martes, 24 de marzo de 2009

Guia para 4º examen bimestral de 1º de secunadria

¿Qué es la combustión?
Es cuando un material se quema y el oxigeno rompe todas las moléculas, liberando energía, calor y luz.

Tanto en el ciclo del carbono como en la fotosíntesis intervienen algunos elementos comunes ¿Cuáles son?
Bióxido de carbono, el oxígeno y el agua.

¿Por qué los ecosistemas son autosuficientes o auto sustentables?
Por los ciclos de materia y energía.

¿Cuáles son los ciclos de materia y energía? El ciclo del agua y el carbono, la respiración, la fotosíntesis así como las cadenas y redes alimenticias.

En el Ciclo del Carbono los seres vivos toman el oxigeno y después lo liberan en forma de CO2 , así estos mismos al morir sus cuerpos en descomposición liberan el CO2 , que es utilizado por las plantas en el proceso de la fotosíntesis y producen así oxigeno, este proceso se repite una y otra vez de manea continua.

¿Qué es la contaminación atmosférica?
Es la alteración de la atmosfera producida por gases tóxicos en proporciones mayores a los valores normales.

¿Cuáles son los Contaminantes Primarios? Son las sustancias que permanecen en la atmosfera tal y como fueron liberados por la fuente de contaminación.

Ejemplos de Contaminantes Primarios: Monóxido de Carbono, Oxido de Nitrógeno

¿Cuáles son los Contaminantes Secundarios? Son todos los que están cerca de la superficie o el aire que respiramos.

Ejemplos de Contaminantes Secundarios: El Ozono.

¿Qué es el Smog? Es una especie de niebla contaminante formada por contaminantes primarios y secundarios.

¿A qué nos referimos con la palabra IMECA?
Son las siglas que indican el índice metropolitano de calidad del aire (IMECA)

¿Con qué finalidad fue creado el IMECA? Para que la población en general comprenda los niveles de contaminación existentes en el aire. Esto a través de la implementación de una escala igual para todos los contaminantes según su capacidad de ocasionar molestias al ser humano.

¿Cuáles son las Fuentes Contaminantes?
El humo de los vehículos, las Fábricas, la combustión de estufas, etc.

¿Qué son los CFC? Los Cloroflurocarburos son gases contaminantes en la atmósfera.

¿Por qué es causada la Lluvia Acida? Por gases contaminantes.

¿Cómo se forma la lluvia ácida?
Por el Bióxido de azufre vapor de agua que se encuentra en la atmosfera.

¿Qué efectos tiene la lluvia Acida en los ecosistemas? Caída de hojas, las plantas no pueden obtener minerales del suelo, muerte de animales, desequilibrio ecológico por extinción de especies.

¿Qué efectos tiene la lluvia Acida en las Ciudades?Desgasta los edificios y corroe monumentos.

¿Qué efectos tiene la lluvia Acida en la salud? Afecta las vías respiratorias, irritación de mucosas respiratorias así como los ojos y afecciones en la piel.

¿Cuál es la temperatura media de la tierra?
15ºC

¿Por qué se causa el Efecto Invernadero? La radiación solar pasa por la atmosfera, llega al suelo, se refleja y esta radiación ya no puede escapar por los gases de invernadero

¿Cuáles son los gases que absorben el calor y aumentan la temperatura?
C2O, Metano, Oxido de Azufre y Vapor de agua

¿Con qué otro nombre se le conoce a estos gases? Gases de Efecto invernadero.

¿Qué Causa el Calentamiento Global?
Un cambio climático, se derriten los polos hay desequilibrio ecológico, aumenta el nivel del mar se inundan las costas.

¿Qué es el calentamiento global?
Fenómeno progresivo del aumento de la temperatura terrestre o del planeta.

En 1918 ¿Cómo se propago la epidemia de "la muerte purpura"?
En la primera guerra mundial por los soldados estadounidenses.

¿En qué consistía esta epidemia? En que morían al los 3 días por asfixia manifestando como síntomas piel azulada y la autopsia revelaba líquido en los pulmones.

¿Cuándo se descubrió la penicilina?
1928.

¿Quién la descubrió la penicilina?
Alexander Fleming.

¿Cómo ha influido la ciencia y la tecnología en la salud? Nuevas vacunas, medicamentos y aparatos para su tratamiento.

¿Cuál es el tratamiento de la gripe?
No hay, actúa el sistema inmunológico mientras se dan desinflamatorios, analgésicos y /o expectorantes.

¿Cuál es tratamiento de enfermedades causadas por bacterias?
Antibióticos.

¿Por qué no es buena la automedicación?
El organismo pude mostrar alguna reacción alérgica a algunas sustancias del medicamento y si las dosis no son adecuadas favorece el desarrollo de bacterias que se vuelven inmunes al medicamento.

En México ¿Qué plantas se utilizan para el tratamiento de la gripe? Gordolobo, buganvilia, romero y eucalipto

¿Cuántos tipos de reproducción existen?
La Sexual y la asexual.

¿Cuáles son los tipos de reproducción asexual?
Propagación vegetativa, fragmentación, gemación y partenogénesis.

¿En qué consiste la bipartición?
En el momento en la que la célula se divide en 2 partes que contienen la misma información genética.

¿En qué consiste la gemación?
Se produce a partir de un pequeño conjunto de células llamado yema y poco a poco se desarrolla y se convierte en un nuevo ser.

¿En qué consiste la propagación vegetativa?
Se produce generalmente cuando las plantas desarrollan tallos aéreos o subterráneos (raíces) formando así otro organismo

¿Cuántos tipos de propagación vegetativa existen?
De tallos subterráneos y aéreos.

¿Qué es el ADN?
Es el ácido desoxirribonucleico este es un tipo de ácido nucleico, o una macromolécula que forma parte de todas las células. Contiene la información genética usada en el desarrollo y el funcionamiento de los organismos vivos.

¿Dónde se encuentra el ADN en las bacterias? En el citoplasma.

¿Dónde se encuentra el ADN en organismos pluricelulares?
En el núcleo celular.

¿Qué es la fragmentación?
El tipo de reproducción asexual por el cual existe la formación de un nuevo organismo u órgano a partir de un fragmento del cuerpo.

¿Qué es la partenogénesis?
Es el tipo de reproducción asexual por el cual se crea un nuevo organismo a partir de huevos no fertilizados.

¿Cómo es la reproducción sexual?
Es el proceso mediante el cual 2 organismos unen su información genética para formar un nuevo individuo el cual portará un código genético distinto al de los padres.

La reproducción sexual ¿en qué favorece a la variación genética? Ayuda a la supervivencia de la especie.

¿Qué factores permiten la supervivencia de una especie? Reproducción, adaptación y evolución.

¿Qué es un cigoto? Es un ejemplar con doble información genética.

¿Cómo se les llama a los individuos con doble información genética? Diploides (2n)

¿Cómo se les llama a los individuos con 1 paquete de información genética?
Haploides (n)

Da algunos ejemplos de organismos que se han adaptado (reproductivamente) y explica:
El helecho que puede reproducirse de manera sexual y asexual; las esponjas, los corales se convierten e hermafroditas; las estrellas de mar que practican la reproducción asexual por fragmentación y algunas abejas que pueden desarrollarse en huevos no fecundados por el proceso de reproducción sexual mejor conocido como partenogénesis.

¿Qué características tienen algunos organismos pluricelulares para llamar la atención del sexo opuesto?
El cortejo, que consiste en movimientos, expedir olores, hacer sonidos y hasta algunas conductas efectuadas con tal de llamar la atención del organismo del sexo opuesto.

¿Cómo es la reproducción de las plantas por polinización?
Las plantas contienen polen que gracias a algunos animales se transporta a otra planta hasta llegar al ovulo de esta

Nombra algunos individuos que puedan convertirse en ambos sexos para conservar su especie. Esponjas marinas y caracoles

¿Cómo se le llama a la unión de un ovulo y un espermatozoide? Fecundación.

PRIMER PARCIAL BACHILLERATO

I. DEFINE LOS SIGUIENTES CONCEPTOS:
1. Homeostasis.
2. Niveles de organización de materia y energía.
3. Variabilidad genética.
4. Teoría de Oparin-Haldane
5. Teoría de la generación espontanea.
6. Louis Pasteur (experimentos).
7. Biología.
8. Conocimiento científico (Planteamiento del problema, Hipótesis…)
9. Teoría de la gran explosión.
10. Teoría del estado estacionario.
11. Molécula.
12. Célula.
13. Método experimental.
14. Ecología.
15. Biogénesis.
16. Panspermia.
17. Alfonso l. Herrera.
18. Smith.
19. Carbohidratos
20. Lípidos.
21. Proteínas.
22. Vitaminas.
23. Ácidos nucléicos.
24. Minerales.
25. Teoría del big-ban

II.CONTESTA

1. ¿En cuál nivel de organización los miembros de una sola especie habitan en una misma área geográfica?
2. ¿Qué es una población?
3. ¿Qué es la biosfera?
4. ¿Qué es un ecosistema?
5. ¿Qué son los tejidos?
6. ¿Qué son los órganos?
7. ¿Qué es una partícula subatómica?
8. ¿Qué es un átomo?
9. ¿Qué es una molécula?
10. ¿Qué son los organelos?
11. ¿Qué es un elemento?
12. ¿Qué es la tecnología?
13. ¿Qué es un organismo transgénico?
14. ¿Cuál es la principal ciencia biológica que ha permitido el desarrollo de la biotecnología?
15. ¿Quiénes descubrieron la estructura del ADN?
16. ¿Cómo se llama la teoría elaborada en 1924 por OPARIN y HALDANE?
17. ¿En qué año fue redescubierto el trabajo de MENDEL?
18. ¿Quién elaboro las leyes de la herencia biológica?
19. ¿Cómo se llama la teoría evolutiva de CHARLES DARWIN y ALFRED WALLACE?
20. ¿Qué es la biotecnología?
21. ¿Qué filósofo de la antigüedad elaboró la primera clasificación biológica?
22. ¿Cuáles son las ventajas de los alimentos transgénicos?
23. ¿En qué terreno científico trabajó ALFONSO L.HERRERA?
24. ¿En qué terreno científico trabaja DOBZHANSKY?
25. ¿Quiénes demostraron que no existe la generación espontánea?
26. ¿Qué permitió al hombre primitivo adquirir los conocimientos básicos para conocer la naturaleza que le rodea y aprender a curarse?
27. ¿Qué estructura tiene la queratina y a qué grupo de biomoléculas orgánicas pertenece?
28. Es el material genético en algunos virus:
29. Es el material genético en algunos vertebrados
30. Es el material genético en algunos bacterias
31. Es la principal molécula portadora de energía a corto plazo en las células:
32. ¿De qué se forman los ácidos nucleícos?
33. ¿Cómo pueden ser los nucleótidos?
34. ¿Cuáles son los subtipos principales son los péptidos?
35. ¿Cuál es el lípido más abundante en los seres vivos?
36. Se dividen en saturadas y no saturadas:
37. Es la composición química compleja en todo ser vivo, como tejidos, órganos, aparatos, etc. Es capaz de realizar funciones biológicas como respirar, nutrirse, crecer, reproducirse y morir:
38. Es la suma de todas las funciones que realizan los seres vivos con base a reacciones químicas, tiene como función aportar energía y nutrientes
39. ¿Qué es anabolismo?
40. ¿Qué es catabolismo?
41. Es el intercambio que realizan los seres vivos de energía y materiales (como los alimentos), con el medio y los utilizan de distintas formas
42. Es el aumento progresivamente de tamaño hasta alcanzar los límites característicos de su especie
43. Implica cambios ordenados progresivos en las distintas etapas por las que va pasando el individuo en cada especie hasta que alcanza la madurez
44. Es el proceso biológico por medio del cual los seres vivos forman nuevos individuos semejantes a ellos
45. Es el proceso de cambios mediante adaptaciones en las características de los seres vivos a través del tiempo y por la interacción con el medio :
46. Es la capacidad de los seres vivos para acondicionarse o adaptarse a los factores del medio

III. Completa los siguientes párrafos, sobre las vitaminas:
1. La palabra________ significa amina esencial para la vida. También ejercen una función reguladora en el organismo. A la ausencia de estas se detecta la pelagra, raquitismo y otras enfermedades.
2. La vitamina _______, se obtiene de cereales, carnes, jitomate, hígado y huevo. En la manifestación de su carencia aparece: beriberi, neuritis, pérdida de peso y fatiga constante.
3. La vitamina_________, se obtiene de naranjas, limones, uvas, guayabas, jitomates (ácidos). Su función es cicatrizar
4. La vitamina K o _______________ , tiene la función en el organismo de _______________
5. La vitamina B2 o _______________, tiene la función en el organismo de _______________
6. La vitamina E o _______________, tiene la función en el organismo de _______________
7. La vitamina B6 o _______________, tiene la función en el organismo de _______________
8. La vitamina A o _______________, tiene la función en el organismo de _______________
9. La vitamina C o _______________, tiene la función en el organismo de _______________
10. La vitamina D o ácido ascórbico, tiene la función en el organismo de _______________
11. Las vitaminas hiposolubles son: _____, _____, ____, _____y _____.
12. La vitamina B12 necesaria para la formación de glóbulos rojos, si se carece manifiesta _______________, esta vitamina la podemos encontrar en ______________________________ .

IV. Escribe lo que se te pide.
1. ¿Cuáles son los bioelementos primarios y escribe todos sus ejemplos?
2. ¿Cuáles son los bioelementos secundarios y sus ejemplos?
3. ¿Cuál es el vehículo de entrada y salida de sustancias a través de una membrana celular?
4. A demás de abundancia y reactividad, ¿qué otras características tiene el agua?
5. ¿Cuál es la fuerza de atracción o energía potencial entre los átomos para formar moléculas?
6. ¿Qué ayuda al equilibrio osmolítico y o al funcionamiento interno de los organismos?
7. Son útiles en los procesos de fotosíntesis, respiración, y obtención de alimentos de algunos seres vivos.
8. ¿Cuáles son los oligoelementos?

miércoles, 4 de febrero de 2009

GUIA para Tercer Examen bimestral

Tipos de limentación en los seres vivos
Los organismos que pertenecen al reino animalia (animales), son heterótrofos es decir su alimentación está basada en diversas fuentes, no pueden hacer su propio alimento, por lo tanto en las cadenas alimenticias son consumidores primarios o secundarios.

Los organismos que pertenecen al reino plantae (plantas), son autótrofos es decir producen su propio alimento a través de la fotosíntesis transformando la energía luminosa en energía química.

Un ejemplo de organismo autótrofo quimiosintético es la bacteria submarina, pues está producen su propio alimento a través de la quimiosintesis transformando algunas moléculas o energía química en su alimento.

Los organismos que pertenecen al reino fungi (hongos), son heterótrofos es decir su alimentación está basada en diversas fuentes, no pueden hacer su propio alimento, por lo tanto en las cadenas alimenticias son considerados como descomponedores.


Tipos de protección contra depredadores:
Camuflaje; Formas y colores que ayudan a que se confunda con el medio que lo rodea.
Comportamiento; Actúan con agresividad cuando se ven amenazados.
Defensas químicas: Producción de sustancias dañinas, o sustancias de olor o sabor desagradable.
Defensas mecánicas: Presencia de espinas o partes muy duras que protegen su cuerpo.
Mimetismo: El organismo se asemeja a otra especie más peligrosa.

Métodos de conservación de alimentos.- Cuestionario.
¿Qué es la pasteurización y en qué consiste?
¿Qué es la congelación rápida y en qué consiste?
¿Qué es la refrigeración y en qué consiste?
¿Qué es la esterilización y en qué consiste?
¿Qué es la deshidratación y en qué consiste?
¿Qué es la salación y en qué consiste?

Trastornos relacionados con la alimentación.
Obesidad es un trastorno alimentario caracterizado por el exceso de grasa y peso corporal sus causas pueden ser el consumo excesivo de calorías, problemas metabólicos, sedentarismo. Las consecuencias son problemas cardiacos, presión alta y las soluciones son dieta equilibrada y ejercicio.

Desnutrición es un trastorno alimentario caracterizado por peso bajo, anemia sus causas son el bajo consumo de nutrientes. Las consecuencias son problemas como la anemia que afecta el desarrollo a y las soluciones son dieta equilibrada.

La Anorexia es un trastorno alimentario caracterizado por peso bajo, imagen distorsionada del cuerpo, e intenso miedo a engordar, sus causas no se conocen, las consecuencias afectan a casi todos los órganos del cuerpo la solución o tratamiento es Aplicar una combinación de terapia individual así como familiar, modificar el comportamiento y rehabilitación nutricional.

La Bulimia es un trastorno alimentario caracterizado por peso bajo, sus causas son el sobrepeso, perfeccionismo, problemas para ser autónomo y baja autoestima, las consecuencias afectan a diversos órganos y sistemas, da pancreatitis, caries dentales, inflamación de la garganta, deshidratación, hemorroides, estreñimiento, ruptura del esófago, etc. la solución o tratamiento es romper el ciclo de ingestión excesiva de alimento y purga. Tratamiento de modificación de conducta y terapia.

Relación entre la respiración y la nutrición.- Cuestionario.
Nombra las 4 etapas del proceso respiratorio:
¿En qué consiste la entrada y salida del aire?
¿En qué consiste la respiración interna?
¿En qué consiste la respiración externa
¿En qué consiste la respiración celular?

Ordena la secuencia que abarca el proceso completo de la respiración:
El CO2 y el vapor de agua pasan de las células a la sangre.
En las células se produce energía de la glucosa utilizando el O2.
El O2 es introducido al cuerpo por el sistema respiratorio.
El CO2 y el vapor de agua son expulsados la respiración.
El O2 es distribuido a todas las células del cuerpo.

1.- Se le conoce como respiración al proceso por el cual se ejerce la entrada y salida de aire.

2.- En el proceso respiratorio intervienen algunos músculos como los intercostales, los abdominales, y los pectorales entre otros.

3.- En la inspiración o inhalación, se introduce aire a través de la nariz y la boca, desde donde el aire pasa sucesivamente a la faringe, a la laringe, a la tráquea, a los bronquios y finalmente a los pulmones.

4.- En la espiración o exhalación, el traslado del aire es en sentido inverso a la inhalación, es decir de los pulmones hasta la nariz y la boca.

La respiración celular se lleva a cabo en las ­­mitocondrias.


Prevención de las enfermedades respiratorias más comunes. Cuestionario.

¿Cuáles factores favorecen que una persona se enferme de gripe?
Nombra y explica las enfermedades respiratorias de tipo infeccioso:

¿En qué consisten las siguientes enfermedades?
A) Asma.
B) Tuberculosis.
C) Enfisema pulmonar.

¿Cuáles son dos razones por las que la administración de antibióticos debe hacerse bajo supervisión medica?
1. Puede haber contaminación del agua.
2. Dosis inadecuadas favorecen aparición de bacterias resistentes.
3. Pueden surgir reacciones alérgicas a ciertos antibióticos
4. No todas las enfermedades respiratorias tienen un origen bacteriano.
5. Los antibióticos destruyen la flora del cuerpo.

Los siguientes agentes de que manera contribuyen a la contaminación atmosférica:
A) Monóxido de carbono.
B) Partículas suspendidas.
C) Óxido de azufre.

En lista algunas fuentes de contaminación atmosférica:

Fotosíntesis
Ordena la secuencia que abarca el proceso de la fotosíntesis.
La planta emplea la
Bióxido de carbono.
Agua y
Energía de la
Oxígeno.
Fotosíntesis
Utilizando el
Luz para realizar la
Glucosa
Para producir

Análisis de los riesgos personales y sociales de tabaquismo. Cuestionario.

¿Qué es el tabaquismo?
¿Qué es la nicotina?
¿Cuáles son los riesgos y daños a la salud que provoca el cigarro?
¿Cuánto dinero le cuesta al estado el tratamiento de las enfermedades relacionadas con el tabaquismo?
¿Cuántos tipos de fumadores existen? y explícalos_



Comparación de distintas estructuras respiratorias de los seres vivos.
Relaciona los tipos de estructuras respiratorias con el tipo de organismo al cual se asocia:
ESTRUCTURA RESPIRATORIA:
Membrana celular
Branquia
Estoma
Piel
Pulmones
Tráquea
ORGANISMOS:
Planta terrestre
Salamandra
Alga
Mosca
Pez
Tortuga

Hacia una producción y consumo sustentable.
¿Por qué los ecosistemas son autosuficientes?
¿Cómo se agota el suelo?
Nombra las estrategias para el uso sustentable del espacio agrícola:
¿En qué consiste la rotación de cultivos?
¿En qué consisten los policultivos?
¿En qué consisten los agrocultivos?

Comparación entre respiración aerobia y anaerobia.
Da ejemplos de productos que son un derivado de la fermentación:

miércoles, 28 de enero de 2009

Temario del tercer bimestre ciclo 2008-2009

Prevención de enfermedades relacionadas con la nutrición p.111-113; Comparación de organismos autótrofos y heterótrofos p.115,118; Análisis de algunas adaptaciones en la nutrición de los seres vivos: interacción presa- depredador p.118-120; Valoración de la importancia de la fotosíntesis como proceso de transformación de la energía y como base de las cadenas alimentariasp.121,124-126; Implicaciones de la tecnología en la producción y consumo de alimentos p.131-133; Hacia una producción y consumo sustentable. P.135-136; Relación entre la respiración y la nutrición p.148-150; Prevención de enfermedades respiratorias más comunes p.151, 153, 154 y 156; Análisis de los riesgos personales y sociales del tabaquismo p.157-160, 162 y 163; Comparación de distintas estructuras respiratorias en los seres vivos p.164-165; Comparación entre respiración aerobia y anaerobia p.167, 170.

lunes, 24 de noviembre de 2008

Los cuatro estadios del desarrollo del metabolismo moderno

El metabolismo que impulsa los ecosistemas actuales evolucionó en cuatro estadios, todos ellos, salvo el primero, versiones refundidas de los que habían existido anteriormente:
1. Heterotrofia anaerobia (fermentación) Entre las vías metabólicas más tempranas se cuenta la glucólisis, una vía química sencilla usada por los heterótrofos anaerobios para generar energía al romper la glucosa que obtenían del medio. A medida que se agotaba el suministro de glucosa, las células inventaron una versión inversa de la glucólisis, la vía de biosíntesis de glucosa. Esta vía permitía fabricar más glucosa, pero sólo servía de medida provisional, puesto que requería más energía de la que producía. El suministro de glucosa seguía siendo bajo. Y el nitrógeno, en formas que los organismos primitivos pudieran utilizar, también era escaso, un problema que sólo se solucionó con la invención de la fijación de N2 mediante un complejo enzimático con ferredoxina. Sin embargo, el coste energético seguía siendo alto.
2. Fotoautotrofia anaerobia (fotosíntesis anoxigénica) La capacidad de captar la energía de la luz mediante pigmentos, resultado de la evolución en los heterótrofos anaerobios, mejoró los medios de absorción de compuestos orgánicos del medio. La modificación de esta maquinaria, basada en la bacterioclorofila, permitió asimismo usar C02 en lugar de compuestos orgánicos como fuente de carbono celular. Al vincularse este mecanismo con la vía de la biosíntesis de glucosa, desarrollada más tempranamente, nació la fotoautotrofia anoxigénica, una forma primitiva de fotosíntesis por la cual la energía de la luz captada por un solo fotosistema se utiliza en la síntesis de glucosa, el combustible celular universal. Este mecanismo era rentable y proporcionaba abundante glucosa.Así la vida rompía al fin su dependencia de compuestos orgánicos de origen no biológico. Sin embargo, pasaba a depender de un suministro de hidrógeno que sólo era abundante localmente.
3. Fotoautotrotia aerobia (fotosíntesis oxigénica) La evolución produjo a continuación una forma de fotoautotrofia más compleja que se basaba en dos fotosistemas de clorofila sensibles a la luz que estaban vinculados y usaban una fuente particularmente abundante de hidrógeno: agua (H2O). Esta nueva forma cianobacteriana de fotosíntesis basada en la escisión del agua liberaba oxígeno, un gas tóxico para los anaerobios competidores. Incapaces de sobrevivir en este ambiente, algunos anaerobios se extinguieron mientras que otros se retiraron a un ambiente más tolerante. Las cianobacterias quedaban libres para colonizar vastos espacios en toda la superficie de la Tierra, soberanos indiscutibles de un nuevo reino.
4. Heterotrofia aerobia (respiración aerobio) La creciente abundancia de oxigeno molecular que la fotosíntesis cianobactenana bombeaba al medio ofrecía una oportunidad de oro a la vida. Cuando se combina oxígeno con sustancias orgánicas se libera energía rápidamente (como ocurre en los incendios, por ejemplo). Este es el eficiente mecanismo de obtención de energía que explota la última invención metabólica, la respiración aerobia. Este proceso se realiza en tres pasos.
El primer paso, la glucólisis, se tomó prestado y sin modificar del proceso de fermentación de las bacterias anaerobias. El segundo paso, el ciclo del ácido cítrico para la generación de electrones, es una versión refundida de un proceso químico inventado por las bacterias fotosintéticas. El tercer paso, una vía metabólica que consume oxígeno, es una versión modificada del sistema de transporte de electrones de la fotosíntesis oxigénica.
Al vincular estos tres procesos, la vida consiguió una nueva y potente herramienta para la obtención de energía.
Los procesos metabólicos clave de la vida actual (la heterotrofia y la fotoautotrofia, anaerobias y aerobias) evolucionaron en microorganismos hace miles de millones de años. Tanto si energía y CHON circulan entre plantas y animales, como ocurre hoy, o tan sólo entre microorganismos, como ocurría en el pasado distante, se utilizan los mismos sistemas y se aplican las mismas reglas. Los ecosistemas actuales no son, en este sentido, nada modernos. Son sólo versiones a gran escala de aquel primer ecosistema que se estableció entre microorganismos primitivos.

¿Por qué respiramos oxígeno?

Según el dicho, «la basura de uno es el tesoro de otro». Para los anaerobios. el oxígeno no sólo es el desecho de otros organismos; es un veneno mortal. Pero para los aerobios ocurre todo lo contrario: el oxígeno es un elixir. la esencia que propulsa el proceso sobre el que depende su propia vida, la respiración aerobia. ¿Cómo funciona y cómo se formó? La respiración aerobia tiene tres partes.
En primer lugar, la glucólisis rompe la glucosa, produciendo piruvato y dos moléculas de ATP (más agua) por cada molécula de glucosa. En segundo lugar, se escinde el piruvato en un sistema cíclico (el ciclo del ácido cítrico), en el que se forman dos nuevos ATPs, electrones y dióxido de carbono. En tercer lugar, el oxígeno interviene en un proceso por el cual los electrones provenientes del ciclo del ácido cítrico se conducen por una cadena de transportadores de electrones impulsados por enzimas. En este proceso se producen treinta y dos ATPs más. En total, treinta y seis moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
Respirar oxígeno por esta vía aerobia representa un enorme avance con respecto a la vía más primitiva de fermentación de la glucosa (que consiste sólo en la glucólisis). Por el proceso primitivo se obtienen tan sólo dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa metabolizada, lo que equivale a un magro 2 por 100 de la energía almacenada en una molécula de glucosa. Mediante el proceso aerobio se obtienen treinta y seis, un descomunal 38 por 100 de la energía disponible (y una eficiencia superior a la de la mayoría de motores de automóviles, que es del 25 por 100).
¿Cuáles son las raíces evolutivas de este proceso vital y tan notablemente rentable? El origen de la primera parte, la glucólisis, ya se ha explicado. Heredada de heterótrofos anaerobios primitivos, precede en mucho a la aparición de formas de vida que respiran oxígeno. La segunda parte, el ciclo del ácido cítrico, también proviene de otras manos, una versión invertida del ciclo de «reacciones oscuras» de la fotosíntesis bacteriana. Y la tercera, la parte que consume oxígeno, es una versión renovada de los mecanismos químicos que enlazan los dos fotosistemas sensibles a la luz de los fotosintetizadores oxigénicos.
Con la renovación y reutilización de procesos inventados con anterioridad, la evolución nuevamente se muestra conservadora y económica. Las raíces evolutivas de la respiración aerobia pueden verse en los niños cuando juegan. Cuando corren rápido y con esfuerzo, a veces les dan agujetas y tienen que descansar un momento para recuperar el aliento. ¿Por qué se ahvia entonces el dolor? Las agujetas se producen cuando los músculos utilizan el oxígeno tan rápido que no queda suficiente para realizar la respiración aerobia. A medida que la deficiencia de oxigeno aumenta, la glucólisis produce más piruvato del que puede metabolizarse y el exceso se convierte en el ácido láctico causante de las agujetas. Al recuperar el aliento, se restablece el equilibrio entre el suministro de oxígeno y la producción de piruvato. Con tiempo suficiente, el ácido láctico acumulado se convierte en glucosa (por la vía de la biosíntesis de glucosa), que vuelve a entrar en el ciclo de la respiración. El ejercicio vigoroso obliga a los humanos y al resto de los animales a volver a sus orígenes metabólicos primitivos, la glucólisis y la biosíntesis de glucosa, dos procesos inventados por microbios anaerobios en un pasado geológico distante

La guerra de gases microbiana

Parte de la respuesta radica en la disponibilidad de hidrógeno. En las formas que los fotosintetizadores primitivos podían usar, el hidrógeno era localmente abundante (en fuentes termales y fumarolas, por ejemplo, donde burbujea el H2S hasta la superficie), pero debía de ser escaso en otros lugares. El agua, en cambio, existía en casi todos los ambientes. Al poder usarla, los fotosintetizadores avanzados disponían de nuevos ambientes que colonizar.
Las interacciones con el oxígeno molecular eran importantes. Mientras que bastan trazas de oxigeno libre para inactivar los enzimas que usan las bacterias fotosintétícas primitivas para fijar nitrógeno o fabricar bacterioclorofila, las cianobacterias, que realizan la fotosíntesis oxigénica, crecen sin problema en presencia de oxígeno. Esta diferencia tuvo un enorme impacto sobre la historia de la vida.
Imaginemos lo que ocurrió cuando el primer productor de oxígeno apareció en escena. Los microbios de esta nueva cepa mutante, las primeras cianobacterias, compartían un ambiente de aguas someras con su ascendencia genética. Las bacterias fotosintéticas anaerobias, donde los dos grupos competían por la luz. Pero los recién llegados traían consigo una ventaja contundente en la lucha darwiniana. Su nuevo tipo de fotosíntesis producía oxígeno molecular, un gas tóxico para sus vecinos anaerobios. ! Había estallado una guerra de gases entre los microorganismos!
Los ascendentes bacterianos se encontraban en una situación desesperada, incapacitados para fijar gas nitrógeno o fabricar bacterioclorofila. Su supervivencia estaba en entredicho: sólo podían retirarse o morir. Gracias a unos cuantos trucos aprendidos tempranamente en su historia, las bacterias primitivas se retiraron y sobrevivieron.
Cuando estos fotosintetizadores primitivos se originaron y empezaron a evolucionar, el mundo estaba prácticamente desprovisto de oxígeno libre y bañado en la letal radiación UV. Para fotosintetizar tenían que estar expuestos a la luz del sol, pero si intentaban crecer en donde hubiera demasiada luz, no lo contaban. Para solucionar este problema, vivían en los fondos lodosos de los mares someros, protegidos de la radiación UV por una capa de agua, y además muchos desarrollaron la capacidad de deslizarse para así poder escapar de ambientes demasiado expuestos. Cuando las cianobacterias productoras de oxígeno invadieron la escena, los anaerobios incapaces de moverse seguramente murieron a montones, pero las bacterias fotosintéticas capearon el temporal retirándose a un ambiente libre de oxigeno dentro de los lodos del fondo. Los fotosintetizadores primitivos, primitivos pero listos, sobrevivieron huyendo de la zona de guerra.
En la actualidad, las cianobacterias y las bacterias fotosintéticas viven armoniosamente en comunidades laminares de estromatolitos, donde coexisten porque disponen de pigmentos distintos para captar la luz. Los productores de oxígeno pueblan la capa más superior y los fotosintetizadores anoxigénicos las capas inferiores (y aun las bacterias anaerobias que no necesitan luz pueden habitar en capas inferiores). Aunque la clorofila de las cianobacterias absorbe la mayor parte de la luz, esto no acaba con las bacterias fotosintéticas subyacentes porque su bacterioclorofila es sensible a la luz de una longitud de onda tal que se filtra hasta donde habitan.