede absorber suficiente calcio.

Ejemplo resuelto. Un niño come muy pocas frutas o verduras frescas. Sus encías sangran y las pequeñas heridas tardan en curarse. ¿Qué parte de la dieta le falta y por qué eso explica los síntomas? La fruta y las verduras frescas son la principal fuente de vitamina C, y la deficiencia de esta vitamina provoca el escorbuto, cuyos signos son exactamente encías sangrantes y cicatrización lenta. Por lo tanto, la parte que falta es la vitamina C. Nombra la sustancia y la enfermedad por separado: una respuesta que diga solo "deficiencia de vitamina" no obtendrá el punto.

El sistema digestivo descompone los alimentos. Los alimentos pasan por un tubo largo llamado tracto alimentario:

boca → esófago → estómago → intestino delgado (el duodeno y luego el íleon) → intestino grueso (el colon, el recto y el ano).

Algunos órganos ayudan en la digestión pero los alimentos no pasan por ellos: las glándulas salivales en la boca, el páncreas, el hígado y la vesícula biliar.

Ococen cinco cosas con los alimentos, en orden:

La digestión mecánica rompe los alimentos en trozos más pequeños sin cambiar las moléculas de los alimentos. Esto aumenta la superficie disponible para que las enzimas actúen posteriormente.

Dientes

Tienes cuatro tipos de dientes:

Un diente está construido con estas partes:

Los dientes están insertados en el hueso de la mandíbula y sujetos firmemente por las encías.

El estómago

La pared del estómago está formada por músculo que aprieta y mezcla los alimentos, rompiéndolos en trozos más pequeños.

Bilis (Complemento)

La bilis se produce en el hígado y se almacena en la vesícula biliar. Emulsiona las grasas y aceites: rompe grandes gotas de grasa en muchas gotitas diminutas. Esto proporciona una superficie mucho mayor para que la enzima lipasa digiera la grasa. La bilis misma no contiene enzimas.

La digestión química descompone moléculas grandes insolubles en moléculas pequeñas solubles. Solo las moléculas pequeñas solubles pueden absorberse en la sangre. Las enzimas realizan este trabajo.

Ácido en el estómago

El estómago produce ácido clorhídrico, que forma parte del jugo gástrico. Este ácido:

• mata los microorganismos dañinos presentes en los alimentos, y
• proporciona un pH ácido, el mejor pH para que funcione la proteasa del estómago.

Digestión del almidón y la proteína (Complemento)

El almidón se digiere en dos pasos:

• la amilasa descompone el almidón en maltosa.
• la maltasa, en las membranas del epitelio que recubre el intestino delgado, descompone la maltosa en glucosa.

La proteína es digerida por dos proteasas:

• la pepsina descompone la proteína en el estómago ácido.
• la ** tripsina** descompone la proteína en el intestino delgado alcalino.

La bilis es alcalina. Neutraliza los alimentos y el jugo gástrico ácidos cuando entran en el duodeno, proporcionando un pH adecuado para las enzimas allí presentes.

Los nutrientes digeridos se absorben en la sangre en el intestino delgado. Aquí también se absorbe la mayor parte del agua; el colon absorbe el resto, dejando heces sólidas.

Vellosidades (Complemento)

El interior del intestino delgado está cubierto de millones de pequeñas vellosidades en forma de dedo. Cada vellosidad está ella misma cubierta por microvellosidades aún más pequeñas. Juntas, estas estructuras ofrecen una enorme superficie, por lo que la absorción es rápida.

Una sola vellosidad tiene:

• una pared de apenas una sola célula, por lo que las moléculas tienen una distancia corta que recorrer.
• una red de capilares que alejan la glucosa y los aminoácidos absorbidos.
• un conducto lacteal en el centro que aleja los ácidos grasos y el glicerol absorbidos.

• Una dieta equilibrada tiene la cantidad adecuada de cada parte. Aprende una fuente y un uso para cada una.
• Vitamina C ↔ escorbuto; vitamina D ↔ enfermedad raquítica.
• Los cinco procesos en orden: ingestión → digestión → absorción → asimilación → egestión. La egestión (heces) no es excreción.
• La digestión mecánica hace pedazos más pequeños (mayor superficie); la digestión química usa enzimas para hacer las moléculas más pequeñas y solubles.
• Amilasa → azúcares, proteasa → aminoácidos, lipasa → ácidos grasos + glicerol. El ácido del estómago mata los microorganismos y establece un pH bajo.
• Las vellosidades y microvellosidades proporcionan una gran superficie, y una pared fina reduce la distancia: ambos factores hacen que la absorción sea más rápida.

Las plantas tienen dos tejidos de transporte que recorren las raíces, tallos y hojas:

• xilema — transporta agua e iones minerales desde las raíces hacia arriba, y proporciona soporte a la planta.
• floema — transporta sacarosa y aminoácidos a dondequiera que sean necesarios.

En una raíz, tallo u hoja, el xilema y el floema se encuentran uno al lado del otro en fascículos vasculares.

Estructura del xilema (Complemento)

El xilema está formado por tubos largos llamados conductos, adecuados para transportar agua:

• sus paredes son gruesas y están reforzadas con lignina, lo que también ayuda a dar soporte a la planta.
• las células están muertas y vacías (no tienen contenido celular), por lo que el agua fluye libremente a través de ellas.
• las células están unidas extremo con extremo sin paredes transversales dentro del tubo, formando un largo conducto continuo.

El agua y los iones minerales entran en la planta a través de las células pilíferas (celulas con pelos radiculares). El gran número de pelos radiculares proporciona una enorme superficie muy grande, lo que acelera la absorción de agua y iones minerales.

El agua sigue luego esta ruta:

células pilíferas → células del córtex de la raíz → xilema → células de parénquima foliar en la hoja.

Puede demostrar esta ruta colocando una planta o una flor blanca en agua que contenga un colorante. El colorante es transportado hacia arriba por el xilema y tiñe las venas.

La transpiración es la pérdida de vapor de agua desde las hojas.

• El agua evapora de las superficies húmedas de las células del parénquima foliar hacia los espacios aéreos dentro de la hoja.
• El vapor de agua luego difunde hacia afuera de la hoja a través de los estomas.

Factores que cambian la tasa de transpiración

Ejemplo resuelto. En un potómetro, la burbuja de aire se mueve 60 mm en 5 minutos. Calcule la tasa de absorción de agua y explique qué sucede cuando se enciende un ventilador. Tasa = distancia ÷ tiempo = 60 ÷ 5 = 12 mm por minuto. Siempre indique la unidad completa de la tasa, "mm por minuto", no solo "12". Un ventilador aumenta la velocidad del viento, lo que aleja el vapor de agua de la hoja, por lo que la transpiración se acelera y la burbuja se mueve más lejos en los mismos 5 minutos.

Cómo asciende el agua por el xilema (Complemento)

A medida que el vapor de agua sale de la hoja, tira de más agua hacia atrás. Esta tracción se llama tracción transpiratoria. Las moléculas de agua se mantienen unidas entre sí mediante fuerzas de atracción, por lo que son arrastradas hacia arriba por el xilema juntas como una larga columna de agua.

Marchitamiento (Complemento)

Si una planta pierde agua más rápido de lo que puede absorberla, sus células se vuelven blandas y la planta se marchita — las hojas y el tallo caen. Esto suele ocurrir en días calurosos, secos y ventosos.

La translocación es el movimiento de sacarosa y aminoácidos en el floema, desde las fuentes hacia los sumideros.

• las fuentes son las partes que liberan sacarosa o aminoácidos — por ejemplo, las hojas, que producen azúcar mediante la fotosíntesis.
• los sumideros son las partes que los utilizan o almacenan — por ejemplo, raíces en crecimiento, o un órgano de almacenamiento.

• Xilema: agua e iones minerales, solo hacia arriba, además de soporte — sus células están muertas, con paredes gruesas de lignina. Floema: sacarosa y aminoácidos, en células vivas.
• Aprenda la ruta del agua: célula pilífera → córtex → xilema → parénquima foliar.
• Transpiración = evaporación del parénquima foliar, seguida de difusión hacia afuera de los estomas. Es más rápida cuando hace más calor, hay más viento o el aire es más seco.
• El agua asciende mediante la tracción transpiratoria; las moléculas de agua se mantienen unidas como una columna.
• La translocación va desde una fuente (donde se produce o almacena el azúcar) hacia un sumidero (donde se utiliza). La dirección puede cambiar según la estación.

El sistema circulatorio transporta la sangre por todo el cuerpo. Tiene tres partes: una bomba (el corazón), una red de vasos sanguíneos y válvulas que mantienen el flujo de la sangre en un solo sentido.

Circulación simple y doble (Complemento)

• Un pez tiene una circulación simple: la sangre pasa por el corazón una sola vez en cada vuelta completa por el cuerpo.
• Un mamífero tiene una circulación doble: la sangre pasa por el corazón dos veces en cada vuelta completa — una vez hacia los pulmones y una vez hacia el resto del cuerpo.
• La ventaja de la circulación doble: la sangre puede ser bombeada nuevamente a alta presión antes de ir al cuerpo, por lo que viaja más rápido y entrega oxígeno rápidamente.

El corazón está hecho de músculo. Una pared llamada tabique o septum lo divide en un lado izquierdo y un lado derecho. En cada lado hay una cámara superior, el atrio, y una cámara inferior, el ventrículo. Las válvulas entre las cámaras impiden que la sangre fluya hacia atrás. El músculo cardíaco recibe sangre a través de las arterias coronarias.

(Complemento) La pared del ventrículo izquierdo es más gruesa que la del derecho, porque debe bombear sangre hasta el final de todo el cuerpo; el lado derecho solo bombea sangre a los pulmones cercanos. Los atrios tienen paredes delgadas, ya que solo empujan la sangre hacia los ventrículos situados justo debajo.

El tabique mantiene la sangre oxigenada en el lado izquierdo separada de la sangre desoxigenada en el lado derecho, para que nunca se mezclen.

(Complemento) Las válvulas entre cada atrio y ventrículo son las válvulas auriculoventriculares. Las válvulas en la salida de cada ventrículo son las válvulas semilunares.

Cómo late el corazón (Complemento)

1. Los atrios se contraen y empujan la sangre hacia abajo hacia los ventrículos.
2. Los ventrículos se contraen y fuerzan la sangre hacia afuera hacia las arterias; las válvulas se cierran de golpe para que la sangre no fluya hacia atrás.
3. El músculo se relaja y el corazón se vuelve a llenar de sangre.

La sangre es bombeada lejos del corazón a través de las arterias y regresa al corazón a través de las venas.

Frecuencia cardíaca y ejercicio

Puedes verificar la actividad del corazón con un ECG (electrocardiograma), sintiendo el pulso en una arteria, o escuchando el cierre de las válvulas. Durante el ejercicio, la frecuencia cardíaca aumenta, por lo que la sangre llega a los músculos más rápido, aportando el exceso de oxígeno y glucosa que necesitan.

Ejemplo resuelto. Un estudiante cuenta 18 latidos del pulso en 15 segundos en reposo, y 33 latidos en 15 segundos inmediatamente después del ejercicio. Da ambas frecuencias cardíacas en latidos por minuto. Un minuto contiene 60 ÷ 15 = 4 bloques de 15 segundos, así que multiplica por 4. En reposo: 18 × 4 = 72 latidos por minuto. Después del ejercicio: 33 × 4 = 132 latidos por minuto. El aumento proporciona más oxígeno y glucosa a los músculos. Escribir el conteo de 15 segundos directamente como la frecuencia cardíaca es el error más común; siempre escala el número para llegar a un minuto completo.

Enfermedad cardíaca coronaria

La enfermedad cardíaca coronaria ocurre cuando las arterias coronarias se estrechan u obstruyen, de modo que el músculo cardíaco no puede obtener suficiente oxígeno. Los factores de riesgo incluyen una dieta alta en grasas, falta de ejercicio, estrés, fumar, antecedentes familiares (genética), edad avanzada y ser hombre. Una dieta saludable y el ejercicio regular reducen el riesgo.

Hay tres tipos de vasos sanguíneos. El espacio dentro de un vaso es su lumen.

(Complemento) Las arterias tienen paredes elásticas gruesas para soportar la alta presión procedente del corazón. Las venas tienen válvulas porque su sangre está a baja presión y de otro modo podría fluir hacia atrás. Los capilares son muy finos (de una sola célula) y muy estrechos, lo que les da un gran área superficial y una corta distancia para un intercambio rápido.

Principales vasos sanguíneos

(Complemento) El hígado es servido por la arteria hepática, la vena hepática y la vena porta hepática, que lleva la sangre desde el intestino hacia el hígado.

La sangre tiene cuatro componentes:

Defensa del cuerpo y coagulación

Los glóbulos blancos luchan contra los patógenos (los microbios que causan enfermedades) de dos formas:

• Los fagocitos realizan la fagocitosis: rodean y digieren a los patógenos.
• Los linfocitos producen anticuerpos, que se adhieren a los patógenos y los destruyen.

Cuando te haces una herida, la sangre coagula para sellarla. Esto evita la pérdida de sangre y evita que los patógenos entren. (Complemento) Durante la coagulación, una proteína soluble llamada fibrinógeno se transforma en hilos de fibrina. Los hilos forman una red que atrapa las células sanguíneas y crea un coágulo sólido.

• Sistema circulatorio = bomba (corazón) + vasos + válvulas para flujo en un solo sentido.
• Circulación doble (mamíferos): la sangre pasa dos veces por el corazón. La pared del ventrículo izquierdo es la más gruesa porque bombea a todo el cuerpo.
• Las arterias llevan sangre hacia afuera (gruesas, alta presión); las venas la llevan de regreso (con válvulas, baja presión); los capilares son para el intercambio (de una sola célula).
• Sangre = glóbulos rojos (oxígeno, hemoglobina) + glóbulos blancos (defensa) + plaquetas (coagulación) + plasma (transporte).
• Los fagocitos engullen a los patógenos; los linfocitos producen anticuerpos.

Un patógeno es un organismo que causa una enfermedad. Una enfermedad transmisible es aquella en la que el patógeno puede pasar de un huésped a otro.

Un patógeno se transmite de dos formas principales:

• por contacto directo — por ejemplo, a través de sangre y otros fluidos corporales.
• indirectamente — por ejemplo, desde superficies contaminadas, alimentos, animales o el aire.

Tu cuerpo tiene varias defensas que mantienen a los patógenos fuera o los destruyen:

• piel — una barrera que cubre y protege el cuerpo.
• vellos nasales — atrapan polvo y patógenos del aire que respiras.
• moco — líquido pegajoso en las vías respiratorias que atrapa patógenos.
• ácido estomacal — mata la mayoría de los patógenos en tu comida.
• glóbulos blancos — buscan y destruyen cualquier patógeno que ingrese.

La buena salud pública evita que se propague la enfermedad:

• suministro de agua limpia, para que el agua potable no contenga patógenos.
• preparación de alimentos higiénica y buena higiene personal, como lavarse las manos.
• eliminación adecuada de residuos y tratamiento de aguas residuales, para que los desechos no contaminen el agua ni los alimentos.

Antígenos y anticuerpos

Cada patógeno lleva antígenos en su superficie, y cada tipo de antígeno tiene su propia forma especial.

Los anticuerpos son proteínas producidas por los linfocitos (un tipo de glóbulo blanco). Un anticuerpo tiene una forma complementaria a un antígeno específico, por lo que solo se une a ese antígeno. Cuando los anticuerpos se unen a los antígenos de un patógeno, ya sea destruyen directamente al patógeno o lo marcan para que los fagocitos lo destruyan.

Inmunidad activa y vacunación

La inmunidad activa es la protección generada por tu propio cuerpo mediante la producción de anticuerpos. Se adquiere tras una infección o tras la vacunación.

La vacunación funciona así:

1. se introducen en el cuerpo patógenos atenuados o simplemente sus antígenos; estos no pueden causarte enfermedad.
2. los antígenos hacen que tus linfocitos produzcan anticuerpos.
3. el cuerpo también produce células de memoria que permanecen durante años.

Si el patógeno real entra más tarde, las células de memoria producen anticuerpos muy rápidamente, por lo que no te enfermas. Esto proporciona protección a largo plazo. Si la mayoría de las personas de un grupo están vacunadas, la enfermedad no se puede propagar fácilmente.

Ejemplo resuelto. Después de la primera dosis de una vacuna, los niveles de anticuerpos aumentan lentamente y se mantienen bajos. Después de una segunda dosis de la misma vacuna, aumentan más rápido y alcanzan un nivel mucho más alto. Explica. En la primera dosis, el cuerpo no tiene células de memoria para ese antígeno, por lo que se pierde tiempo mientras se busca y multiplica el linfocito adecuado; la respuesta es lenta y pequeña. La segunda dosis se encuentra con las células de memoria dejadas por la primera, que reconocen el antígeno de inmediato, por lo que los anticuerpos se producen antes y en mayor cantidad. Los puntos se otorgan por mencionar las células de memoria: "el cuerpo está acostumbrado" no otorga puntos.

Inmunidad pasiva

La inmunidad pasiva es la protección proporcionada por anticuerpos producidos por otro organismo, no por el propio. Por ejemplo, un bebé recibe anticuerpos de su madre a través de la placenta y en la leche materna. Es por esto que la lactancia materna ayuda a proteger a los bebés. La inmunidad pasiva es solo a corto plazo, porque no se forman células de memoria.

El cólera es una enfermedad causada por una bacteria que se transmite en agua contaminada. La bacteria del cólera produce una toxina. Esta toxina provoca que los iones de cloruro sean bombeados hacia el intestino delgado. El agua luego se mueve hacia el intestino por ósmosis. El resultado es diarrea, deshidratación (pérdida de agua) y una pérdida de iones de la sangre.