Biologia. La unidad y la diversidad de la vida

1042 Pages·2010·44.842 MB·Spanish

by  Starr

Starr Taggart Evers Starr
Starr
Taggart
Evers
Starr
Biología. La unidad y la diversidad de la vida, brinda a los estudiantes
una introducción accesible a la biología. Las investigaciones actualiza- B
das, junto con fotos y videos, subrayan el concepto de que la ciencia
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es un campo con cambios continuos. Los temas de investigación in-
o
cluyen no solamente lo que los investigadores han descubierto, sino
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también la manera de realizar dichos descubrimientos, las modifi- o
caciones que nuestra comprensión ha sufrido con el transcurso del
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tiempo y lo que queda por descubrir. El papel de la evolución es un
í
tema unificador en todos los aspectos de la biología.
a
Biología
Cada una de las páginas del libro fue revisada para comprobar que La unidad y la diversidad de la vida
L
el texto de esta edición sea lo más claro y directo posible. Además, a 12a. edición

se simplificaron muchas figuras y se agregaron tablas que resumen u
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puntos clave. i
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a
Asimismo esta edición cuenta con CengageNOW, herramienta con d

y
recursos en línea para que los estudiantes logren un aprendizaje in-

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teractivo a través de figuras animadas, interactivas, temas polémicos

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de actualidad, así como evaluaciones y apoyos para el maestro.
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12a.
edición
http://latinoamerica.cengage.com

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Biología La unidad y la diversidad de la vida

12a. edición
Traductores Revisores técnicos
Quím. Ma. Teresa Aguilar Biol. Anaid A. Zendejas Escandón
Catedrática y traductora profesional, UNAM. Investigadora, UNAM.
Ing. Biom. Efrén Alatorre Biol. Carla Sofía Sandoval Ferrera
Profesor e investigador Investigación Evolución Molecular, UNAM.
Facultad de Ciencias, UNAM.
Dra. Yazmín Nieves Jiménez
Dr. Alberto Camas Catedrática
Instituto de Biotecnología (IBT), UNAM. Universidad de Puerto Rico
Recinto de Río Piedras
Eric Eduardo Cebada Vega
Traductor profesional
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Biología. La unidad y la diversidad de la vida, © D.R. 2009 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.,
12a. edición una compañía de Cengage Learning, Inc.
Cecie Starr, Ralph Taggart, Christine Evers y Lisa Starr. Corporativo Santa Fe
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Coordinadora editorial:
en el Capítulo III, Artículo 27 de la Ley Federal
María Rosas López
del Derecho de Autor, sin el consentimiento
por escrito de la Editorial.
Editora:
Claudia Islas Licona Traducido del libro Biology: The Unity and Diversity of Life,
Twelfth Edition. Starr, Cecie, Ralph Taggart, Christine Evers and
Editora de producción: Lisa Starr.
Publicado en inglés por Brooks/Cole, Cengage Learning.
Abril Vega Orozco
© 2009, 2006
ISBN-13: 978-0-495-55792-0
Diseño de portada: John Walker
ISBN-10: 0-495-55792-7
Composición tipográfi ca: Datos para catalogación bibliográfi ca:
EDITEC S.A. de C.V. Starr, Cecie, Ralph Taggart, Christine Evers y Lisa Starr.
Biología. La unidad y la diversidad de la vida, 12a ed.
ISBN-13: 978-607-481-326-5
Ilustradores: Gary Head, ScEYEence Studios y Lisa Starr.
ISBN-10: 607-481-326-4
Imagen de portada: el biólogo y fotógrafo Tim Laman tomó
estas fotografías de mutualismos en Indonesia. Arriba: Un cálao Visite nuestro sitio en:
arrugado (Acero corrugatus) come el fruto de un higo estrangu- http://latinoamerica.cengage.com
lador (Ficus stupenda). La planta provee alimento al ave y ésta
dispersa las semillas del fruto. Abajo: Dos especies de anémo-
nas de mar con sus propias especies de peces payasos. Las
anémonas proveen un lugar seguro al pez payaso, quien aleja a
otros peces que se alimentan en los tentáculos de la anémona.
www.timlaman.com
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CONTENIDO BREVE
INTRODUCCIÓN
1. Invitación a la biología
UNIDAD I LOS PRINCIPIOS DE LA VIDA
CELULAR
2. La base química de la vida
3. Las moléculas de la vida
4. Estructura y funciones de la célula
5. Un examen más cuidadoso de la membrana celular
6. Reglas básicas del metabolismo
7. La fotosíntesis: el inicio de todo
8. ¿Cómo liberan las células la energía química?
UNIDAD VI CÓMO FUNCIONAN LOS
ANIMALES
UNIDAD II LOS PRINCIPIOS DE LA HERENCIA
32. Tejidos animales y sistemas de órganos
9. ¿Cómo se reproducen las células?
33. Sistema nervioso
10. La meiosis y la reproducción sexual
34. Percepción sensorial
11. Observando patrones en los caracteres hereditarios
35. Control endocrino
12. Los cromosomas y la herencia humana
36. Soporte estructural y movimiento
13. Estructura y funcionamiento del ADN
37. Circulación
14. Del ADN a las proteínas
38. Inmunidad
15. Controles sobre los genes
39. Respiración
16. Estudio y manipulación de genomas
40. Digestión y nutrición humana
41. Preservación del entorno interno
UNIDAD III LOS PRINCIPIOS DE LA
EVOLUCIÓN 42. Sistemas reproductivos de los animales
17. Evidencia de la evolución 43. Desarrollo animal
18. Los procesos evolutivos
UNIDAD VII LOS PRINCIPIOS DE LA ECOLOGÍA
19. Organizando la información acerca de las especies
20. El origen de la vida y la evolución temprana 44. Comportamiento animal
45. Ecología poblacional
UNIDAD IV EVOLUCIÓN Y BIODIVERSIDAD 46. Estructura comunitaria y biodiversidad
21. Los virus y los procariontes 47. Ecosistemas
22. Protistas: los eucariontes más simples 48. La biosfera
23. Las plantas terrestres 49. Impacto de los seres humanos sobre la biosfera
24. Los hongos
25. Evolución animal: los invertebrados
26. Evolución animal: los cordados
27. Plantas y animales: retos comunes
UNIDAD V CÓMO FUNCIONAN LAS PLANTAS
28. Tejidos vegetales
29. Nutrición y transporte en las plantas
30. Reproducción de las plantas
31. Desarrollo de las plantas
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CONTENIDO DETALLADO
INTRODUCCIÓN
1 Invitación a la biología 2.2 ENFOQUE EN INVESTIGACIÓN: Aplicaciones de los
radioisótopos 23
IMPACTOS Y PROBLEMAS Mundos perdidos y 2.3 Por qué son importantes los electrones 24
otras maravillas 2
Los electrones y los niveles de energía 24
1.1 Niveles de organización de la vida 4 Por qué interactúan los átomos 24
Entendiendo el mundo 4 Las capas y los electrones 24
Un patrón en la organización de la vida 4 Átomos e iones 25
1.2 Generalidades sobre la unidad de la vida 6 De átomos a moléculas 25
La energía y la organización de la vida 6 2.4 ¿Qué ocurre cuando los átomos interactúan? 26
Los organismos perciben y responden al cambio 6 Enlace iónico 26
Los organismos crecen y se reproducen 7 Enlace covalente 26
1.3 Generalidades sobre la diversidad de los seres Puentes de hidrógeno 27
vivos 8 2.5 Las propiedades del agua para la vida 28
1.4 Un punto de vista evolutivo de la diversidad 10 Polaridad de la molécula de agua 28
1.5 El pensamiento crítico y la ciencia 11 Propiedades del agua como disolvente 28
Efecto estabilizador de la temperatura del agua 29
Pensando sobre pensar 11
Cohesión del agua 29
El enfoque y los límites de la ciencia 11
1.6 Cómo trabaja la ciencia 12 2.6 Ácidos y bases 30
La escala de pH 30
Observaciones, hipótesis y pruebas 12
¿En qué se diferencian ácidos y bases? 30
Acerca de la palabra “teoría” 12
Sales y agua 31
Algunos términos empleados en los experimentos 13
Amortiguadores que impiden el cambio de pH 31
1.7 El poder de las pruebas experimentales 14
Las papas fritas y el dolor estomacal 14
Mariposas y aves 14 3 Las moléculas de vida
Formular preguntas útiles 15
IMPACTOS Y PROBLEMAS El temor a freír 34
1.8 ENFOQUE EN LA CIENCIA: El error de muestreo en
los experimentos 16 3.1 Moléculas orgánicas 36
El carbono, la molécula de la vida 36
Representación de las estructuras de moléculas
UNIDAD I LOS PRINCIPIOS DE LA VIDA CELULAR orgánicas 36
2 La base química de la vida
IMPACTOS Y PROBLEMAS ¿Cuánto vale una
persona? 20
2.1 Comenzando por los átomos 22
Características de los átomos 22
La tabla periódica 22
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3.2 De estructura a función 38 El nucleolo 65
Grupos funcionales 38 Cromosomas 65
Qué hacen las células con los compuestos 4.9 El sistema de endomembranas 66
orgánicos 39
El retículo endoplásmico 66
3.3 Carbohidratos 40
Vesículas 67
Azúcares simples 40
Aparato de Golgi 67
Carbohidratos de cadena corta 40
Carbohidratos complejos 40 4.10 ENFOQUE EN LA SALUD: Mal funcionamiento de los
lisosomas 68
3.4 Si son grasosos o aceitosos, sin duda son lípidos 42
4.11 Otros organelos 68
Grasas 42
Mitocondria 68
Fosfolípidos 43
Ceras 43 Plástidos 69
El colesterol y otros esteroides 43 La vacuola central 69
3.5 Proteínas: diversidad de estructura y función 44 4.12 Especializaciones de la superficie de la célula 70
Proteínas y aminoácidos 44 Paredes de las células eucariontes 70
Niveles de estructura protéica 44 Matrices entre las células 70
3.6 ¿Por qué es tan importante la estructura de las Uniones celulares 71
proteínas? 46 4.13 El citoesqueleto dinámico 72
Basta un aminoácido incorrecto... 46
Flagelos y pies falsos 73
Proteínas desintegradas: desnaturalización 46
3.7 Ácidos nucleicos 48
5 Un examen más cuidadoso de la
membrana celular
4 Estructura y funciones de la célula
IMPACTOS Y PROBLEMAS Un transportador
IMPACTOS Y PROBLEMAS Comida para
defectuoso y la fibrosis quística 76
pensar 52
5.1 Organización de la membrana celular 78
4.1 Teoría celular 54
Repaso de la bicapa de lípidos 78
Medición de las células 54
Modelo del mosaico fl uido 78
Animáculos y bestiecillas 54
Variaciones 78
Surgimiento de la teoría celular 55
Diferencias de composición de la
4.2 ¿Qué es una célula? 56 membrana 78
La estructura de la célula 56 Diferencias de fl uidez 78
Generalidades sobre la membrana celular 57
5.2 Proteínas de membrana 80
4.3 ENFOQUE EN INVESTIGACIÓN: ¿Cómo observamos
las células? 58 5.3 Difusión, membranas y metabolismo 82
Microscopios modernos 58 Permeabilidad de la membrana 82
Gradientes de concentración 82
4.4 Introducción a las células procariontes 60
Velocidad de difusión 83
4.5 ENFOQUE EN EL AMBIENTE: Microbios 61 Cómo las sustancias atraviesan
4.6 Introducción a las células eucariontes 62 las membranas 83
4.7 Resumen visual de los componentes de las 5.4 Transporte activo y pasivo 84
células eucariontes 63 Transporte pasivo 84
4.8 El núcleo 64 Transporte activo 84
Envoltura nuclear 64 5.5 Tráfico de membrana 86
vi
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Endocitosis y exocitosis 86 Propiedades de la luz 108
Reciclado de la membrana 87 En busca del arcoiris 108
5.6 ¿En qué sentido se desplaza el agua? 88 7.2 ENFOQUE EN INVESTIGACIÓN: Explorando el
arcoiris 110
Ósmosis 88
Tonicidad 88 7.3 Generalidades acerca de la fotosíntesis 111
Efectos de la presión del líquido 88 7.4 Reacciones dependientes de la luz 112
Captación de energía para la fotosíntesis 112
Reemplazo de electrones perdidos 112
6 Reglas básicas del metabolismo
Captación de la energía de los electrones 112
IMPACTOS Y PROBLEMAS Un brindis por el Captación de electrones 113
alcohol deshidrogenasa 92 7.5 Flujo de energía en la fotosíntesis 114
6.1 La energía y el mundo de los seres vivos 94 7.6 Reacciones independientes de la luz: síntesis de
azúcar 115
La energía se dispersa 94
7.7 Adaptaciones: diferentes rutas para fijación de
El fl ujo unilateral de energía 95
carbono 116
6.2 La energía en las moléculas de la vida 96
La abundancia de la RUBISCO 116
La energía entra, la energía sale 96 Plantas C4 116
¿Por qué el mundo no termina en un incendio? 96 Plantas CAM 117
El ATP, la moneda energética de las células 97
7.8 La fotosíntesis y la atmósfera 118
6.3 Manera en que las enzimas provocan que las
7.9 ENFOQUE EN EL AMBIENTE: Una preocupación muy
sustancias reaccionen 98 fuerte 119
Cómo funcionan las enzimas 98
Ayuda para que los sustratos se unan 98
8 ¿Cómo liberan las células la energía
Orientación de sustratos en posiciones que
favorecen la reacción 98 química?
Introducción de adaptación entre enzima y
IMPACTOS Y PROBLEMAS Cuando las
sustrato 98
mitocondrias se ponen a girar 122
Expulsión de moléculas de agua 98
8.1 Generalidades sobre las vías de descomposición
Efectos de la temperatura, el pH y la salinidad 99
de carbohidratos 124
Ayuda de cofactores 99
Comparación de las principales vías 124
6.4 El metabolismo: reacciones organizadas
Generalidades de la respiración aerobia 125
mediadas por enzimas 100
8.2 La glucólisis: inicio de la descomposición de la
Tipos de vías metabólicas 100
glucosa 126
Controles del metabolismo 100
Reacciones redox 101 8.3 Segunda etapa de la respiración aerobia 128
6.5 ENFOQUE EN INVESTIGACIÓN: Luces nocturnas 102 Formación de acetil-CoA 128
El ciclo de Krebs 128
Enzimas de bioluminiscencia 102
8.4 El gran rendimiento energético de la respiración
Conexión con la investigación 102
aerobia 130
Fosforilación con transferencia de electrones 130
7 La fotosíntesis: el inicio de todo Resumen de la cosecha de energía 130
8.5 Vías anaerobias de liberación de energía 132
IMPACTOS Y PROBLEMAS Combustibles
Vías de fermentación 132
biológicos 106
Fermentación alcohólica 132
7.1 La luz solar como fuente de energía 108 Fermentación láctica 133
vii
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8.6 ENFOQUE EN LA SALUD: Los calambres Entrecruzamiento en la profase I 160
musculares 133 Segregación de cromosomas en gametos 161
8.7 Fuentes alternativas de energía en el cuerpo 134 10.5 De gametos a descendientes 162
El destino de la glucosa al ingerir alimentos y entre Formación de gametos en las plantas 162
comidas 134 Formación de gametos en los animales 162
Energía de las grasas 134
Más rearreglos en la fecundación 162
Energía de las proteínas 134
10.6 La mitosis y la meiosis: ¿una conexión
8.8 Reflexiones acerca de la unidad de la vida 136 ancestral? 164
UNIDAD II LOS PRINCIPIOS DE LA HERENCIA 11 Observando patrones en los caracteres
hereditarios
9 ¿Cómo se reproducen las células? IMPACTOS Y PROBLEMAS El color de la piel 168
11.1 Mendel, las plantas de guisantes y los patrones
IMPACTOS Y PROBLEMAS Las células
de la herencia 170
inmortales de Henrietta 140
El método experimental de Mendel 170
9.1 Generalidades sobre los mecanismos de división
Términos que se emplean en genética moderna 171
celular 142
11.2 La ley de la segregación de Mendel 172
Mitosis, meiosis y los procariontes 142
Puntos clave acerca de la estructura de los 11.3 Ley de Mendel de la distribución
cromosomas 142 independiente 174
9.2 Introducción al ciclo celular 144 11.4 Más allá de la dominancia simple 176
La vida de una célula 144 Codominancia en tipos sanguíneos A, B y O 176
La mitosis y el número de cromosomas 144 Dominancia incompleta 176
9.3 Un examen más cercano de la mitosis 146 Epistasis 177
9.4 Mecanismos de división del citoplasma 148 Genes únicos con amplia infl uencia 177
División de las células animales 148 11.5 Grupos ligados 178
División de las células vegetales 149 11.6 Los genes y el medio ambiente 179
¡Observa cuidadosamente el proceso! 149
11.7 Variaciones complejas en los caracteres 180
9.5 ENFOQUE EN LA SALUD: Cuando se pierde el Variación continua 180
control 150
Respecto a fenotipos inesperados 181
Repaso del ciclo celular 150
Fallos en el punto de control y tumores 150
Características del cáncer 151 12 Los cromosomas y la herencia humana
IMPACTOS Y PROBLEMAS Genes extraños,
10 La meiosis y la reproducción sexual mentes torturadas 184
12.1 Los cromosomas humanos 186
IMPACTOS Y PROBLEMAS ¿Por qué sexo? 154
Determinación del sexo 186
10.1 Introducción de los alelos 156
Cariotipo 187
10.2 El papel de la meiosis 156
12.2 Ejemplos de patrones hereditarios
Dos divisiones en vez de una 157 autosomales 188
10.3 Descripción visual de la meiosis 158 Herencia autosómica dominante 188
10.4 Cómo introduce la meiosis variaciones en los Herencia autosómica recesiva 188
rasgos 160 ¿Qué pasa con los trastornos neurobiológicos? 189
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