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📘 First unit · General Biology

📚 Theory summary — First unit

Topics 1 to 5 of the syllabus: introduction, chemical composition, cell biology, photosynthesis and cellular respiration. Each subtopic includes common errors, exam keys and how questions are typically asked.

1

Topic 1. Introduction to the course

What biology is, characteristics of living things, levels of organization and the scientific method.

T1

⭐ Key: introductory, conceptual block of low technical weight, but it usually gives quick points on theoretical questions. Master definitions and the scientific method.

1.1 Importance of biology as a science

Biology is the science that studies life at all its levels: from molecules to ecosystems.
It contributes to health, agriculture, biotechnology, conservation and understanding of natural phenomena.
It is based on empirical evidence and the scientific method, not opinions.
Key: distinguish basic science (seeks knowledge) from applied science (solves concrete problems).

1.2 Characteristics of living things

Made of cells: the cell is the structural and functional unit of life.
Maintain homeostasis: stable internal conditions despite external changes.
Carry out metabolism: a set of chemical reactions to obtain and use energy.
Grow and develop: increase in size and complexity in a regulated way.
Respond to stimuli: detect and react to environmental changes.
Reproduce and inherit: generate offspring with similar genetic material.
Evolve: populations change over generations.
Error: it's not just "moving" or "breathing"; the set of all 7 characteristics defines a living thing.

1.3 Fundamental concepts in biology

Organism: individual living thing.
Species: group of organisms that can reproduce with each other and produce fertile offspring.
Population: individuals of the same species in the same place and time.
Community: different populations living together in the same place.
Ecosystem: community + abiotic factors (soil, water, climate).
Biosphere: all the ecosystems on the planet.

1.4 Levels of organization of life

Ascending order: atom → molecule → organelle → cell → tissue → organ → organ system → organism → population → community → ecosystem → biosphere.
Each level has emergent properties that do not appear at the lower level.
Key: the cell is the first level at which life appears; an isolated atom or molecule is not a living thing.
Error: mixing up the order or skipping the cellular level in an ordering question.

1.5 Scientific method: importance and steps

Observation: noticing a fact or phenomenon in nature.
Question: clear formulation of what is to be investigated.
Hypothesis: tentative, falsifiable and testable explanation. Key: it must be possible to refute it with experiments.
Prediction: expected result if the hypothesis is correct. Usually takes the form "If… then…".
Experiment or data collection: test designed with an experimental group and a control group.
Analysis and conclusion: interpretation based on evidence. The hypothesis is supported or rejected, not "proven" as absolute truth.
Independent variable: the one the researcher manipulates (cause).
Dependent variable: the one that is measured (effect).
Control group: group identical to the experimental one except for the variable under study.
Scientific theory: broad explanation backed by a large body of evidence (not a "guess"). Error: in everyday language "theory" means supposition; in science it means a well-supported explanation.
Scientific law: describes an observed regularity; it does not explain why it occurs.
How it's asked: "After stating the hypothesis and prediction, what comes next?" → the experiment. "Difference between theory and law" → theory explains, law describes.

2

Topic 2. Chemical composition of living things

Bioelements, bonds, water, pH, biomolecules (carbohydrates, lipids, proteins, nucleic acids).

T2

⭐ Key: high-yield exam topic. Master chemical bonds, water properties, pH and especially the four biomolecules with their monomers and functions.

2.1.1 Chemical elements and inorganic compounds

Primary bioelements (CHONPS): carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, phosphorus, sulfur. They make up ~96% of the mass of living things.
Secondary bioelements: Ca, Na, K, Mg, Cl. Essential ions in small amounts.
Trace elements: Fe, Cu, Zn, Mn, I… present in traces but indispensable (e.g. Fe in hemoglobin, I in the thyroid).
Key inorganic compounds: water, mineral salts, gases (O₂, CO₂).
Key: carbon is central because of its ability to form 4 bonds and long chains, the basis of every organic biomolecule.

2.1.2 Molecules and chemical bonds

Ionic bond: one atom gives electrons, another gains them. E.g.: NaCl. Soluble in water, conducts electricity in solution.
Nonpolar covalent bond: electrons shared equally. E.g.: C-H, C-C. Small electronegativity difference.
Polar covalent bond: electrons shared unequally. E.g.: O-H in water. Generates dipoles.
Hydrogen bond: weak attraction between an H already bonded to an electronegative atom (O, N, F) and another nearby electronegative atom. Individually weak, collectively decisive.
Key: hydrogen bonds are responsible for most of water's properties and for holding the DNA double helix together.
Error: confusing "polar covalent" with "ionic". Polar shares (unequally), ionic transfers.

2.1.3 Chemistry of water

It is polar (O partially negative, H partially positive).
Cohesion: water molecules attract each other through hydrogen bonds → surface tension.
Adhesion: water sticks to polar surfaces → capillarity (rises through thin tubes, essential in plants).
High specific heat: absorbs a lot of heat before its temperature rises → stabilizes the temperature of organisms and oceans.
High heat of vaporization: requires a lot of energy to evaporate → cooling through sweating.
Anomalous density: ice is less dense than liquid water → it floats, insulates bodies of water and allows life beneath the ice.
"Universal" solvent: dissolves polar and ionic substances. Hydrophobic (nonpolar) substances do not dissolve.
Exam key: almost all of these properties are explained by hydrogen bonds.

2.1.4 Acids, bases and pH

pH measures the concentration of H⁺ ions (hydronium H₃O⁺) in a solution.
Scale 0–14: 0 = very acidic, 7 = neutral, 14 = very basic.
Each unit is 10×: pH 3 is 10 times more acidic than pH 4 and 100 times more acidic than pH 5.
Acid: releases H⁺ in solution (HCl).
Base: accepts H⁺ or releases OH⁻ (NaOH).
Buffer: system that resists pH changes. E.g.: bicarbonate/carbonic acid in blood.
Error: "pH 3 is twice as acidic as pH 4". No: it is 10 times more acidic (logarithmic scale).

2.2.1 Carbohydrates

Main function: quick energy and structure.
Monosaccharides: basic unit. Glucose, fructose, galactose, ribose (in RNA), deoxyribose (in DNA).
Disaccharides: two monosaccharides joined by a glycosidic bond. Sucrose (glucose+fructose), lactose (glucose+galactose), maltose (glucose+glucose).
Polysaccharides:
- Starch: energy reserve in plants.
- Glycogen: energy reserve in animals (liver and muscle).
- Cellulose: structure in plant cell walls. Humans cannot digest it.
- Chitin: exoskeleton of arthropods and cell walls of fungi.
Key: starch = plant, glycogen = animal, cellulose = plant wall, chitin = arthropods/fungi.
Error: confusing glycogen (animal reserve) with cellulose (plant structure).

2.2.2 Lipids

Common characteristic: hydrophobic (insoluble in water) due to their long nonpolar regions.
Triglycerides (fats and oils): glycerol + 3 fatty acids. Function: concentrated energy reserve.
Saturated vs unsaturated: saturated have no double bonds (solid at room temperature, animal fats). Unsaturated have double bonds (liquid, vegetable oils).
Phospholipids: glycerol + 2 fatty acids + phosphate group. Amphipathic: hydrophilic head, hydrophobic tail. Form bilayers → cell membranes.
Steroids: 4 carbon rings. Cholesterol, sex hormones (estrogen, testosterone), cortisol.
Waxes: waterproofing agents (plant cuticle, feathers).
Key: phospholipids form bilayers because they are amphipathic.
Error: "lipids are polymers". They are not: they are not formed by repeated monomers like carbohydrates or proteins.

2.2.3 Proteins

Monomer: amino acid (20 different ones in living things). Each has an amino group, a carboxyl group and a variable R group.
Peptide bond: joins the carboxyl group of one amino acid with the amino group of the next, releasing water (dehydration synthesis).
Primary structure: amino acid sequence.
Secondary structure: alpha helix or beta sheet, maintained by hydrogen bonds between carbonyls and aminos.
Tertiary structure: total 3D folding of the chain, maintained by interactions between R groups (disulfide, ionic, hydrophobic bonds, hydrogen bonds).
Quaternary structure: assembly of several polypeptide chains (e.g.: hemoglobin = 4 subunits).
Denaturation: loss of 3D structure due to heat, extreme pH or chemical agents. The protein loses its function.
Functions: enzymes (catalysis), structural (keratin, collagen), transport (hemoglobin), defense (antibodies), signaling (hormones such as insulin), motor (actin, myosin).
Key: function depends on shape; shape depends on the amino acid sequence.
Error: "a denatured protein only changes its sequence". No: the sequence (primary structure) does not change; what is lost is the folding.

2.2.4 Nucleic acids

Monomer: nucleotide = nitrogenous base + sugar (pentose) + phosphate group.
Bases:
- Purines (2 rings): adenine (A), guanine (G).
- Pyrimidines (1 ring): cytosine (C), thymine (T, DNA only), uracil (U, RNA only).
DNA: sugar = deoxyribose, double antiparallel strand in a helix, bases A-T and C-G via hydrogen bonds.
RNA: sugar = ribose, single strand, bases A-U and C-G.
DNA function: store genetic information.
RNA function: intermediary and executor (mRNA transcribes, tRNA transports amino acids, rRNA forms the ribosome).
Key: base pairing A-T (DNA) or A-U (RNA), C-G always.
Error: including T in RNA or U in DNA.

3

Topic 3. Cell biology

Cell theory, prokaryote vs. eukaryote, organelles, membrane, transport, osmosis and cell junctions.

T3

⭐ Key: topic with the most questions in Unit 1. Master prokaryote/eukaryote differences, organelle functions and especially transport types and osmosis.

3.1.1 Cell theory

All living things are made up of one or more cells.
The cell is the structural and functional unit of life.
Every cell comes from another pre-existing cell (Virchow).
Key: cell theory was built with contributions from Schleiden (plants), Schwann (animals) and Virchow (origin).

3.1.2 Characteristics common to all cells

Plasma membrane that separates them from the environment.
Cytoplasm with aqueous cytosol.
Ribosomes to synthesize proteins.
Genetic material (DNA).
Ability to obtain energy and reproduce.

3.1.3 Prokaryotes vs. eukaryotes

Prokaryotes: no defined nucleus (DNA free in nucleoid), no membrane-bound organelles, smaller ribosomes (70S), generally unicellular. Bacteria and archaea.
Eukaryotes: true nucleus surrounded by a nuclear envelope, membrane-bound organelles (mitochondria, ER, Golgi, lysosomes, etc.), 80S ribosomes. Plants, animals, fungi, protists.
Size: prokaryotes 1–10 µm, eukaryotes 10–100 µm.
Key: "no defined nucleus" is the most commonly tested difference.
Error: saying that prokaryotes have no ribosomes. They do, just different ones (70S).

3.1.4.1 The nucleus

Contains most of the cell's DNA.
Nuclear envelope: double membrane with nuclear pores that regulate the passage of large molecules.
Nucleolus: dense internal region where ribosomes are synthesized.
Chromatin: DNA + proteins (histones) in an uncondensed state during interphase.

3.1.4.2 Endomembrane system

Rough endoplasmic reticulum (RER): with attached ribosomes. Synthesis of proteins that will be secreted or go to membranes.
Smooth endoplasmic reticulum (SER): no ribosomes. Lipid synthesis, detoxification, Ca²⁺ storage.
Golgi apparatus: receives vesicles from the ER, modifies, packages and directs proteins to their destination. "Packaging center".
Lysosomes (animals): vesicles with digestive enzymes; they degrade macromolecules and old organelles.
Vacuoles (plants and protists): storage, turgor maintenance.
Key: the typical flow is RER → vesicles → Golgi → vesicles → membrane or final destination.

3.1.4.3 Other key organelles

Mitochondria: double membrane (inner membrane with cristae), inner matrix. Site of cellular respiration and ATP production. Has its own DNA.
Chloroplast (plants and algae): double membrane + thylakoids (internal sacs where the light-dependent reactions occur) and stroma (where the Calvin cycle occurs). Has its own DNA.
Ribosomes: no membrane. Synthesize proteins. Free in the cytosol or attached to the RER.
Peroxisomes: degradation of hydrogen peroxide and oxidation of fatty acids.
Key: mitochondria and chloroplasts have their own DNA → endosymbiotic theory.

3.1.4.4 Surface specializations

Cell wall: cellulose in plants, chitin in fungi, peptidoglycan in bacteria. Provides shape and protection.
Glycocalyx: carbohydrate layer on the animal cell surface. Involved in cell recognition.
Cilia: short and numerous. Move fluids or propel the cell.
Flagella: long and few. Cell motility (sperm, bacteria).
Microvilli: projections that increase the absorption surface area (intestine).

3.1.4.5 Cytoskeleton

Network of protein fibers that gives shape, support and enables movement.
Microfilaments (actin): muscle contraction, cell division.
Microtubules (tubulin): mitotic spindle, intracellular transport, cilia and flagella.
Intermediate filaments (keratin, etc.): mechanical resistance.

3.2.1 Plasma membrane model

Fluid mosaic model (Singer and Nicolson, 1972).
Phospholipid bilayer: hydrophilic heads facing outward, hydrophobic tails facing inward.
Cholesterol: intercalated among phospholipids, regulates fluidity.
Integral (transmembrane) proteins: span the bilayer. Function as channels, transporters, receptors.
Peripheral proteins: on one face of the membrane. Support and signaling functions.
Glycoproteins and glycolipids: bear carbohydrates; serve in cell recognition.
Selectively permeable: allows some substances through and not others.

3.2.2.1 Passive transport (no ATP expenditure)

Simple diffusion: movement of molecules down a concentration gradient (high → low). For small, nonpolar molecules (O₂, CO₂).
Facilitated diffusion: down the gradient, but uses carrier proteins or channels (for ions, glucose).
Osmosis: diffusion of water across a semipermeable membrane, from a region of lower solute concentration to a region of higher solute concentration.
Key: passive transport never uses ATP.

3.2.2.2 Active transport (with ATP expenditure)

Primary active: uses ATP directly. E.g.: Na⁺/K⁺ pump (pumps out 3 Na⁺, brings in 2 K⁺ per ATP).
Secondary active: uses the gradient generated by another active transport process (cotransport).
Endocytosis: the cell takes in material by engulfing it with membrane. Phagocytosis (solids), pinocytosis (liquids), receptor-mediated endocytosis.
Exocytosis: the cell releases material by fusing a vesicle with the membrane.
Mistake: "facilitated transport uses ATP". No: it uses proteins but is passive, moving with the gradient.

3.2.3 Types of osmotic solutions

Isotonic: equal solute concentration on both sides → no net water flow.
Hypotonic: lower concentration outside → water enters the cell. Red blood cells: hemolysis. Plants: turgidity (the cell wall prevents bursting).
Hypertonic: higher concentration outside → water leaves the cell. Red blood cells: crenation (they shrivel). Plants: plasmolysis (the membrane separates from the wall).
Key: water always moves toward where there is more solute.
Mistake: confusing "hypo" with "hyper" relative to the cell. Remember: hypotonic = cell swells, hypertonic = cell shrinks.

3.2.5 Cell junctions

Tight junctions: seal the space between cells (impermeable). E.g.: intestinal epithelium.
Adherens junctions and desmosomes: provide mechanical resistance. E.g.: skin, cardiac muscle.
Gap junctions: channels that allow ions and small molecules to pass between neighboring cells.
Plasmodesmata (plants): equivalent of gap junctions in plants; pass through the cell wall.

4

Topic 4. Fundamentals of metabolism

Thermodynamics, ATP, redox, enzymes, regulation.

T4

⭐ Key: conceptual foundation for photosynthesis and respiration. Mastering enzymes (active site, inhibition, factors) tends to earn easy points.

3.3.1 Energy and the laws of thermodynamics

First law: energy is neither created nor destroyed; it is transformed.
Second law: in every transformation, some energy is dispersed as heat; the entropy (disorder) of the universe increases.
Living things do not violate the second law: they maintain internal order thanks to a continuous input of energy and increase the disorder of their surroundings.
Energy flow: Sun → producers (plants) → consumers → decomposers. Energy flows unidirectionally; nutrients are recycled.

3.3.2 Exergonic and endergonic reactions

Exergonic (ΔG < 0): releases energy, is spontaneous. E.g.: ATP hydrolysis, cellular respiration.
Endergonic (ΔG > 0): requires energy, non-spontaneous. E.g.: protein synthesis, photosynthesis.
Coupling: the cell couples exergonic reactions (ATP→ADP) with endergonic ones so that the latter can proceed.
Key: ATP is the "currency" of coupling.

3.3.3 ATP, the energy currency

ATP = adenosine triphosphate: adenosine (adenine + ribose) + 3 phosphate groups.
The bonds between phosphates are "high energy": when the last one is hydrolyzed (ATP → ADP + Pi), ~7.3 kcal/mol is released.
ATP is not "stored" in large quantities; it is continuously synthesized and consumed.
ATP synthesis: ADP + Pi + energy → ATP. Occurs in respiration, photosynthesis and fermentation.

3.3.4 Redox reactions

Oxidation: loss of electrons (also loss of H or gain of O).
Reduction: gain of electrons (gain of H or loss of O).
Mnemonic: "OIL RIG" — Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain.
Carriers: NAD⁺/NADH and NADP⁺/NADPH (accept or donate electrons and H).
In metabolism, energy typically "travels" as electrons carried by these molecules.

3.3.5 Enzymes, coenzymes and cofactors

Enzyme: a protein (or catalytic RNA) that speeds up biological reactions without being consumed.
Active site: the region of the enzyme where the substrate binds.
They reduce the activation energy required for the reaction to occur.
Induced-fit model: the active site changes slightly upon substrate binding (modern version of the rigid "lock-and-key" model).
Specificity: each enzyme recognizes a specific substrate or type of reaction.
Cofactors: inorganic ions (Mg²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺) that assist the enzyme.
Coenzymes: organic molecules (NAD⁺, FAD, vitamins).
Competitive inhibition: the inhibitor binds to the active site, competing with the substrate.
Noncompetitive inhibition: the inhibitor binds to another site (allosteric) and changes the shape of the active site.
Negative feedback: the final product inhibits an enzyme at the beginning of the pathway. Enables regulation.
Factors affecting activity: temperature (each enzyme has an optimum), pH (also has an optimum), substrate concentration, presence of inhibitors.
Enzyme denaturation: extreme heat or pH destroys the 3D shape and the enzyme loses its function.
How it's asked: "When an inhibitor binds to the active site it is called…" → competitive. "When the final product inhibits an enzyme at the start of the pathway it is called…" → negative feedback.

5

Topic 5. Photosynthesis and cellular respiration

Chloroplast, light-dependent reactions, Calvin cycle, C3/C4/CAM, glycolysis, Krebs, electron transport chain, fermentation.

T5

⭐ Key: highest-weight topic in Unit 1. Memorize where each stage occurs, what goes in and what comes out, and the ATP yields.

3.4.1 Photosynthesis: the general process

Overall equation: 6 CO₂ + 6 H₂O + light → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂.
Autotrophic producers (plants, algae, cyanobacteria) capture solar energy and convert it into chemical energy.
The oxygen released comes from water, not from CO₂.
Two phases: light-dependent reactions (in thylakoids) and the Calvin cycle / carbon fixation (in the stroma).

3.4.2 Light-dependent reactions

Location: thylakoid membranes.
Pigments: chlorophyll a (primary), chlorophyll b, carotenoids.
Photosystem II (P680): absorbs light, excites electrons. The energy is used for photolysis of water: 2 H₂O → 4 H⁺ + 4 e⁻ + O₂. This is where oxygen is released.
The excited electrons pass through the thylakoid electron transport chain, generating an H⁺ gradient between the lumen and the stroma.
Photosystem I (P700): re-excites electrons, which ultimately reduce NADP⁺ to NADPH.
Chemiosmosis: H⁺ ions flow back to the stroma through ATP synthase, generating ATP.
Final products: ATP, NADPH and O₂.

3.4.3 Carbon fixation reactions (Calvin cycle)

Location: chloroplast stroma.
Does not directly require light, but uses the ATP and NADPH produced in the light-dependent reactions.
Stage 1 — Fixation: CO₂ + RuBP (5C) → 2 molecules of 3-PGA (3C). Catalyzed by Rubisco (the most abundant enzyme on the planet).
Stage 2 — Reduction: 3-PGA + ATP + NADPH → G3P (glyceraldehyde-3-phosphate).
Stage 3 — Regeneration: some G3P is used to regenerate RuBP; the rest exits the cycle and forms glucose and other sugars.
To produce one glucose (6C), 6 turns of the cycle are needed, along with 18 ATP and 12 NADPH.

3.4.4 C3, C4 and CAM adaptations

C3 (90% of plants): the first fixation product is 3-PGA (3C). Efficient in temperate climates, but they suffer photorespiration in hot climates (Rubisco fixes O₂ instead of CO₂).
C4 (corn, sugarcane): they spatially separate initial fixation (in mesophyll cells, using PEP carboxylase) from the Calvin cycle (in bundle-sheath cells). Reduces photorespiration. Efficient in hot climates.
CAM (cactus, pineapple): they temporally separate: stomata open at night to fix CO₂ (stored as malate), and during the day they run the Calvin cycle with stomata closed. Adapted to drought.
Key: C4 = spatial separation; CAM = temporal separation.

3.4.6 Chloroplast structure and pigments

Double membrane: outer and inner.
Thylakoids: flattened internal sacs where chlorophyll is found. Stacked they form grana (singular: granum).
Stroma: aqueous matrix surrounding the thylakoids. Site of the Calvin cycle.
Pigments: chlorophyll a (primary, absorbs red and blue, reflects green), chlorophyll b (accessory), carotenoids (yellow/orange, also accessory and antioxidant).

3.5.1 Aerobic cellular respiration — Overview

Overall equation: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ATP.
4 stages: glycolysis → pyruvate oxidation → Krebs cycle → electron transport chain.
Typical total yield: ~30–32 ATP per glucose.
It is the reverse of photosynthesis (both are needed in ecosystems).

3.5.2 Glycolysis

Location: cytoplasm. Does not require oxygen.
1 glucose (6C) → 2 pyruvate (3C).
Investment: 2 ATP. Production: 4 ATP + 2 NADH. Net: 2 ATP + 2 NADH.
Occurs in all organisms (prokaryotes and eukaryotes), both aerobic and anaerobic.

3.5.2.1 Pyruvate oxidation

Location: mitochondrial matrix.
Each pyruvate loses one CO₂ and binds to coenzyme A → acetyl-CoA (2C).
Per pyruvate: 1 CO₂ + 1 NADH.
Per glucose (2 pyruvates): 2 CO₂ + 2 NADH.

3.5.3 Citric acid cycle (Krebs cycle)

Location: mitochondrial matrix.
Per acetyl-CoA (1 turn): 3 NADH + 1 FADH₂ + 1 ATP (or GTP) + 2 CO₂.
Per glucose (2 turns): 6 NADH + 2 FADH₂ + 2 ATP + 4 CO₂.
This is where the complete oxidation of carbon is finished.

3.5.4 Electron transport chain and oxidative phosphorylation

Location: inner mitochondrial membrane (cristae).
NADH and FADH₂ donate electrons to the chain.
The passage of electrons pumps H⁺ from the matrix to the intermembrane space, generating a gradient.
O₂ is the final electron acceptor: O₂ + e⁻ + H⁺ → H₂O. That is why we need to breathe oxygen.
The H⁺ gradient drives ATP synthase → produces a large amount of ATP. This is called chemiosmosis.
Approximate yield: ~26–28 ATP in this stage.
Mistake: "oxygen produces ATP". No: oxygen accepts electrons; ATP is produced by ATP synthase using the H⁺ gradient.

3.5.5 Fermentation (anaerobic)

When it occurs: when oxygen is not available.
Main function: regenerate NAD⁺ from NADH so that glycolysis can continue.
Lactic acid fermentation: pyruvate + NADH → lactate + NAD⁺. In muscle during intense exercise, in yogurt bacteria.
Alcoholic fermentation: pyruvate → acetaldehyde + CO₂ → ethanol + NAD⁺. In yeasts (beer, wine, bread).
Total yield: only 2 ATP per glucose (from glycolysis).
Key: fermentation does not produce more ATP than glycolysis; it only regenerates NAD⁺ so that glycolysis can continue.

⏰ 30 minutes before the exam — The critical minimum

Scientific method: after hypothesis and prediction → experiment. Independent variable = cause, dependent variable = effect.
Water: its properties arise from hydrogen bonds.
Biomolecules: Carbohydrates = monosaccharides. Lipids = not polymers, hydrophobic. Proteins = amino acids joined by peptide bonds. Nucleic acids = nucleotides.
Prokaryote vs. eukaryote: prokaryotes do not have a defined nucleus or membrane-bound organelles.
Transport: passive = no ATP; active = requires ATP. Facilitated diffusion is also passive.
Osmosis: hypotonic → cell swells. Hypertonic → cell shrinks.
Enzymes: inhibitor at active site = competitive. Allosteric site = noncompetitive. Final product inhibits first enzyme = negative feedback.
Photosynthesis: light-dependent reactions in thylakoids (produce ATP, NADPH, O₂). Calvin cycle in stroma (fixes CO₂ with Rubisco).
Respiration: glycolysis in cytoplasm. Pyruvate oxidation and Krebs in the matrix. Chain in the inner membrane. O₂ is the final acceptor; ATP is produced by ATP synthase.
Fermentation: regenerates NAD⁺. Does not produce more ATP than glycolysis (only 2).

📘 First unit

🗺️ First unit coverage

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📘 First unit

📝 Exam-style mock — P1

25 multiple-choice questions + 4 short-answer + 1 matching. University exam-style format.

📚 Theory summary

Complete content organized by topics 4–5–6. Use it before practicing. Each subtopic includes the most common mistakes to avoid.

4

Topic 4. The genetic bases of life

Chromosomal organization, cell cycle, meiosis, inheritance, DNA, gene expression and biotechnology.

T4

⭐ Key: the most extensive block and the one with the highest weight. Mastering the cell cycle, meiosis, Mendelian inheritance and gene expression guarantees points.

4.1 DNA organization

Human DNA is ~2 meters long per cell; to fit in the nucleus it is compacted at multiple levels.
Levels of packaging: DNA → nucleosome (DNA wrapped around 8 histones) → chromatin (string of nucleosomes) → chromosome (maximum condensation, visible during division).
Karyotype: an ordered representation of all the chromosomes of a cell, grouped in pairs. Used to detect numerical or structural abnormalities.
Haploid (n): a single copy of each chromosome → gametes. Diploid (2n): two copies → somatic cells. Humans: 2n=46 (23 pairs).
Heterochromatin: highly condensed, transcriptionally less active (silenced genes). Euchromatin: more relaxed, active in transcription.
Key: the degree of compaction determines whether genes are expressed or silenced. Connects to epigenetics (4.4.8) and gene regulation (4.6).
Mistake: DNA compaction is not merely structural; it controls which genes are transcribed.

4.1.1 Chromosome anatomy (technical level)

Sister chromatids: the two identical DNA copies produced by replication, joined at the centromere.
Centromere: the region of the chromosome (not an organelle) where sister chromatids are held together until anaphase. It is constitutive heterochromatin.
Kinetochore: a protein complex assembled on the centromere to which spindle microtubules attach. Each chromatid has its own kinetochore.
Telomere: the end of the chromosome; a repeated sequence (TTAGGG in vertebrates) that protects against degradation and prevents ends from fusing. It shortens with each replication.
Telomerase: enzyme that adds repeats to the telomere. Active in germline and stem cells; inactive in somatic cells (hence aging); reactivated in many cancers (hence they are "immortal").
Cohesin: a protein complex that physically holds sister chromatids together. It is cleaved by separase in anaphase.
Centriole / centrosome: organelle of the cytoplasm (not of the chromosome) from which the mitotic spindle radiates in animal cells.
⚠️ Exam trap: Centriole ≠ centromere ≠ kinetochore. Centriole = cytoplasmic organelle that organizes the spindle. Centromere = chromosomal region where chromatids are held. Kinetochore = protein on the centromere where microtubules anchor.
✏️ Fill in: Sister chromatids are held together by the protein ___ (cohesin) and separated in anaphase by the enzyme ___ (separase). Spindle microtubules anchor to the ___ (kinetochore), which sits on the ___ (centromere). The ends of the chromosome are called ___ (telomeres) and are maintained by the enzyme ___ (telomerase).
🔬 Scenario: What would happen if telomerase is mutated? Telomeres shorten with each division; when they reach a critical threshold, the cell triggers apoptosis or enters senescence (cellular aging).
🔬 Scenario: What would happen if a cancer cell reactivates telomerase? Its telomeres do not shorten, it evades senescence and becomes potentially "immortal" (can divide indefinitely).

4.2 Cell cycle and mitosis

The cell cycle is the ordered sequence of stages a cell passes through from its formation until it divides again. In eukaryotic cells it includes interphase and M phase. Its function is to enable growth, repair, tissue maintenance and, in certain cases, reproduction.
Interphase: the longest stage of the cell cycle; it is not a resting phase. During it the cell is metabolically active, grows, synthesizes components and prepares for division.
G1: the cell increases in size, synthesizes proteins, forms organelles and carries out its normal functions. It also evaluates whether conditions are suitable to continue the cycle. Key: in G1 the cell has not yet duplicated its DNA.
S: DNA synthesis (replication) occurs. As a result, each chromosome is duplicated into two sister chromatids joined at the centromere. Key: after S phase there is more DNA, but no more independent chromosomes; each chromosome is duplicated.
G2: the cell continues growing, synthesizes proteins needed for division and checks that DNA replication was completed correctly before entering M phase.
Mistake: interphase does not mean inactivity. In G1, S and G2, growth, synthesis, checkpoints and preparation for division all occur.
M phase: the cell division stage. Includes mitosis, which divides the nucleus, and cytokinesis, which divides the cytoplasm.
Mitosis: process by which the duplicated genetic material is distributed in an orderly fashion between two daughter nuclei.
Prophase: chromatin condenses and forms visible chromosomes. Each chromosome consists of two sister chromatids. The mitotic spindle begins to form.
Prometaphase: the nuclear envelope breaks down and spindle microtubules attach to the chromosomes.
Metaphase: chromosomes align on the equatorial plate of the cell. This alignment ensures that subsequent separation occurs correctly.
Anaphase: sister chromatids separate and migrate toward opposite poles of the cell. Key: in mitosis what separates are sister chromatids, not homologous chromosomes.
Telophase: chromosomes arrive at the poles, begin to decondense and two nuclei re-form.
Cytokinesis: the cytoplasm divides and two daughter cells are produced. Key: mitosis divides the nucleus; cytokinesis divides the cytoplasm.
Result of mitosis: two daughter cells genetically very similar to the parent cell, with the same chromosome number. Calculation: may involve number of daughter cells, preservation of 2n and counting chromatids/chromosomes before and after anaphase.
Checkpoints: checkpoints verify that the cell only advances when conditions are correct.
G1 checkpoint: checks cell size, nutrient availability, external signals and overall status before entering replication.
G2 checkpoint: verifies that DNA replication was completed properly before initiating mitosis.
Metaphase checkpoint: ensures chromosomes are properly attached to the spindle before they separate.
p53: the p53 protein participates in cell cycle control. If it detects significant DNA damage, it can halt the cycle and promote repair, or activate mechanisms that prevent a damaged cell from continuing to divide. Key: checkpoints and p53 help prevent genetic errors and abnormal proliferation.
Apoptosis: a programmed and regulated cell death. It eliminates damaged, unnecessary or potentially dangerous cells, and is important in development, tissue renewal and maintenance of cellular balance. Mistake: apoptosis is not any cell death. It must not be confused with necrosis, which typically results from acute, disorganized damage.
🔬 Scenario: What would happen if p53 is mutated and non-functional? The cell does not halt the cycle even with DNA damage, is not repaired and does not undergo apoptosis, and can keep dividing while accumulating mutations. That is why p53 mutations appear in more than 50% of human cancers.
🔬 Scenario: What would happen if the metaphase checkpoint fails? A chromatid might not be properly attached to the spindle and anaphase would begin anyway → one daughter cell receives an extra chromosome and the other one fewer (aneuploidy). In meiosis this same error is called nondisjunction and gives rise to trisomies such as Down syndrome.

4.2.3 Molecular regulation: cyclins, CDK and APC/C

Cyclins: proteins whose concentration oscillates throughout the cycle. Each phase has its characteristic cyclin (G1/S cyclin, S cyclin, M cyclin).
CDK (cyclin-dependent kinases): enzymes that phosphorylate other proteins and control cycle progression. On their own they are inactive; they are activated upon binding to a cyclin.
MPF (Maturation-Promoting Factor): M cyclin + CDK1 complex. When activated at the end of G2, it triggers entry into mitosis.
APC/C (Anaphase-Promoting Complex): activated in metaphase and marks securin and M cyclins for destruction.
Separase: enzyme that, once released from degraded securin, cleaves the cohesin that held sister chromatids together → allows anaphase.
🔑 Key — anaphase cascade: Active APC/C → degrades securin → releases separase → separase cleaves cohesin → chromatids separate → anaphase begins.
✏️ Fill in: The complex ___ (APC/C) initiates anaphase by marking ___ (securin) for destruction, releasing the enzyme ___ (separase), which cleaves ___ (cohesin) that held sister chromatids together.
🔬 Scenario: What would happen if a mutation prevents securin from being degraded? Separase would never be activated, cohesin would not be cleaved and chromatids would not separate → cell arrested in metaphase. Similar to the mechanism of some anti-tumor drugs.

4.2.1 Functions of cell division

It enables growth and development of the multicellular organism.
It replaces dead or damaged cells and participates in tissue repair and renewal.
In unicellular organisms, cell division functions as reproduction.
It is essential for maintaining the continuity of life in both unicellular and multicellular organisms.
Key: not all cell division has the same purpose; mitosis is associated with growth and maintenance, meiosis with gamete formation.

4.2.2 Binary fission

It is the typical cell division mechanism of prokaryotes.
The circular DNA replicates and each copy attaches to different regions of the membrane.
The cell elongates, separates the DNA copies and forms a septum that divides it in two.
It produces two daughter cells that are genetically very similar, unless mutations occur.
Mistake: do not confuse binary fission with mitosis; bacteria do not undergo mitosis because they have no nucleus or mitotic spindle.

4.2.6 Cell death

Apoptosis is a programmed, orderly and regulated cell death.
It is important during embryonic development, the elimination of damaged cells and the maintenance of tissue balance.
Necrosis is usually associated with intense damage, cell rupture and inflammation.
Apoptosis helps prevent problems such as abnormal cell proliferation.
Mistake: apoptosis and necrosis are not synonyms; the former is controlled and the latter is usually a consequence of damage.

4.3 Meiosis

Meiosis is a specialized cell division that halves the chromosome number and produces haploid cells. It occurs in organisms with sexual reproduction and is fundamental for gamete formation and genetic variability.
Before meiosis: DNA replicates once during the S phase of interphase. ⚠️ Mistake: between meiosis I and meiosis II, no new DNA replication occurs.
Biological importance: after fertilization, the chromosome number of the species remains stable (n + n = 2n). It also generates genetic variability, which promotes diversity and adaptation in populations.
Meiosis I — reductional division: reduces the chromosome number from diploid to haploid. Here, homologous chromosomes are separated.
Prophase I: homologous chromosomes pair up (synapsis) and crossing over occurs. Key: this is the most important stage; without it there would be no recombination. It is subdivided into 5 substages:
→ Leptotene: chromosomes begin to condense and are visible as thin threads.
→ Zygotene: homologous chromosomes begin to pair (synapsis) through the synaptonemal complex (a zipper-like protein structure).
→ Pachytene: synapsis is complete; crossing over occurs. Each paired homolog forms a tetrad or bivalent (4 chromatids).
→ Diplotene: homologs begin to separate but remain joined at crossing-over points called chiasmata (visible under the microscope).
→ Diakinesis: maximum condensation; chiasmata move toward the ends and homologs are ready to align.
✏️ Fill in: Synapsis begins at the ___ (zygotene) substage thanks to the ___ (synaptonemal) complex. Crossing over occurs in ___ (pachytene). The physical exchange points are called ___ (chiasmata) and are visible at the ___ (diplotene) substage.
Metaphase I: pairs of homologous chromosomes (tetrads) align at the equator. The random orientation of each pair is independent assortment.
Anaphase I: homologous chromosomes (one paternal, one maternal) separate and migrate to opposite poles. Sister chromatids remain joined. ⚠️ Common mistake: in meiosis I, homologs separate — NOT sister chromatids.
Telophase I + Interkinesis: 2 haploid cells form; each chromosome still has two sister chromatids. There is NO new replication during interkinesis.
Meiosis II — equational division: does not further reduce the chromosome number. It works like mitosis but from haploid cells.
Anaphase II: sister chromatids separate. Key: in meiosis II, chromatids DO separate (just as in mitosis).
Final result: 4 genetically distinct haploid cells. 3 sources of variability: ①crossing over in prophase I; ②independent assortment of homologs in metaphase I; ③random fertilization.
🔬 Scenario: What would happen if there were NO crossing over? Gametes would only combine complete paternal or maternal chromosomes without mixing segments. Much less variability and reduced adaptive capacity of populations.
🔬 Scenario: A pair of homologs fails to separate in anaphase I (nondisjunction) → 2 cells end up with an extra chromosome (n+1) and 2 with one fewer (n−1). If fertilized, they form a zygote with trisomy (e.g. Down syndrome) or monosomy (e.g. Turner syndrome).
Calculation: reduction from 2n to n, number of resulting cells (4), counting chromosomes/chromatids at each stage, comparison of meiosis I vs II.

4.3.1 Sexual reproduction and variability

Sexual reproduction combines genetic material from two parents.
Meiosis and fertilization increase the genetic variability of offspring.
Genetic variability favors adaptation of populations to environmental changes.
Crossing over and independent assortment are important sources of variation.
Key: genetic variability does not automatically mean "better", but it does mean greater diversity on which selection can act.

4.3.3 Comparison of meiosis and mitosis

Mitosis produces 2 nearly identical diploid daughter cells; meiosis produces 4 different haploid cells.
Mitosis involves a single nuclear division; meiosis involves two successive divisions.
In mitosis there is no synapsis or crossing over; in meiosis there is, in prophase I.
Mitosis preserves the chromosome number (2n→2n); meiosis halves it (2n→n).
Key: mitosis = growth, repair and maintenance; meiosis = sexual reproduction and genetic variability.

Feature	Mitosis	Meiosis I	Meiosis II
Prior replication	Yes (S phase)	Yes (S phase)	NO
Synapsis and crossing over	No	Yes (prophase I)	No
What aligns in metaphase	Individual chromosomes	Homolog pairs (tetrads)	Individual chromosomes
What separates in anaphase	Sister chromatids	Homologous chromosomes	Sister chromatids
Result	2 identical 2n cells	2 n cells (chromatids still joined)	4 distinct n cells
Reduces chromosomes	No (2n→2n)	Yes (2n→n)	No (n→n)
Main function	Growth, repair	Variability + reduction	Separate chromatids

4.3.4 Mitotic and meiotic cell divisions in the eukaryotic life cycle

Meiosis forms haploid gametes in sexually reproducing organisms.
Fertilization unites two gametes and restores the diploid number.
From the zygote, mitosis enables growth, development and formation of the multicellular organism.
In the eukaryotic life cycle, meiosis, fertilization and mitosis complement each other.
Key: meiosis reduces chromosomes; fertilization restores them; mitosis maintains the chromosome number in somatic cells.

4.4.1 Physical basis of inheritance: basic concepts

Gene: unit of hereditary information.
Allele: alternative version of a gene.
Locus: position occupied by a gene on a chromosome.
Genotype: genetic composition of an individual; phenotype: observable expression.
Homozygous: two identical alleles; heterozygous: two different alleles.
Key: do not confuse genotype with phenotype; phenotype results from the expression of the genotype and its interaction with the environment.

4.4.1.1 Mendelian inheritance: general idea

Mendelian inheritance explains how certain traits are transmitted from one generation to the next through alleles.
It is based on segregation of alleles during gamete formation and on the combination of those alleles during fertilization.
Its principles work best for traits determined by a single gene with simple dominance.
Key: Mendelian inheritance connects the basic concepts of gene, allele and genotype with the proportions observed in offspring.
Mistake: not all hereditary traits follow simple Mendelian patterns.

4.4.2 Mendel's Laws

Law of segregation: the two alleles of a pair separate during gamete formation.
Law of independent assortment: genes on different chromosomes are distributed independently.
Punnett squares allow prediction of expected genotypes and phenotypes in offspring.
In an independent dihybrid cross, the classic F2 phenotypic ratio is 9:3:3:1.
The test cross helps infer the genotype of an individual with a dominant phenotype.
Worked example — monohybrid cross Aa × Aa: Let A = dominant (e.g. tall stem), a = recessive (e.g. short stem). Each parent produces gametes A and a in equal proportion. The Punnett square gives: 1 AA : 2 Aa : 1 aa (genotypic ratio 1:2:1). Phenotypically: 3 tall (AA + Aa) : 1 short (aa) → phenotypic ratio 3:1. Frequency of heterozygote Aa = 2/4 = 50 %. Mistake: confusing 1:2:1 (genotype) with 3:1 (phenotype); they are different ratios.
Worked example — dihybrid cross AaBb × AaBb: With independent assortment, you get 9 combinations with at least one dominant A and one dominant B : 3 dominant A, homozygous b : 3 homozygous a, dominant B : 1 aabb → phenotypic ratio 9:3:3:1. This ratio is a key exam answer.
Calculation: may require Punnett squares, probabilities, mono- and dihybrid ratios.
Mistake: Mendelian independence does not apply the same way when there is genetic linkage.

4.4.7 Non-Mendelian patterns

Incomplete dominance: heterozygote with intermediate phenotype.
Codominance: both alleles expressed (e.g. type AB).
ABO: 3 alleles I^A, I^B, i → 6 genotypes.
Polygenic inheritance: multiple genes → continuous trait (height, skin color).
Pleiotropy: one gene → multiple phenotypic effects.

4.4.8 Epigenetics

Epigenetics studies heritable changes in gene expression without modifying the DNA base sequence.
It can involve DNA methylation and histone modifications.
These mechanisms activate or silence genes according to cell type, developmental stage or environment.
It helps explain why cells with the same DNA can have different functions.
Mistake: epigenetics does not mean mutation; the DNA sequence can remain unchanged.

4.4.9 Genetic linkage

Genes located on the same chromosome tend to be inherited together.
The closer two genes are, the less likely they are to be separated by crossing over.
Crossing over can break linkage and generate recombination.
Linkage modifies the expected proportions when compared to Mendelian independence.
Calculation: may relate to proportions of recombinants and non-recombinants if the course requires it.
Mistake: do not assume gene independence just because two traits are being studied.

4.4.10 Sex-linked inheritance and human genetic disorders

Some hereditary disorders result from gene mutations and others from chromosomal abnormalities.
Sex-linked inheritance refers to genes located on the sex chromosomes, especially on the X chromosome.
In males (XY), a recessive allele on the X chromosome is more likely to be expressed because there is no second X chromosome allele to mask it.
Examples of X-linked recessive traits are hemophilia and color blindness, which is why they are more frequently observed in males.
In contrast, Down, Turner and Klinefelter syndromes are examples of chromosomal abnormalities, not X-linked recessive inheritance.
Down corresponds to trisomy 21, Turner to X0 and Klinefelter to XXY.
Nondisjunction during meiosis can give rise to gametes with an abnormal chromosome number.
Calculation: may require sex-linked inheritance crosses or inference of family probabilities.
Mistake: do not confuse a disorder caused by a sex-linked gene mutation with an abnormality in chromosome number.

4.5 DNA: structure and replication

Structure: nucleotide = phosphate group + deoxyribose + base (A, T, G, C). Antiparallel double helix. Base pairing via H-bonds: A=T (2 bonds) and G≡C (3 bonds, stronger). Chargaff's rules: %A=%T and %G=%C. Watson and Crick model (1953), X-ray diffraction data from Franklin.
Semiconservative replication: each daughter molecule retains one old strand + one new strand. Demonstrated by Meselson and Stahl (1958) with nitrogen isotopes.
Bidirectional replication: starts at replication origins (one in prokaryotes, many in eukaryotes) and proceeds as two forks in opposite directions.
Key enzymes (order at the fork):
→ Helicase: opens the double helix by breaking H-bonds.
→ Topoisomerase (gyrase in prokaryotes): relieves supercoiling ahead of the fork. Many antibiotics (quinolones) target bacterial gyrase.
→ SSB: keep single strands separated and protect them.
→ Primase: synthesizes the RNA primer (~10 nt). DNA polymerase cannot start from scratch: it needs a free 3'-OH end.
→ DNA pol III (prok.) / Pol δ and ε (euk.): synthesizes new DNA in the 5'→3' direction, reads the template strand 3'→5'. Has proofreading activity.
→ DNA pol I: removes RNA primers and fills gaps with DNA.
→ DNA ligase: seals nicks by joining Okazaki fragments.
→ Telomerase: extends telomeres to prevent progressive shortening of the lagging strand.
Leading strand (continuous): synthesized in a single continuous step toward the fork. One primer.
Lagging strand (discontinuous): synthesized in Okazaki fragments (away from the fork) because the polymerase can only synthesize 5'→3' and the template strand runs in the opposite direction.
✏️ Fill in: The enzyme ___ (helicase) opens the double helix. ___ (topoisomerase) relieves supercoiling. ___ (SSB) proteins prevent strand reannealing. ___ (primase) synthesizes the primer. DNA polymerase synthesizes in the ___ (5'→3') direction. On the lagging strand, ___ (Okazaki) fragments form, joined by ___ (DNA ligase). ___ (telomerase) extends the telomeres.
🔬 Scenario: What would happen if topoisomerase fails? DNA ahead of the fork would accumulate so much torsional stress from supercoiling that helicase could not advance and replication would stop. (Application: antibiotics such as ciprofloxacin inhibit bacterial gyrase.)
🔬 Scenario: Why is the lagging strand synthesized in Okazaki fragments? Because DNA polymerase only synthesizes 5'→3', and the lagging template strand runs in the direction opposite to fork movement; it is therefore synthesized in short fragments "backward".
⚠️ Mistake: DNA polymerase NEVER synthesizes 3'→5'. It only adds nucleotides to the 3'-OH end. That is why it needs a primer and why the lagging strand exists.

Enzyme / protein	Function
Helicase	Breaks hydrogen bonds and opens the double helix
Topoisomerase (gyrase)	Relieves supercoiling ahead of the fork. Target of quinolone antibiotics
SSB	Keeps single strands separated and protects them from nucleases
Primase	Synthesizes the RNA primer (~10 nt); DNA pol cannot start from scratch
DNA polymerase III / Pol δ and ε	Synthesizes new DNA in the 5'→3' direction; has proofreading activity
DNA polymerase I	Removes RNA primers and fills gaps with DNA
DNA ligase	Seals nicks by joining Okazaki fragments
Telomerase	Extends telomeres; active in germline cells and cancers

4.5.1 DNA as genetic material

DNA stores hereditary information in most organisms.
Its stable structure and capacity for replication allow information to be transmitted from one generation to the next.
Genes are segments of DNA that contain functional information.
DNA directs the synthesis of RNA and proteins through gene expression.
Key: DNA as genetic material implies storage, transmission and expression of information.

4.5.4 Mutations

Mutations are changes in the DNA sequence. Origin: spontaneous (replication errors) or induced (UV radiation, X-rays, chemical mutagens).
Gene mutations by mechanism — substitution: one base is replaced by another. Transition: purine↔purine or pyrimidine↔pyrimidine (A↔G, C↔T). Transversion: purine↔pyrimidine (A↔C, G↔T).
Insertion: one or more bases are added → shifts the reading frame. Gene deletion: one or more bases are lost → also shifts the reading frame.
Gene mutations by effect on the protein:
→ Silent: changes the codon but does NOT change the amino acid (thanks to code degeneracy). Usually occurs at the 3rd base of the codon.
→ Missense: changes the codon AND changes the amino acid. Classic example: GAG→GUG in β-globin changes glutamic acid to valine → sickle cell anemia.
→ Nonsense: introduces a premature stop codon → truncated protein, generally non-functional.
→ Frameshift: insertion or deletion of bases (not a multiple of 3) that shifts the reading frame → changes all codons downstream of the mutation point → completely different protein from that point on.
Structural chromosomal mutations: Deletion: loss of a fragment (e.g. Cri-du-chat syndrome from deletion of the short arm of chr. 5). Duplication: fragment appears twice. Inversion: fragment is inverted. Translocation: fragment moves to another chromosome (e.g. 9-22 translocation → Philadelphia chromosome → chronic myeloid leukemia).
✏️ Fill in: Loss of a chromosomal fragment is called ___ (deletion), its double appearance is ___ (duplication), inverted is ___ (inversion), and moved to another chromosome is ___ (translocation). A substitution that does not change the amino acid is ___ (silent). One that introduces a premature stop codon is ___ (nonsense). An insertion/deletion that shifts the reading frame is ___ (frameshift).
Key: mutation is the original source of new alleles. Without mutation there is no variation; without variation there is no evolution.
⚠️ Mistake: mutation does not always mean serious disease. A silent mutation does not change the protein. The effect depends on the type of change and its context.
🔬 Scenario: What would happen if a mutation introduces a stop codon in the middle of a gene? Translation terminates early → truncated protein, generally non-functional (nonsense mutation). It can cause serious disease if the protein is essential.

4.6 Gene expression and regulation

DNA → mRNA (transcription, in nucleus) → protein (translation, ribosome).
AUG = start; UAA/UAG/UGA = stop. Codon = triplet in mRNA.
Eukaryotes: introns removed, exons joined; poly-A tail and 5' cap.
lac operon = regulation in prokaryotes.

4.6.1 The genetic code

The genetic code maps mRNA codons to specific amino acids.
It is nearly universal, degenerate and unambiguous.
Degenerate: different codons can encode the same amino acid.
Unambiguous: each codon specifies only one amino acid or signal.
Mistake: a codon is not the same as a gene; a codon is a triplet, not a complete protein.

4.6.2 Transcription

Transcription copies information from DNA to an RNA molecule. In eukaryotes it occurs in the nucleus.
Eukaryotic RNA polymerases: RNA Pol I transcribes ribosomal RNA. RNA Pol II transcribes mRNA (protein-coding genes). RNA Pol III transcribes tRNA and small RNAs.
TATA box: promoter sequence located ~25–30 nt before the transcription start site. It serves as an anchor for transcription factors that recruit RNA Pol II.
Transcription factors: proteins that bind the promoter and help (or prevent) transcription of specific genes. They are the basis of differential gene regulation.
Pre-mRNA processing in eukaryotes: ①Addition of 5' cap (7-methylguanosine; protects against degradation and facilitates translation initiation). ②3' polyadenylation (poly-A tail, ~200 A; stabilizes the mRNA). ③Splicing: removal of introns and joining of exons by the spliceosome.
Alternative splicing: exons from the same pre-mRNA can be combined in different ways → a single gene can produce several different proteins.
⚠️ Mistake: do not confuse the template strand (3'→5', read by the polymerase) with the coding strand (5'→3', same sequence as the mRNA with U instead of T).
✏️ Fill in: The RNA pol that transcribes protein-coding genes is ___ (RNA Pol II). The promoter site where it binds is called the ___ (TATA box). The process by which introns are removed is called ___ (splicing), carried out by the ___ (spliceosome) complex. The protection of the 5' end of the mRNA is called the ___ (5' cap).

4.6.3 Translation (expanded)

Types of RNA: mRNA (carries the message), tRNA (transports amino acids; recognizes codons through its anticodon), rRNA (structural and catalytic component of the ribosome — it is a ribozyme).
Ribosome in prokaryotes: 30S + 50S = 70S. In eukaryotes: 40S + 60S = 80S.
Ribosome sites: A site (aminoacyl: incoming charged tRNA). P site (peptidyl: growing chain; peptide bond forms here). E site (exit: empty tRNA leaves).
Initiation: in prokaryotes, the small subunit recognizes the Shine-Dalgarno sequence near the AUG. In eukaryotes, it recognizes the 5' cap and scans to the AUG in a Kozak context.
Elongation: aminoacyl-tRNA enters the A site → peptidyl transferase catalyzes the peptide bond → translocation: the ribosome advances one codon → the tRNA moves A→P→E.
Termination: a stop codon (UAA, UAG, UGA) reaches the A site → release factors enter → the protein is released.
Polysomes: multiple ribosomes simultaneously translate the same mRNA → greater protein production.
✏️ Fill in: The incoming tRNA arrives at the ___ (A) site. The peptide bond forms at the ___ (P) site. The empty tRNA exits through the ___ (E) site. In prokaryotes, initiation depends on the ___ (Shine-Dalgarno) sequence. In eukaryotes, the ___ (5' cap) and the ___ (Kozak) sequence. Stop codons are ___ (UAA, UAG, UGA).
🔬 Scenario: What would happen if a mutation changes the anticodon of a tRNA? That tRNA would deliver its amino acid to the wrong codon → many proteins would have a changed amino acid at specific positions. This can be lethal.

4.6.4.1 Gene regulation in prokaryotes: the lac operon

Prokaryotes regulate related genes by grouping them into operons. The E. coli lac operon (Jacob and Monod, 1961) is the classic model.
Components: Regulatory gene lacI (encodes the repressor); Promoter (Plac, where RNA polymerase binds); Operator (O, repressor binding site); Structural genes: lacZ (β-galactosidase), lacY (permease), lacA (transacetylase).
Negative regulation — the repressor: without lactose, the repressor binds the operator and blocks transcription. With lactose (allolactose acts as inducer), the repressor detaches from the operator → genes are transcribed.
Positive regulation — CAP/CRP: with low glucose (high cAMP), the CAP (CRP) protein binds the promoter and increases RNA polymerase affinity → more transcription. With high glucose, CAP does not act even if lactose is present.
4 key scenarios (exam questions):
①No glucose + lactose present → genes active (maximum transcription: repressor off + CAP on).
②Glucose present + lactose present → genes transcribe but at a low level (repressor off but CAP inactive).
③No glucose + no lactose → genes blocked (repressor on).
④Glucose present + no lactose → genes blocked (repressor on + CAP inactive).
✏️ Fill in: The gene encoding the lac operon repressor is ___ (lacI). The repressor binds the ___ (operator). The molecule that acts as inducer is ___ (allolactose). The positive regulatory protein is ___ (CAP/CRP). When glucose is low, the level of ___ (cAMP) increases.
🔬 Scenario: What would happen if the lac operon operator has a mutation that prevents the repressor from binding? The lacZ, lacY and lacA genes would be transcribed constitutively (always on), even without lactose present. This wastes cellular resources.

4.6.4.2 Gene regulation in eukaryotes

Gene regulation in eukaryotes can occur at multiple levels:
①Chromatin: chromatin packaging (heterochromatin vs euchromatin) and histone modifications (acetylation activates; methylation can silence).
②Transcription: transcription factors can activate or inhibit specific genes; enhancers can be far from the promoter.
③RNA processing: alternative splicing allows different proteins to be obtained from the same gene.
④Translation: miRNA (microRNA) blocks translation or induces mRNA degradation.
⑤Post-translational: ubiquitination marks proteins for degradation by the proteasome; phosphorylation activates/inactivates proteins.
Key: different cells have the same DNA but express different genes. Differential regulation explains cell specialization (how a neuron and a muscle cell are so different despite having the same genome).
🔬 Scenario: Why can two cells with the same DNA be so different? Because they differentially regulate which genes are expressed. Transcription factors, chromatin structure and miRNAs determine the expression profile of each cell type.

4.7 DNA technology

PCR amplifies specific sequences from minimal amounts.
Recombinant DNA: cut (endonucleases) + insert into vector → host cell.
GMOs, gene therapy, sequencing, genomics → medical and agricultural applications.
Bioethics: risks, access and responsible use.

4.8 Biotechnology

Definition: biotechnology is the use of organisms, cells or biological molecules to produce food, medicines and other goods.
Traditional biotechnology: use of yeasts to make bread, beer and wine; selective breeding of plants; selective breeding of animals.
Modern biotechnology: uses genetic engineering; refers to more direct methods for altering DNA; genes can be deleted, added or changed.
Key definition: recombinant DNA = DNA containing genes or parts of genes from two or more organisms. Modern biotechnology uses recombinant DNA.
Restriction enzymes and ligases: restriction enzymes cut DNA at specific sequences; ligases join DNA fragments. Some restriction enzymes generate "sticky ends" (single-stranded cohesive ends) that facilitate joining with other fragments.
Recombinant DNA in nature: sexual reproduction recombines DNA; in meiosis I homologous chromosomes exchange DNA (crossing over); bacteria can take up DNA from the environment by transformation; some viruses can transfer DNA between species.
Key definition: PCR (Polymerase Chain Reaction) is a technique that amplifies a DNA segment. It can produce billions of copies of selected DNA fragments. Applications: forensics, cloning, production of transgenic organisms, diagnosis, analysis of DNA from crime scenes.
Gel electrophoresis: technique to separate DNA segments by size by applying an electric field to the gel.
STR (Short Tandem Repeats): short repeated sequences scattered throughout the genome; used to identify individuals with high precision in forensic laboratories.
DNA probes: used in hybridization techniques to label specific nucleotide sequences (detect the presence of a gene or target sequence).
CRISPR-Cas9: modern tool that allows precise DNA editing (cutting and modifying genes at a specific site).
Key definition: a GMO (genetically modified organism) is a plant, animal or microorganism whose DNA has been modified through genetic engineering.
Steps to produce a GMO: 1) obtain the desired gene, 2) clone the gene, 3) insert the gene into the host organism's cells.
Obtaining the desired gene: DNA can be isolated from cells; cut with restriction enzymes; separated by gel electrophoresis; or synthesized chemically.
Molecular cloning: involves inserting a gene into a bacterial plasmid; that plasmid replicates when the bacterium multiplies → many copies of the gene are obtained.
Inserting the gene into the host: bacteria or viruses as vectors; biolistics ("gene gun"); chemical transfection; injection of foreign DNA into fertilized eggs.
Examples of transgenic organisms: modified corn, cotton and soy; crops resistant to insects or herbicides; Bt cotton plants (insecticidal toxin); animals modified to produce more wool, more milk protein or less fat.
Genomics: study of the complete genome of an organism (structure, function and evolution of genes).
Human Genome Project: the human genome contains approximately 20,000 genes; those genes comprise approximately 2% of the DNA; much of the rest is non-coding DNA.
Medical impact: understanding the genome has a great impact on medicine; many human diseases are caused by defective alleles; PCR is a diagnostic tool; DNA probes are also used.
Key definition: gene therapy is the attempt to cure diseases by inserting, deleting or altering genes in a patient's cells.
Common mistake: PCR amplifies DNA, it does not modify it.
Common mistake: molecular cloning (copying a gene into a plasmid) is NOT the same as cloning a whole organism.
Common mistake: "recombinant DNA" does not mean any spontaneous mutation; it involves combining DNA from two or more organisms in the laboratory (or through specific biological processes such as transformation or viruses).
Applications by field: medicine (PCR/probe diagnosis, gene therapy, production of human insulin in bacteria), forensics (STR analysis, crime scenes, paternity testing), agriculture (pest/herbicide-resistant crops, higher yield, better nutritional value).

Tool	Function
Restriction enzyme	Cuts DNA at specific sequences; can generate sticky ends
DNA ligase	Joins DNA fragments (seals the junctions)
Plasmid / vector	Carries the gene of interest to a host cell
Taq polymerase	Thermostable DNA polymerase from T. aquaticus; used in PCR
Reverse transcriptase	Synthesizes cDNA from mRNA (RT-PCR, retroviruses)
Gel electrophoresis	Separates DNA fragments by size in an electric field
DNA probe	Detects specific sequence by hybridization
CRISPR-Cas9	Edits DNA at a site guided by sgRNA (NHEJ = imprecise; HDR = precise with template)
GFP / reporter gene	Indicates whether transformation was successful (green fluorescence)
STR (genetic fingerprints)	Forensic identification using short tandem repeats

5

Tema 5. Evolución de la vida

Pensamiento evolutivo, genética de poblaciones, Hardy-Weinberg, selección, especiación.

T5

5.1 Principios de evolución

Definición: la evolución es el cambio que ocurre a lo largo del tiempo en las características de las poblaciones.
Idea antigua previa: en los primeros estudios biológicos no se incluía el concepto de evolución; se pensaba que todos los organismos fueron creados simultáneamente y que las especies permanecían inalterables.
Observaciones de los naturalistas: la diversidad de la vida era mayor de lo pensado; cada región tenía su propio conjunto de especies; algunas especies locales se parecían mucho entre sí; se descubrieron fósiles de organismos hoy desaparecidos. Estas observaciones chocaban con la idea de especies inmutables.
Lamarck: propuso un mecanismo de evolución basado en la herencia de características adquiridas: el uso y desuso de estructuras las modifica durante la vida del individuo, y esas modificaciones se transmiten a la descendencia. Importante: Lamarck propuso un mecanismo evolutivo, pero NO propuso selección natural.
Darwin: viajó en el barco Beagle; observó especies en muchos hábitats; llegó a las Galápagos en 1835.
Pinzones de Galápagos: Darwin observó varias especies de pinzones con picos distintos, cada una asociada a un tipo de alimento (semillas duras, insectos, néctar, etc.). El tamaño y la forma del pico están relacionados con la explotación eficiente del recurso alimenticio disponible.
Darwin y Wallace: la teoría de la evolución mediante selección natural fue presentada por Charles Darwin y Alfred Wallace en 1858.
Cuatro postulados de Darwin y Wallace:
1. Los individuos varían dentro de una población.
2. Las características se heredan de padres a descendientes.
3. Algunos individuos no sobreviven ni se reproducen.
4. La supervivencia y la reproducción no están determinadas por el azar.
Postulado 1 — Variación individual: cada individuo tiene una combinación única de caracteres; existen diferencias en tamaño, color, tolerancia ambiental, resistencia a parásitos o infecciones; la variación llega hasta el nivel del ADN.
Postulado 2 — Herencia: la variación es heredable; Mendel mostró que los caracteres pueden transmitirse a la descendencia mediante factores hereditarios (genes).
Postulado 3 — Sobreproducción: cada especie puede producir más descendientes de los que sobreviven; las poblaciones tienden a mantenerse relativamente estables; existe sobreproducción: deben nacer más organismos de los que sobreviven hasta reproducirse.
Postulado 4 — Éxito reproductivo no aleatorio: el éxito reproductivo depende de las características del individuo; quienes tienen combinaciones favorables sobreviven más y dejan más descendencia. Ejemplos vistos en clase: elefantes marinos más grandes dominan harenes y dejan más crías; plantas boca de dragón con flores que atraen mejor a polinizadores; bacterias resistentes a antibióticos sobreviven al tratamiento y proliferan.
Selección natural: proceso por el cual la naturaleza "selecciona" a los individuos con características ventajosas; ellos sobreviven más y dejan más descendencia, modificando así las poblaciones con el paso del tiempo.
Idea clave: un individuo NO evoluciona; una población SÍ. El individuo nace con su genotipo y muere con él; lo que cambia con el tiempo son las frecuencias de los caracteres dentro de la población.
Evidencias de evolución: las pruebas proceden de fósiles, anatomía comparada, embriología, bioquímica y genética.
Fósiles: muestran series progresivas; nuevas especies aparecen a partir de especies previas. Ejemplo: evolución de las ballenas desde antepasados terrestres con extremidades, pasando por formas semi-acuáticas, hasta las ballenas actuales totalmente acuáticas.
Anatomía comparada: comparación de los cuerpos de organismos distintos; las semejanzas se explican por ancestro común; estructuras corporales modificadas para funciones diferentes.
Estructuras homólogas: estructuras con el mismo origen evolutivo, aunque puedan tener distintas funciones (ej. brazo humano, ala de murciélago, aleta de ballena → mismo plan óseo).
Estructuras vestigiales: estructuras heredadas que parecen no tener propósito definido o tienen función reducida. Ejemplos: restos de extremidades posteriores en ballenas y boas (huesos de cadera y fémur reducidos sin función locomotora).
Evolución convergente: la selección natural puede hacer que estructuras no homólogas con funciones similares lleguen a parecerse mucho.
Estructuras análogas: estructuras similares externamente o funcionalmente, pero con origen evolutivo diferente (ej. ala de insecto y ala de ave: misma función, distinto origen).
Embriología: los embriones de vertebrados muestran un parecido notable en sus etapas tempranas (arcos branquiales, cola, segmentación), evidenciando ancestro común.
Pruebas bioquímicas y genéticas: semejanza molecular entre especies; existencia de moléculas homólogas; similitudes en las secuencias de ADN (a mayor parentesco, mayor similitud).
Similitudes bioquímicas universales: todas las células usan ADN, ARN, ribosomas, casi el mismo código genético, aproximadamente los mismos 20 aminoácidos, y ATP como portador de energía → fuerte evidencia de origen común.
Selección artificial: evidencia observable de que las poblaciones pueden cambiar por reproducción selectiva en plantas y animales domésticos (razas de perros, variedades de maíz, ganado lechero) → demuestra que la selección genera cambio en pocas generaciones.
Error común: Lamarck NO propuso selección natural (eso fue Darwin y Wallace).
Error común: homólogas y análogas NO son lo mismo. Homólogas = mismo origen; análogas = misma función pero distinto origen.
Error común: la evolución NO ocurre porque un organismo "quiera cambiar" o porque "lo necesite". Las variaciones existen al azar; la selección actúa sobre lo que ya existe.
Error común: NO confundir evolución del individuo con evolución de la población. Solo las poblaciones evolucionan.

5.1.1 Historia del pensamiento evolutivo y Darwin

En visiones antiguas predominaba la idea de especies fijas e inmutables.
Lamarck propuso un mecanismo evolutivo basado en uso y desuso y herencia de caracteres adquiridos.
Darwin y Wallace propusieron la selección natural como mecanismo principal de cambio evolutivo.
Darwin reunió observaciones de biogeografía, fósiles y variación en organismos, incluyendo los pinzones de Galápagos.
Error: Lamarck no propuso selección natural.

5.1.2 Teoría sintética de la evolución

La teoría sintética integra genética mendeliana, mutación, recombinación, selección natural y evolución de poblaciones.
La evolución se entiende como cambio en frecuencias alélicas a lo largo del tiempo.
Une los mecanismos hereditarios con el cambio evolutivo observado en poblaciones.
Clave: la teoría sintética conecta genética y evolución.

5.1.3 Evidencias de la evolución

La evolución se apoya en fósiles, anatomía comparada, embriología, biogeografía, bioquímica y genética.
Estructuras homólogas indican ancestro común; estructuras análogas reflejan evolución convergente.
Las estructuras vestigiales apoyan la idea de cambio evolutivo.
Las similitudes moleculares entre especies reflejan parentesco evolutivo.
Error: homólogas y análogas no son equivalentes.

5.2.1 Genética de poblaciones

Estudia la distribución de alelos y genotipos en una población.
La evolución, a este nivel, consiste en cambios en las frecuencias alélicas a lo largo del tiempo.
El conjunto de alelos de una población constituye su acervo génico.
Mutación, selección, deriva genética y flujo génico pueden modificar ese acervo.
Clave: evolución poblacional = cambio en frecuencias alélicas, no cambio individual.
Cálculo: puede requerir interpretar frecuencias alélicas y genotípicas.

5.2.2 Hardy-Weinberg

p² + 2pq + q² = 1. Heterocigotos = 2pq.
5 condiciones: sin mutación, sin selección, apareamiento al azar, sin migración, tamaño grande.
Clave: si la población se desvía del equilibrio → evolución actuando.
Describe el equilibrio genético esperado en una población ideal.
Si p es la frecuencia de un alelo y q la del otro, entonces p + q = 1.
Las frecuencias genotípicas esperadas son p², 2pq y q².
Si una población se desvía del equilibrio, algún factor evolutivo está actuando.
Ejemplo resuelto paso a paso: Supón que la frecuencia del alelo a en una población es q = 0.3.
Paso 1 — Hallar p: p = 1 − q = 1 − 0.3 = 0.7.
Paso 2 — Calcular frecuencias genotípicas:
   • Homocigotos dominantes AA = p² = 0.7² = 0.49 (49%).
   • Heterocigotos Aa = 2pq = 2 × 0.7 × 0.3 = 0.42 (42%).
   • Homocigotos recesivos aa = q² = 0.3² = 0.09 (9%).
Paso 3 — Verificación: 0.49 + 0.42 + 0.09 = 1.00 ✓.
Paso 4 — Interpretación: si en la población real el 12% son aa en lugar del 9% esperado, la frecuencia de q está aumentando → alguna fuerza evolutiva actúa. Error común: olvidar que aa = q² (no q). Para hallar q desde la frecuencia de aa recesivos, se toma la raíz cuadrada: q = √(frecuencia de aa).
Cálculo: puede requerir hallar p, q, p², 2pq, q², frecuencia de heterocigotos o portadores.

5.2.3 Cambios adaptativos en las frecuencias alélicas

Si un alelo mejora supervivencia o reproducción, puede aumentar su frecuencia en la población.
La selección natural favorece combinaciones heredables ventajosas en un ambiente específico.
Cuando cambia el ambiente, también puede cambiar qué rasgos resultan favorables.
Las adaptaciones surgen por selección sobre variación existente, no por necesidad consciente del organismo.
Error: adaptativo no significa "querido" o "buscado" por el organismo.

5.2.4–5 Fuerzas evolutivas y tipos de selección

La mutación es la fuente original de nuevos alelos; sin ella no hay variación heredable.
La deriva genética produce cambios azarosos en frecuencias alélicas, especialmente fuerte en poblaciones pequeñas. Casos: efecto fundador (pocos individuos forman nueva población) y cuello de botella (reducción drástica de la población).
El flujo génico ocurre cuando individuos o gametos se mueven entre poblaciones → homogeneiza frecuencias alélicas e introduce alelos nuevos.
La consanguinidad y el apareamiento no aleatorio cambian frecuencias genotípicas (más homocigotos) pero no necesariamente las alélicas.
Clave: no todos los cambios evolutivos se deben a selección natural. La deriva, el flujo génico y la mutación también alteran el acervo génico.

Fuerza	Mecanismo	Efecto en el acervo génico
Mutación	Cambios en la secuencia del ADN	Crea alelos nuevos (fuente original)
Selección natural	Supervivencia/reproducción diferencial	Aumenta alelos ventajosos (no aleatoria)
Deriva genética	Muestreo al azar de gametos	Cambia frecuencias al azar; fuerte si N es pequeño
Flujo génico	Migración de individuos o gametos	Homogeneiza poblaciones; introduce alelos nuevos
Apareamiento no aleatorio	Elección de pareja, consanguinidad	Cambia frecuencias genotípicas, no alélicas; aumenta homocigosis

Tipo de selección	Qué favorece	Ejemplo
Estabilizadora	El fenotipo promedio; elimina los extremos; la distribución se estrecha	Peso al nacer humano (muy bajo o muy alto → menor sobrevivencia)
Direccional	Un extremo del rango; desplaza la media de la distribución	Polilla del abedul durante Revolución Industrial; picos de pinzones tras sequía
Disruptiva	Ambos extremos; el fenotipo promedio queda en desventaja; distribución bimodal	Pinzones con picos muy grandes o muy pequeños cuando solo existen semillas de tamaños extremos

5.2.6 Selección sexual

Favorece rasgos que aumentan el éxito de apareamiento, aunque no siempre mejoren supervivencia.
Puede actuar por competencia entre individuos del mismo sexo o por elección de pareja.
Explica ornamentos, conductas de cortejo y dimorfismo sexual en muchas especies.
Clave: éxito evolutivo también depende de dejar descendencia.

5.2.7 Selección artificial

Ocurre cuando los humanos eligen qué individuos se reproducen por rasgos deseados.
Ha originado razas domésticas y variedades agrícolas con características muy marcadas.
Muestra que una población puede cambiar en pocas generaciones si la reproducción no es al azar.
Error: selección artificial no es lo mismo que selección natural; cambia el agente selectivo.

5.3.1 Concepto de especie en biología

Según el concepto biológico, una especie es un conjunto de poblaciones cuyos individuos pueden cruzarse entre sí y producir descendencia fértil.
El aislamiento reproductivo contribuye a mantener separadas las especies.
Este concepto funciona mejor en organismos con reproducción sexual.
Error: parecerse físicamente no basta para pertenecer a la misma especie.

5.3 Especiación

Aislamiento reproductivo precigótico (evita la fecundación): Ecológico (hábitats distintos), Temporal (épocas de reproducción distintas), Conductual (cortejos distintos), Mecánico (incompatibilidad anatómica), Gamético (gametos no se reconocen).
Aislamiento reproductivo postcigótico (la fecundación ocurre pero falla la descendencia): Inviabilidad del cigoto o embrión; Esterilidad del híbrido (ejemplo clásico: la mula, cruce de caballo y burro, es viable pero estéril); Pérdida de fertilidad en generaciones siguientes.
Tipos de especiación según geografía:
→ Alopátrica: separación geográfica por barrera física (río, montaña, glaciar). La más común. Cada subpoblación acumula mutaciones distintas y experimenta presiones selectivas diferentes.
→ Simpátrica: en el mismo espacio geográfico, sin barrera. Mecanismos: divergencia ecológica, apareamiento asociativo y especialmente poliploidía en plantas.
→ Parapátrica: áreas contiguas con flujo génico limitado en la zona de contacto. Selección divergente en cada hábitat.
→ Peripátrica: caso especial de alopátrica donde una población pequeña queda aislada en la periferia → deriva genética fuerte (efecto fundador).
Poliploidía como especiación simpátrica instantánea: Autopoliploidía = duplicación del juego cromosómico de una sola especie. Alopoliploidía = hibridación entre dos especies + duplicación cromosómica. Ejemplo: el trigo moderno (Triticum aestivum, hexaploide 6n) surgió por hibridación y poliploidización.
Clave: un poliploide cruzado con la especie original produce descendencia 3n → estéril (meiosis con cromosomas impares imposible) → aislamiento reproductivo instantáneo.
Anagénesis = transformación lineal de una especie en otra. Cladogénesis = una especie se divide en dos (ramificación) → mecanismo que aumenta la biodiversidad.
✏️ Complete: La especiación con barrera geográfica es ___ (alopátrica). Sin barrera, en el mismo espacio, ___ (simpátrica). La duplicación cromosómica que produce especiación instantánea es ___ (poliploidía). La ramificación de una especie en dos es ___ (cladogénesis). Un poliploide cruzado con la especie diploide produce descendencia ___ (3n, estéril).
🔬 Escenario: ¿Qué ocurriría si una población de lagartijas queda dividida por un río nuevo? Cada subpoblación acumula mutaciones distintas y enfrenta presiones selectivas diferentes. Tras miles de generaciones, si se vuelven a contactar pueden ya no cruzarse → especiación alopátrica completa.
🔬 Escenario: ¿Por qué la poliploidía produce aislamiento reproductivo casi instantáneo? Porque cruzar un poliploide (4n) con la especie original (2n) produce descendencia 3n, que no puede realizar meiosis correctamente (cromosomas impares sin pareja) → híbridos estériles. Los poliploides solo se reproducen entre sí.

5.3.4 Macroevolución, extinción y ritmo evolutivo

La macroevolución analiza patrones evolutivos a escala de especie o superior (géneros, familias, clases).
Incluye origen de grandes grupos, radiaciones adaptativas (diversificación rápida al llegar a nuevo ambiente o tras extinción) y cambios a largo plazo en la biodiversidad.
La extinción elimina linajes y modifica la historia evolutiva. Las extinciones masivas pueden abrir nichos para nuevas radiaciones. Ejemplo: extinción de los dinosaurios no avianos hace 66 Ma abrió el camino a la radiación de los mamíferos.
Gradualismo (Darwin): cambio lento y continuo a lo largo del tiempo.
Equilibrio puntuado (Eldredge y Gould): largos periodos de estabilidad (estasis) interrumpidos por cambios evolutivos rápidos asociados a especiación.
Clave: procesos microevolutivos acumulados (cambios en frecuencias alélicas) contribuyen a patrones macroevolutivos (origen de nuevas especies y clados).

6

Tema 6. Diversidad biológica

Origen de la vida y primeras células (6.1). Los temas 6.2–6.4 corresponden al Parcial 3.

T6

6.1 Origen de la vida

Miller-Urey: síntesis abiótica de aminoácidos en condiciones primitivas (sin O₂).
Evolución química: compuestos simples → macromoléculas → protocélulas.
Primeras células: procariotas heterótrofas anaerobias.
Cianobacterias → O₂ a la atmósfera. Endosimbiosis → mitocondrias y cloroplastos.

6.1.1 Etapas principales: formación del planeta

La Tierra primitiva se formó hace miles de millones de años bajo condiciones muy diferentes a las actuales.
Presentaba fuerte actividad volcánica, altas temperaturas, radiación intensa y frecuentes tormentas eléctricas.
La atmósfera primitiva tenía composición distinta y casi ausencia de oxígeno libre.
Estas condiciones influyen en las hipótesis sobre evolución química y origen de la vida.
Clave: el origen de la vida se estudia dentro del contexto físico-químico del planeta primitivo.

6.1.2 Teorías del origen de la vida

La abiogénesis moderna propone que la vida surgió a partir de materia no viva mediante procesos fisicoquímicos graduales.
Oparin y Haldane sugirieron que moléculas simples pudieron originar compuestos orgánicos más complejos.
Otras propuestas exploran ambientes como fuentes hidrotermales y síntesis prebiótica en distintos escenarios.
El objetivo de estas teorías es explicar el origen de sistemas biológicos a partir de procesos naturales.
Error: teoría del origen de la vida no significa que ya se haya observado la formación completa de una célula en laboratorio.

6.1.3 Formación de macromoléculas, protocélulas y primeras células

Moléculas orgánicas simples pudieron originar macromoléculas con funciones cada vez más complejas.
Las protocélulas habrían sido agregados con membranas rudimentarias y cierta organización química interna.
Las primeras células probablemente fueron procariotas, anaerobias y heterótrofas.
Más adelante aparecieron organismos fotosintéticos que contribuyeron al aumento del oxígeno atmosférico.
Clave: protocélula no equivale a célula moderna completa; representa una etapa previa.

📖

Glosario expreso — Temas 4, 5 y 6

~85 términos técnicos en orden alfabético. Repaso pre-examen y preguntas de complete. Si reconoces el 100%, vas bien.

Glosario

✏️ Para preguntas de complete: cubre este glosario con un papel y trata de recordar cada definición. Si fallas, marca el término.

Término	Definición rápida
Acervo génico (pool genético)	Conjunto total de alelos de una población
Alelo	Versión alternativa de un gen
Alopoliploidía	Poliploidía por hibridación entre dos especies (ej. trigo moderno)
Alopátrica	Especiación con barrera geográfica
AMPc (AMP cíclico)	Señal cuyo nivel sube cuando no hay glucosa; activa CAP en el operón lac
Aneuploidía	Número anormal de UN cromosoma específico (trisomía, monosomía)
Anticodón	Triplete del ARNt complementario al codón del ARNm
APC/C	Complejo promotor de la anafase; degrada securina y ciclinas M
Apoptosis	Muerte celular programada y regulada (≠ necrosis)
ARN polimerasa II	Enzima eucariota que transcribe ARNm (genes codificantes)
ARNt (transferencia)	Molécula con anticodón que lleva aminoácido al ribosoma
Autopoliploidía	Poliploidía por duplicación del juego cromosómico de una sola especie
Bivalente / tétrada	Par de homólogos apareados en profase I (4 cromátidas)
Caja TATA	Secuencia consenso del promotor eucariota (~TATAAA); ancla factores de transcripción
Caperuza 5' (5' cap)	7-metilguanosina añadida al ARNm; protege y permite traducción
CAP / CRP	Activador transcripcional del operón lac; se une al AMPc cuando no hay glucosa
Cariotipo	Representación ordenada de todos los cromosomas de una célula por pares
Cas9	Endonucleasa del sistema CRISPR, guiada por sgRNA
cDNA	ADN complementario sintetizado a partir de ARNm por transcriptasa inversa
CDK	Quinasa dependiente de ciclina; controla el ciclo celular fosforilando proteínas
Cebador / primer	Oligonucleótido de ARN o ADN que inicia la síntesis de ADN
Centriolo	Orgánulo del citoplasma desde el cual irradia el huso (≠ centrómero)
Centrómero	Región del cromosoma que mantiene unidas las cromátidas hermanas hasta anafase
Checkpoint	Punto de control del ciclo celular (G1, G2, metafase) que verifica condiciones
Ciclina	Proteína que oscila en concentración a lo largo del ciclo celular; activa CDKs
Cinetocoro	Complejo proteico sobre el centrómero al que se unen microtúbulos del huso
Cladogénesis	Ramificación de una especie en dos (aumenta biodiversidad)
Codón	Triplete del ARNm que codifica un aminoácido o señal (inicio/parada)
Codominancia	Ambos alelos se expresan simultáneamente en heterocigoto (ej. tipo AB)
Cohesina	Proteína que mantiene unidas las cromátidas hermanas; cortada por separasa en anafase
Complejo sinaptonémico	Estructura proteica tipo cremallera que mantiene la sinapsis en profase I
CRISPR-Cas9	Sistema de edición genómica guiado por sgRNA. NHEJ = impreciso; HDR = exacto
Cromátida hermana	Cada una de las dos copias idénticas de un cromosoma duplicado, unidas en el centrómero
Cromosoma homólogo	Cromosoma del mismo par (uno paterno, uno materno); mismo locus, posibles distintos alelos
Cuello de botella	Reducción drástica del tamaño de una población; intensifica deriva genética
Deleción	Pérdida de un fragmento de ADN o cromosoma
Deriva genética	Cambio azaroso en frecuencias alélicas; especialmente fuerte si N es pequeño
Diploide (2n)	Dos copias de cada cromosoma (células somáticas; humanos: 2n=46)
Dominancia incompleta	Heterocigoto con fenotipo intermedio (ej. rojo + blanco = rosa)
Efecto fundador	Pocos individuos forman una nueva población con frecuencias alélicas atípicas
Electroforesis en gel	Técnica para separar fragmentos de ADN por tamaño en campo eléctrico
Enhancer / silencer	Secuencias reguladoras que activan o reprimen transcripción a distancia
Enzima de restricción	Endonucleasa que corta ADN en una secuencia específica; puede generar extremos pegajosos
Epigenética	Cambios heredables en expresión génica sin alterar la secuencia de ADN
Equilibrio puntuado	Modelo evolutivo con períodos de estasis interrumpidos por cambios rápidos (Eldredge y Gould)
Eucromatina	Cromatina relajada, transcripcionalmente activa (genes encendidos)
Exón	Región codificante del ARN que permanece en el ARNm maduro tras el splicing
Factor de transcripción	Proteína que activa o reprime la transcripción de genes específicos
Fenotipo	Manifestación observable del genotipo (interacción gen + ambiente)
Fisión binaria	División celular de procariotas (no es mitosis; sin huso ni núcleo)
Flujo génico	Intercambio de alelos entre poblaciones por migración de individuos o gametos
Fragmento de Okazaki	Fragmento corto de ADN sintetizado en la hebra rezagada (5'→3') durante replicación
Frameshift	Mutación por inserción/deleción (no múltiplo de 3) que desplaza el marco de lectura
Gen	Unidad de información hereditaria; segmento de ADN funcional
Genotipo	Composición genética de un individuo (los alelos que tiene)
GFP	Proteína verde fluorescente; gen reportero que indica si la transformación funcionó
Haploide (n)	Una sola copia de cada cromosoma; en gametos (n=23 en humanos)
Hardy-Weinberg	p² + 2pq + q² = 1; describe equilibrio genético en población sin fuerzas evolutivas
HDR	Reparación dirigida por homología; vía de CRISPR exacta con molde (≠ NHEJ)
Hebra molde	Hebra de ADN que lee la ARN polimerasa (dirección 3'→5')
Helicasa	Abre la doble hélice rompiendo puentes de hidrógeno
Heterocromatina	Cromatina condensada, transcripcionalmente inactiva (genes apagados)
Intercinesis	Intervalo entre meiosis I y II; NO hay nueva replicación del ADN
Intrón	Región no codificante del pre-ARNm eliminada por splicing
Inversión	Fragmento cromosómico invertido (mutación estructural)
Kozak (secuencia)	Contexto del AUG en eucariotas que mejora la eficiencia de iniciación
lacI, lacZ, lacY, lacA	Genes del operón lac: regulador (represor) + β-galactosidasa + permeasa + transacetilasa
Leptoteno→diacinesis	Subetapas de profase I (condensación → sinapsis → crossing over → quiasmas → máx. condensación)
Ligasa (ADN ligasa)	Une fragmentos de ADN sellando nicks; une fragmentos de Okazaki
Locus	Posición física de un gen en el cromosoma (pl. loci)
Meselson-Stahl	Experimento que demostró la replicación semiconservativa con isótopos de N (1958)
miARN (microARN)	ARN pequeño que bloquea la traducción o induce degradación del ARNm
Missense	Mutación que cambia un codón y cambia el aminoácido resultante (ej. anemia falciforme)
MPF	Complejo ciclina M + CDK1; dispara la entrada a mitosis al final de G2
NHEJ	Unión de extremos no homólogos; vía de reparación CRISPR propensa a errores (≠ HDR)
No disyunción	Falla en separación cromosómica en meiosis → trisomías, monosomías
Nonsense	Mutación que crea un codón de parada prematuro → proteína truncada
Nucleosoma	8 histonas con ADN enrollado (~147 pb); unidad básica de cromatina
OGM	Organismo genéticamente modificado; ADN modificado por ingeniería genética
Operador	Secuencia de ADN donde se une el represor para bloquear transcripción (operón lac)
PCR	Reacción en cadena de la polimerasa; amplifica ADN. Pasos: 95°C/~55°C/72°C
Penetrancia	% de portadores de un genotipo que muestran el fenotipo esperado
Pleiotropía	Un solo gen afecta múltiples rasgos fenotípicos
Poliploidía	Juego cromosómico extra completo (3n, 4n…); común en plantas; produce especiación
Polisoma (polirribosoma)	Varios ribosomas traduciendo simultáneamente el mismo ARNm → mayor producción
Primasa	Sintetiza el cebador de ARN que inicia la replicación (la ADN pol no puede comenzar de cero)
Proteasoma	Complejo que degrada proteínas marcadas con ubiquitina
Quiasma	Punto físico donde ocurrió el entrecruzamiento; visible en diploteno de profase I
RT-PCR	PCR con paso previo de transcriptasa inversa; detecta ARN (no ADN directamente)
Securina	Inhibidor de la separasa; degradada por APC/C → libera separasa → anafase
Separasa	Proteasa que corta cohesina al liberarse de la securina; permite anafase
Shine-Dalgarno	Secuencia procariota ~7 nt antes del AUG que recluta la subunidad ribosomal
Silenciosa	Mutación que cambia un codón pero NO cambia el aminoácido (degeneración del código)
Simpátrica	Especiación sin barrera geográfica (mismo espacio; frecuente por poliploidía)
Sinapsis	Apareamiento preciso de cromosomas homólogos en profase I
Sitios A, P, E (ribosoma)	Aminoacil (entra ARNt) → Peptidil (forma enlace peptídico) → Exit (sale ARNt vacío)
Spliceosoma	Complejo ribonucleoproteico (snRNP) que realiza el splicing del pre-ARNm
Splicing alternativo	Distintas combinaciones de exones → distintas proteínas de un mismo gen
STR	Repeticiones cortas en tándem; usadas en huellas genéticas forenses
Taq polimerasa	ADN polimerasa termoestable de Thermus aquaticus; esencial para la PCR
Telómero	Extremo repetido del cromosoma (TTAGGG); se acorta en cada división somática
Telomerasa	Enzima que extiende telómeros; activa en germinales y cánceres; inactiva en células somáticas
Topoisomerasa	Alivia superenrollamiento en replicación; diana de antibióticos quinolonas
Transcriptasa inversa	Sintetiza cDNA a partir de ARNm (usada en RT-PCR y retrovirus)
Translocación	Fragmento cromosómico trasladado a otro cromosoma (ej. cromosoma Filadelfia → LMC)
Trisomía	Una copia extra de un cromosoma (2n+1); ej. Down = trisomía 21
Ubiquitinación	Marcaje de proteínas con ubiquitina para degradación en el proteasoma
Vector	ADN (plásmido, virus) que transporta el gen de interés a una célula huésped

🗺️ Course coverage

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Topic 4 — The genetic basis of life

4.1 DNA organization

Histones, chromatin, karyotype, ploidy.

4.1.1 Eukaryotic chromosome structure

4.1.2 DNA packaging

4.1.3 Karyotype and ploidy

4.2 Cell cycle

Interphase G1, S, G2 and M phase.

4.2.3 Detailed eukaryotic cycle

4.2.4 Mitosis and cytokinesis

4.2.5 Cell cycle control

4.3 Meiosis

Phases, comparison with mitosis.

4.3.2 Phases of meiosis

4.4 Principles of inheritance

4.4.2 Mendel's laws

4.4.10 Sex-linked inheritance

4.5 DNA and replication

4.6 Gene expression

4.7 DNA technology

Topic 5 — Evolution

5.1 Principles of evolution

5.1.3 Evidence of evolution

5.2 Evolution of populations

5.2.2 Hardy-Weinberg

5.2.5 Types of selection

5.3 Speciation

Topic 6 — Biological diversity

6.1 Origin of life

6.1.1 Formation of the planet

6.1.2 Theories of the origin

6.1.3 Protocells and first cells

📝 Exam-style assessment — P2

Complete university-style practice assessment. Study Mode: instant feedback. Exam Mode: answers at the end.

📜 Exam-style assessment based on an academic assessment used at TEC during 2023, reworded and used solely for educational and practice purposes within BioMaster.

P2

Exam-style assessment · General Biology

First part: Multiple choice (40 pts) · Second: Short answer · Third: Matching · Fourth: Essay

Evaluación completa

📖 Modo Estudio activo: el feedback aparece inmediatamente al revisar cada sección.

Primera parte: Marque con X · 1 punto c/u · Total: 40 puntos

Segunda parte: Complete / Respuesta corta (20 puntos — 2 pts c/u)

Escribe el término que corresponde a cada definición.

1. Agente infeccioso acelular formado solo por ácido nucleico, rodeado por cápside proteica, requiere célula hospedadora. (2 pts)

2. Agente patógeno formado por pequeñas moléculas de ARN monocatenario y circular sin cápside; sin proteínas ni lípidos. (2 pts)

3. Partículas proteicas infecciosas que transforman proteínas normales de la membrana. (2 pts)

4. Virus que tiene la capacidad de infectar bacterias. (2 pts)

5. Asociación simbiótica entre un alga y un hongo. (2 pts)

6. Asociaciones simbióticas entre la raíz y hongos. (2 pts)

7. Plantas con estructuras múltiples de 5, raíz pivotante y nervaduras ramificadas. (2 pts)

8. Término para describir cuando dos o más especies influyen mutuamente en su evolución. (2 pts)

9. Organismo que no tiene cavidad corporal (ej. planarias, tenias, gusanos planos). (2 pts)

10. Tipo de evolución con desarrollo de estructuras similares de ancestros distintos por procesos diferentes. (2 pts)

Preguntas de respuesta abierta (revisión manual)

La respuesta esperada se muestra al presionar "Revisar".

11. Dos características humanas determinadas por herencia poligénica:

12. Dos diferencias entre los dominios Archaea y Bacteria:

13. Mencione tres tipos de prueba de la evolución:

14. Cite dos factores que causan mutaciones en los seres vivos:

15. Indique una importancia económica de las algas rojas:

Tercera parte — Asociación 1 (10 puntos)

Escribe el número de la columna derecha que corresponde a cada elemento de la izquierda.

Columna izquierda	Resp.	Columna derecha
1. Anélida		Chordata
2. Seudocelomados		Arthropoda
3. Aves		Platyhelminthes
4. Cestodos, planarias		Lombriz de tierra
5. Notocordio, cordón nervioso dorsal, cola postanal		Cnidaria
6. Mollusca		Echinodermata
7. Sistema vascular acuífero		Porífera
8. Lepidóptero, Díptero		Nematodos
9. Animales sin tejido		Extremidades anteriores modificadas para volar
10. Simetría radial		Gastrópodo, bivalvo, pulpo

Tercera parte — Asociación 2 (10 puntos)

Columna izquierda	Resp.	Columna derecha
1. Mutaciones		Efecto fundador
2. Consanguinidad		Comprende transformaciones globales en la evolución
3. Herencia de caracteres adquiridos		Aumenta el flujo de genes, provoca mayor diversidad
4. Poliploidía		Los caracteres se heredan de padres a hijos
5. Ocurre cuando un número pequeño de organismos funda colonias aisladas		Causa original y principal de la variación genética
6. Microevolución		Lamarck
7. Darwin y Wallace		Creacionismo
8. Macroevolución		Evolución a pequeña escala dentro de una única población
9. La Tierra es el centro del universo y en una sola época de creación se pobló el mundo		Más de dos copias de cromosomas; diploide se convierte en tetraploide
10. Migración		Muchos genes recesivos permanecen ocultos en heterocigosis

Cuarta parte — Desarrollo

1. En una población en equilibrio H-W, la frecuencia alélica de "a" es 0,3. ¿Cuál sería la frecuencia esperada de heterocigotos "Aa"? (3 pts)

1a) Cálculo:

1b) Liste las 5 condiciones del equilibrio Hardy-Weinberg (4 pts):

2. Explique los tres tipos de selección natural con un ejemplo de cada uno:

A) Selección estabilizadora:

B) Selección direccional:

C) Selección disruptiva:

3. Dibuje y explique la reproducción asexual por esporas en un hongo:

📊 Resultado global del examen

Revisa cada sección antes de calcular el total.

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Pts obtenidos

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Pts revisados

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Porcentaje

📕 Tercer parcial · General Biology

📚 Resumen teórico — Tercer parcial

Organización de la información sobre las especies, diversidad biológica (virus, priones, procariotas, protistas, plantas, hongos, animales invertebrados y cordados) y ecología (poblaciones, comunidades, ecosistemas y biósfera). Estructura idéntica a P1/P2: secciones colapsables por subtema, con ideas clave y errores comunes destacados.

6

Tema 6 — Organización de la información sobre las especies y diversidad biológica

Sistemática, taxonomía, virus/priones, procariotas, protistas, plantas, hongos, animales invertebrados y cordados

Resumen

6.2 Sistemática, taxonomía y árbol de la vida (6.2.1 – 6.2.4)

6.2.1 Biología sistemática: integra clasificación + filogenia + diversidad. No es solo "poner nombres" — eso es taxonomía.
Taxón: cualquier grupo reconocido en la jerarquía (especie, género, familia, dominio).
Clado: ancestro común + TODOS sus descendientes (grupo monofilético). Si excluye un descendiente, no es clado válido.
6.2.2.1 Jerarquía de Linneo (8 niveles): Dominio → Reino → Filum → Clase → Orden → Familia → Género → Especie. Más alto = más amplio y diverso; más bajo = más específico.
6.2.2.2 Sistema binomial: Género (mayúscula) + epíteto específico (minúscula), en cursiva. Ej: Homo sapiens, Escherichia coli.
6.2.3 Herramientas: anatomía comparada, embriología, registro fósil, evidencia molecular (ADN/ARN). ARN ribosomal → base del sistema de tres dominios.
Homología vs Analogía: homología = mismo origen, distinta función (ej. ala de murciélago y brazo humano); analogía = misma función, distinto origen (ej. ala de insecto y ala de ave).
6.2.3.1 Árboles filogenéticos: nodo = ancestro hipotético; rama = linaje que diverge; raíz = ancestro más antiguo. Posición visual (arriba/abajo) NO indica "más evolucionado".
6.2.4 Carl Woese (1977): ARN ribosomal 16S → descubrió que procariotas no son un grupo homogéneo → tres dominios: Bacteria + Archaea + Eukarya.

Concepto	Qué hace	Pregunta que responde
Taxonomía	Nombra y clasifica	"¿Cómo se llama y dónde lo ubico?"
Filogenética	Reconstruye relaciones evolutivas	"¿De dónde viene y con quién está emparentado?"
Sistemática	Integra ambas dentro del estudio de la diversidad	"¿Cómo se organiza evolutivamente toda esta diversidad?"

Rasgo	Bacteria	Archaea	Eukarya
Núcleo verdadero	No	No	Sí
Pared celular	Con peptidoglicano	Sin peptidoglicano (pseudopeptidoglicano)	Variable o ausente
Lípidos membrana	Éster	Éter (únicos en la vida)	Éster
Antibióticos bacterianos	Sí (sensibles)	No (resistentes)	No
Histonas en ADN	No	Sí (similares a eucariotas)	Sí

⚠️ Trampas de examen: (1) Sistemática ≠ taxonomía ≠ filogenética — no intercambiables. (2) "Reptilia" sin aves NO es un clado (parafilético). (3) Posición en árbol filogenético no significa "más evolucionado". (4) Archaea NO es tipo de bacteria. (5) "homo Sapiens" incorrecto — debe ser Homo sapiens.

🔬 Escenario: Organismo unicelular sin núcleo, sin peptidoglicano, lípidos éter, vive a 90°C. ¿Bacteria o Archaea? R: Archaea. No-peptidoglicano + lípidos éter son diagnósticos de Archaea, no de Bacteria.

🔬 Escenario árbol filogenético: A y B comparten un nodo; ese nodo se conecta a C en un nodo más antiguo. ¿Quiénes están más emparentados? R: A y B entre sí — comparten ancestro más reciente que cualquiera de ellos con C.

6.3.1 Estructura y características de los virus — Ciclos lítico y lisogénico

Los virus son entidades acelulares: material genético (ADN o ARN, nunca ambos) + cápside proteica. Algunos tienen envoltura de membrana del huésped.
No son células: sin citoplasma, ribosomas ni metabolismo propio → parásitos intracelulares obligados. Infectan todos los dominios; los de bacterias = bacteriófagos.
Ciclo lítico: replica de inmediato → lisis → célula muere → libera cientos de virus nuevos.
Ciclo lisogénico: genoma viral se integra al cromosoma del huésped como profago → célula sobrevive y se divide normalmente por muchas generaciones → estrés (UV) puede inducir al profago a entrar en ciclo lítico.

Característica	Ciclo lítico	Ciclo lisogénico
¿Replica de inmediato?	Sí	No (queda integrado)
Estado del genoma viral	Activo, replicándose	Integrado como profago
¿La célula muere?	Sí, por lisis	No de inmediato; puede vivir generaciones
¿Produce partículas virales?	Sí, cientos	No, hasta que se activa
Detonante lisogénico → lítico	—	Estrés celular (radiación UV, químicos)

🔬 Proceso paso a paso: Ciclo lítico (5 etapas)

1. Adsorción: el virus reconoce receptores específicos en la superficie del huésped y se une. 2. Penetración: el material genético viral entra a la célula (en fagos, la cápside queda fuera). 3. Biosíntesis: el genoma viral secuestra la maquinaria celular para replicarse y producir proteínas virales. 4. Ensamblaje (maduración): el genoma se empaqueta en las cápsides recién sintetizadas. 5. Liberación por lisis: enzimas virales rompen la pared celular, la célula estalla y libera las partículas virales al ambiente.

⚠️ Trampas de examen: (1) No todo virus destruye la célula de inmediato — en lisogénico puede permanecer inactivo generaciones. (2) Virus ≠ célula pequeña. (3) Virus no pertenecen a ningún reino biológico clásico (son acelulares).

🔬 Escenario: Bacteria con un profago integrado se expone a radiación UV. ¿Qué predices? R: El profago se activa → transición lisogénico→lítico → replícase activamente → lisa a la bacteria.

6.3.2 Viroides y priones — Agentes infecciosos no celulares

Agente	Composición	Cubierta	Huésped típico
Virus	Ácido nucleico (ADN o ARN) + proteína	Sí (cápside)	Todos los dominios
Viroide	ARN corto, circular, desnudo	No	Plantas (cultivos)
Prión	Proteína mal plegada (sin ácido nucleico)	No	Animales (neurodegenerativas)

El prión es revolucionario: transmite "información" por la conformación de la proteína, sin ácido nucleico. Ej: "vacas locas" (encefalopatía espongiforme bovina), Creutzfeldt-Jakob.

⚠️ Trampa de examen: Viroides y priones NO son tipos de virus. Son agentes con naturaleza química completamente diferente.

🔬 Escenario: Agente infeccioso resistente a nucleasas (que destruyen ácido nucleico) pero sensible a proteasas. ¿Qué tipo es? R: Prión — su naturaleza es exclusivamente proteica.

6.3.3–6.3.6 Procariotas: estructura, bacterias, arqueas y reproducción

Procariotas: sin núcleo ni organelos membranosos. ADN circular en nucleoide, ribosomas 70S. "Procariota" ≠ "bacteria" (Archaea también es procariota).
Bacterias: pared con peptidoglicano. Se clasifican por forma (cocos, bacilos, espirilos), tinción (Gram +/−), metabolismo.
Tinción Gram positiva (morada): pared gruesa de peptidoglicano retiene cristal violeta. Gram negativa (rosada): pared delgada + membrana externa con lipopolisacáridos (LPS = endotoxinas) → alcohol lava el cristal violeta.
Estructuras especiales: flagelos (locomoción), biofilms (comunidades adheridas), endosporas (resistencia extrema — no es reproducción).
Arqueas: sin peptidoglicano (pseudopeptidoglicano), lípidos con enlace éter, ARN polimerasa compleja. No todas son extremófilas. Más cercanas a Eukarya que a Bacteria en filogenia molecular.
Reproducción: fisión binaria (asexual). E. coli cada 20 min en condiciones óptimas.

Mecanismo THG	Cómo funciona	Vehículo
Transformación	Bacteria capta ADN libre del ambiente (de bacteria muerta)	ADN suelto
Transducción	Bacteriófago transporta ADN bacteriano de una célula a otra accidentalmente	Virus (fago)
Conjugación	Célula donadora transfiere plásmido a receptora por pilus sexual (contacto directo)	Pilus / plásmido

🔬 Proceso paso a paso: Conjugación bacteriana

1. Bacteria donadora extiende pilus sexual hacia receptora. 2. Pilus se retrae → contacto directo → puente citoplasmático. 3. Plásmido de la donadora se corta y una hebra se transfiere por rolling-circle. 4. En la receptora se sintetiza la hebra complementaria y el plásmido se recirculariza. 5. Ambas quedan con el plásmido. Si contiene genes de resistencia → ambas son resistentes. La conjugación permite que la resistencia se propague entre especies distintas, explicando la velocidad de propagación.

⚠️ Trampas de examen: (1) Conjugación NO es "sexo bacteriano" (no hay fusión gamética ni meiosis). (2) Conjugación de bacterias ≠ conjugación de Paramecium. (3) Archaea NO es subclase de Bacteria. (4) No todas las arqueas son extremófilas. (5) Endospora = resistencia, NO reproducción.

🔬 Escenario: Bacteria Gram-positiva pierde la capacidad de sintetizar peptidoglicano por mutación. ¿Qué ocurre? R: Pierde el soporte osmótico → se lisa fácilmente. Deja de retener cristal violeta (ya no es Gram+). Indiferente a la penicilina (que actúa inhibiendo síntesis de peptidoglicano). Mecanismo análogo al de la penicilina.

🔬 Escenario conjugación: Bacteria sensible a ampicilina se mezcla con una resistente que tiene el gen de resistencia en plásmido. Después de un tiempo, las antes sensibles también son resistentes. ¿Qué pasó? R: Conjugación: el plásmido con el gen de resistencia se transfirió por contacto directo.

6.4.1–6.4.2 Biología de protistas y Endosimbiosis serial

Los protistas son eucariotas muy heterogéneos — no se agrupan con plantas, animales ni hongos.
Mayoría unicelulares; algunos coloniales o multicelulares simples. Hábitat predominantemente acuático o húmedo.
Nutrición variada: autótrofos, heterótrofos o mixótrofos (cambian de estrategia según el ambiente).
Concepto crítico: "Protista" NO es un clado válido — es grupo parafilético de conveniencia. Animales, plantas y hongos están "anidados" filogenéticamente entre los protistas.

Organelo	Bacteria ancestral (endosimbiosis)
Mitocondria	Alfa-proteobacterias (aerobias)
Cloroplasto	Cianobacterias (fotosintéticas oxigénicas)

6 evidencias de endosimbiosis (frecuentemente preguntadas):

Doble membrana — la externa proviene del fagocitamiento; la interna es la bacteriana original.
ADN propio circular — similar al bacteriano, sin histonas como el ADN nuclear.
Ribosomas 70S — tipo bacteriano, no 80S como el resto de la célula eucariota.
División por fisión binaria — independiente de la división celular del huésped.
Tamaño — comparable al de bacterias actuales.
Secuencias de ADN — el ADN mitocondrial y de cloroplasto agrupan filogenéticamente con bacterias específicas.

🔬 Proceso — Origen de mitocondrias y cloroplastos por endosimbiosis

Célula ancestral grande (proto-eucariota / arqueal) capaz de fagocitar otras células.
Fagocita una alfa-proteobacteria aerobia → en vez de digerirla, la mantiene viva dentro.
Se establece relación de beneficio mutuo: la bacteria aporta ATP (respiración aerobia), la célula aporta protección y nutrientes.
A lo largo de millones de años, la bacteria pierde genes innecesarios, transfiere su material genético al núcleo → se convierte en mitocondria.
Evento posterior: una célula eucariota ya con mitocondrias fagocita una cianobacteria fotosintética → mismo proceso → cloroplasto.

⚠️ Trampas de examen:
• "Protista es un reino válido evolutivamente" → FALSO, es grupo parafilético.
• "Todos los protistas son microscópicos" → FALSO. Algas pardas (kelps) alcanzan 30+ m.
• "Todos los organelos surgieron por endosimbiosis" → FALSO. Núcleo, RE y Golgi surgieron por invaginación de membrana. Solo mitocondrias y cloroplastos tienen origen endosimbiótico claro.

🧠 Escenario: Descubren un organelo nuevo en un protista con doble membrana, ADN circular y ribosomas 70S. ¿Qué hipótesis surge? R: Origen endosimbiótico a partir de una bacteria.

6.4.3–6.4.5 Rol ecológico, diversidad y grupos protistas

Rol ecológico	Ejemplos
Productores acuáticos (fitoplancton)	Diatomeas, dinoflagelados, algas verdes
Consumidores acuáticos (zooplancton)	Ciliados, foraminíferos
Parásitos	Plasmodium (malaria), Trypanosoma (Chagas), Giardia
Simbiontes	Zooxantelas en corales (construyen arrecifes)

El fitoplancton produce ≈ 50% del oxígeno atmosférico mundial y es la base de las redes tróficas marinas.

Movilidad	Mecanismo	Ejemplo
Cilios	Movimientos cortos y coordinados	Paramecium
Flagelos	Latigazos largos	Euglena, Trypanosoma
Pseudópodos	Extensiones del citoplasma	Amebas
Sin locomoción evidente	Formas sedentarias o parásitos intracelulares	Algunos parásitos obligados

Grupo tradicional	Características	Ejemplos
Semejantes a animales (protozoarios)	Heterótrofos, móviles	Amebas, ciliados, flagelados
Semejantes a plantas (algas)	Fotosintéticos	Diatomeas, algas verdes, rojas y pardas
Semejantes a hongos	Heterótrofos, absorción, esporas	Mohos mucilaginosos, mohos acuáticos

⚠️ Trampa: Estas agrupaciones son prácticas, NO filogenéticas. La sistemática moderna usa supergrupos (Excavata, SAR, Archaeplastida, Amoebozoa). El curso usa la clasificación tradicional por simplicidad.

6.5.1–6.5.2 Origen, adaptaciones y alternancia de generaciones

Las plantas terrestres evolucionaron de algas verdes ancestrales (carofíceas) — comparten cloroplastos con clorofila a y b, almidón, y pared celular con celulosa.
Desafío evolutivo central: la colonización del medio terrestre impuso problemas que el agua resolvía "gratis".

Problema en tierra	Solución evolutiva
Desecación	Cutícula (capa cerosa impermeable)
Intercambio gaseoso sin perder agua	Estomas con células guardianas
Sostén corporal (sin flotabilidad)	Lignina, tejidos vasculares
Transporte interno de agua y nutrientes	Xilema (agua y minerales ↑) + Floema (azúcares en ambos sentidos)
Fijación y absorción del suelo	Raíces
Reproducción sin agua libre	Polen, semillas
Dispersión de descendientes	Frutos (solo angiospermas)

Alternancia de generaciones (concepto fundamental):

Fase	Ploidía	Produce
Gametofito	Haploide (n)	Gametos por mitosis
Esporofito	Diploide (2n)	Esporas por meiosis

Grupo	Fase dominante	Dependencia del agua
Briofitas	Gametofito dominante	Alta — espermatozoides nadan
Helechos (vasculares sin semilla)	Esporofito dominante	Media — gametofito pequeño pero libre
Gimnospermas + Angiospermas	Esporofito muy dominante; gametofito reducido a pocas células	Baja — el polen lleva los gametos sin agua

🔬 Proceso — Alternancia de generaciones (narrativa completa)

Comienza con una espora haploide (n) que germina y se divide por mitosis → gametofito multicelular haploide.
El gametofito produce gametos por mitosis (ya es haploide): espermatozoides y óvulos.
Fecundación: fusión de gametos → cigoto diploide (2n).
El cigoto se divide por mitosis → esporofito multicelular diploide.
El esporofito produce esporas por meiosis en esporangios → esporas haploides → reinicia el ciclo.

Tendencia evolutiva: reducción progresiva del gametofito y dominancia creciente del esporofito → menor dependencia del agua para la reproducción.

⚠️ Trampas de examen:
• "Las briofitas siguen muy ligadas al agua para reproducirse" → VERDAD (trampa inversa: confundir con gimnospermas).
• "Todas las plantas tienen el mismo nivel de adaptación terrestre" → FALSO.
• "El gametofito produce esporas" → FALSO. El esporofito produce esporas (por meiosis); el gametofito produce gametos (por mitosis).

🧠 Escenario: Una planta tiene gametofito grande y verde, y esporofito pequeño que crece sobre él y depende de él nutricionalmente. ¿Qué grupo es? R: Briofitas (musgos, hepáticas, antoceros).

6.5.3 Principales grupos taxonómicos de plantas

Grupo	¿Vascular?	¿Semilla?	¿Flor y fruto?	Fase dominante	Ejemplos
Briofitas	No	No	No	Gametofito	Musgos, hepáticas, antoceros
Vasculares sin semilla	Sí	No	No	Esporofito	Helechos, licopodios, colas de caballo
Gimnospermas	Sí	Sí (desnuda)	No	Esporofito	Pinos, cipreses, abetos, secuoyas
Angiospermas	Sí	Sí (en fruto)	Sí	Esporofito	Roble, maíz, manzano, orquídea

Cada nivel = innovación evolutiva acumulada: 1) Tejido vascular → mayor tamaño. 2) Semilla → reproducción sin agua + reserva nutritiva. 3) Flor y fruto → polinización dirigida + dispersión por animales.

Innovaciones exclusivas de angiospermas:

Doble fertilización: un espermatozoide → óvulo → embrión (2n); otro → dos núcleos polares → endospermo (3n).
Endospermo: tejido nutritivo triploide (3n) que alimenta al embrión. Las gimnospermas no tienen endospermo verdadero.
Vasos en xilema (más eficientes que las traqueidas de gimnospermas).

🔬 Proceso — Doble fertilización en angiospermas

Grano de polen llega al estigma (por viento, insecto, ave, murciélago).
Polen germina → tubo polínico crece por el estilo hacia el ovario, llevando dos núcleos espermáticos.
El tubo polínico llega al óvulo (saco embrionario con ovocélula + dos núcleos polares).
Primera fecundación: núcleo espermático + ovocélula (n) → cigoto (2n) → embrión.
Segunda fecundación: segundo núcleo espermático + dos núcleos polares → núcleo triploide (3n) → endospermo.
Óvulo → semilla (embrión + endospermo + cubierta); ovario madura → fruto.

⚠️ Trampas de examen:
• GIMnospermas = semillas GIMnadas/desnudas (sin fruto). ANGIOspermas = semillas EN fruto.
• Confundir endospermo (3n, angiospermas) con tejido nutritivo de gimnospermas (son cosas distintas).

🧠 Escenario: Si desaparecieran todas las angiospermas, ¿qué pasaría con los polinizadores? R: Colapso masivo. La mayoría de polinizadores (abejas, mariposas, colibríes, murciélagos) dependen de flores. Las gimnospermas (polinizadas por viento mayormente) no los sustentan.

6.6.1–6.6.2 Características y ciclo de vida de los hongos

Rasgo	Hongos	Plantas	Animales
Nutrición	Heterótrofa por absorción	Autótrofa (fotosíntesis)	Heterótrofa por ingestión
Pared celular	Sí, de quitina	Sí, de celulosa	No tienen
Cuerpo	Hifas → micelio	Tejidos verdaderos	Tejidos verdaderos
Parentesco	Opisthokonta	Archaeplastida	Opisthokonta (más cerca de hongos que de plantas)

Hifa: filamento celular individual (unidad básica). Micelio: conjunto entrelazado de hifas (cuerpo del hongo). Cuerpo fructífero (seta): estructura reproductiva visible — solo es la punta del iceberg.
Tipos: saprofitos (descomponen materia muerta), parásitos (dañan huésped vivo), simbiontes mutualistas (intercambio beneficioso).

Ciclo sexual fúngico — fase dicariótica única en eucariotas:

Etapa	Qué ocurre	Ploidía
Plasmogamia	Fusión de citoplasmas de dos hifas compatibles	Sin fusión de núcleos todavía
Fase dicariótica	Dos núcleos haploides distintos por célula (n + n). Puede durar años	n + n (peculiar)
Cariogamia	Fusión de los dos núcleos → célula diploide	2n
Meiosis	Reduce a haploide → esporas sexuales	n

🔬 Proceso — Ciclo de vida fúngico sexual

Dos hifas compatibles (tipos "+" y "−") entran en contacto.
Plasmogamia: fusionan citoplasmas; los núcleos permanecen separados.
Fase dicariótica (n+n): dos núcleos por célula; puede durar años en basidiomicetos.
Se desarrolla el cuerpo fructífero; en ascos o basidios ocurre la cariogamia → núcleo diploide (2n) transitorio.
Meiosis → 4 esporas haploides (ascosporas o basidiosporas).
Esporas se dispersan, germinan y forman nuevas hifas haploides.

⚠️ Trampas de examen:
• "Los hongos son plantas" → FALSO. Pared de quitina, heterótrofos por absorción, filogenéticamente más cerca de animales.
• "La fecundación en hongos es igual que en animales" → FALSO. Hay fase dicariótica intermedia (n+n) entre plasmogamia y cariogamia.
• "Todos los hongos se reproducen sexualmente" → FALSO. Hongos imperfectos (Deuteromicetos) solo tienen reproducción asexual conocida.

6.6.3–6.6.4 Grupos taxonómicos, simbiosis e importancia ecológica

Grupo	Rasgos diagnósticos	Estructura sexual	Ejemplos
Quítridos	Acuáticos, esporas flageladas (único grupo de hongos con flagelos)	Diversos	Batrachochytrium (mata anfibios)
Zigomicetos	Forman zigosporas resistentes	Zigosporangio	Mohos del pan (Rhizopus)
Glomeromicetos	Forman micorrizas arbusculares con la mayoría de plantas terrestres	Mayormente asexual	Simbiontes de raíces
Ascomicetos	Esporas sexuales en un asco	Asco (ascosporas)	Levaduras, Penicillium, trufas, morillas
Basidiomicetos	Esporas sobre un basidio	Basidio (basidiosporas)	Setas, hongos de repisa, royas, carbones

Simbiosis	Quién participa	Qué aporta el hongo	Qué aporta el otro
Micorrizas	Hongo + raíz vegetal	Mayor absorción de agua y minerales (fósforo)	Azúcares por fotosíntesis
Líquenes	Hongo + alga verde o cianobacteria	Estructura, protección, retención de agua	Azúcares por fotosíntesis

Junto con bacterias, los hongos son los principales descomponedores de lignina y celulosa. Sin ellos, los bosques quedarían sepultados en hojarasca.
Los glomeromicetos fueron clave en la colonización original del medio terrestre por las plantas (~470 M años).
Líquenes: pioneros en sucesión primaria (crecen sobre roca desnuda), inician formación de suelo, indicadores de calidad del aire.
Importancia humana: fermentación (pan, cerveza, vino) — levaduras; antibióticos — penicilina (Penicillium); alimentos — setas, quesos azules; patologías — candidiasis, tiñas.

⚠️ Trampa: Reducir a los hongos a "descomponedores". Son también simbiontes esenciales, patógenos, productores industriales. | Confundir ascomiceto/basidiomiceto: ASCOsporas en ASCOs / BASIDIOsporas en BASIDIOs.

🧠 Escenario: Si una micorriza muere completamente en una región forestal, ¿qué predices? R: Disminución de absorción de fósforo y agua → estrés vegetal → menor crecimiento → cambios en composición comunitaria → cascada hacia herbívoros y otros niveles tróficos.

6.7.1–6.7.2 Características animales y plan corporal

Animales: eucariotas multicelulares heterótrofos, sin pared celular, nutrición por ingestión, tejidos verdaderos (excepto grupos basales como esponjas), desarrollo embrionario complejo.

Rasgo	Tipos	Ejemplos
Capas germinales	Diploblásticos (ecto + endo) / Triploblásticos (+ mesodermo)	Diploblásticos: Cnidarios \| Triploblásticos: mayoría
Simetría	Asimétrica / Radial / Bilateral	Esponjas / Cnidarios, equinodermos adultos / Mayoría de animales
Celoma	Acelomados / Pseudocelomados / Celomados	Platelmintos / Nematodos / Anélidos, moluscos, artrópodos, cordados
Segmentación	Homónoma (anillos iguales) / Heterónoma (tagmas)	Anélidos / Artrópodos

Característica	Protóstomos	Deuteróstomos
Destino del blastoporo	→ boca	→ ano
Segmentación embrionaria	Espiral y determinada	Radial e indeterminada
Formación del celoma	Esquizocélica	Enterocélica
Ejemplos	Moluscos, anélidos, artrópodos	Equinodermos, cordados (humanos)

🔬 Proceso — Gastrulación y formación de capas germinales

Cigoto → segmentaciones por mitosis → mórula (esfera sólida) → blástula (esfera hueca con blastocele).
Gastrulación: células se invaginan → forman arquénteron (intestino primitivo), con apertura llamada blastoporo.
Se establecen capas germinales: diploblásticos (ecto + endo); triploblásticos (+ mesodermo).
Cada capa origina tejidos: Ectodermo → epidermis, SN. Endodermo → tubo digestivo, pulmones. Mesodermo → músculos, esqueleto, sistema circulatorio.
Destino del blastoporo define el linaje: Protóstomo = boca; Deuteróstomo = ano.

⚠️ Trampas de examen:
• "Los animales se definen por movilidad" → FALSO. Esponjas adultas son sésiles. La movilidad puede estar solo en la larva.
• "Los equinodermos son animales simples alejados de los humanos" → FALSO. Son deuteróstomos, más cercanos a cordados que a una lombriz o caracol.
• "Invertebrado es un clado evolutivo" → FALSO. Es un grupo parafilético (solo lo que NO tiene columna vertebral).

🧠 Escenario: En un embrión, el blastoporo se convierte en el ano. ¿En qué linaje está? R: Deuteróstomo → equinodermo o cordado.

6.7.3 Tabla diagnóstica de invertebrados

Filo	Simetría	Capas	Celoma	Rasgo exclusivo / diagnóstico	Ejemplos
Poríferos	Asimétrica	Sin tejidos verdaderos	—	Coanocitos + sistema de poros	Esponjas
Cnidarios	Radial	Diploblásticos	—	Cnidocitos (células urticantes); dos formas: pólipo y medusa	Medusas, corales, hidras
Platelmintos	Bilateral	Triploblásticos	Acelomados	Cuerpo aplanado; digestión incompleta (una sola abertura)	Planarias, tenias, duelas
Nematodos	Bilateral	Triploblásticos	Pseudocelomados	Cuerpo cilíndrico, sin segmentación, cutícula que mudan	Áscaris, oxiuros
Moluscos	Bilateral	Triploblásticos	Celomados	Pie + manto + masa visceral; muchos con concha; rádula	Caracoles, almejas, pulpos
Anélidos	Bilateral	Triploblásticos	Celomados	Segmentación homónoma (anillos); setas	Lombrices, sanguijuelas, poliquetos
Artrópodos	Bilateral	Triploblásticos	Celomados	Exoesqueleto de quitina + apéndices articulados + muda (ecdisis)	Insectos, arácnidos, crustáceos
Equinodermos	Bilateral (larva) → Pentarradial (adulto)	Triploblásticos	Celomados	Sistema vascular acuífero + endoesqueleto calcáreo. Deuteróstomos	Estrellas de mar, erizos, pepinos de mar

Artrópodos = grupo animal más diverso (~75% de especies animales descritas son insectos).
Equinodermos son deuteróstomos → filogenéticamente más cercanos a cordados (humanos) que a una lombriz o caracol. La apariencia adulta engaña.

⚠️ Trampas: Solo cnidarios tienen cnidocitos (si hay célula urticante = cnidario). | "Invertebrado" no es un clado: es todo lo que NO tiene columna vertebral (parafilético). | Clasificar por aspecto externo en vez de rasgos embrionarios y anatómicos profundos.

🧠 Escenario: Animal acuático bilateral, segmentado, cilíndrico, con setas en cada segmento. ¿Qué filo? R: Anélido (poliqueto si es marino).

6.8.1–6.8.2 Características de cordados y grupos invertebrados

Filo Chordata. Los 5 rasgos diagnósticos pueden estar solo en el embrión o larva, no necesariamente en el adulto:

Rasgo cordado	Función / Detalle
Notocorda	Cordón flexible dorsal de soporte; en vertebrados reemplazada por columna vertebral durante el desarrollo
Cordón nervioso dorsal hueco	Sistema nervioso central tubular (en otros animales el cordón es ventral y macizo)
Hendiduras faríngeas	En acuáticos: branquias. En tetrápodos terrestres: solo en embrión, se modifican en oído medio, cuello, paratiroides
Cola postanal	Extensión muscular más allá del ano (en humanos solo está en el embrión → reduce al cóccix)
Endostilo (o tiroides en vertebrados)	En cordados invertebrados: produce moco para filtrar. En vertebrados: evolucionó a la glándula tiroides

Grupo invertebrado	Características	Importancia
Urocordados (tunicados)	Adultos sésiles, rasgos cordados reducidos. Larvas muestran claramente notocorda, cordón nervioso dorsal y cola postanal	Larva tipo renacuajo: evidencia relación evolutiva con vertebrados
Cefalocordados (anfioxos)	Mantienen todos los rasgos cordados en el adulto; cuerpo similar a un pez, sin cráneo	Modelo del plan corporal cordado ancestral

⚠️ Trampas:
• "Solo los vertebrados son cordados" → FALSO. Urocordados y cefalocordados son cordados sin columna vertebral.
• "Los rasgos cordados siempre son visibles en el adulto" → FALSO. En tunicados solo la larva los muestra claramente.

🧠 Escenario: Una larva nadadora con notocorda y cola muscular postanal se convierte en adulto sésil sin esos rasgos. ¿Qué grupo es? R: Urocordado (tunicado / ascidia).

6.8.3–6.8.4 Grupos de vertebrados e hitos evolutivos

Grupo	Rasgos clave	Reproducción	Termo-rregulación	Ejemplos
Agnatos (peces sin mandíbula)	Sin mandíbula, esqueleto cartilaginoso	Acuática	Ectotermo	Lampreas, mixinos
Condrictios (peces cartilaginosos)	Mandíbula, esqueleto cartilaginoso, escamas placoides	Mayoría ovíparos	Ectotermo	Tiburones, rayas
Osteíctios (peces óseos)	Esqueleto óseo, opérculo, vejiga natatoria	Acuática, mayoría ovíparos	Ectotermo	Salmón, atún
Anfibios	Piel desnuda y húmeda, metamorfosis	Necesitan agua; huevos sin protección	Ectotermo	Ranas, salamandras
Reptiles	Escamas queratinizadas, piel seca, huevo amniota	Independiente del agua	Ectotermo	Tortugas, lagartos, serpientes
Aves	Plumas, huesos huecos, huevo amniota con cáscara dura	Ovíparos; cuidado parental	Endotermo	Águilas, pingüinos
Mamíferos	Pelo, glándulas mamarias, 3 huesecillos en oído medio, diafragma	Mayoría vivíparos; monotremas ovíparos	Endotermo	Humanos, ballenas, ornitorrinco

Innovación (hito)	Problema resuelto	Quién la tiene
Mandíbulas	Captura activa y procesamiento de presas	Gnatóstomos (todos los vertebrados excepto agnatos)
Extremidades con dedos	Soporte y locomoción terrestre	Tetrápodos (anfibios + amniotas)
Huevo amniota	Reproducción sin agua libre; mayor protección embrionaria	Reptiles, aves, mamíferos (amniotas)
Endotermia	Actividad sostenida independiente de la temperatura ambiental	Aves y mamíferos (convergencia — evolucionó 2 veces)

"Peces" no es un clado válido: los tetrápodos descienden de peces óseos. En cladística rigurosa, los humanos somos "peces sarcopterigios" derivados.
"Reptiles" tampoco es un clado: las aves descienden de dinosaurios terópodos. El clado correcto es Sauropsida (que incluye aves).
La endotermia evolucionó independientemente en aves y en mamíferos (convergencia evolutiva).

⚠️ Trampas de examen:
• "Un pez se convierte en anfibio que se convierte en reptil" → FALSO. La evolución es ramificación, no escalera lineal.
• "Los humanos son la cúspide de la evolución" → FALSO. Todos los grupos actuales son igualmente modernos temporalmente.

🧠 Escenario: Si el huevo amniota nunca hubiera evolucionado, ¿qué grupos no existirían? R: Reptiles, aves y mamíferos. Los vertebrados habrían quedado limitados a la cercanía del agua para reproducirse.

7

Tema 7 — Ecología

Poblaciones, comunidades, flujo de energía y nutrientes, principales ecosistemas de la biósfera

Resumen

7.1.1–7.1.2 Ecología y características de poblaciones

Ecología: rama que estudia las interacciones de los seres vivos entre sí y con su ambiente. Jerarquía de organización:

Nivel	Qué incluye
Organismo	Individuo
Población	Individuos de una sola especie en un área y tiempo
Comunidad	Poblaciones de varias especies en una misma área
Ecosistema	Comunidad + factores abióticos que interactúan
Bioma	Conjunto de ecosistemas similares a gran escala geográfica
Biósfera	Toda la vida en la Tierra; conjunto de todos los biomas

Atributo poblacional	Qué describe
Tamaño (N)	Número total de individuos
Densidad	Individuos por unidad de área o volumen
Distribución espacial	Agrupada (parches) \| Uniforme \| Aleatoria
Estructura por edades	Pirámide expansiva (crece) \| Estable \| Regresiva (decrece)
Variables demográficas	ΔN = (Natalidad + Inmigración) − (Mortalidad + Emigración)

⚠️ Trampa: "Una pradera no es una población de pasto" → es una comunidad (pasto + insectos + aves + microbiota) o un ecosistema si incluye el ambiente físico. | Confundir "población" con "especie" o con "comunidad".

7.1.3–7.1.4 Modelos de crecimiento y factores reguladores

Aspecto	Modelo Exponencial	Modelo Logístico
Recursos	Ilimitados	Limitados
Forma de curva	J	S (sigmoidea)
¿Hay K?	No	Sí — la población se frena al acercarse a K
Realismo	Bajo; solo a corto plazo (invasión, recuperación)	Alto; más cercano a poblaciones naturales estables
Tasa de crecimiento	Constante (r)	Disminuye al acercarse a K

K = Capacidad de carga: tamaño máximo de población que el ambiente puede sostener de forma sostenida (determinada por agua, alimento, espacio disponibles).

Característica	Dependientes de la densidad	Independientes de la densidad
Efecto	Aumenta al aumentar la densidad	No depende de cuántos individuos haya
Naturaleza	Biótica (mayormente)	Abiótica (mayormente)
Ejemplos	Competencia, depredación, enfermedades, parasitismo, estrés social	Sequías, inundaciones, incendios, huracanes, heladas
Rol	Tienden a estabilizar la población cerca de K	Causan fluctuaciones bruscas independientes del tamaño

⚠️ Trampas: Creer que una población puede crecer exponencialmente para siempre → siempre hay K. | "Toda regulación es por falta de alimento" → depredación, enfermedades y estrés social también son densodependientes.

🧠 Escenario: Un incendio elimina 80% de ciervos. Los lobos también bajan. ¿Qué factor afectó a cada uno? R: Ciervos: factor independiente de densidad (incendio). Lobos: factor dependiente de densidad (escasez de presas).

7.1.5–7.1.6 Selección r y K + Población humana

Característica	Selección r	Selección K
Tamaño corporal	Pequeño	Grande
Madurez sexual	Rápida	Tardía
Descendientes	Muchos, pequeños	Pocos, grandes
Cuidado parental	Mínimo o nulo	Alto y prolongado
Mortalidad juvenil	Alta	Baja
Ambiente típico	Inestable, cambiante, perturbado	Estable, cerca de K
Estrategia	"Apostar a la cantidad"	"Apostar a la calidad"
Ejemplos	Bacterias, insectos, malezas, ratones, sapos	Elefantes, ballenas, humanos, árboles, cóndores

Población humana: K-extrema. Factores que aceleraron el crecimiento: agricultura, medicina, saneamiento, energía fósil → redujeron mortalidad sin reducir natalidad proporcionalmente → expansión exponencial reciente.

Transición demográfica: preindustrial (alta N + alta M) → industrial temprana (alta N + baja M → explosión) → industrial tardía (baja N + baja M → estabilización) → post-industrial (posible declive).
Impactos ecológicos: consumo intensivo de recursos, deforestación/urbanización, contaminación, pérdida de biodiversidad, modificación de ciclos biogeoquímicos.

⚠️ Trampas: r y K son extremos de un gradiente — la mayoría de especies están en puntos intermedios. | Los humanos NO estamos fuera de las reglas ecológicas: la tecnología extiende K, pero los recursos planetarios son finitos.

🧠 Escenario: Una especie produce miles de huevos, no los cuida, los juveniles maduran en semanas y viven solo meses. ¿Selección r o K? R: Selección r típica.

7.2.1–7.2.4 Estructura, nicho y competencia en comunidades

Comunidad = poblaciones de distintas especies en la misma área. (No confundir con ecosistema, que también incluye factores abióticos.)
Tipos de especies clave: Especie dominante = muy abundante, controla por biomasa. Especie clave (keystone) = no necesariamente abundante, pero su efecto es desproporcionado. Especie pionera = primera en colonizar áreas perturbadas.

Concepto	Qué describe	Analogía
Hábitat	Dónde vive una especie	"Domicilio"
Nicho ecológico	Cómo vive, qué usa, qué tolera, cuándo actúa, cómo interactúa	"Profesión + estilo de vida + domicilio"

Nicho	Definición
Fundamental	Donde la especie podría vivir sin interacciones (potencial teórico)
Realizado	Donde efectivamente vive tras sufrir competencia → siempre ≤ fundamental

Tipo de competencia	Descripción	Consecuencia posible
Intraespecífica	Entre individuos de la misma especie; más intensa a alta densidad	Factor densodependiente regulador
Interespecífica	Entre distintas especies con nichos superpuestos	Exclusión competitiva o partición de recursos
Por explotación	Consumen el mismo recurso (no hay contacto directo)	Ventaja para el más eficiente
Por interferencia	Una impide directamente el acceso a la otra (agresión, territorialidad)	Desplazamiento o coexistencia forzada

Principio de Gause: dos especies con nichos idénticos no coexisten indefinidamente → la que aproveche mejor el recurso desplaza a la otra (exclusión competitiva). La coexistencia requiere diferencias en el nicho.

⚠️ Trampas: Nicho ≠ hábitat. | Especie dominante ≠ especie clave (la clave tiene impacto enorme sin ser necesariamente abundante). | La competencia no es siempre agresión física — puede ser "usar el recurso antes".

🧠 Escenario: Dos aves del mismo árbol comen las mismas semillas, a la misma hora, en la misma rama. ¿Qué predices? R: Competencia intensa → a largo plazo exclusión competitiva o partición de recursos (hora, altura del árbol, tipo de semilla).

7.2.5–7.2.7 Interacciones, cambios estructurales y sucesión

Interacción	Efecto A	Efecto B	Notación	Ejemplo
Mutualismo	Beneficio	Beneficio	+ / +	Polinizador y flor; micorriza
Comensalismo	Beneficio	Sin efecto	+ / 0	Rémora sobre tiburón
Depredación	Beneficio (depredador)	Daño (muerte)	+ / −	León y cebra
Herbivoría	Beneficio (herbívoro)	Daño (planta)	+ / −	Vaca y pasto
Parasitismo	Beneficio (parásito)	Daño (sin muerte inmediata)	+ / −	Garrapata en perro
Competencia	Daño	Daño	− / −	Dos plantas por luz
Amensalismo	Sin efecto	Daño	0 / −	Árbol cuya sombra mata hierbas debajo

Diferencia clave: Depredador suele matar de inmediato. Parásito típicamente no mata de inmediato (vive a costa del huésped prolongadamente).

Característica	Sucesión primaria	Sucesión secundaria
Condición inicial	Sin suelo (roca desnuda, lava, glaciar retirado)	Hubo comunidad antes; el suelo se conserva
Velocidad	Muy lenta (siglos o milenios)	Más rápida (décadas)
Pioneros típicos	Líquenes, musgos (sin necesidad de suelo)	Hierbas anuales, malezas
Causa típica	Volcán, glaciar, duna nueva	Incendio, tala, abandono de cultivo

Efecto cascada trófica: cambios en un nivel se propagan a otros. Ej: eliminación de lobos (Yellowstone) → aumento ciervos → sobrepastoreo de sauces → menos castores → cambio en cursos de agua.
Líquenes (hongo + alga/cianobacteria) son los pioneros de la sucesión primaria: disuelven roca con ácidos, inician formación de suelo.

⚠️ Trampas: "Sucesión primaria" ≠ "secundaria" → la clave es el suelo (secundaria lo conserva). | La sucesión NO siempre termina en la misma comunidad clímax (depende del clima, historia, eventos aleatorios). | Reducir interacciones a "depredador y presa" — el examen suele pedir los 5-6 tipos con notación de signos.

🧠 Escenario: Especie A se beneficia, especie B no se ve afectada claramente. ¿Qué interacción es? R: Comensalismo (+ / 0).

7.3.1–7.3.2 Dinámica del ecosistema y flujo de energía

Proceso	Característica
Flujo de energía	Unidireccional — se degrada en calor en cada paso; no se recicla
Ciclo de materia / nutrientes	Cíclico — los elementos se reutilizan entre organismos y ambiente

Nivel trófico	Quién	Ejemplo (10,000 kcal base)
1° — Productores	Plantas, algas, cianobacterias (fotosíntesis) o bacterias (quimiosíntesis)	10,000 kcal
2° — Consumidores primarios	Herbívoros (vaca, oruga)	1,000 kcal
3° — Consumidores secundarios	Carnívoros 1° (sapo, lobo)	100 kcal
4° — Consumidores terciarios	Carnívoros tope (águila, tiburón)	10 kcal

Regla del 10%: solo ~10% de la energía pasa al siguiente nivel trófico; ~90% se pierde como calor (metabolismo, respiración, excreción). Por eso las pirámides de energía siempre son decrecientes y las cadenas tróficas rara vez superan 4-5 niveles.

⚠️ Trampas:
• "La energía se recicla como la materia" → FALSO. La energía fluye unidireccionalmente y se pierde como calor.
• "La fotosíntesis es la única entrada de energía" → FALSO. La quimiosíntesis aporta energía en ecosistemas sin luz (fuentes hidrotermales abisales).

🧠 Escenario: ¿Por qué hay menos águilas que ratones en un ecosistema? R: Regla del 10%. Los ratones reciben ~10% de la energía vegetal; las águilas reciben solo ~10% de la de los ratones. Hay menos energía disponible en niveles tróficos altos.

7.3.3–7.3.4 Productividad primaria y ciclos biogeoquímicos

Concepto	Qué mide
PPB (Productividad Primaria Bruta)	Energía total capturada por productores (fotosíntesis o quimiosíntesis)
Respiración productores (R)	Energía que los propios productores usan para vivir
PPN = PPB − R	Energía almacenada como biomasa nueva: lo disponible para herbívoros y resto del ecosistema

Productividad por bioma: Selva tropical >> bosque templado > sabana > taiga > pradera > tundra >> desierto

Ciclo del nitrógeno (más preguntado):

Proceso	Qué hace	Quién lo realiza
Fijación	N₂ atmósferico → NH₄⁺ (forma asimilable)	Rhizobium (nódulos de leguminosas), cianobacterias, Azotobacter libre
Nitrificación	NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻	Nitrosomonas → Nitrobacter
Asimilación	NO₃⁻ o NH₄⁺ → proteínas y ácidos nucleicos	Plantas (luego pasa a la cadena alimentaria)
Amonificación	Materia orgánica nitrogenada → NH₄⁺	Descomponedores (bacterias y hongos)
Desnitrificación	NO₃⁻ → N₂ (regresa al aire)	Bacterias desnitrificantes anaerobias

Ciclo del C: fotosíntesis (CO₂ → orgánico) ↔ respiración y descomposición (orgánico → CO₂). Combustibles fósiles = carbono almacenado hace millones de años, liberado masivamente por la combustión humana.
Ciclo del P: sin fase gaseosa significativa. Reservorio principal: rocas. Libera lento por meteorización. Se agota en suelos con cultivo intensivo → motivo del uso de fertilizantes fosfatados.
Descomponedores son esenciales en TODOS los ciclos: liberan nutrientes atrapados en biomasa muerta.

🔬 Proceso — Ciclo del carbono (narrativa completa)

Fotosíntesis: plantas/algas/cianobacterias fijan CO₂ atmosférico en biomasa orgánica.
El carbono fluye por la cadena alimentaria (herbívoros → carnívoros).
Respiración celular (todos los organismos): orgánico → CO₂ al aire.
Descomposición (hongos + bacterias): biomasa muerta → CO₂.
Parte del carbono queda atrapada por millones de años en combustibles fósiles (materia orgánica sin descomponerse en condiciones anaerobias).
Océanos: CO₂ se disuelve ↔ bicarbonatos (intercambio continuo).
Impacto humano: combustión fósil y deforestación liberan carbono acumulado durante millones de años → acumulación de CO₂ → calentamiento global.

⚠️ Trampas: PPB ≠ PPN — si preguntan "energía disponible para herbívoros" = PPN. | El nitrógeno atmosférico (78% del aire) es inaccesible sin bacterias fijadoras. | El ciclo del P no tiene fase gaseosa. | Energía fluye; materia cicla — no son iguales.

🧠 Escenario: Si todos los descomponedores desaparecen, ¿qué pasa? R: Los nutrientes quedan atrapados en la biomasa muerta. Las plantas no acceden al N, P, C reciclado. Productividad colapsa en pocos años.

7.3.5–7.3.6 Perturbación humana y cambio climático

Ciclo	Actividad humana	Consecuencia
Carbono	Combustión fósil, deforestación	Acumulación CO₂ → calentamiento global, acidificación oceánica
Nitrógeno	Fertilizantes nitrogenados, combustión, ganadería	Escorrentía → eutrofización, "zonas muertas"
Fósforo	Fertilizantes fosfatados, detergentes	Eutrofización; agotamiento de reservas minerales
Agua	Sobreexplotación, represas, alteración de cursos	Estrés hídrico, salinización, pérdida de humedales

Eutrofización (proceso clave para examen):

🔬 Proceso — Eutrofización paso a paso

Exceso de N y P llega al cuerpo de agua (fertilizantes, aguas residuales).
Algas y cianobacterias proliferan masivamente (florecimiento algal).
La capa superficial bloquea la luz → mueren plantas acuáticas sumergidas.
Las algas mueren en masa y se hunden al fondo.
Descomponedores aerobios consumen el O₂ disuelto del agua.
Zona hipóxica o anóxica en el fondo → peces e invertebrados mueren por asfixia.
Resultado: "zona muerta" (ej. Golfo de México, Mar Báltico).

Efecto del cambio climático	Consecuencia ecológica
Aumento de temperatura	Especies se desplazan a latitudes/altitudes mayores
Cambios en fenología	Desincronización entre polinizadores, presas y depredadores
Descongelación permafrost	Liberación de CO₂ y metano (retroalimentación positiva) → más calentamiento
Acidificación oceánica	CO₂ disuelto baja el pH → daño a corales y organismos con conchas calcáreas

⚠️ Trampa: "El cambio climático solo es más calor" → FALSO. También altera precipitación, ciclos, distribución de hábitats, eventos extremos, química oceánica. | Estudiar ciclos como procesos "cerrados" sin incluir impacto humano.

🧠 Escenario: Una planta florece 2 semanas antes por calentamiento, pero su polinizador no adelanta su migración. ¿Qué predices? R: Desincronización fenológica → planta no polinizada eficientemente → reproducción cae → el polinizador pierde su recurso. Disrupción de mutualismo por cambio climático.

7.4.1–7.4.3 Biósfera, clima y biomas terrestres

Biósfera: conjunto de todos los ecosistemas de la Tierra. El clima (combinación de temperatura, precipitación, latitud, altitud y circulación atmosférica) es el principal determinante de la distribución de biomas.

Bioma	Clima	Precipitación	Vegetación dominante	Productividad
Bosque tropical lluvioso	Cálido y húmedo todo el año	>200 cm/año	Árboles densos estratificados, epífitas, lianas	Muy alta
Sabana	Cálido con estación seca marcada	50–150 cm/año	Pastos altos + árboles dispersos	Media-alta
Desierto	Cálido o frío; muy seco	<25 cm/año	Plantas escasas, suculentas, raíces extensas	Muy baja
Pradera / estepa	Templado estacional	25–75 cm/año	Gramíneas dominantes, pocos árboles	Media (alto rendimiento agrícola)
Bosque templado	Templado con 4 estaciones	75–150 cm/año	Árboles caducifolios (roble, arce, haya)	Media-alta
Taiga / bosque boreal	Frío, inviernos largos	Baja-moderada	Coníferas (pinos, abetos)	Media-baja
Tundra	Muy frío, permafrost	Muy baja	Musgos, líquenes, hierbas enanas	Muy baja

Selva tropical: suelo paradójicamente pobre en nutrientes (los nutrientes están en la biomasa viva; reciclaje muy rápido). La riqueza está en los árboles, no en el suelo.
Pradera: suelos profundos y fértiles → grandes graneros del mundo (maíz, trigo, soja). Fuegos naturales mantienen la dominancia de gramíneas.
Tundra: permafrost (suelo permanentemente congelado bajo la superficie) impide raíces profundas y limita la descomposición → almacena grandes cantidades de carbono que el cambio climático puede liberar (retroalimentación positiva).

⚠️ Trampas:
• "La selva tropical tiene suelos ricos" → FALSO. Los nutrientes están en la biomasa, no en el suelo (se pierden rápidamente si se deforesta).
• "Un solo factor (suelo, temperatura) determina la distribución de biomas" → FALSO. Es la combinación de factores climáticos lo que la define.
• Memorizar nombres de biomas sin asociarlos con clima y productividad.

🧠 Escenario: Si una sabana recibe lluvias mucho más altas y constantes, ¿hacia qué bioma tendería a transformarse? R: Hacia un bosque tropical (temperatura alta) o bosque templado (temperatura menor). Más humedad permite árboles densos y desplaza a las gramíneas.

7.4.4–7.4.5 Ecosistemas acuáticos, amenazas y desarrollo sustentable

Categoría	Subcategorías	Factores clave	Nota especial
Agua dulce	Ríos y arroyos (lóticos)	Corriente, O₂, sustrato	Muy oxigenados por el movimiento
	Lagos y estanques (lénticos)	Profundidad, luz, estratificación	Pueden estratificarse por temperatura
	Humedales	Periodicidad del agua	Alta productividad y biodiversidad
Marinos	Océano abierto	Luz, profundidad, temperatura	Zona fótica (0–200m) vs afótica (>200m)
	Arrecifes de coral	Aguas cálidas, claras, poco profundas	Mayor biodiversidad por área del planeta marino
	Zonas costeras / intermareales	Mareas, salinidad variable	Organismos tolerantes a desecación y oleaje
	Estuarios	Salinidad cambiante (río + mar)	Muy productivos; criaderos de peces

Zona fótica vs afótica: Fótica (~0–200m): hay luz, fotosíntesis, productores. Afótica (>200m): sin luz, depende de "nieve marina" (materia orgánica que cae desde arriba) o quimiosíntesis (fuentes hidrotermales abisales → bacterias con H₂S).

Amenaza (HIPPO)	Descripción	Ejemplo
Destrucción de hábitats	Conversión de ecosistemas naturales para uso humano	Deforestación amazónica, urbanización de humedales
Especies invasoras	Desplazan a las nativas	Rana toro, gatos y perros asilvestrados en islas
Contaminación	Sustancias dañinas en aire, agua, suelo	Pesticidas, metales pesados, microplásticos
Sobreexplotación	Uso a tasas superiores a la reposición	Sobrepesca, caza ilegal, tala selectiva
Cambio climático	Alteración a largo plazo de condiciones	Calentamiento, acidificación oceánica

Desarrollo sustentable (3 pilares): 1) Ambiental: mantener integridad de ecosistemas. 2) Social: equidad y bienestar humano. 3) Económico: sistemas productivos sin destruir su base ecológica.

Pérdida de biodiversidad → pérdida de servicios ecosistémicos (polinización, control de pestes, purificación de agua, fertilidad del suelo) y de resiliencia ecológica.

⚠️ Trampa: "Todos los ecosistemas acuáticos funcionan igual por tener agua" → FALSO. Las diferencias entre un estuario y el océano profundo son enormes. | "Desarrollo sustentable = usar menos cosas" → FALSO. Requiere planificación ecológica, social y económica integrada.

🧠 Escenario: En fuentes hidrotermales abisales no llega luz solar pero hay comunidades densas. ¿Cómo? R: Quimiosíntesis. Bacterias usan H₂S como fuente de energía, formando la base de la cadena alimentaria. Ecología independiente del sol.

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🔬 Diversidad biológica — Tema 6

Término	Definición operativa
Adsorción (viral)	Primera etapa del ciclo viral: el virus se une a receptores específicos de la célula huésped.
Alternancia de generaciones	Ciclo de vida vegetal con dos fases multicelulares alternantes: gametofito (n) y esporofito (2n).
Analogía	Estructura con función similar pero origen evolutivo diferente.
Archaea	Dominio de procariotas sin peptidoglicano, con lípidos de membrana con enlaces éter.
Asco / ascospora	Estructura sexual en ascomicetos; espora producida dentro de un asco.
Bacteriófago	Virus que infecta bacterias.
Basidio / basidiospora	Estructura sexual en basidiomicetos; espora producida sobre un basidio.
Cápside	Cubierta proteica de un virus.
Cariogamia	Fusión de núcleos en hongos, posterior a la plasmogamia.
Cefalización	Concentración de estructuras sensoriales y nerviosas en la región anterior del cuerpo.
Celoma	Cavidad corporal completamente rodeada por mesodermo.
Clado	Grupo que incluye un ancestro común y todos sus descendientes (monofilético).
Cnidocito	Célula urticante exclusiva de cnidarios; contiene nematocistos.
Coanocito	Célula con flagelo y collar; exclusiva de poríferos (esponjas).
Conjugación bacteriana	Transferencia directa de ADN entre bacterias a través de un pilus sexual.
Cordados	Filo definido por notocorda, cordón nervioso dorsal hueco, hendiduras faríngeas, cola postanal y endostilo.
Cutícula	Capa cerosa impermeable de las plantas terrestres, reduce pérdida de agua.
Deuteróstomo	Animal cuyo blastoporo da origen al ano; ejemplo: equinodermos y cordados.
Doble fertilización	Proceso exclusivo de angiospermas: un espermatozoide forma cigoto (2n), otro forma endospermo (3n).
Endosimbiosis serial	Teoría que explica el origen de mitocondrias (de alfa-proteobacterias) y cloroplastos (de cianobacterias).
Endospora	Estructura bacteriana de resistencia, capaz de sobrevivir condiciones extremas.
Endotermia	Capacidad de mantener temperatura corporal alta y estable mediante metabolismo interno.
Estoma	Poro vegetal con células guardianas que regula intercambio gaseoso.
Eucarya	Dominio de organismos con núcleo verdadero y organelos membranosos.
Filogenia	Historia evolutiva de un grupo de organismos.
Fisión binaria	Reproducción asexual procariota; división en dos células hijas idénticas.
Gametofito	Fase haploide (n) del ciclo vegetal; produce gametos por mitosis.
Gnatóstomos	Vertebrados con mandíbula.
Gram positiva / negativa	Clasificación bacteriana por reacción a tinción de Gram; refleja diferencias de pared celular.
Hendiduras faríngeas	Aberturas en la faringe; rasgo diagnóstico de cordados.
Hifa	Filamento celular del cuerpo fúngico; unidad básica.
Homología	Estructura con origen evolutivo común, posiblemente con función diferente.
Huevo amniota	Huevo con membranas protectoras (amnios, corion, alantoides) que permite reproducción terrestre.
Liquen	Simbiosis entre un hongo y un alga o cianobacteria.
Lisogénico (ciclo)	Ciclo viral en que el genoma se integra como profago y la célula sobrevive.
Lítico (ciclo)	Ciclo viral en que el virus replica activamente y lisa la célula.
Mesodermo	Capa germinal intermedia en triploblásticos; origen de músculos, esqueleto, sangre.
Micelio	Conjunto de hifas que forman el cuerpo del hongo.
Micorriza	Simbiosis entre hongo y raíz de planta.
Mixótrofo	Organismo que combina autotrofía y heterotrofía según condiciones.
Notocorda	Cordón flexible dorsal de soporte en cordados.
Pared celular	Cubierta rígida externa; peptidoglicano en bacterias, quitina en hongos, celulosa en plantas.
Peptidoglicano	Polímero exclusivo de la pared celular bacteriana.
Plasmogamia	Fusión de citoplasmas en hongos, sin fusión inmediata de núcleos.
Prión	Proteína mal plegada que induce mal plegamiento en otras proteínas.
Profago	Genoma viral integrado al cromosoma del huésped durante ciclo lisogénico.
Protóstomo	Animal cuyo blastoporo da origen a la boca; ejemplo: moluscos, anélidos, artrópodos.
Quitina	Polímero de la pared celular fúngica y exoesqueleto de artrópodos.
Sistema binomial	Nomenclatura científica: género + epíteto específico.
Sistemática	Estudio integrado de la diversidad y relaciones evolutivas.
Taxón	Cualquier grupo reconocido en la jerarquía taxonómica.
Tetrápodo	Vertebrado con cuatro extremidades.
Transducción	Transferencia genética bacteriana mediada por bacteriófagos.
Transformación	Captación de ADN libre del ambiente por una bacteria.
Viroide	ARN circular desnudo, sin cápside; infecta plantas.
Virus	Entidad acelular con material genético (ADN o ARN) y cápside proteica.

🌿 Ecología — Tema 7

Término	Definición operativa
Amensalismo	Interacción 0/−: una especie no se afecta, la otra resulta perjudicada.
Amonificación	Descomponedores convierten compuestos nitrogenados orgánicos en NH₄⁺.
Asimilación (N)	Incorporación de nitratos o amonio en moléculas orgánicas por plantas.
Bioma	Conjunto de ecosistemas similares a gran escala geográfica.
Biósfera	Conjunto de todos los ecosistemas del planeta.
Capacidad de carga (K)	Tamaño máximo de población que un ambiente puede sostener de forma sostenida.
Cascada trófica	Efecto en cadena donde cambios en un nivel trófico se propagan a otros.
Comensalismo	Interacción +/0: una especie se beneficia, la otra no se afecta.
Comunidad	Conjunto de poblaciones de distintas especies en un área.
Competencia	Interacción −/−: ambas especies se perjudican por uso de un recurso común.
Densodependiente	Factor de regulación cuyo efecto aumenta con la densidad poblacional (ej. enfermedades).
Densoindependiente	Factor que afecta a la población independientemente de su densidad (ej. sequías, incendios).
Depredación	Interacción +/−: el depredador se beneficia, la presa resulta dañada/muerta.
Desnitrificación	Conversión bacteriana de NO₃⁻ a N₂ gaseoso en condiciones anaerobias.
Ecosistema	Comunidad + factores abióticos en un lugar.
Especie clave	Especie con impacto desproporcionado a su abundancia.
Eutrofización	Enriquecimiento por nutrientes → florecimiento algal → consumo de O₂ → zona muerta.
Fenología	Tiempos de eventos biológicos cíclicos (floración, migración, reproducción).
Fijación del nitrógeno	Conversión de N₂ atmosférico a formas asimilables (NH₃/NH₄⁺) por bacterias.
Hábitat	Lugar físico donde vive una especie.
Logístico (modelo)	Crecimiento poblacional con capacidad de carga; curva sigmoidea (S).
Mutualismo	Interacción +/+: ambas especies se benefician.
Nicho ecológico	Rol funcional completo de una especie: recursos, condiciones, interacciones.
Nicho fundamental	Conjunto de condiciones donde la especie podría vivir teóricamente.
Nicho realizado	Conjunto de condiciones donde efectivamente vive tras interacciones.
Nitrificación	Oxidación bacteriana de NH₄⁺ a NO₂⁻ y luego a NO₃⁻.
Parasitismo	Interacción +/−: el parásito se beneficia, el huésped resulta perjudicado sin muerte inmediata.
Permafrost	Suelo permanentemente congelado; almacena grandes cantidades de carbono.
Población	Individuos de la misma especie en una misma área y tiempo.
Principio de Gause	Dos especies con nichos idénticos no pueden coexistir indefinidamente.
Productividad primaria bruta (PPB)	Energía total capturada por productores.
Productividad primaria neta (PPN)	PPB menos respiración del productor; energía disponible para herbívoros.
Quimiosíntesis	Síntesis de moléculas orgánicas usando energía química (no luz).
Regla del 10%	~10% de la energía pasa al siguiente nivel trófico; ~90% se pierde como calor.
Selección K	Estrategia: pocos descendientes, mucho cuidado parental, vida larga.
Selección r	Estrategia: muchos descendientes, poco cuidado, vida corta.
Sucesión primaria	Cambio comunitario desde sustrato sin suelo previo.
Sucesión secundaria	Cambio comunitario tras perturbación que conserva el suelo.
Taiga	Bioma boreal de coníferas.
Tundra	Bioma muy frío con permafrost y vegetación baja.
Zona fótica	Capa acuática superficial con luz suficiente para fotosíntesis.

⚡ Simulacros interactivos P3

Selección de respuestas · Validación automática · Score final · Feedback inmediato.
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🧪 Casos Hipotéticos — Parcial 3

31 escenarios reales de examen · Razonamiento aplicado · Organizado por tema · Revela y autoevalúa

📊 Autoevaluación: Resueltos: 0/0

🌳 T6.1 — Filogenia y clasificación 1 caso

1. Tienes un árbol donde A y B comparten un nodo, y luego ese nodo se conecta a C en un nodo más antiguo. ¿Quién está más emparentado con quién?

🦠 T6.2 — Dominios de la vida (Bacteria & Archaea) 3 casos

2. Te dan un organismo unicelular sin núcleo. Pared celular sin peptidoglicano, lípidos con enlaces éter, vive a 90°C. ¿Bacteria o Archaea?

3. Una bacteria Gram-positiva pierde por mutación la capacidad de sintetizar peptidoglicano. ¿Qué le ocurre?

4. An ampicillin-sensitive bacterium is mixed with a resistant bacterium that carries the resistance gene on a plasmid. After some time, the formerly sensitive bacteria are also resistant. What happened?

🦠 T6.3 — Virology and infectious agents 2 cases

5. A bacterium with an integrated prophage is exposed to UV radiation. What do you predict?

6. An infectious agent is resistant to treatments that destroy nucleic acids (nucleases) but sensitive to treatments that destroy proteins (proteases). What type is it?

🔬 T6.4 — Eukaryotes and endosymbiotic theory 1 case

7. A new organelle is discovered in a protist with a double membrane, its own circular DNA, and 70S ribosomes. What hypothesis arises about its origin?

🌿 T6.5 — Plants 2 cases

8. A plant has a large, green gametophyte and a small sporophyte that grows on the gametophyte and depends on it nutritionally. What group is it?

9. If all angiosperms disappeared, what would happen to pollinators?

🍄 T6.6 — Fungi 1 case

10. If mycorrhizae completely die off in a forest region, what do you predict?

🦑 T6.7 — Invertebrates 2 cases

11. In an embryo, the blastopore becomes the anus. Which lineage does it belong to?

12. You find a bilateral aquatic animal, segmented, with a cylindrical body and bristles on each segment. What phylum is it?

🐟 T6.8 — Chordates 3 cases

13. A swimming larva with a notochord and a post-anal muscular tail becomes a sessile adult lacking those traits. What group is it?

14. If the amniotic egg had never evolved, which groups would not exist today?

15. A mammal species loses the ability to maintain a stable body temperature. What consequences do you predict?

📈 T7.1 — Population dynamics 4 cases

16. An invasive species arrives on an island with no predators or competitors. Initially it shows J-shaped growth. After some time, what do you predict?

17. A fire eliminates 80% of a deer population. The following year, the wolves that feed on deer also decline dramatically. What factor affected each?

18. A species produces thousands of eggs, provides no parental care, juveniles mature within weeks and live only a few months. What life-history strategy does it show?

19. Can humans grow indefinitely?

🌐 T7.2 — Communities and succession 4 cases

20. Two bird species in the same tree eat the same seeds, at the same time, on the same branch. What do you predict in the long run?

21. Two squirrel species share a forest. One feeds on ground seeds, the other on canopy seeds. What evolutionary process enabled this coexistence?

22. Species A benefits from the presence of species B. Species B is not clearly affected. What type of interspecific relationship is this?

23. After a fire that devastates a forest but leaves the soil intact, what type of succession follows?

⚡ T7.3 — Energy flow and biogeochemical cycles 4 cases

24. Why are there fewer eagles than mice in an ecosystem?

25. A forest has a GPP of 5,000 g/m²/year and producers respire 2,000 g/m²/year. What is the NPP?

26. If all decomposers disappear from an ecosystem, what happens to the biogeochemical cycles?

27. A river receives a massive discharge of agricultural fertilizer. What ecological sequence do you predict?

🌍 T7.4 — Biosphere, biomes and sustainability 4 cases

28. A plant species blooms two weeks earlier due to rising temperatures, but its pollinator does not advance its migration. What do you predict?

29. If a savanna receives much higher and more consistent rainfall, toward which biome would it tend to shift?

30. No sunlight reaches the deep-sea hydrothermal vents, yet dense communities thrive there. How is this possible?

31. A region decides to intensively harvest timber to generate jobs. After 10 years the forests are depleted and the economy collapses. Which dimension(s) of sustainability failed?

🗺️ Unit 3 Coverage

Mark each subtopic with your actual level. This feeds your personalized plan and prediction.

6.1 Origin of life

6.1.1 Ancient ideas and refutation of spontaneous generation

6.1.2 Chemosynthetic theory / Miller-Urey / RNA world

6.1.3 First cells, oxygenation and eukaryotes

6.2 Systematics and taxonomy

6.2.1 Binomial system and categories

6.2.2 Clades, phylogeny, three domains

6.3 Viruses, prions, prokaryotes

6.3.1 Viruses, viroids and prions

6.3.2 Bacteria vs Archaea / Gram / endospores

6.3.3 Reproduction and conjugation

6.4–6.6 Protists, plants, fungi

6.4 Protists

6.5 Plants: adaptations and groups

6.6 Fungi: groups and mycorrhizae

6.7–6.8 Animals

6.7 Invertebrates, protostomes/deuterostomes

6.8 Chordates: invertebrates and vertebrates

7. Ecology

7.1 Populations and demography

7.2 Communities

7.3 Energy flow / ecosystems

7.4 Biosphere and biomes

📕 Unit exam assessment — P3

10 multiple-choice questions · Topics 6 and 7 complete · Domains, virology, plants, animals, ecology · Immediate feedback + review mode

📜 Original BioMaster unit-style assessment, designed for educational and practice purposes.

Press "Start P3 assessment" to load the questions.

🔬 BioVisual — Interactive Visual Support

Lightweight simulations and smart visualization of biological processes. Complements theory and mock exams, not a replacement. Designed to understand abstract concepts visually.

Pro

Visualizers for the active unit: 📗 P2 Switch units above to see the corresponding visualizers

BioVisual includes a base of lightweight simulations (2D canvas) covering the highest-priority topics. More visualizations (3D with Three.js) will be progressively unlocked.

⚡ Mock exams and practice

Multiple-choice questions for P1, P2 and P3. Select a topic or mix all of them. Study mode: immediate feedback. Exam mode: score at the end. Buttons change according to the active unit in the top bar.

📘 Unit 1

📗 Unit 2

📕 Unit 3

🎓 Advanced practice Pro

👹 Final Boss 📗 P2 Pro

20 mixed questions from the active unit, exam mode with no immediate feedback. Questions are ordered by increasing difficulty. If you pass (≥70%), you are ready for the real exam.

🃏 Flashcards

Review cards. Flip with one click.

Loading…

✏️ Free writing

Space to write summaries, diagrams, conceptual connections or your own notes. Everything is saved automatically to your profile.

Write freely: summaries, diagrams, your own questions, connections between concepts. Saved automatically every time you write.

🎓 Extended-answer trainer

The system gives you an open-ended question. Write your answer and then compare it with the structured model answer (main idea, key concept, explanation, closing). Lets you review expected keywords.

Press "Start" to load the first question.

🎮 Game Mode

Answer in 15 seconds. Faster = more points. XP accumulates with each game.

Mode: — Status: Ready Score: 0 ✔ 0 ✘ 0 Record: 0

15

Choose a mode to start.

🎬 Interactive Lab · 28 cinematic games Pro

Drag & drop, simulations, 3D-CSS and canvas explorations. Each game earns XP and counts in the ranking. Free: 4 demo games (one per area).

Loading games…

🧪 Biology educational games

Five modes: a runner with a movable character, cards, cases, manipulation and challenges. The XP you earn adds to the general ranking.

🏅 BioRunner: 0 🏅 BioMatch: 0 🏅 BioDetective: 0 🏅 Puzzle: 0 🏅 Escape: 0

🏃 BioRunner — Cellular journey ⏱ 0s · ❤️ 3 · 💎 0 · 🧬 —

Move the cell (avatar) with the arrow keys ← → ↑ ↓ (or tap the buttons on mobile). Collect the correct organelles according to the visual question and dodge the red toxins. Each correct answer scores; each red touch or wrong piece costs you a life.

🏃 BioRunner

Move the cell with the arrows or the buttons. Collect the correct piece for each question.

🧬 BioMatch — Molecule laboratory ⏱ 90s · ✔ 0/0 · Score: 0

Flip two cards and match related concepts (codon ↔ amino acid, phase ↔ description, organelle ↔ function, domain ↔ example). 90 seconds. Each correct pair scores; each mistake flips the cards back and deducts time.

🔬 Case laboratory Case — · Score: 0

Read the clinical/biological case, mark the clues supporting each hypothesis, and deliver your final diagnosis.

Press "Start case" to begin.

🧩 Biological visual puzzle Challenge — · Score: 0

Drag and sort: sequence of mitosis phases, levels of DNA organisation, translation steps, taxonomy. No multiple-choice — you place each piece in its correct position.

Press "Start challenge" to begin.

🚪 Biological escape Room —/— · Hints used: 0 · Score: 0

Four chained rooms. Each room has a lock opened by a numerical value or a keyword. Solve the puzzles based on genetics, evolution and the origin of life to escape.

Press "Start mission" to enter the laboratory.

⏱ Study methods

Pomodoro, custom methods and countdown. Time counts toward your studied-hours ranking.

🍅 Pomodoro

25 min study + 5 break. Each complete cycle: +30 XP.

Work

Short

Long

25:00

📖 Study

Pomodoros completed: 0

🔢 Other methods

Custom work-break block methods.

52/17

52 min work, 17 break

50/10

50 min work, 10 break

90/20

Ultradian: 90 + 20

🆓 Free

⏱ Active

—

No active session

⏳ Countdown

H

M

S

—

🏆 Achievements

Unlocked automatically with your real activity.

🗺 Mastery map

Visualisation by subtopic based on your Coverage marking.

🏆 Global ranking

Top 50 users. Sort by XP, accuracy or mock exams completed. Registered accounts only.

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Study in groups, complete missions and chat with other BioMaster students.

🌐 Public groups

🧭 Expeditions and Challenges

Real cooperative missions: take a role, contribute your specialty and complete the objective alongside your group.

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🔍 Manually activate plan

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Users with active plan

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Latest recorded payments

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Real progress of all users

Live progress: current % (5 pillars: mock exams + BioVisuals + games + XP + consistency). Max progress: historical maximum (not deleted if the user resets). Crossed 20%: indicates that a refund is no longer applicable due to use. The pillar breakdown is shown below each name.

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Expiration control

Users with an active or expired plan, grouped by remaining time. You can extend or revoke from here.

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Internal alerts

Alerts calculated from existing data. No external configuration required.

Loading progress data first…

Sensitive actions (promote, demote, delete) are executed via server-side Edge Functions. Never from the client.

Roles Delete user (irreversible) Progress reset Refresh panel

Geographic distribution of users

Country detected automatically by IP or selected by the user. Users without a country will see the modal at their next session.

Open this tab to load the data.

Active and recent missions

🔧 Testing Tools

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📚 Theory summary

🗺️ Course coverage

Topic 4 — The genetic basis of life

Topic 5 — Evolution

Topic 6 — Biological diversity

📝 Exam-style assessment — P2

📚 Resumen teórico — Tercer parcial

🧪 Casos Hipotéticos — Parcial 3

🗺️ Unit 3 Coverage

📕 Unit exam assessment — P3

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