Es una ciencia que tiene por objeto el estudio de los seres vivos en todos sus aspectos: estructura, funciones, evolución, su desenvolvimiento individual y su correlación con el medio circundante.

Los conocimientos de esta ciencia se obtienen con el Método Científico.

El término BIOLOGIA fue empleado por primera vez en 1801 por los naturalistas Lamarck y Treviranus

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Disciplinas que comprende la Biología:

Por los Organismos que estudia:

Zoología: Estudia a los animales, se subdivide en:

  • Protozoología: Estudia a los animales unicelulares
  • Entomología: Estudia a los insectos
  • Herpetología: Estudia a los Reptiles
  • Ictiología: Estudia a los peces
  • Ornitología: Estudia a las Aves
  • Mastozoología: Estudia a los mamíferos
  • Antropología: Estudia las características del hombre como ser social.

Botánica o Fitología: Estudia las plantas y se divide en:

  • Botánica Criptogámica: Estudia las plantas sin semilla, se subdivide en:
    • Ficología: Estudia las algas
    • Briología: Estudia los musgos
    • Pteridología: Estudia los Helechos
  • Botánica Fanerogámica: Estudia las plantas con semilla, se subdivide en:
    • Gimnospermas: Estudia las plantas con óvulos desnudos: Coníferas
    • Angiospermas: Estudia a las plantas con óvulos cubiertos: Rosáceas
  • Microbiología: Estudia a los microorganismos, se subdivide en:
    • Bacteriología: Estudia a las bacterias
    • Micología: Estudia a los hongos
    • Virología: Estudia a los virus

MATERIA VIVA O PROTOPLASMA

Es una forma especial de materia, es decir, a la vez que posee todas las propiedades de la materia en general (físicas y químicas), también posee propiedades o manifestaciones particulares llamadas Propiedades Biológicas.

Conceptuándola: “Es un sistema físico-químico sumamente complejo y termodinámicamente activo, cuya naturaleza es coloidal”. Todos los seres vivos están constituidos por materia viva.

1. SER VIVO

Es el complejo organizado e independiente, como estructura físico-química, puede intercambiar y utilizar la materia y energía de su entorno para poder cumplir con sus funciones vitales, tales como, desarrollarse, crecer, reproducirse, relacionarse o nutrirse, entre otros.

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2. CARACTERISTICAS DE LA MATERIA VIVIENTE

Posiblemente una de las manifestaciones más sutiles de la naturaleza es la vida misma, de la que nosotros formamos parte, y que nos distingue de toda forma de materia inerte; no es fácil definir la vida, pero podemos distinguirla gracias a un conjunto de características que describiremos a continuación:

a. Organización y complejidad: Esta dada por la composición del protoplasma (Complejidad esencial para entender la naturaleza de la estructura y función de los seres vivientes) y la disposición e integración de las diferentes partes en el cuerpo de un individuo (Organización) para el desempeño coordinado de sus funciones.

b. Metabolismo: Es la suma total de reacciones químicas que tienen lugar en la célula para lograr el intercambio de materia y energía con el medio. Se divide en:

I. Anabolismo: Síntesis de moléculas complejas a partir de sus componentes elementales. Ej.: Formación de un ácido nucleico (RNA) a partir de nucleótidos.

II. Catabolismo: Degradación de moléculas complejas hasta sus componentes más elementales. Ej.: Degradación de aminoácidos a urea.

c. Homeostasis: (homeo = igual, stasis = estado) Fenómeno que exhibe los sistemas vivientes, por el que, un conjunto de mecanismos le permiten, al individuo mantener su medio interno sin variaciones (Este alcanza mayor presesión en Aves y Mamíferos). Ej.: Mantenimiento de la temperatura, del equilibrio ácido – base o del volumen de los medios intra y extra celulares.

d. Crecimiento: Es el incremento en las dimensiones del individuo y se da por aumento en el número o volumen de sus células. Esta característica depende de factores hereditarios, nutricionales o ambientales.

e. Desarrollo: Es el conjunto de cambios que experimentan los individuos como producto de la diferenciación de sus células y que le permite adquirir una serie de capacidades funcionales que favorezcan sus supervivencia. Ej. Gametogénesis o coordinación de movimientos.

f. Movimiento: Los seres vivos cambian de posición (Ej. Animales), o de orientación (Ej. Plantas), enfrentando las limitaciones del medio a través del cual se desplazan y lo ejecutan, por lo menos, en alguna etapa de su vida.

g. Respiración: Es el intercambio de gases que implica para los animales captación neta de oxígeno (O2) y la eliminación de dióxido de carbono (CO2)

h. Secreción: Consiste en la capacidad para elaborar y expulsar diversas sustancias útiles al organismo vivo

i. Excreción: Eliminación de los desechos metabólicos como amoníaco y urea para mantener el equilibrio químico dinámico: Homeostasis

j. Irritabilidad: Es la capacidad de responder, de diferentes maneras, a los estímulos que lo exciten (ya sean provenientes del medio externo o interno); esto trae como consecuencia un cambio en la naturaleza de sus funciones.

k. Reproducción: Un individuo (Progenitor) puede generar a otro individuo (Descendiente) de características similares (Que pueda beneficiar o perjudicar la supervivencia de la especie). Esto, generalmente, sólo ocurre en una etapa de la vida del individuo y se da por mecanismos sexuales (con la participación de gametos). Tiene como base molecular a los ácidos nucleicos (DNA)

l. Adaptación: Son los cambios genéticos que experimentan una generación tras otra, modificando su estructura, función o incluso comportamiento, para poder acomodarse a los cambios en el ambiente, que persisten por mucho tiempo. Recuerde que en una generación nacen más individuos de los que pueden sobrevivir.

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Ser vivo

Ser Inerte

Poseen masa de forma y tamaño definido

Tienen masa de cualquier forma y tamaño; y en estados muy variables

Absorben energía del medio a través de su metabolismo y mecanismos de Entalpía (H)

Absorben energía de su entorno por mecanismos de Entropía (S)

Forman mezclas de tipo coloide

Generalmente forman soluciones y suspensiones

3. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

1. Niveles Abióticos:

a. Sub-atómico: Lo integran las partículas más pequeñas de la materia (Ej. e-, p+ y n°)

b. Atómico: Son la parte más simple de un elemento químico que puede intervenir en una reacción (Ej. C, H, O, N, P, S, etc.)

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c. Molecular: Unidades formadas por la asociación de dos o más átomos que se unen por enlaces químicos.

Las moléculas que constituyen a los seres vivos se les denominan principios inmediatos o simplemente Biomoléculas, las cuales pueden ser de naturaleza orgánica e inorgánica:

      • Biomoléculas inorgánicas: Agua, Ácidos, Bases y Sales
      • Biomoléculas orgánicas: Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos Nucleicos y vitaminas.

d. Macro Molecular: Se refiere a moléculas de elevado peso como proteínas conjugadas o lipoproteínas del plasma (en el hombre)

e. Supra Molecular: Son complejos con funciones características como por ejemplo cromosomas o membranas biológicas.

2. Niveles Bióticos

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a. Célula: Unidad estructural, funcional y hereditaria de todo ser vivo. Evolutivamente pueden ser:

    • Procarióticas: (pro = antecesor, karion = núcleo) son células que carecen de membrana nuclear y de organelos membranosos.
    • Eucarióticas: (eu = verdadero, karion = núcleo) son células que poseen membrana nuclear y organelos tanto membranosos como no membranosos.

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b. Tejido: Conjunto de células semejantes; en estructura, función y origen, mas la sustancia intercelular que les rodea (Ej. Tejido muscular en el hombre; Epidermis en vegetales)

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c. Órgano: Conjunto organizado de tejidos que cumplen funciones específicas (y accesorias) al servicio del individuo del cual forman parte (Ej. Piel en los animales, hojas en plantas).

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d. Aparato: Es el conjunto de órganos que ordenadamente relacionados concurren al desempeño de una misma función (Ej. El aparato cardio-vascular o genital en el hombre).

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e. Sistema: Similar al concepto de aparato, pero desde el punto de vista histológico, debe Considerarse que los órganos que lo conforman están formados por el mismo tipo de tejido (Ej. Sistema nervioso humano).

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f. Organismo: Individuo, que puede ser unicelular o pluricelular (recuerde que este último surge gracias a la distribución del trabajo entre las células que integran al individuo, y se alcanza por diferenciación celular y agrupaciones de tejidos, que forman órganos, y que a su vez componen aparatos y sistemas). Todo organismo se incluye en alguno de los siguientes grupos generales: Reino Monera, Reino Protisto, Reino Fungi, Reino Plantae y Reino Animalia. Algunos autores incluyen además, los reinos Virae y de las Arqueobacterias (Todos estos reinos serán tratados en adelante).

Niveles del sistema ecológico

g. Población: Conjunto de organismos pertenecientes a la misma especie Inter.-relacionados entre sí, con su medio y en un tiempo determinado.

h. Comunidad: Es la reunión de Poblaciones que conviven en un área determinada

i. Ecosistema: Es la unidad básica en Ecología, que relaciona a la comunidad biótica con otros factores abióticos que influyen sobre la materia viva.

Biosfera: Es la delgada capa donde existe vida en nuestro planeta.

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4. ORIGEN DE LA VIDA

Las primeras formas vivientes se originaron, sin duda, en el agua, sin embargo este evento estuvo precedido por un medio de evolución pre-.biótica-química, en la historia primitiva de nuestro planeta. La Tierra se condensó a partir de gas y polvo Inter-estelar hace unos 4600 millones de años; Poco después, quizá hace 4000 millones de años, se origino la vida en una atmósfera constituida por hidrógeno (H2), Agua, metano, Amoniaco, Sulfuro de hidrógeno y Nitrógeno (Todos los cuales, están presentes en el planeta Júpiter y por todo el cosmos) dichos gases se encontraban sometidos a tormentas eléctricas, radiación y calor que bien pudieron provocar la formación espontánea de moléculas orgánicas, que mas adelante se organizaron en complejos con capacidades de auto replicarse.

Esta teoría fue postulada por Oparín (1924) y Haldane (1939) por primera vez, y demostrada experimentalmente por Miller y Urey a principios de los años 50, quienes reproducen en el laboratorio las condiciones primitivas de la tierra logrando obtener 19 moléculas orgánicas diferentes, entre ellas aminoácidos: Glicina, Alanina, ácido Aspártico y ácido glutámico; por lo que dedujeron que los primeros esbozos de la vida debieron ocurrir en esa atmósfera reductora desde una evolución química que se funde en una evolución biológica pre-celular.

Por supuesto que la vida es algo mas que moléculas orgánicas e inorgánicas que se agregan o bloques que mas adelante forman la arquitectura celular, sino que todo este complejo alcanzó la conciencia del desarrollo para evolucionar y sobrevivir en el universo.

Sin embargo, hasta el momento nadie a podido reproducir vida o demostrar como se originó, pero lo que sucedió en la Tierra, es un curso que pueden seguir otros mundos, por lo que la posibilidad de encontrar vida fuera de nuestro planeta es muy grande.

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5. DIVERSIDAD DE LOS Seres Vivos

Aunque los seres vivos comparten las características previamente mencionadas, la evolución ha hecho que surja una variedad asombrosa de seres vivos. La necesidad del hombre de nombrar y clasificar a los seres vivos en categorías, permitió el desarrollo de la Taxonomía

6. TAXONOMIA

Desde tiempos ancestrales el hombre da denominaciones a los seres que conviven con él, pero no es sino hasta la llegada del filósofo griego Aristóteles (384 – 322 a.C.) que se da el primer intento de clasificación taxonómica seria, que tuvo vigencia por más de dos mil años. Hasta ser destronada, en el siglo XVIII por el naturalista sueco Carl von Linné (Linneo), quien aplicó un método preciso, riguroso y racional en la sistematización del mundo viviente; Así Linné publica en 1753 su obra Species Plantarum en la cual emplea la nomenclatura binaria, para designar a un ser vivo, consolidando dicho manejo algunos años más tarde en su obra Sistema Naturae (1758) donde implanto una serie de categorías o Taxones para la clasificación de un individuo. Estos taxones en orden Creciente son: Variedad, Especie (unidad básica) Género, Familia, Orden, Clase, Filo (Phylum o tipo), división y Reino (de estas categorías fundamentales pueden derivarse otras intermedias, por agregado de prefijos como sub., infram súper)

Por supuesto que los criterios utilizados para la clasificación de un individuo son muy numerosos y van desde el carácter embriológico (y en la actualidad el carácter bioquímico) hasta simetría y forma, segmentación reproducción, nutrición, etc.

Las principales categorías taxonómicas son siete:

Especie, Género, Familia, Orden, Clase, Filo/División y Reino. Siendo la unidad básica de la clasificación la Especie

Ejemplos de clasificación:

Reino

Animalia (animales)

Reino

Plantae

Filum

Chordata (cordados)

División

Magnoliophyta

Clase

Mamalia (mamíferos)

Clase

Liliopsida (Monocotiledones)

Orden

Primates

Orden

Cyperales

Familia

Omínidos

Familia

Poaceae

Género

Homo

Género

Zea

Especie

Homo sapiens

Especie

Zea mays

Nombre común

Hombre

Nombre común

Maíz

En el sistema binomial de nomenclatura, cada especie recibe un nombre consistente en dos palabras. La primera palabra designa el género y la segunda palabra es el específico o de la especie

A continuación presentamos una guía general de la diversidad de organismos vivientes agrupados en cinco reinos según Whittaker (1969):

I. REINO MONERA: Características:

  • Células procariontas
  • Son unicelulares y coloniales microscópicas
  • Su reproducción es asexual

De acuerdo con su movilidad se dividen en:

a. Phylum Schizomicophyta: (Bacterias) Pueden presentar motilidad por la presencia de flagelos, algunos en forma de esporas (forma de vida latente, frente a condiciones adversas del medio y según su morfología pueden ser: Cocos (redondos), Bacilos (alargados o abastonados), Espirilos (ondulados o en espiral), Vibrios (curvados en forma de coma).

Según la fuente de energía pueden ser fototrofos o quimiotrofos

Según la fuente de carbono que utilizan pueden ser Autótrofos o heterótrofos y según sus propiedades tintoriales (por la técnica de Gram), pueden ser Gram (+) (las que se colorean de violeta por la gran cantidad de PG en su pared) Gram (-) (las que no se colorean por el escaso contenido de PG en su pared y abundancia de lípidos que no fijan bien los tientes) Ej. Gram (-) Scheichia coli, Gram (+) Bacillus subtilius

b. Phylum Cyanophyta: (Algas Azul-Verdosas) Sin motilidad, en su mayoría Fotosintéticas (poseen clorofila y emplean agua como fuente de hidrógenos para reducir Co2 hasta glúcidos, además presentan otros pigmentos como Ficocianina (azul) y ficoeritrina (rojo). Son unicelulares o coloniales muchas fijan nitrógeno atmosférico y se reproducen asexualmente. Ej. Los géneros Nostoc, Anabaena, Oscillatoria.

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II. REINO PROTISTA: Organismos uni o pluricelulares que no forman tejidos, viven solos o en colonias, poseen en sus organelos intracelulares (Ej. Vacuolas pulsátiles para la regulación acuosa) y en sus regiones superficiales (Ej. Estructuras adhesivas), y sensoriales (Ej. estigmas)

La reproducción puede ser asexual o sexual; el tamaño es variable (Ej. Spirostomun ambigus llega a medir aproximadamente 4.5 mm); presentan toda clase de simetría (Amorfos como en las amebas). Incluye un solo Phylum: Protozoo

1. Phylum Sarcomastigophora

a. Clase Mastigophora:

    • Subclase Phytomastigia: Flagelados fotosintetizadores. Ej. Euglena
    • Subclase Zoomastigia: Flagelados no fotosintetizadores Ej. Los géneros: Giarda, trichomona, Leishmania, Tripanosoma

b. Clase Sarcodinea: De cuerpo desnudo (rara vez recubierto por un caparazón Quitinoso. Se desplazan por seudópodos.

  • Subclase Rhizopodia: Ej. Entamoeba histolytica (parásito intestinal que produce diarrea)
  • Subclase Granuloreticulosia: Foraminíferos planctónicos Ej. el género Globigerina
  • Subclase Actinopoda: Protistas ameboideos, acuáticos, planctónicos esféricos con seudópodos radiantes. Ej. Radiolarios-Heliozoo

2. Phylum Sporozoa: Protistas parásitos, casi siempre formadores de esporas. Ej. los géneros Plasmodium, Toxoplasma, Pneumocistis, Isosppora

3. Phylum Ciliophora: Protistas dotados de cilios

a. Clase Ciliatea o Infusoria:

  • Subclase Holotricha: ciliación uniforme en todo el cuerpo Ej. Paramecium, Balantidium
  • Subclase Peritricha: Sólo ciliación bucal cuando son adultos Ej. género: Vorticella
  • Subclase Spirotricha: Ciliatura somática reducida en forma de cirros Ej. géneros Spirostomum, Stentor
  • Subclase Suctoria: formas adultas no ciliadas Ej. género Acineta

4. División Phaeophyta (algas pardas).- Pigmentos: Clorofilas y ficoxantina. Son multicelulares con paredes compuestas por celulosa mas una Sustancia gelatinosa llamada Algina; la mayoría son de vida marina Ej. Fucus, Sargassum

5. División Rhodophyta (algas rojas).- Pigmentos: Clorofilas y Ficoeritrinas, especies marinas que crecen sobre la roca o muelles Ej. Géneros Gelidium, Gigartina.

6. División Phyrrhophyta (Dinoflagelados): Especies unicelulares, flagelados, marinos (los organismos mas abundantes del phytoplacton) Ej. géneros Glenodinium, Peridinium

7. División Chlorophyta (algas verdes): Pigmentos similares a las plantas superiores, especies unicelulares, coloniales o multicelulares marinos o de agua dulce Ej. Géneros Chlamydomonas, Spirogyra.

8. División Lichenes: Combinación de un alga Ej. Clorofitas o Cianofitas y de un Hongo Ej. Ascomyceto; viviendo en simbiosis.

9. División Crysophyta: (Diatomeas): Especies unicelulares importantes en el plancton; todos acuáticos, poseen pared celular con alto contenido de Sílice.

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III. REINO FUNGI:

Organismos pluricelulares con pared celular, sin clorofila con un cuerpo compuesto por hifas ramificadas, se reproducen fundamentalmente por esporas.

a. División Myxomycophyta: (Mohos mucilaginosos) Cuerpo sincitial con movimiento ameboideo, que viven en bosques húmedos sobre la materia orgánica en descomposición. Ej. Género Fusarium.

b. División Eumycophyta: (hongos verdaderos) Cuerpo hilar de protoplasma (hifas) que se entrecruzan formando el Micelio, se reproducen asexualmente por esporas (y sexualmente por hifas especializadas)

    • Clase Zigomicetos.- Ej. géneros Rhyxopus (moho del pan), Pilobatus
    • Clase Ascomycetos.- Ej. géneros Penicillum, Aspergillus, Candida, Hystoplasma
    • Clase Basidiomycetos.- Ej. géneros Champignon, Tizón, Roya
    • Clase Deutecromycetos.- Ej. Géneros Trycophyton, Epidermophyton (tiñas)
    • Oomicetos: llamados también hongos del agua: Allomyces

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IV. REINO PLANTAE:

Organismos autótrofos, fotosintéticos, de células cubiertas por pared compuesta de células y en su mayoría pluricelulares (de color verde)

1. División Bryophyta: Plantas terrestres que se reproducen por alternancia de generaciones, carecen de tejidos vasculares y raíces verdaderas, poseen tallo y hojas.

a. Clase Hepática: Ej. género Marchantia

b. Clase Musci (musgos): Ej. género Funaria

2. División Pteridophyta (Helechos): Poseen raíces, hojas y sistema vascular verdaderos; presentan reproducción con alternancia de generaciones. Ej. Polypodium

3. División Spermatophyta: Se reproducen por semillas

a. Clase Gymnospermae: Plantas leñosas sin flor ni carpelos. Ej. Confieras: Pino, cedro, abeto

b. Clase Angiosperma: Plantas superiores con flor.

     i. Subclase Dicotiledóneas: embriones con dos cotiledones, en el adulto haces vasculares ordenados formando anillos a nivel del tallo. Ej. Manzano, Higuera

     ii. Subclase Monocotiledóneas: Embriones con un solo cotiledón, en el adulto sus haces vasculares se dispersan al azar el tallo Ej. Gramíneas.

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V. REINO ANIMALIA:

Son organismos eucarióticos, pluricelulares, heterótrofos generalmente dotados de movimiento.

Phylum

organismo

- Mesozoa

Seres oligocelulares

- Porifera

Esponjas

- Cnidaria (Coelenterata)

Hidras, Medusas, Corales, Anémonas

- Ctenophora

Cinturón de Venus, Nuez, Marina

- Plathelmintes

Gusanos planos: Planaria, Fasciola, Tenias

- Rotyphera

Gusanos con boca ciliada

- Nemathelmintes

Gusanos cilíndricos: Oxiuros, Tricocéfalos, Filarias

- Annelida

Gusanos segmentados: sanguijuelas, lombriz de tierra

- Molusca

Caracoles, Conchas, pulpos, calamares

- Arthropoda

Crustáceos, Insectos, Miriápodos, Arácnidos

- Onychophora

Peripatus

- Echinodermata

Estrella de mar, erizos

- Hemichordata

Balanogloso

- Chordata

Vertebrados

CARACTERÍSTICAS:

1. Forma: Pueden ser asimétricos (Ej. Algunos Poríferos); con simetría bilateral (Ej. Vertebrados) o simetría radial (Ej. Celentéreos), entre otros.

2. Segmentación: Se refiere a la repetición lineal de partes corporales (Ej. Anélidos, con secuencias internas y externas homogéneas); en vertebrados es limitado.

3. Cavidad corporal: Se refiere al espacio entre la pared corporal y las estructuras internas. Así cuando la cavidad corporal deriva del Blastocele embrionario, el animal será Pseudocelomado (Ej. Nematelmintos); pero si este queda obliterado, surge una cavidad secundaria y el animal será celomado (Ej. Cordados); Si carece de cavidad corporal será Acelomado (Ej. Platelmintos)

4. Capas Germinales: Al final de la gastrulación embrionaria los animales pueden poseer dos (dipoblástos) o tres (tripoblástos) capas embrionarias; En el primer caso tenemos a Poríferos y Cnidarios, en el segundo caso a los demás Phylums.

5. Reproducción: E la mayoría de los casos es de tipo sexual

6. Fecundación: Puede ser externa (cuando se realiza fuera del aparato reproductor de la hembra)o interna (si ocurre dentro del aparato reproductor)

7. Parición: (En animales con reproducción sexual), pueden nacer según los siguientes tipos:

  • a. Oviparismo: Hembras que ponen huevos, los cuales eclosionan al madurar el embrión, con o sin incubación departe del progenitor, según el caso.
  • b. Viviparismo: Hembras que paren a los hijos vivos
  • c. Ovoviviparismo: Hembras que ponen huevos, los cuales se eclosionan en el trayecto de las vías genitales de la hembra.

8. Dimorfismo Sexual: Son las características que distinguen al macho de la hembra en una especie.

9. Metamorfosis: Son las transformaciones (en forma y comportamiento) que experimenta una larva (Ej. Renacuajo, Oruga, Plánula, etc.)para llegar a ser adulto. En los insectos existen dos formas de metamorfosis:

  • a. Holometábola (o completa): Huevo -> larva -> pupa (o crisálida) -> adulto (o imago) Ej. Mariposa Musca
  • b. Hemimetabólica (o incompleta): Huevo -> larva -> Ninfas (varios estados) -> adulto Ej. Cucaracha, Chirimacha

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En forma tentativa se proponen los reinos Virae y de Arqueobacterias o Archaea; el primero constituido por individuos acelulares, parásitos intracelulares obligados (muy específicos en cuanto a la célula que parasitan) y que se constituyen por un solo tipo de ácido nucleico (DNA o RND, pero no ambos), incluido en el interior de una cápsula proteica denominada Cápside (constituida por unidades llamadas Capsómeros):

Ácido nucleico + Cápside = Virión ó Nucleocápside

El virión puede estar cubierto por otra estructura de naturaleza similar a la membrana celular llamada envoltura viral.

En el hombre los virus producen una serie de enfermedades como. Varicela, Sarampión, Poliomielitis, Hepatitis, Influenza, SIDA, Gripe, etc.. En animales pueden producir: Rabia, Vacuna, Distemper, etc.

Recuerde que un virus puede parasitar a cualquier célula, siempre y cuando ésta le proporciones la maquinaria metabólica que le permita reproducirse.

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