guia bl 01 niveles de organización biológica

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Ciencias Plan Comn

BiologaNiveles de organizacin biolgica

GUICANCBBLA03001V2

Biol

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Cpech Preuniversitarios2

Introduccin

Sin importar si se estudia a un individuo en forma aislada o en el medio en el que habita, es posible identificar distintas categoras de la organizacin biolgica. En cada nivel la estructura y funcin estn coordinadas de manera precisa. En muchas oportunidades, los bilogos hacen descubrimientos de un nivel estudiando las partes ms pequeas que lo componen, por ejemplo, hay conocimiento de las clulas que se ha generado por el estudio de sus tomos y molculas. Esta forma de estudio se denomina reduccionismo. Sin embargo, el todo es ms que la suma de sus partes.

Cada nivel de organizacin de la materia tiene sus propiedades emergentes, caractersticas que no se observan en niveles inferiores. Por ejemplo, al unir dos tomos de hidrgeno con uno de oxgeno, siendo ambos gases, forman una molcula de agua, la cual tiene un estado lquido, que es una propiedad emergente del agua que no se da en sus tomos constituyentes. Es por ello que cada nivel de organizacin presenta un nivel de complejidad diferente y mayor.

La presente gua tiene por objetivo proporcionarte distintas instancias didcticas relacionadas con el proceso de enseanza aprendizaje. Como cualquier otro material se requiere de la mediacin del profesor y de tu estudio sistemtico.

Las guas del curso de Biologa estn organizadas de tal forma que primero se desarrollan los contenidos, principalmente a travs de una invitacin a razonar los principales conceptos, permitiendo un aprendizaje significativo de stos. Para ello, nuestras guas muestran diver-sas figuras que estn asociadas a una serie de preguntas que permiten guiar la secuencia de la clase. Finalmente, se presentan 15 preguntas de seleccin mltiple relacionadas con los contenidos de la clase:

Niveles de organizacin biolgica.

Propiedades emergentes.

Caractersticas de cada nivel de organizacin

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Habilidades de la clase

Uno de los principales cambios que se producen con la PSU es el desarrollo de habilidades, ms que el mero conocimiento. Con la cantidad de informacin que podemos acceder actual-mente es necesario que el alumno sea capaz de construir su propio conocimiento y por ello nuestra labor se centra en entregar las herramientas para que sea capaz autnomamente de generar estas habilidades, las cuales se ordenan jerrquicamente:

Reconocimiento: Se refiere a recordar informacin especfica, datos, definiciones, fechas, nombres, etc.

Comprensin: Se refiere a la habilidad de relacionar informacin, explicar con tus propias palabras, identificar situaciones en otro contexto.

Aplicacin: Es la habilidad de usar la informacin, ideas o conceptos en situaciones nuevas para resolver un problema o situacin.

Anlisis: Es una habilidad superior que consiste en dividir un todo para descubrir la relacin que se establece entre sus partes lo que determina la coherencia entre ellas.

Ideas fuerza

La organizacin biolgica es jerrquica, es decir, se estructura en niveles de or-ganizacin de complejidad creciente.

La propiedad emergente es una caracterstica que identifica a cada nivel de or-ganizacin, siendo exclusiva para este.

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Niveles de Organizacin Biolgica

Nivel Atmico.

n0p+

p+ p+

p+n0

e-

e-e-

e-

p+

e-e-

n0

n0

n0

p+n0

El nivel atmico por mucho tiempo fue considerado la porcin ms pequea que constitua la materia. Sin embargo, el tomo puede ser a su vez dividido en partes ms pequeas, como puedes apreciar en la figura anterior, donde aparecen los tomos formados por electrones, neutrones y protones.

Los tomos pueden ser de distintas clases, dando lugar a las distintas clases de elementos.

Neutrn

Protn

Electrn

tomo de Carbono tomo de Oxgeno tomo de Nitrgeno

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Nivel Molecular.

El nivel que viene a continuacin es el molecular, donde tomos del mismo elemento o bien de distintos elementos se combinan de manera fija para formar las molculas, por ejemplo la molcula de agua est formada por dos tomos de hidrgeno y un tomo de oxgeno.

H

O

Molcula de Agua

La molcula de agua es una sustancia pequea, formada por slo dos clases de tomos en una cantidad pequea y proporcin definida. Otras molculas son:

Amoniaco (NH3) Dixido de Carbono(CO2) Metano (CH4)

Las molculas pueden ser de distinta complejidad. Las anteriores, como el dixido de carbono, el metano y el amoniaco son simples. Sin embargo pueden existir otras molculas que tienen ms de dos clases de tomos y con un tamao algo mayor, por ejemplo los fosfolpidos, que no dejan de ser una molcula.

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En este momento podemos definir el concepto de propiedad emergente, que se refiere a una propiedad que aparece en un determinado nivel de organizacin y no antes, producto de la nueva ordenacin de las partes. O sea, surgen propiedades que no pueden explicarse a partir de las propiedades de los elementos aislados.

Por ejemplo. El agua tiene frmula H2O, es decir est formada por 2 tomos de hidrgeno y 1 tomo de oxgeno, siempre en la misma proporcin. Los tomos de hidrgeno y oxgeno en forma natural se encuentran en forma de gas. Sin embargo, al combinarse para formar el agua, sta segn la temperatura, se puede encontrar en estado slido, lquido y gaseoso.

104,

5

H

H

O

+

+

2-

H

H

O

104,5

H

HO

H HO

H

HO

H HO

H

H O

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H HO

(a) (b)

El agua tiene la propiedad de solvente universal, la que no se presenta en el hidrgeno y el oxgeno aisladamente.

Dentro del nivel molecular existen otros integrantes que pueden servir como unidades de construccin para otras sustancias de mayor tamao molecular, tal como las bases nitrogenadas...

HCN

NC

CC

NH2

NCH

NH

HN

2HNC N

N

NH

CH

CCC

O

Adenina Guanina

Purinas

NH2C

CN

N

CHCH

O

OC

CCHN

NH

CH

CH3

O

O

OC

C

NH

HN CH

CH

Citosina Timina Uracilo

Pirimidinas

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Los aminocidos...

Alanina

Los monosacridos...

OH

HOOH

O

CH2OH

OH

Glucosa alfa

Estructura anular simplificada

OH

HOOH

O

CH2OH

OH

Glucosa beta

H

H

H

H

H H

H

H

H

H

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Nivel Macromolecular.

Las macromolculas son molculas que tienen una masa molecular elevada, formadas por un gran nmero de tomos. Generalmente se pueden describir como la repeticin de una o unas pocas unidades mnimas o monmeros, formando los polmeros. Tales como los cidos nucleicos...

O A

T

O

O

O O

CH

H1C

o

O

O Oo

OCH2

O

O OH1C

oO

O G

C

OO

O Oo

OCH2

O

O OH1C

oO

O

O

O OH1C

oO

O

CH

O

O Oo

OCH2

O

O Oo

OCH2

TA

CG

O

O

cido Desoxirribonucleico (ADN)

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Las protenas...

Insulina

Los polisacridos...

Almidn oglucgeno

OH

OH H

HHH

H

O O

O

CH2OH6

5

4

3 2

1

OH

OH H

HHH

H

O

O

CH2OH6

5

4

3 2

1

OH

OH H

HHH

H

O

O

CH2OH6

5

4

3 2

1

OH

OH H

HHH

H

O

CH2OH6

5

4

3 2

1

Si te fijas bien, te dars cuenta de que a medida que se avanza en los niveles de organizacin aumenta la complejidad y se involucra a los niveles anteriores, por ejemplo una macromolcula est formada por distintos tomos, lo que vara significativamente es la cantidad y orden de ellos.

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Nivel Supramolecular.

Este corresponde a un nivel que no siempre aparece mencionado en las clasificaciones. Se puede considerar que corresponde a la asociacin de macromolculas en organizaciones de mayor complejidad. El ejemplo que se considera en este caso es el ribosoma, que es considerado por algunos como un complejo supramolecular, ya que no est formado por una membrana, como ocurre con el resto de los organelos de la clula.

Ojo: Los ribosomas aparecen mencionados como complejos supramoleculares, por estar formados por macromolculas; pero tambin se denominan organelos, cuando se habla principalmente de la funcin que cumplen dentro de las clulas.

Subunidad mayordel ribosoma Crecimiento delpolipptido

Subunidad menor

ARNm

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Nivel Organelo.

En biologa celular, se denominan organelos o mejor elementos celulares, a las diferentes estructuras suspendidas en el citoplasma de la clula eucarionte, que tienen una forma y unas funciones especializadas bien definidas, diferenciadas y que presentan su propia envoltura de membrana lipdica. La clula procarionte carece de la mayor parte de los orgnulos.

No todas las clulas eucariontes contienen todos los orgnulos al mismo tiempo, aparecen en determinadas clulas de acuerdo a sus funciones, pero esas diferencias las vamos a ver ms adelante en otra clase.

EstromaMembrana

externaGranas

Lamelas

MembranaInterna

Crestas

Envoltura nuclear

Poros Nucleares

Cromatina

Nuclolo

Cloroplasto Mitocondria

Ncleo

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Nivel Celular.

Una clula (del latn cellula, diminutivo de cella, hueco o celda) es la unidad morfolgica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la clula es el elemento de menor tamao que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos segn el nmero que posean: si slo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscpicos); si poseen ms, se les llama pluricelulares. En estos ltimos el nmero de clulas es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nemtodos, a cientos de billones (1014), como en el caso del ser humano.

Clula vegetal

CpsulaPared celular

Membrana celularADNPelo

NucleoideCitoplasma

FlageloPlsmidoMesosoma

Ribosoma

Bacteria

Clula animal

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Nivel Tejido.

En biologa se llama tejidos a materiales constituidos por un conjunto organizado de clulas, iguales o de unos pocos tipos, diferenciadas de un modo determinado, ordenadas regularmente, con un comportamiento fisiolgico coordinado y un origen embrionario comn. El rea de la biologa que estudia los tejidos se llama histologa.

Tejido muscular Epitelio cbico renal Epitelio cilndrico traqueal Tejido seo

Nivel rgano.

En biologa, un rgano (del latn rganum: instrumento, herramienta) es un conjunto asociado de tejidos que concurren en estructura y funcin. Los rganos representan el nivel de organizacin biolgica superior al tejido e inferior al sistema.

Ojo: En biologa celular, un orgnulo u organela (diminutivo de rgano) es una estructura sub-celular anloga a los rganos de seres vivos pluricelulares.

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Nivel Sistema.

En Biologa, un sistema (sistema orgnico) es un conjunto de rganos y estructuras anlogas que trabajan en conjunto para cumplir alguna funcin en el ser vivo.

Los sistemas son un nivel de organizacin biolgico, entre el nivel de rgano y el de aparato, que est constituido por la concurrencia funcional de varios sistemas.

Los sistemas orgnicos comparten cierta coherencia morfofuncional, tanto en sus rganos y tejidos, como en sus estructuras y origen embriolgico.

Por ejemplo, el sistema cardiovascular, muscular, la piel (la endodermis), entre otros; se originan de la misma capa embrionaria denominada mesoderma.

Nivel Organismo.

Un ser vivo, tambin llamado organismo, es un conjunto de tomos y molculas que forman una estructura material muy organizada y compleja, en la que intervienen sistemas de comunicacin molecular, que se relaciona con el ambiente con un intercambio de materia y energa de una forma ordenada y que tiene la capacidad de desempear las funciones bsicas de la vida que son la nutricin, el crecimiento, la relacin y a ser posible la reproduccin, de tal manera que los seres vivos actan y funcionan por s mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte.

Nivel Poblacin.

Corresponde a un grupo de organismos, que presentan caractersticas morfolgicas en comn y que pueden reproducirse entre s. Tambin son aquellos que viven en una misma zona geogrfica y en un mismo tiempo, es decir coexisten geogrfica y temporalmente.

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Nivel Especie.

Una especie se define a menudo como grupo de organismos capaces de entrecruzarse y de producir descendencia frtil. Mientras que en muchos casos esta definicin es adecuada, medidas ms exactas o que diferencian ms son, basados en la semejanza del ADN o en la presencia de rasgos local-adaptados especficos.

Es importante destacar, que el nivel de especie son organismos que forman parte de una poblacin, pero que se diferencian entre ellos por rasgos y/o caractersticas que los identifican, como por ejemplo la especie humana, en las poblaciones que se distribuyen por los distintos continentes.

Nivel Comunidad.

Asociacin de distintas especies que viven en un mismo lugar geogrfico y tiempo.

Todos los organismos vivos que se encuentran en un ambiente determinado. Incluye, por tanto, todas las poblaciones de las diferentes especies que viven juntas. Por ejemplo la comunidad de una pradera estar formada por todas las plantas, animales, bacterias, hongos que se encuentran en el lugar ocupado por la pradera.

Nivel Ecosistema.

El ecosistema es el nivel de organizacin de la naturaleza que interesa a la ecologa. En la naturaleza los tomos estn organizados en molculas y estas en clulas. Las clulas forman tejidos y estos en rganos que se renen en sistemas, como el digestivo o el circulatorio. Un organismo vivo est formado por varios sistemas anatmico-fisiolgicos ntimamente unidos entre s, tal como lo hemos visto anteriormente.

Es un sistema complejo en el que interactan los seres vivos entre s (biocenosis) con el conjunto de factores no vivos (biotopo) que forman el ambiente: temperatura, sustancias qumicas presentes, clima, caractersticas geolgicas, etc.

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El ecosistema es un sistema formado por una comunidad natural que se estructura con los componentes biticos (seres vivos) del ecosistema, y los componentes abiticos (el am-biente fsico). El concepto, que empez a desarrollarse entre 1920 y 1930, tiene en cuenta las complejas interacciones entre los organismos por ejemplo plantas, animales, bacterias, algas, protistas y hongos (entre otros) que forman la comunidad (biocenosis) y los flujos de energa y materiales que la atraviesan.

Nivel Bioma.

Un bioma es una determinada parte del planeta que comparte un clima, vegetacin y fauna relacionados. Por ejemplo, el bioma sabana comprende una vegetacin comn: hierbas, arbustos y matorrales salpicados por algn rbol; una fauna caracterstica, y un clima con temperaturas superiores a 20C, precipitaciones anuales moderadas y estacin seca. Necesariamente el concepto de bioma involucra una amplia regin geogrfica (desierto, bosque, selva, etc.)

Nivel Biosfera.

La biosfera es la parte de la Tierra donde se encuentran los seres vivos. Es el espacio de la vida en nuestro planeta.

Podemos encontrar seres vivos en la hidrosfera (las aguas), la litosfera (los continentes) y la atmsfera (el aire). Por eso decimos que la biosfera es una capa de vida (un reino orgnico) que se relaciona con los otros tres (reinos inorgnicos).

La biosfera presenta una gran diversidad. Segn cmo sean las condiciones del medio, el suelo, la temperatura y las precipitaciones en cada lugar, existirn seres vivos con diferentes caractersticas.

As, en el planeta se puede distinguir zonas determinadas, de extensin variable, donde viven grupos de seres vivos relacionados entre ellos y con el medio. Forman conjuntos diferentes en funcin de los seres que en ellos habiten, y del medio en el que viven.

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Resumen de los niveles de organizacin biolgica

tomos

Molcula

Macromolcula

Bisfera

Organelo

OxgenoHidrgeno

Mitocondria

Agua

Ecosistema

Comunidad

Poblacin

Clula

rgano

Tejido

Organismo

Aparato osistema

NOTA: Esta es una gua que debes consultar frecuentemente para que tengas claro en que nivel de la organizacin biolgica te encuentras.

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Actividades

1. Completa el siguiente cuadro ponindole a cada nivel su propiedad emergente. Puedes ayudarte con los contenidos entregados en clases, como tambin con el resumen de los niveles de organizacin biolgica que aparece en tu gua:

Nivel de organizacin

Propiedad emergente

tomo

Molcula

Macromolcula

Supramolecula

Organelo

Clula

Tejido

rgano

Sistema

Organismo

Poblacin

Especie

Comunidad

Ecosistema

Bioma

Biosfera

2. A partir del nivel que se presenta a continuacin, que corresponder a un ejemplo de l, completa el orden con tres niveles decrecientes. Es importante recordar que al completar con los otros niveles utilices conceptos asociados con el inicial.

a) Ribosoma, ................................... , ................................... , ................................... .

b) Rin, ................................... , ................................... , ................................... .

c) Selva valdiviana, ................................... , ................................... , ................................... .

d) Lago Chungar, ................................... , ................................... , ................................... .

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Practiquemos algunas habilidades

Las protenas corresponden a molculas orgnicas, las cuales se encuentran formadas por los siguientes bioelementos: carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno y azufre; siendo ste ltimo diferenciador si las comparamos con otras molculas orgnicas. La unin de sus monmeros, denominados aminocidos, forman las cadenas polipeptdicas. Estas se organizan a travs de niveles, los cuales son cuatro, permitiendo cumplir sus funciones de mejor manera; as como tambin las relaciones que se pueden establecer entre las cadenas, para formar estructuras de mayor volumen, como es el caso de la hemoglobina. Al referirse a las funciones de las protenas estas son variadas, tales como estructural, enzimtica, transportadora, de defensa y hasta energtica.

A partir de la lectura del prrafo anterior, contesta las siguientes aseveraciones, con Verdadero (V) o Falso (F).

1.......... El nivel de organizacin de la materia, al cual pertenecen las protenas, corresponde al de molculas.

2.......... Sus monmeros corresponden al nivel supramolecular.

3.......... Participan en la formacin de estructuras de mayor complejidad, como son los ribosomas.

4.......... Sus diversas funciones, se podran establecer como la propiedad emergente de este nivel.

5.......... Las cadenas polipeptdicas, al formar parte de las protenas de mayor complejidad, corresponderan al nivel macromolecular.

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Sntesis de la clase

tO

mO

Ses

tn

form

ados

por

se

orga

niza

n co

n ot

ros

tom

os

igua

les

o di

stin

tos

en

se o

rgan

izan

en

grup

os

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cuan

do c

ontie

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una

alta

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grup

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grup

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l, fu

ncio

nal y

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brio

nari

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dist

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ases

form

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n

cuan

do c

umpl

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on u

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el

orga

nism

o fo

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cuan

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rupa

n pa

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umpl

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toda

s la

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ncio

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vo

estr

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ran

al

Cua

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hay

flujo

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entr

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form

an p

arte

de

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ism

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Si c

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sten

en

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ism

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y tie

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Cua

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n co

n ot

ras

espe

cies

an

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es y

veg

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es fo

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Cua

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toda

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s fo

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vos

inte

ract

an

con

su m

edio

am

bien

te

form

an e

l

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Preguntas propuestas

1. Cul de las siguientes estructuras puede ser considerada tanto un organelo como un complejo supramolecular?

A) Ribosoma. B) Ncleo. C) Retculo liso. D) Aparato de Golgi. E) Lisosoma.

2. Cul de los siguientes trminos es el que presenta menor jerarqua?

A) Organelo. B) Clula. C) Molcula. D) Macromolcula. E) Membrana celular.

3. De acuerdo con los niveles de organizacin de la materia en los organismos vivos, es correcto afirmar que

I. una poblacin est integrada por ms especies que un ecosistema. II. un rgano posee ms tipos celulares que un tejido. III. un sistema, como el digestivo, posee menos tipos celulares que un rgano.

A) Slo I B) Slo II C) Slo III D) Slo I y II E) I, II y III

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4. De los siguientes cinco trminos, el que incluye a los otros cuatro es

A) agua. B) iones. C) enzimas. D) organelo. E) membrana.

5. El nivel de organizacin ms pequeo que podemos encontrar en un organismo pluricelular es

A) Atmico. B) Molecular. C) Celular. D) Macromolecular. E) Supramolecular.

6. La diferencia entre ecosistema y comunidad se presenta en

A) la cantidad de especies que existe en cada nivel. B) el tiempo en que interactan las especies. C) la interaccin con el ambiente fsico que se da en el ecosistema. D) la cantidad de individuos de cada especie animal y vegetal. E) la extensin geogrfica de cada concepto.

7. Entre los niveles de organizacin de comunidad y poblacin existe en comn

I. coexistencia geogrfica. II. coexistencia temporal. III. diversidad de especies.

Es(son) correcta(s)

A) slo I B) slo II C) slo III D) slo I y II E) I, II y III

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8. Cul de las siguientes es una propiedad emergente del nivel organelo?

I. Sntesis de protenas. II. Digestin celular. III. Accin cataltica.

A) Slo I B) Slo II C) Slo I y II D) Slo II y III E) I, II y III

9. Cul de los siguientes trminos incluye a los otros cuatro?

A) Protena. B) Clula. C) ADN. D) Lisosoma. E) Agua.

10. La propiedad emergente de aceleracin de la velocidad de las reacciones bioqumicas es propia del nivel de organizacin

A) atmico. B) molecular. C) macromolecular. D) organelo. E) clula.

11. Ordena de manera ascendente los siguientes niveles de organizacin biolgica:

A) clula, organelo, tomo, tejido, rgano, sistema. B) clula, sistema, tomo, tejido, rgano, organelo. C) tomo, clula, organelo, tejido, rgano. D) tomo, organelo, clula, tejido, rgano. E) clula, tomo, organelo, tejido, rgano.

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12. Corresponde a una estructura que est formada por monmeros, correspondientes a los nucletidos, que est presente en todas las clulas, y que existen distintos tipos. Esta descripcin se asocia a una estructura que forma parte del nivel de organizacin de la materia denominado

A) molcula. B) macromolcula. C) supramolecular. D) organelo. E) tomo.

13. Caracterstica que aparece en un determinado nivel de organizacin y no antes, como producto de la nueva ordenacin de las partes

A) reduccionismo. B) jerarqua. C) propiedad emergente. D) propiedad convergente. E) propiedad divergente.

14. Cul es la diferencia entre el nivel de especie y poblacin?

A) Que el primero corresponde a un organismo y el segundo a un grupo de organismos dispersos.

B) Que el primero corresponde a flujo de genes y el segundo a utilizar un lugar y/o una zona en comn.

C) Que el primero corresponde a flujo de genes y el segundo a relacionarse en un tiempo determinado.

D) Que el primero corresponde a un grupo de organismos y el segundo a varios grupos de organismos.

E) Que el primero se refiere a organismos que viven en diferentes lugares y tiempo y el segundo en un lugar y tiempo en comn.

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15. Ordena de manera descendente los siguientes niveles de organizacin biolgica:

A) ecosistema, bioma, biosfera, comunidad, poblacin, especie. B) bioma, ecosistema, biosfera, comunidad, poblacin, especie. C) biosfera, ecosistema, bioma, comunidad, especie, poblacin. D) biosfera, ecosistema, bioma, comunidad, poblacin, especie. E) biosfera, bioma, ecosistema, comunidad, especie, poblacin.

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Anota tu respuesta en la tabla que encontrars a continuacin. Para responder las preguntas debes recordar las explicaciones desarrolladas por el profesor. Observa atentamente las respuestas y habilidades que involucra cada pregunta.

Tabla de correccin

Pregunta Alternativa Habilidad

1 Reconocimiento

2 Comprensin

3 Comprensin

4 Comprensin

5 Comprensin

6 Comprensin

7 Comprensin

8 Comprensin

9 Comprensin

10 Comprensin

11 Aplicacin

12 Comprensin

13 Reconocimiento

14 Comprensin

15 Aplicacin

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Recuerda que para la prxima clase revisaremos el tema Biomolculas inorgnicas cuyos contenidos son:

Agua. Caractersticas y propiedades. Sales minerales.

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