Biologia Humana Premedico

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Biología Humana 
Curso 
introductorio a las 
Ciencias de la 
Salud 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2011 
Javier rojas
Javier rojas
Autores 
 
Lic. María Victoria Vera Muñoz 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología 
 
MSc. Salvador Esteban Ramírez Rueda 
Profesor Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
MSc. Nancy Gil Portela 
Profesora Auxiliar 
Departamento de Biología ELAM 
 
MSc. Mayuly Rodríguez López 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
MSc. Evelyn Rodríguez Ríos 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
MSc. María del Pilar González Fernández 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
MSc. Cristina Pérez Morales 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
MSc. Martha Alfreda Zamora González 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
Lic. Ana Mercedes Moreno Cortina 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
Lic. Carmen Valentina Santana 
Segade 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
Lic. Mercedes Morales Mejías 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
Lic. Annalys Tejera Navarro 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
Lic. Guillermo Delgado Rodríguez 
Profesor Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
Lic. Esther Acela Vasconcelos 
González 
Profesora Instructor 
Departamento de Biología ELAM 
 
Lic. Alejandro Cejas Díaz 
Profesor Instructor 
Departamento de Biología ELAM 
 
Lic. Francisca María Ramos 
Álvarez 
Profesora Asistente 
Departamento de Biología ELAM 
 
Revisión Técnica: Lic. María Victoria Vera Muñoz 
Edición: Lic. María Victoria Vera Muñoz 
Diseño Técnico: Lic. María Victoria Vera Muñoz 
Ilustración: Lic. María Victoria Vera Muñoz 
 
 
 
 
 
Prefacio 
 
Este libro desarrolla los contenidos del programa oficial de Biología en el curso Premédico 
de la Escuela Latinoamericana de Medicina y aborda la relación estructura – función a nivel 
molecular, celular y de organismo, a cuya luz el organismo humano, desde sus más simples 
hasta los más complejos componentes, cobra sentido. En su elaboración se ha cuidado la 
estrecha relación que debe existir entre libros y programa, para, que sobre todo, apoye a los 
alumnos en el aprendizaje de la Biología Humana la que los preparará con los 
conocimientos y habilidades necesarias para acceder con éxito a las asignaturas biomédicas 
del ciclo de Ciencias Básicas de la carrera de medicina. 
 
La Biología Humana es una Disciplina de obligatoria consulta para todo aquel que se 
introduzca en el campo de las Ciencias Médicas como forma de acercamiento a su futura 
actividad profesional y como tal, ocupa un lugar relevante dentro del conjunto de 
asignaturas que los estudiantes reciben dentro del curso Premédico. Los autores de este 
libro hemos tratado de seleccionar cuidadosamente los contenidos que en él se incluyen, sin 
detallar en demasía, pero tampoco pecando de superficialidad. 
 
Se inicia con una breve Introducción en la que se incluye la Biología como ciencia de la 
vida y la relación de ésta con otras ciencias, destacándose en particular la que se establece 
con las Ciencias Médicas. En el capítulo 1, Niveles de Organización de la Materia, se 
analizan los niveles de organización de la materia, y tomando a estos como centro, se hace 
referencia a las biomoléculas, enfatizando en su significación biológica en el organismo 
humano. El capítulo concluye haciendo referencia a los virus, como una forma especial de 
existencia de la materia y su relación con el hombre. 
 
El capítulo 2, LA CELULA EUCARIOTA ANIMAL, trata lo concerniente a la estructura 
de este tipo de patrón celular, relacionándola con las diferentes funciones que realiza. Se 
hace especial énfasis en demostrar la existencia del dinamismo y la integridad celular. El 
capítulo 3, EL ORGANISMO HUMANO COMO UN TODO, hace un recorrido desde 
los tejidos básicos presentes en el organismo humano hasta los diferentes sistemas de 
órganos que en el ser humano, permiten la realización de las funciones para el 
mantenimiento de la homeostasis y la vida, haciéndose énfasis en la relación estructura-
función y en el dinamismo e integridad existente en el organismo. 
 
Con el capítulo 4, HERENCIA Y VARIACIÓN, concluye la presentación de este 
material, donde se valora el significado biológico del gen como unidad de estabilidad y 
variación y se plasman las leyes y principios fundamentales de la herencia. 
 
Deseamos por último agradecer a todos aquellos que de una forma u otra han colaborado en 
la revisión de este texto y que a través de sus sugerencias y recomendaciones han 
contribuido a mejorar la calidad del mismo. 
 
 
Los autores 
 
 
ÍNDICE 
 
INTRODUCCION .................................................................................................................. 1 
La Biología como ciencia ................................................................................................... 1 
Relación de la Biología con otras ciencias ......................................................................... 2 
Aporte de la Biología a las Ciencias Médicas .................................................................... 3 
INTRODUCCIÓN AL CAPÍTULO 1 .................................................................................... 4 
Breve reseña acerca del origen y evolución de la materia ...................................................... 4 
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA .......................................................... 5 
Nivel atómico ..................................................................................................................... 6 
Nivel molecular .................................................................................................................. 6 
Nivel celular ....................................................................................................................... 7 
Nivel de organismo ............................................................................................................. 8 
Nivel de población .............................................................................................................. 9 
Nivel de comunidad .......................................................................................................... 10 
Nivel de biosfera ............................................................................................................... 10 
COMPONENTES ESENCIALES DE LA VIDA ................................................................ 11 
Agua ................................................................................................................................. 11 
Minerales .......................................................................................................................... 13 
Vitaminas .......................................................................................................................... 15 
Lípidos .............................................................................................................................. 17 
Glúcidos o Carbohidratos ................................................................................................. 18 
Ácidos nucleicos ............................................................................................................... 19 
Ácido desoxirribonucleico (ADN) ............................................................................... 20 
Ácido ribonucleico (ARN) ........................................................................................... 21 
Proteínas ........................................................................................................................... 21 
Péptidos y estructuras de las proteínas ......................................................................... 23 
Funciones de las proteínas............................................................................................ 24 
VIRUS .................................................................................................................................. 25 
Características ................................................................................................................... 25 
Replicación ....................................................................................................................... 26 
INTRODUCCIÓN AL CAPÍTULO 2 .................................................................................. 28 
EL MICROSCOPIO ÓPTICO ............................................................................................. 28 
Microscopio óptico compuesto de campo claro ............................................................... 30 
Determinación del aumento en el microscopio ............................................................ 32 
Poder de resolución ...................................................................................................... 32 
Manejo del microscopio ............................................................................................... 32 
Trabajo previo al enfoque ......................................................................................... 32 
Enfoque con los objetivos secos ............................................................................... 33 
Enfoque con el objetivo de inmersión ...................................................................... 33 
Principales errores en la observación ........................................................................... 33 
Cuidados del microscopio ............................................................................................ 34 
Otros tipos de microscopios ópticos ................................................................................. 34 
El microscopio electrónico ............................................................................................... 34 
TEORÍA CELULAR ............................................................................................................ 35 
Características generales de las células ............................................................................ 35 
Propiedades fisiológicas de las células ............................................................................. 36 
METABOLISMO ................................................................................................................. 36 
MODELOS CELULARES ................................................................................................... 39 
Célula Procariota .............................................................................................................. 39 
Célula Eucariota Animal .................................................................................................. 40 
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA ................................................................................... 41 
Lípidos de la membrana ................................................................................................... 42 
Proteínas en la membrana ................................................................................................. 43 
Carbohidratos en la membrana. Glicocálix ...................................................................... 44 
Fluidez de la membrana .................................................................................................... 45 
Intercambio de sustancias entre la célula y el medio que la rodea ................................... 46 
Transporte mediado por vesículas ................................................................................ 46 
Endocitosis ............................................................................................................... 46 
Exocitosis ................................................................................................................. 47 
Transporte pasivo y activo ............................................................................................ 47 
Transporte pasivo ..................................................................................................... 48 
Difusión ................................................................................................................ 48 
Ósmosis ................................................................................................................ 49 
Transporte mediado .............................................................................................. 50 
Transporte activo ...................................................................................................... 51 
Potencial de membrana ............................................................................................. 51 
CITOPLASMA ..................................................................................................................... 52 
MATRIZ CITOPLASMÁTICA ....................................................................................... 52 
Inclusiones .................................................................................................................... 53 
ORGÁNULOS NO MEMBRANOSOS ........................................................................... 53 
Citoesqueleto ................................................................................................................ 53 
Cilios y Flagelos ........................................................................................................... 55 
Cuerpo basal y centríolos ............................................................................................. 56 
Ribosomas .................................................................................................................... 57 
ORGÁNULOS MEMBRANOSOS .................................................................................. 58 
Retículo endoplasmático............................................................................................... 58 
Complejo de Golgi ....................................................................................................... 60 
Lisosomas ..................................................................................................................... 60 
Mitocondrias ................................................................................................................. 62 
Peroxisomas .................................................................................................................. 63 
NÚCLEO .............................................................................................................................. 64 
Envoltura nuclear .............................................................................................................. 65 
Matriz nuclear ................................................................................................................... 65 
Nucléolo ........................................................................................................................... 66 
Cromatina ......................................................................................................................... 66 
Función del núcleo ........................................................................................................... 68 
PROCESOS MOLECULARES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ..................................... 68 
Replicación ....................................................................................................................... 68 
Transcripción .................................................................................................................... 70 
Traducción de la información genética o síntesis de proteínas ........................................ 70 
CICLO DE VIDA DE LA CÉLULA ...................................................................................72 
Interfase ............................................................................................................................ 73 
División celular ................................................................................................................ 74 
Mitosis .......................................................................................................................... 74 
Meiosis ......................................................................................................................... 75 
INTRODUCCIÓN AL CAPÍTULO 3 .................................................................................. 78 
DIFERENCIACIÓN Y ESPECIALIZACIÓN CELULAR ................................................. 79 
TEJIDOS BÁSICOS DEL ORGANISMO HUMANO........................................................ 81 
Tejido epitelial .................................................................................................................. 82 
Tejido conectivo o conjuntivo .......................................................................................... 84 
Tejido muscular ................................................................................................................ 86 
Tejido nervioso ................................................................................................................. 89 
LA REGULACIÓN EN EL ORGANISMO HUMANO ..................................................... 90 
Mecanismo de regulación. Del estímulo a la respuesta .................................................... 90 
Sistema nervioso ............................................................................................................... 91 
Generación y transmisión del impulso nervioso .......................................................... 92 
Estructuras del sistema nervioso................................................................................... 94 
Sistema Nervioso Central ............................................................................................. 94 
Encéfalo .................................................................................................................... 95 
Cerebro ................................................................................................................. 96 
La corteza cerebral ............................................................................................. 96 
El sistema límbico .............................................................................................. 96 
El hipotálamo ........................................................................................................ 96 
Cerebelo ................................................................................................................ 97 
Tronco encefálico ................................................................................................. 97 
Médula espinal .......................................................................................................... 97 
Sistema Nervioso Periférico ............................................................................................. 97 
Regulación nerviosa ......................................................................................................... 98 
Respuestas reflejas ........................................................................................................ 98 
Respuestas vegetativas ............................................................................................... 100 
Respuestas voluntarias ................................................................................................ 100 
Higiene del sistema nervioso .......................................................................................... 101 
Sistema endocrino .......................................................................................................... 102 
Hormonas ................................................................................................................... 103 
Regulación endocrina ..................................................................................................... 105 
Regulación neuroendocrina ............................................................................................ 107 
LA PROTECCIÓN, EL SOSTÉN Y EL MOVIMIENTO EN EL ORGANISMO 
HUMANO .......................................................................................................................... 109 
PIEL ................................................................................................................................ 109 
Epidermis .................................................................................................................... 109 
Dermis ........................................................................................................................ 111 
Glándulas ................................................................................................................ 111 
Receptores .............................................................................................................. 112 
Apéndices cutáneos ................................................................................................ 113 
Vasos sanguíneos de la piel .................................................................................... 114 
Funciones de la piel ........................................................................................................ 114 
Higiene de la piel ........................................................................................................ 114 
SISTEMA OSTEOMIOARTICULAR .......................................................................... 115 
Sistema Óseo o Esquelético ........................................................................................ 115 
Clasificación de los huesos ..................................................................................... 117 
Funciones del sistema óseo......................................................................................... 119 
Articulaciones ............................................................................................................. 119 
Funciones de las articulaciones .............................................................................. 120 
Sistema Muscular ....................................................................................................... 120 
Funciones del sistema muscular ............................................................................. 121 
Regulación del sistema osteomioarticular ...................................................................... 122 
Higiene del sistema osteomioarticular ............................................................................ 122 
EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS POR EL ORGANISMO HUMANO .................. 122 
Sistema cardiovascular ................................................................................................... 123 
Corazón ....................................................................................................................... 123 
Vasos sanguíneos ........................................................................................................ 125 
Arterias ................................................................................................................... 126 
Venas ...................................................................................................................... 126 
Capilares ................................................................................................................. 126 
Funciones de los vasos sanguíneos ............................................................................. 127 
Circulación de la sangre ................................................................................................. 127 
El latidocardíaco ............................................................................................................ 129 
Regulación cardiovascular .............................................................................................. 130 
Sangre ............................................................................................................................. 130 
Plasma ......................................................................................................................... 130 
Elementos formes ....................................................................................................... 131 
Funciones de la sangre ................................................................................................ 133 
Principales grupos sanguíneos .................................................................................... 133 
Sistema linfático ............................................................................................................. 134 
Vías conductoras de la linfa ....................................................................................... 135 
Órganos donde se desarrollan los linfocitos ............................................................... 136 
Linfa ............................................................................................................................... 136 
Funciones del sistema linfático ...................................................................................... 137 
Higiene del sistema circulatorio ..................................................................................... 138 
LA NUTRICIÓN EN EL ORGANISMO HUMANO ....................................................... 138 
Grupos alimentarios ........................................................................................................ 138 
Sistema digestivo ............................................................................................................ 139 
Cavidad bucal o boca .................................................................................................. 140 
Faringe ........................................................................................................................ 141 
Esófago ....................................................................................................................... 141 
Estómago .................................................................................................................... 142 
Intestinos ..................................................................................................................... 143 
Intestino delgado .................................................................................................... 143 
Intestino grueso ...................................................................................................... 144 
Glándulas Anexas ....................................................................................................... 145 
Glándulas salivales ................................................................................................. 145 
Hígado .................................................................................................................... 145 
Páncreas .................................................................................................................. 146 
Funcionamiento del Sistema Digestivo .......................................................................... 147 
Regulación del Sistema Digestivo .................................................................................. 150 
Higiene del Sistema Digestivo ....................................................................................... 151 
LA RESPIRACIÓN EN EL ORGANISMO HUMANO ................................................... 151 
Sistema respiratorio ........................................................................................................ 152 
Fosas nasales .............................................................................................................. 152 
Faringe. ....................................................................................................................... 153 
Laringe. ....................................................................................................................... 153 
Tráquea ....................................................................................................................... 153 
Bronquios. .................................................................................................................. 153 
Pulmones .................................................................................................................... 154 
Funcionamiento del Sistema Respiratorio .................................................................. 155 
Ventilación pulmonar ............................................................................................. 155 
Intercambio gaseoso ............................................................................................... 156 
Regulación del Sistema Respiratorio .......................................................................... 157 
Higiene del Sistema Respiratorio ............................................................................... 157 
LA EXCRECIÓN EN EL ORGANISMO HUMANO....................................................... 158 
Sistema renal .................................................................................................................. 158 
Funcionamiento del riñón ........................................................................................... 160 
Formación de la orina ............................................................................................. 161 
Composición de la orina ......................................................................................... 162 
Regulación del Sistema Renal ........................................................................................ 163 
Higiene del Sistema Renal .............................................................................................. 163 
LA REPRODUCCION EN EL ORGANISMO HUMANO .............................................. 164 
Sistema reproductor ........................................................................................................ 164 
Sistema Reproductor Masculino ................................................................................. 164 
Glándulas accesorias............................................................................................... 165 
Sistema Reproductor Femenino ................................................................................. 167 
Genitales internos ................................................................................................... 167 
Genitales externos................................................................................................... 169 
Control hormonal de la reproducción ............................................................................. 169 
Control hormonal masculino ...................................................................................... 169 
Control hormonal femenino ....................................................................................... 170 
Fecundación .................................................................................................................... 170 
Métodos anticonceptivos ................................................................................................ 170 
Higiene del Sistema Reproductor ................................................................................... 172 
INTRODUCCIÓN AL CAPÍTULO 4 ................................................................................ 173 
El ADN y la información genética .....................................................................................175 
El fenotipo como resultado de la interacción del genotipo con el medio ambiente ....... 176 
Variación ........................................................................................................................ 178 
Variación no hereditaria ............................................................................................. 178 
Variación hereditaria .................................................................................................. 179 
Tipos de mutaciones ................................................................................................... 179 
Interacciones entre los genes en el proceso de expresión de la información genética 
.Dominancia completa e incompleta. Codominancia ..................................................... 182 
Ley de la Segregación o Primera ley de Mendel ............................................................ 184 
Ley de la transmisión independiente .............................................................................. 188 
Herencia ligada al Sexo .................................................................................................. 190 
La Genética y la Medicina .............................................................................................. 193 
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 196 
 
1 
 
INTRODUCCION 
 
La Biología es la ciencia de la vida, el término Biología procede del griego, bio que 
significa vida y logos que quiere decir ciencia, conocimiento. La vida se considera una 
forma especial de existencia de la materia de los cuerpos que contienen proteína y ácidos 
nucleicos, que se caracterizan por la autorregulación y el intercambio constante con el 
medio ambiente, lo cual permite el metabolismo y la reproducción. 
 
La Biología como ciencia 
 
La ciencia Biología no existió hasta finales del siglo XIX. Al nacer este término todas las 
ciencias que existían hasta ese momento dedicadas al estudio de los seres vivientes, como 
la Anatomía, Zoología y Botánica, quedaron reunidas bajo este denominador común. En 
1815, Jean Baptiste Lamarck escribió: 
 
“… es a estos seres singulares y admirables a los que se ha dado el nombre de seres vivos; 
la vida que les es propia, así como también todas las facultades que de ella se derivan los 
distinguen esencialmente del resto de los seres naturales. Constituyen el objeto único 
exclusivo de una ciencia particular, que todavía no ha sido fundada y que por no tener, no 
tiene nombre, yo la denomino Biología.” 
 
Se piensa que el estudio de los seres vivos, como conocimiento organizado, comenzó en la 
antigua Grecia. Los griegos y los romanos describían las numerosas variedades de plantas y 
animales conocidas en aquella época; estudios similares fueron desarrollados 
posteriormente en la Edad Media. En el renacimiento, al aumentar el interés por la historia 
natural, se emprendieron análisis más exactos acerca de la estructura, las funciones y el 
comportamiento de las plantas y los animales. 
 
El invento del microscopio óptico a principios del siglo XVII permitió estudiar la estructura 
de varios tejidos, así como el descubrimiento de bacterias, protozoos y espermatozoides. 
Esta invención abrió ante los científicos un mundo desconocido y las ciencias biológicas 
ampliaron considerablemente su campo de investigación; la creación de técnicas 
investigativas más desarrolladas y del microscopio electrónico dio acceso al mundo 
subcelular, hoy es posible tomar fotografías de los ácidos nucleicos, algo imposible de 
imaginar por los hombres de ciencia de aquella época. 
 
En el siglo XIX la Biología se extendió y sus conocimientos se ampliaron y modificaron 
considerablemente, tendencia que continuó rápidamente en el siglo XX. Gracias a los 
adelantos científico – técnicos, alcanzó nuevas perspectivas y conocimientos más 
detallados, favorecidos por los nuevos descubrimientos en la Física y la Química, ciencias 
cuyos aportes a la Biología han sido de suma importancia, dado que todos los fenómenos 
biológicos que se conocen hoy en día tienen un basamento físico-químico, aunque por 
supuesto no se reducen a ellos. 
 
La Biología como toda ciencia posee un objeto de estudio definido, la vida; métodos 
científicos propios para la investigación del mismo, la observación y la experimentación; 
así como un sistema de conocimientos biológicos que incluye conceptos como: célula, 
2 
 
organismo, población, comunidad, biosfera; categorías como: nutrición, homeostasia, 
metabolismo; y leyes o principios como las Leyes de la Herencia de Mendel, todos los 
cuales son exclusivos de ella. 
 
Los estudios de esta ciencia en sus inicios fueron fundamentalmente descriptivos, en 
algunos países era calificado de delito la experimentación, por lo cual el poco desarrollo 
alcanzado permitía que una sola persona pudiera abarcar diferentes disciplinas a la vez; 
Aristóteles, por ejemplo, desarrolló la Física, la Filosofía, la Historia y la Zoología. 
 
Sin embargo, los conocimientos adquiridos gracias al uso de los avances científicos 
acrecentaron de tal manera el volumen de información biológica que una sola persona no 
puede dominarlo a profundidad en su conjunto, por lo que ha aumentado el número de 
disciplinas biológicas en un lapso de tiempo corto. Ramas como Biología Molecular y 
Celular, Inmunología, Genética Molecular, Ingeniería Genética entre otras, son hijas de los 
adelantos científicos del siglo XX (Figura 1.1). 
 
Las ciencias biológicas se relacionan entre sí y entre todas contribuyen a la comprensión de 
ese fenómeno maravilloso que es la vida. Podemos afirmar que la Biología está constituida 
por los conocimientos que aportan las diferentes ciencias biológicas como se puede apreciar 
en el siguiente diagrama: 
 
 
 
Figura 1.1. Relación de la Biología con otras ciencias. 
 
Relación de la Biología con otras ciencias 
 
La Biología se relaciona con muchas ciencias que no son biológicas como la Física, 
Química, Matemática, Geografía, etc. 
3 
 
 
El movimiento de la sangre en los animales y el de la savia en las plantas, así como la 
visión, la fotosíntesis, el transporte de sustancias entre las células y el medio, la contracción 
muscular, entre otros, obedecen a leyes de la Física, por lo que para explicar estos 
fenómenos característicos de los seres vivos necesitamos apoyarnos en ella. Todos los 
procesos metabólicos se basan en reacciones químicas, unas de síntesis y otras de 
degradación. Además en los organismos vivos existen una serie de sustancias moleculares 
que son de gran importancia para su funcionamiento y desarrollo, por lo que el 
conocimiento de la Química es imprescindible. 
 
El estudio de las relaciones de los sistemas vivientes con su entorno físico, es esencial para 
comprender los procesos de adaptación de los organismos a su ambiente, por lo que la 
Ecología, la Biogeografía y la Evolución necesitan apoyarse en la Geografía para 
desarrollar sus campos de estudio. 
 
El conocimiento de la Matemática es imprescindible para el estudio e investigación de 
disciplinas biológicas como la Bioestadística y la Genética Poblacional, entre otras. Esta 
ciencia también ha permitido a los científicos construir modelos de los procesos biológicos, 
que facilitan la comprensión de los mismos. Las ciencias técnicas, cuyo aporte es 
primordial para el desarrollo de tecnologías cada vez más avanzadas, también contribuyen 
al progreso de las ciencias biológicas. La aplicación de la computación constituye 
actualmente un factor indispensable para toda ciencia. 
 
Aporte de la Biología a las Ciencias Médicas 
 
Si se examina el actual plan de estudios de la carrera de Medicina encontraremos que, en 
los primeros años la asignatura Morfofisiología agrupa e integra los contenidos esenciales 
de varias disciplinas biológicasindependientes como: Biología Celular y Molecular, 
Histología, Embriología, Anatomía, Fisiología y Metabolismo intermediario y su 
regulación. Además de las mencionadas, a lo largo de la carrera también adquieren 
conocimientos sobre Inmunología, Microbiología y Genética. 
 
Las ciencias biológicas constituyen la base sobre la cual se apoya el médico. El 
conocimiento del organismo humano sano, sus funciones vitales y su relación con el medio 
son esenciales para la comprensión de asignaturas como Anatomía Patológica y Medicina 
Interna que se estudian en años posteriores. Los descubrimientos que se realizan en las 
ciencias biológicas son de importancia vital para la Medicina, por ejemplo: la Biología 
Molecular y la Ingeniería Genética han abierto un nuevo campo a la Medicina, por ejemplo, 
el tratamiento de algunas enfermedades como las oncológicas y otras. 
 
Las ciencias biológicas, que en otros tiempos tenían una discreta repercusión social, 
económica y cultural, han empezado a imprimir una profunda huella en nuestro 
comportamiento, en nuestra vida en sociedad, en nuestras concepciones de sanidad pública 
y de la agricultura. La biotecnología se presenta como una de las grandes promesas del 
tercer milenio, la Biología se ha transformado en una ciencia precisa, informatizada e 
inquietante, y actualmente está considerada como la ciencia del milenio. 
 
4 
 
 
 
INTRODUCCIÓN AL CAPÍTULO 1 
 
Breve reseña acerca del origen y evolución de la materia 
 
La materia original de nuestro planeta durante miles de millones de años se ha 
transformado y evolucionado hacia formas cada vez más complejas. El mundo actual es el 
resultado de este interminable proceso evolutivo en el transcurso del cual, en algún 
momento, se originó la vida, una forma superior de la materia. 
 
Existen varias teorías (religiosas y científicas) que tratan de explicar el posible origen de la 
vida en el planeta las cuales no se abordan en este texto, no obstante queremos destacar que 
la Teoría de Oparin constituye la teoría científica más aceptada en la actualidad, que 
expone una secuencia razonable de eventos y condiciones que condujeron a la síntesis 
abiogénica de los primeros compuestos orgánicos, la formación de coacervados como 
sistemas prebiológicos y su relación con el origen de las primeras células en los mares 
primitivos. 
 
Alexander Ivanovich Oparin (biólogo ruso) publicó sus ideas en un libro titulado “El origen 
de la vida sobre la tierra” en 1936. En la década de los 50 otros científicos demostraron 
dicha teoría, creando en los laboratorios condiciones similares a las que se supone tenía la 
atmósfera de la tierra primitiva y obteniendo algunas sustancias de naturaleza orgánica a 
partir de sustancias inorgánicas, utilizando la energía de las descargas eléctricas. 
 
Por otra parte la enorme variedad de organismos que habitan nuestro planeta, y el origen 
del hombre lo han tratado diferentes teorías que tienen en cuenta la evolución biológica. A 
pesar de que existen organismos diferentes, entre ellos existen grandes similitudes en 
cuanto a sus características, lo que permite deducir que los mismos están relacionados 
evolutivamente; el grado de parentesco evolutivo existente entre ellos lo aportan las 
pruebas de la evolución indirectas (Anatomía Comparada, Embriología Comparada, 
Bioquímica Comparada, Genética y Citogenética Comparadas, Fisiología Comparada, 
Parasitología Comparada); y la Paleontología, que estudia los fósiles, como prueba directa 
de la evolución. 
 
Actualmente la Teoría Sintética de la Evolución, basada en postulados de antiguas teorías, 
considera el proceso evolutivo como un proceso complejo en el cual las especies se 
CAPÍTULO 1 
 
NIVELES DE ORGANIZACIÓN 
DE LA MATERIA 
5 
 
transforman debido a la selección natural de las combinaciones genéticas que aseguran una 
mejor adaptación del organismo al ambiente y por tanto una mayor supervivencia, estas 
combinaciones genéticas se transmiten hereditariamente de padres a hijos y son debidas a 
mutaciones que ocurren en el genoma. En ello tiene gran importancia el ambiente y ocurre 
a nivel de población que es la unidad básica de la evolución. 
 
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA 
 
Los hombres de ciencia al estudiar la naturaleza y teniendo en cuenta la evolución de la 
materia que la constituye, observaron que puede ser ordenada para su estudio en niveles de 
complejidad creciente, los llamados Niveles de Organización de la Materia, que abarcan el 
mundo abiótico y el biótico. Estos niveles son: Atómico, Molecular, Celular, Organismo, 
Población, Comunidad y Biosfera (Figura 1.1). 
 
 
 
Figura 1.1. Niveles de organización de la materia. 
 
Los niveles abióticos son el atómico y el molecular, estos se rigen por leyes físicas y 
químicas que les son propias, y como podemos inferir en ellos no se manifiesta la vida. Los 
restantes niveles: celular, organismo, población, comunidad y biosfera son todos bióticos, 
es decir sus componentes son sistemas vivientes cuyas características se verán más 
adelante. 
 
Como se puede observar los niveles de organización de la materia se representan en formas 
de esferas incluidas unas dentro de las otras, siendo la más interna la de menor 
complejidad, esto se debe a que cada nivel contiene como componente al nivel inferior y a 
la vez forma parte de los niveles superiores, así, las células están compuestas por 
moléculas, los organismos que están constituidos por células y éstos forman a su vez las 
poblaciones y las comunidades. Las leyes o reglas que se encuentran en un nivel pueden no 
aparecer en el nivel inferior y no son la suma de las de los niveles que le preceden. A 
medida que se asciende en la escala de los niveles hay un aumento en la complejidad de 
cada nivel, en el tamaño de la unidad y en los requerimientos energéticos. 
 
6 
 
A continuación se caracterizan brevemente cada uno de los niveles de organización de la 
materia. 
 
Nivel atómico 
 
Se conoce como átomo a la unidad más pequeña posible de un elemento químico. En la 
filosofía de la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de 
materia más pequeña que podía concebirse. Esa "partícula fundamental", por emplear el 
término moderno para ese concepto, se consideraba indivisible. De hecho, átomo significa 
en griego "no divisible". El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzaron 
muy lentamente a lo largo de los siglos ya que las personas se limitaban a especular sobre 
el asunto. 
 
Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII los avances en la teoría 
atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos 
los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse en sus elementos constituyentes. Por 
ejemplo, se descubrió que la sal común se componía de dos elementos diferentes, el sodio y 
el cloro, ligados en una unión intima conocida como enlace químico. El aire en cambio, 
resultó ser una mezcla de los gases de nitrógeno y de oxígeno. 
 
Este es el nivel menos complejo de organización de la materia. Toda la materia, viva o 
inanimada, está compuesta por átomos, cada átomo está constituido por protones, 
electrones y un número variable de neutrones, que son llamados partículas subatómicas 
(Figura 1.2). 
 
 
Figura 1.2. Ejemplos de modelos atómicos. 
 
En este nivel encontramos los átomos como por ejemplo, los átomos de hidrógeno, 
oxígeno, cloro, aluminio, nitrógeno, hierro, calcio, carbono y potasio entre otros. 
 
Los átomos poseen características o propiedades que les son propias: masa atómica, radio 
atómico, electronegatividad, etc., y su movimiento en el espacio depende de leyes físicas. 
El movimiento físico es característico de este nivel, el movimiento de los electrones, etc. 
 
Nivel molecular 
7 
 
 
En las sustancias moleculares la molécula es la partícula máspequeña de una sustancia 
molecular, que mantiene las propiedades químicas y físicas específicas de esa sustancia. 
Cada molécula se presenta de forma independiente de las demás. 
 
Una molécula está constituida por dos o más átomos entre los que se establece un enlace 
covalente. Las moléculas también pueden unirse mediante una interacción débil como el 
puente de hidrógeno entre otras. 
 
Es importante destacar que al combinarse los átomos se presentan nuevas propiedades de la 
materia que no son la suma mecánica de las propiedades de los átomos que interactúan al 
formar las distintas moléculas; por ejemplo, al unirse dos átomos de hidrógeno con uno de 
oxígeno se forma el agua (en estado líquido), sin embargo el hidrógeno y el oxígeno por 
separados son gases. 
 
El nivel molecular se caracteriza por el movimiento químico dado por las reacciones 
químicas, debido a la ruptura y formación de enlaces químicos entre los átomos de las 
diferentes moléculas. Este tipo de movimiento incluye el movimiento físico, ya que el 
comportamiento de los electrones durante la reacción química obedece a leyes físicas. 
 
Un organismo tan simple como una bacteria contiene aproximadamente 5 000 clases de 
macromoléculas diferentes, algunas de las cuales desempeñan funciones estructurales, 
otras regulan las funciones y casi 1000 de ellas están implicadas en los mecanismos 
relacionados con la información genética. 
 
Entre las moléculas importantes para la vida podemos mencionar: el agua, dioxígeno, el 
dióxido de carbono, aminoácidos, proteínas, monosacáridos, polisacáridos, bases 
nitrogenadas, ácidos nucleicos, etc. (Figura 1.3). 
 
 
 
Figura 1.3. Ejemplos del nivel molecular; agua y dióxido de carbono. 
 
Nivel celular 
 
Durante la evolución de la materia la asociación de moléculas complejas y su interacción 
trajo como resultado un todo íntegro cualitativamente superior: la célula, en este nivel cada 
una de las moléculas mantiene su estructura, sigue siendo proteína, carbohidrato, etc., pero 
dentro del sistema tienen posición y relaciones determinadas, que no hacen del conjunto 
una simple suma sino, algo más complejo, una unidad morfofuncional capaz de realizar el 
8 
 
metabolismo como forma de movimiento biológico de la materia básico para la realización 
de las funciones inherentes a la vida. 
 
Se conoce como célula a una pequeña porción de la materia que constituye la unidad básica 
de estructura y función de los seres vivos, formada por el material nuclear y citoplasma 
delimitado por una membrana, en ella se realizan las reacciones metabólicas de síntesis y 
degradación en estrecha interrelación con el medio externo. 
Los organismos unicelulares como las bacterias y los protozoos, son ejemplos de este nivel. 
También se incluyen en este nivel la gran variedad de tipos celulares existentes en los 
organismos pluricelulares, tales como las células musculares, epiteliales, nerviosas, 
linfocitos, monocitos, granulocitos, leucocitos, eritrocitos, osteoblastos, condroblastos, 
ovocitos, espermatozoides, etc. 
 
Nivel de organismo 
 
Se conoce como organismo a todo ser vivo (unicelular o pluricelular) que está capacitado 
para realizar individualmente intercambios de materia y energía con el medio ambiente y 
para formar réplicas de sí mismo. 
 
Un organismo es un sistema autorregulado de materia viva que funciona como un todo 
independiente, en constante intercambio de sustancias, energía e información con el medio 
ambiente lo que permite su desarrollo individual y reproducción. 
 
Durante la evolución de la materia viva, en los primeros tiempos, se formaron organismos 
unicelulares, por ejemplo: las bacterias y los protistas. Los organismos unicelulares están 
formados por una sola célula la cual realiza todas las funciones vitales. 
 
Como resultado del desarrollo gradual de la evolución de los sistemas vivientes surgieron 
los organismos pluricelulares, en estos las células se diferencian y especializan asociándose 
y formando tejidos, estos a su vez forman los órganos y sistema de órganos, todos los 
cuales funcionan de modo armónico y regulado, se produce una especialización que hace 
más eficaz al conjunto, así, hay muchas células encargadas de la nutrición del individuo 
pero también las hay diferenciadas para realizar las funciones de respiración y 
reproducción; no obstante cada célula se nutre, respira, etc. es decir realiza funciones que 
permiten su propia vida . Los organismos unicelulares, se encuentran ubicados dentro del 
nivel celular y el nivel organismo debido a que cumplen con las características de ambos 
niveles. 
 
Desde los tiempos de Aristóteles, los biólogos han dividido el mundo de los seres vivos en 
dos reinos: vegetal y animal. Sin embargo existen muchos seres vivos con características 
que no se corresponden con los dos reinos señalados. 
 
La clasificación de los organismos en reinos más aceptada en la actualidad es la propuesta 
por R.H. Whittaker en 1969 la cual incluye a todos los seres vivos en los siguientes cinco 
reinos: 
 
9 
 
 Móneras 
 Protistas 
 Fungi 
 Plantas 
 Metazoos o Animales 
 
En la Tabla 1.1 se relacionan las principales diferencias entre los diferentes reinos. 
 
 Móneras Protistas Fungi Plantas Animales 
Tipo 
celular 
Procariota Eucariota Eucariota Eucariota Eucariota 
 
Ejemplos 
 
Bacterias(cocos, 
bacilos, 
espirilos, 
vibriones), 
algas 
verdeazules, 
micoplasmas y 
ricketsias 
Euglena, 
Paramecio, 
Ameba, 
Giardia, 
Plasmodio, 
Trichomonas, 
etc. 
Levaduras, 
Penicilio, 
Setas, 
Mohos, 
etc. 
Helechos, 
árboles, 
arbustos, 
palmas, 
etc. 
Poríferos, 
celenterados, 
Platelmintos, 
nematelmintos, 
anélidos, 
artrópodos, 
moluscos, 
equinodermos, 
peces, 
anfibios, 
reptiles, aves y 
mamíferos 
 
Tabla 1.1. Características de los cinco Reinos de Whittaker. 
 
Nivel de población 
 
Una población es un conjunto de organismos de la misma especie que se relacionan entre sí 
y con el medio ambiente, que viven en un lugar determinado y en un momento dado, cuyo 
desarrollo está regulado por el alimento, espacio disponible, etc. Difícilmente se encuentran 
poblaciones aisladas pues ellas conviven con poblaciones de otras especies compartiendo el 
mismo espacio. 
 
En nivel de población se manifiestan características de grupo que no se presentan en los 
demás niveles bióticos, tales como densidad, natalidad, mortalidad y distribución, además 
el potencial biótico (tendencia a aumentar en número, bajo condiciones ambientales 
ideales) y la resistencia ambiental (conjunto de factores bióticos y abióticos que impiden su 
reproducción al máximo) que regulan el crecimiento de las poblaciones. Entre los 
miembros de una población se establecen relaciones denominadas intraespecíficas: 
territorialidad, competencia (por el espacio, el alimento, la pareja, el agua, etc.) y otras. 
 
10 
 
Dentro de cada especie, la población representa la unidad básica de la evolución pues en 
ella ocurren los cambios que posibilitan su adaptación a las diversas condiciones 
ambientales donde vive. 
 
Se pueden citar como ejemplos de poblaciones los siguientes casos: 
 Agrupación de individuos de la especie de planta Ceibón que habitan en los 
mogotes de Viñales (Cuba) durante todo el año. 
 Conjunto de individuos de elefantes africanos que vivió en la época de menos 
sequía de 1983 en el sur del desierto del Sahara. 
 Población humana de Hiroshima (Japón) en agosto de 1945, año en que se lanzó la 
bomba atómica. 
 
Nivel de comunidad 
 
Es el conjunto de poblaciones de diferentes especies que habitan en un área determinada, en 
un momento dado y que se encuentran en mutua interacción y dependencia. 
 
En las comunidades se establecen relaciones entre las poblaciones desde el punto de vista 
nutritivo. La energía proveniente del Sol es transformada en energía química porlos 
organismos productores (primer eslabón de las cadenas de alimentación) y fluye de estos a 
los consumidores y descomponedores en una sola dirección, durante lo cual parte de la 
energía se disipa. 
 
En la comunidad las relaciones se denominan interespecíficas, se establecen entre los 
organismos de diferentes especies que la forman, por ejemplo, comensalismo, mutualismo, 
depredación, parasitismo y la competencia interespecífica. 
 
Los cambios que se producen en el desarrollo de una población pueden afectar a las otras 
que comparten la comunidad. De donde podemos inferir que la población y la comunidad 
no son simples agregados de organismos sino niveles bióticos en los que cada elemento es 
parte del todo y contribuye al mantenimiento del conjunto. 
 
Se pueden citar como ejemplos de comunidades: 
 
 Conjunto de individuos de especies de anfibios y reptiles que habitaban en la 
Ciénaga de Zapata (Cuba) en la estación de lluvias de 1962. 
 En las Islas Galápagos (Ecuador) Durante la época de verano se puede encontrar 
una amplia variedad de animales silvestres como tortugas, iguanas y más de 80 
especies de aves, entre las que se incluyen pingüinos, pinzones y flamencos. 
 Conjunto de diferentes especies de animales y plantas que habitaban en la cuenca 
del Amazonas en la época invernal de 1992. 
 Agrupación de diferentes especies de peces y corales que se encontraban en el Mar 
Rojo, durante el mes de junio de 1999. 
 
Nivel de biosfera 
 
11 
 
La biosfera es una capa relativamente delgada de aire, tierra 
y agua que abarca desde varios kilómetros de altitud en la 
atmósfera hasta lo más profundo de los fondos oceánicos. 
Esta zona es capaz de dar sustento a la vida lo cual depende 
de la energía del Sol y de la circulación de calor y los 
nutrientes esenciales. 
 
La biosfera (Figura 1.4) ha permanecido lo suficientemente 
estable a lo largo de cientos de millones de años como para 
permitir la evolución de las formas de vida que hoy 
conocemos. 
 
La biosfera es la parte de la corteza terrestre en la que se manifiesta la vida y está 
compuesta por todos los organismos en estrecha relación entre sí y con los factores 
abióticos. 
 
Comprende todas las comunidades de la Tierra que al interactuar unas con otras pone de 
manifiesto el equilibrio de la naturaleza en su más alta expresión. 
 
A pesar de esta diversidad, existe una unidad subyacente, cada organismo dentro de la 
biosfera afecta directa o indirectamente la vida de otros. La vida, donde quiera que exista 
está organizada con los mismos principios básicos y en los diversos ecosistemas presentes 
en océanos, lagos, bosques, sabanas, ríos, etc. operan de manera similar: la energía fijada 
por las plantas fluye a través de los organismos en los nutrientes fijados en sus tejidos que 
son reciclados de un grupo a otro y devueltos finalmente mediante la descomposición al 
ambiente. 
 
Existen los denominados Parques Nacionales y Reservas de la Biosfera, que son áreas 
seleccionadas por los gobiernos o por organizaciones para protegerla de manera especial 
contra el deterioro y la degradación medio ambiental y que permiten la preservación, zonas 
que constituyen el hábitat de especies protegidas o amenazadas. 
 
COMPONENTES ESENCIALES DE LA VIDA 
 
Las funciones de las células resultan de la actividad de las moléculas que las constituyen, 
que a su vez están formadas por los átomos de determinados elementos. 
 
Entre los elementos químicos más abundantes en los seres vivos se encuentran los átomos 
de carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), que unidos mediante enlace 
forman las moléculas orgánicas que los constituyen llamadas biomoléculas, entre estas se 
encuentran las vitaminas, los lípidos, los carbohidratos, los ácidos nucleicos y las proteínas. 
Además son esenciales para la vida el agua y los minerales, que no se consideran entre las 
biomoléculas. 
 
Agua 
 
Figura 1.4. Biosfera. 
12 
 
El agua es el líquido más común en el planeta, ocupa las ¾ partes de la superficie terrestre. 
Fue en este medio donde surgió la vida hace más de tres mil millones de años. En la 
biosfera donde quiera que se encuentre agua, existe vida, como por ejemplo en témpanos de 
hielo, en aguas termales, en aguas saladas o estancadas y en las hojas de los árboles, por 
citar algunos ejemplos. El agua es la sustancia molecular más abundante también en los 
organismos. En el ser humano aproximadamente entre el 60-70% del peso del cuerpo o 
masa corporal está constituida por agua. 
 
Casi todas las reacciones químicas, de transporte de sustancias y transformación de la 
energía de la célula ocurren en un medio acuoso y la propia célula en si generalmente está 
rodeada por agua. 
 
Estructura del agua 
 
La molécula de agua (Figura 1.5) está formada por 
dos átomos de hidrógeno unidos cada uno a un átomo 
de oxígeno por un enlace covalente polar, por lo que 
su fórmula química es H2O. 
 
El átomo de hidrógeno es el más sencillo de todos, 
posee un protón (carga positiva) y un electrón (carga 
negativa). Este único electrón es compartido en el 
enlace con el oxígeno, el cual es muy electronegativo. 
Dicha electronegatividad (fuerza con la que se atraen 
los electrones del enlace) hace que el electrón 
perteneciente al hidrógeno se encuentre desplazado 
hacia el oxígeno creando una zona débilmente negativa alrededor de este átomo. Por otro 
lado al alejarse el electrón del hidrógeno se crea en su vecindad una zona débilmente 
positiva, debido a esto la molécula de agua se comporta como un dipolo. 
 
Entre las propiedades del agua se encuentran que es un líquido inodoro, insípido e incoloro 
que puede existir en la naturaleza en los tres estados de agregación de la materia (líquido, 
sólido y gaseoso); posee un elevado punto de ebullición y elevado calor de vaporización, 
esto hace que sea un medio ideal donde las reacciones exotérmicas ocurren sin daño para el 
organismo. 
 
Funciones del agua 
 
El agua debido a su gran polaridad constituye el disolvente casi universal. Además la 
posibilidad de formación de puentes de hidrógeno entre el hidrógeno y los grupos atómicos 
oxigenados y nitrogenados hace que estos sean solubles en agua por lo que los procesos 
metabólicos se producen en medio acuoso. El agua es un medio dispersante ya que en ella 
se encuentran múltiples iones dispersos así como biomoléculas. 
 
El agua es reactivo de las reacciones de hidrólisis de muchos procesos metabólicos, 
interviene en la eliminación de sustancias; actúa como termorregulador al disipar el calor 
durante la sudoración, favorece la difusión de gases y otras sustancias funcionando como 
Figura 1.5. Estructura de la molécula de 
agua. 
13 
 
medio de transporte, es un componente importante de los fluidos transportadores como la 
sangre, asimismo permite la estabilidad de agrupaciones hidrofóbicas como las cadenas 
hidrocarbonadas. 
 
Minerales 
 
Tienen gran significación en la vida de los organismos, algunos se necesitan en grandes 
cantidades y se denominan macroelementos, otros en pequeñas cantidades y se denominan 
microelementos o elementos trazas. Los minerales suelen encontrarse en forma de sales 
inorgánicas como por ejemplo las sales de fosfato de calcio que forman los huesos y 
dientes; existen otros que realizan importantes funciones como iones en las células, entre 
ellos el potasio (K
+
), el sodio (Na
+
), el calcio (Ca
+2
), etc. 
 
La función fundamental de los minerales es formar parte de estructuras específicas así 
como participar en la regulación de los procesos fisiológicos y metabólicos vitales de los 
organismo; entre ellos se destaca la dirección del flujo de líquido en los tejidos, la 
regulación del PH, la activación de complejos enzimáticos y de reacciones bioquímicas así 
como proporcionar rigidez y dureza a algunos tejidos. 
 
Diariamente nuestro organismo elimina cantidadesconsiderables de sales minerales por el 
sudor, la orina, lágrimas y heces fecales. La forma de suministrar y reponer estas pérdidas 
es a través de los alimentos, por eso es necesario mantener una dieta balanceada donde se 
encuentren todos ellos en las cantidades requeridas. 
 
A continuación se exponen las Tablas 1.2 y 1.3, con los elementos químicos que forman 
parte tanto de los macro como de los microelementos, se incluyen las cantidades diarias de 
algunos de ellos así como sus funciones y la fuente de obtención. 
 
Elementos Funciones principales Fuente 
Calcio 
(Ca)1200 mg 
Mantenimiento del balance de iones de calcio. 
Interviene en el equilibrio ácido-básico del organismo. 
Esencial para la coagulación normal de la sangre. 
Formación de huesos y dientes. 
Activación de enzimas. 
Productos lácteos, 
huevos, vegetales de 
hojas verdes, 
legumbres, nueces, 
granos enteros. 
Cloro (Cl) 1700 
a 5000 mg 
Principal ion negativo en el medio extracelular. 
Control del volumen de agua en el organismo. 
Formación del HCl durante la digestión. 
Contribuye al mantenimiento de la presión osmótica. 
Sal, carne. 
Magnesio (Mg) 
280 a 400 mg 
Forma parte de los tejidos como huesos, dientes y 
músculos. 
Activador de procesos enzimáticos. 
Cofactor de reacciones enzimáticas que requieren ATP. 
Vegetales verdes, 
carne, granos enteros, 
leche, legumbres. 
Fósforo (P) Formación de biomoléculas como ácidos nucleicos y 
fosfolípidos. 
Forma parte de nucleótidos de alto contenido energético 
como el ATP. 
Formación de huesos y dientes junto al calcio. 
Interviene en el equilibrio del pH sanguíneo. 
Productos lácteos, 
huevos, carne, granos 
enteros, legumbres. 
14 
 
Potasio (K) Es el principal ion positivo en el interior de las células 
Interviene junto al sodio en la transmisión del impulso 
nervioso. 
Mantenimiento del equilibrio iónico. 
Interviene en la acción muscular. 
Participa en la síntesis de proteínas. 
Carne, granos enteros 
legumbres, frutas, 
vegetales. 
Sodio (Na) Es el principal ion positivo en el medio extracelular. 
Importante en la regulación del equilibrio ácido-básico 
del organismo. 
Control del volumen de agua en el organismo agua, pues 
su concentración en los fluidos determina la sensación 
de sed. Acción nerviosa y muscular. 
Productos lácteos, 
huevos, carne, 
vegetales, sal. 
Azufre (S) Componente de proteínas y coenzimas. 
Participa en la detoxificación. 
Carne, huevos, 
productos lácteos. 
 
Tabla 1.2. Ejemplos, funciones y fuentes de obtención de los macroelementos. 
 
Elementos Funciones Fuentes 
Cromo (Cr) Metabolismo de la glucosa. Carne, productos lácteos, granos 
enteros, maní, levadura de la 
cerveza. 
Cobalto (Co) Componente de la vitamina B12. 
Formación de eritrocitos. 
Carne, agua. 
Flúor (F) Proporciona resistencia a los dientes. Agua. 
Yodo (I) Forma parte de las hormonas 
tiroideas. 
Pescado, mariscos, vegetales. 
Cobre (Cu) Sitios activos de muchas enzimas 
redox y portadores de electrones. 
Formación de huesos. 
Carne, pescado, hígado, legumbres, 
granos enteros, mariscos. 
Hierro (Fe) Sitios activos de muchas enzimas 
redox y portadoras de electrones. 
Forma parte de la hemoglobina y la 
mioglobina. 
Hígado, carne, vegetales verdes, 
huevos, granos enteros, legumbres. 
Manganeso 
(Mn) 
Factor de crecimiento en plantas y 
animales. 
Funciona como activador de algunas 
enzimas. 
Regulación de las glándulas sexuales. 
Participa en la síntesis de clorofila. 
Vísceras, granos enteros, 
legumbres, té, café. 
Molibdeno 
(Mo) 
Requerido por algunas enzimas. Vísceras, productos lácteos, granos 
enteros, vegetales verdes, 
legumbres. 
Zinc (Zn) Componente de enzimas importantes 
para el intercambio de dioxígeno. 
Involucrado en la fisiología de la 
insulina. 
Hígado, pescado, mariscos. 
15 
 
Silicio (Si) Aparece en los tejidos conectivos y en 
los huesos como elemento de sostén. 
Se encuentra en casi todos los 
tejidos de las plantas, carne. 
Selenio (Se) Componente de una enzima 
antioxidante. 
Cereales y frutos secos. 
 
Tabla 1.3. Ejemplos, funciones y fuentes de obtención de los microelementos. 
 
Vitaminas 
 
Las vitaminas son un grupo de compuestos esenciales que el organismo humano no puede 
sintetizar o lo hace en cantidades insuficientes, sin embargo son absolutamente 
imprescindibles para que su crecimiento y metabolismo sean normales, esto hace necesario 
suministrar diariamente las cantidades requeridas a través de los alimentos. 
 
Estos compuestos no suministran energía y no se utilizan como unidades estructurales de 
macromoléculas en el organismo, pero son esenciales en las reacciones de transferencia de 
energía, en la regulación de importantes procesos metabólicos de las células y de forma 
general del organismo; la mayoría de las vitaminas actúan como coenzimas que son 
compuestos químicos complejos imprescindibles para que ocurran determinadas reacciones 
metabólicas. 
 
Clasificación 
 
Las vitaminas no pertenecen a un grupo químico en particular sino que presentan una gran 
variedad de estructuras, para su estudio se clasifican atendiendo a su solubilidad en agua o 
en lípidos. Las que son solubles en agua se denominan hidrosolubles, y las vitaminas 
solubles en lípidos (insolubles en agua) se denominan liposolubles. En las Tablas 1.4 y 1.5 
se presenta un resumen de las vitaminas, sus funciones, síntomas provocados por su 
deficiencia y las principales fuentes de obtención de las mismas. 
 
Vitaminas Función Síntomas de deficiencia Fuentes 
Tiamina B1 Participa como coenzima en 
la respiración celular, y en 
las reacciones metabólicas 
de carbohidratos y 
aminoácidos. 
Polineuritis; Beri beri, 
debilidad del músculo 
cardíaco, pérdida de 
apetito, fatiga. 
 
Hígado, 
legumbres, 
granos enteros 
levaduras. 
 Riboflavina 
B2 
Se combina con ácido 
fosfórico formando dos 
coenzimas (FAD, FMN) 
que transportan hidrógeno 
durante la respiración 
celular. 
Trastornos digestivos, 
lesiones en comisuras 
bucales y la piel, irritación 
en los ojos, pérdida de 
memoria, etc. 
Leche, huevos, 
vísceras, 
leguminosas, 
vegetales de 
hojas verdes. 
Niacina 
(ácido 
nicotínico) 
B3 
Actúa como coenzimas 
(NAD y NADP) aceptores 
de hidrógeno durante la 
respiración celular. 
Inflamación en mucosas 
del tubo digestivo, Pelagra, 
debilidad muscular, 
demencia. 
Carne, hígado, 
levaduras, 
leguminosas 
16 
 
Piridoxina B6 Actúa como coenzima en 
reacciones del metabolismo 
de los aminoácidos y las 
proteínas. 
Anemia, crecimiento lento, 
alteraciones de la piel, 
convulsiones. 
Hígado, leche, 
germen de trigo, 
cereales sin 
refinar, vegetales 
verdes 
Ácido 
pantoténico 
B5 
Forma parte de la coenzima 
A que es importante en el 
metabolismo de 
carbohidratos y grasas en 
las células. 
Metabolismo de 
carbohidratos y grasas 
deprimido 
Hígado, col, 
huevos, papa, 
levaduras, 
leguminosas. 
Biotina Participa con el ácido 
pantoténico en el 
metabolismo de 
carbohidratos y grasas. 
Anemia perniciosa, 
pérdida de pelo, 
alteraciones en la piel. 
Hígado, 
levaduras, 
bacterias del 
tracto digestivo. 
Cobalamina 
B12 
Importante en la síntesis de 
ADN y maduración de los 
eritrocitos. Fomenta el 
crecimiento. 
Disminución en la síntesis 
de ADN necesario para la 
maduración de los 
eritrocitos. 
Anemia perniciosa. 
Hígado, carne, 
leche, huevos, 
leguminosas 
Ácido fólico Participa en la síntesis de 
purinas y timina necesarias 
para la síntesis de ADN; en 
la maduración de los 
eritrocitos. Fomenta el 
crecimiento. 
Disminución en la síntesis 
de ADN necesario para la 
maduración de los 
eritrocitos. 
Anemia macrocítica. 
Vegetales verdes, 
huevo, hígado, 
granos enteros. 
Vitamina C 
(ácido 
ascórbico) 
Esencial para el crecimiento 
de los tejidos conectivos 
(subcutáneo, cartílagos, 
dientes y huesos) pues 
intervieneen la síntesis del 
colágeno. 
Importante antioxidante 
celular. 
Dificultad en la síntesis de 
la proteína colágeno trae 
consigo: pobre crecimiento 
de los huesos. Escorbuto 
(cicatrización lenta de las 
heridas), fragilidad capilar, 
lesiones en encías con 
pérdida de dientes, etc. 
Guayaba, cítricos, 
tomate, papa. 
 
Tabla 1.4. Tabla resumen de las vitaminas hidrosolubles. 
 
Vitaminas Función Síntomas de 
deficiencia 
Fuentes 
Vitamina A 
(retinol) 
Interviene en la formación de pigmentos 
visuales y en el crecimiento normal de la 
mayor parte de las células del cuerpo, 
tiene cualidades antiinfecciosas. 
Ceguera 
nocturna. 
Frutas, vegetales, 
hígado, productos 
lácteos. 
Vitamina E 
(tocoferol) 
Interviene en el metabolismo de ácidos 
grasos no saturados. 
Mantenimiento de los músculos. 
Es la principal vitamina antioxidante. 
Anemia. 
 
Carne, productos 
lácteos, granos 
enteros. 
17 
 
Vitamina D 
(calciferol) 
Aumenta la absorción de calcio en el 
tubo digestivo, al incrementar la 
formación de una proteína en el epitelio 
intestinal que estimula la absorción de 
este; y ayuda a regular su depósito en los 
huesos. 
Participa en la absorción de fósforo. 
Raquitismo. Leche, aceite 
proveniente de los 
peces, luz solar 
(activa la síntesis 
de vitamina D) 
Vitamina K Necesaria en la formación hepática de 
compuestos esenciales para la 
coagulación de la sangre. 
Trastornos de 
coagulación. 
Es sintetizada por 
las bacterias del 
tracto intestinal, 
hígado. 
 
Tabla 1.5. Tabla resumen de las vitaminas liposolubles. 
 
Lípidos 
 
Los lípidos son biomoléculas insolubles en agua que pueden extraerse de las células con 
disolventes no polares como el benceno, el éter, el cloroformo, etc. Estas biomoléculas 
pertenecen a una familia grande de compuestos cuya característica en común es el 
esqueleto hidrocarbonado que les da su carácter apolar e hidrofóbico. 
 
Entre las funciones generales de los lípidos en los organismos se encuentran servir como 
reserva y fuente de energía, formar las membranas celulares así como constituir sustancias 
de gran actividad biológica como hormonas y vitaminas. Además pueden unirse a proteínas 
formando lipoproteínas que desempeñan diversas funciones. 
 
Clasificación de los lípidos 
 
Una forma de clasificarlos es atendiendo a su estructura. Los lípidos complejos se 
caracterizan por tener ácidos grasos (saponificables) y dentro de ellos se encuentran los 
triacilglicéridos o triacilgliceroles, fosfoglicéridos, esfingolípidos y las ceras. 
 
Por otra parte los lípidos simples no contienen ácidos grasos (insaponificables) y entre ellos 
están los terpenos y esteroides. 
 
Entre las funciones generales de los lípidos se encuentran: 
 
 Constituyen entre el 40 y el 50% de las membranas celulares (fosfoglicéridos, colesterol 
y esfingolípidos) 
 Participan en la coagulación de la sangre (la cefalina forma parte de la tromboplastina) 
 Relacionados con la inmunidad celular y los sitios de reconocimiento célula – célula 
(glicoesfingolípidos) 
 Se encuentran formando parte de las terminaciones nerviosas. 
 Son precursores de vitaminas (terpenos) 
 Material de reserva energética en el organismo. 
 Termorreguladores del organismo (triacilglicéridos) 
18 
 
 Protección contra traumas físicos. 
 Actividad hormonal (andrógenos y estrógenos) 
 Digestión (lípidos precursores de sales biliares) 
 
Glúcidos o Carbohidratos 
 
Los carbohidratos o glúcidos son las biomoléculas más abundantes en el planeta. Entre las 
funciones generales de los carbohidratos se encuentran actuar como reserva y fuente rápida 
de energía, además como moléculas formadoras de estructuras de protección, formar parte 
de algunas macromoléculas como los ácidos nucleicos y participar junto a lípidos y 
proteínas de membrana en el reconocimiento celular. 
 
 
 
Figura 1.6. Los monosacáridos ribosa y desoxirribosa son pentosas (formados por cinco 
carbonos) que forman parte de los ácidos nucleicos. 
 
Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos (Tabla 
1.6). Los monosacáridos son la unidad estructural más sencilla de estos (Figura 1.6). Los 
oligosacáridos formados por 2 a 10 unidades de monosacáridos unidos por enlace covalente 
denominado glucosídico, mientras que los polisacáridos (polímeros de monosacáridos) 
están formados por largas cadenas que tienen cientos o miles de ellos unidos entre sí. 
 
Clasificación Fórmula general Ejemplos 
Monosacáridos Cn(H2O)n 
Glucosa, Ribosa, 
Desoxirribosa, Galactosa, 
Fructosa 
Oligosacáridos 
(Disacáridos) 
C12H22O11 
Sacarosa, Lactosa, Maltosa 
Polisacáridos (C6H10O5)n 
Almidón, Glucógeno, 
Quitina, Celulosa 
 
Tabla 1.6. Clasificación, fórmula general y ejemplos de carbohidratos. 
 
Entre las funciones más importantes de los carbohidratos se encuentran: 
 
 Material energético (la glucosa fundamentalmente y el almidón en las plantas). 
 Sustancia de reserva (glucógeno en los animales y almidón en plantas). 
 Protección y sostén (quitina y celulosa). 
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 Sustancia anticoagulante (heparina). 
 Vitaminas (ácido ascórbico). 
 Antibióticos (estreptomicina). 
 Intervienen en la determinación de los grupos sanguíneos. 
 Función estructural en los ácidos nucleicos (la ribosa y la desoxirribosa). 
 
Ácidos nucleicos 
 
Los ácidos nucleicos son macromoléculas cuya 
función es almacenar y transmitir la información 
genética en los organismos vivos. Existen dos tipos de 
ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico (ADN) 
y el ácido ribonucleico (ARN). Presentan carácter 
polimérico, es decir, están formados por la unión de 
muchas unidades que reciben el nombre de 
nucleótidos. 
 
Los nucleótidos son moléculas complejas debido a 
que están formados por tres tipos diferentes de 
compuestos: una base nitrogenada, un azúcar pentosa 
(cinco átomos de carbono) y un grupo fosfato. En esta 
estructura el orden de unión siempre es el siguiente, la base nitrogenada se une al azúcar 
pentosa y esta a su vez se une al grupo fosfato (Figura 1.7). 
 
Estos nucleótidos se clasifican según el tipo de azúcar que poseen: si el azúcar es la 
desoxirribosa se denominan desoxirribonucleótidos, y si el azúcar es ribosa reciben el 
nombre de ribonucleótidos. 
 
Las bases nitrogenadas nitrogenadas pueden ser de dos tipos: purínicas y pirimidínicas; las 
purínicas son la adenina (A) y la guanina (G), están formadas por dos anillos compuestos 
por carbono y nitrógeno, y las pirimidínicas son la timina (T), la citosina (C) y el uracilo 
(U), que están formadas por un solo anillo (Tabla 1.7). 
 
Nucleótidos 
Bases nitrogenadas 
Purínicas 
Adenina 
Guanina 
Pirimidínicas 
Timina 
Citosina 
Uracilo 
Azúcar pentosa 
Ribosa 
Desoxirribosa 
Grupo fosfato 
 
Tabla 1.7. Composición química de los nucleótidos. 
 
Figura 1.7. Estructura general de un 
nucleótido. P: grupo fosfato, A: 
azúcar pentosa, BN: base 
nitrogenada, O: átomo de oxígeno. 
20 
 
Los nucleótidos se unen entre sí mediante un enlace covalente 
llamado fosfodiéster entre el azúcar de un nucleótido y el grupo 
fosfato del nucleótido siguiente formando cadenas que 
constituyen los ácidos nucleicos (Figura 1.8). 
 
El ácido desoxirribonucleico (ADN), contiene el azúcar 
desoxirribosa y como bases nitrogenadas a la adenina, guanina, 
citosina y timina, mientras que el ácido ribonucleico (ARN) 
contiene el azúcar ribosa y como bases nitrogenadas a la 
adenina, guanina, citosina y uracilo (en lugar de timina), como 
se muestra en la Tabla 1.8. El grupo fosfato es común para 
ambos tipos de ácidos nucleicos. 
 
 ADN ARN 
Azúcar Desoxirribosa Ribosa 
Bases nitrogenadas Adenina 
Guanina 
Citosina 
Timina 
Adenina 
Guanina 
Citosina 
Uracilo 
 Grupo Fosfato Grupo Fosfato 
 
 Tabla 1.8. Componentes de los ácidos nucleicos. 
 
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