Biología. La unidad y la diversidad de la vida. 12e. PDF
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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 i es un campo con cambios continuos. Los temas de investigación in- o cluyen no solamente lo que los investigadores han descubierto, sino l también la manera de realizar dichos descubrimientos, las modifi- o caciones que nuestra comprensión ha sufrido con el transcurso del g 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 n puntos clave. i d a Asimismo esta edición cuenta con CengageNOW, herramienta con d y recursos en línea para que los estudiantes logren un aprendizaje in- l a teractivo a través de figuras animadas, interactivas, temas polémicos d de actualidad, así como evaluaciones y apoyos para el maestro. i v e r s i d a d d e l a v i d a 12a. edición http://latinoamerica.cengage.com (cid:54)(cid:87)(cid:68)(cid:85)(cid:85)(cid:3)(cid:325)(cid:3)(cid:55)(cid:68)(cid:74)(cid:74)(cid:68)(cid:85)(cid:87)(cid:3)(cid:325)(cid:3)(cid:40)(cid:89)(cid:72)(cid:85)(cid:86)(cid:3)(cid:325)(cid:3)(cid:54)(cid:87)(cid:68)(cid:85)(cid:85) 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 (cid:34)(cid:1) (cid:86)(cid:84)(cid:85)(cid:83)(cid:66)(cid:77)(cid:74)(cid:66)(cid:1)(cid:116)(cid:1)(cid:35)(cid:83)(cid:66)(cid:84)(cid:74)(cid:77)(cid:1)(cid:116)(cid:1)(cid:36)(cid:80)(cid:83)(cid:70)(cid:66)(cid:1)(cid:116)(cid:1)(cid:38)(cid:84)(cid:81)(cid:66)(cid:215)(cid:66)(cid:1)(cid:116)(cid:1)(cid:38)(cid:84)(cid:85)(cid:66)(cid:69)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:54)(cid:79)(cid:74)(cid:69)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:116)(cid:1)(cid:43)(cid:66)(cid:81)(cid:216)(cid:79)(cid:1)(cid:116)(cid:1)(cid:46)(cid:207)(cid:89)(cid:74)(cid:68)(cid:80)(cid:1)(cid:116)(cid:1)(cid:51)(cid:70)(cid:74)(cid:79)(cid:80)(cid:1)(cid:54)(cid:79)(cid:74)(cid:69)(cid:80)(cid:1)(cid:116)(cid:1)(cid:52)(cid:74)(cid:79)(cid:72)(cid:66)(cid:81)(cid:86)(cid:83) 57927_00_cfm_p00i-001.indd 1 7/21/09 4:15:19 PM 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 Av. Santa Fe núm. 505, piso 12 Col. Cruz Manca, Santa Fe Presidente de Cengage Learning C.P. 05349, México, D.F. Latinoamérica: Cengage Learning™ es una marca registrada Javier Arellano Gutiérrez usada bajo permiso. Director general México y DERECHOS RESERVADOS. Ninguna parte de Centroamérica: este trabajo amparado por la Ley Federal del Pedro Turbay Garrido Derecho de Autor, podrá ser reproducida, transmitida, almacenada o utilizada en cualquier forma o por cualquier medio, ya sea Director editorial Latinoamérica: gráfi co, electrónico o mecánico, incluyendo, José Tomás Pérez Bonilla pero sin limitarse a lo siguiente: fotocopiado, reproducción, escaneo, digitalización, Director de producción: grabación en audio, distribución en internet, Raúl D. Zendejas Espejel distribución en redes de información o almacenamiento y recopilación en sistemas de información a excepción de lo permitido 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 5577992277__0000__ccffmm__pp0000ii--000011..iinndddd iiii 77//66//0099 66::1111::4466 PPMM 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 5577992277__0000__ccffmm__pp0000ii--000011..iinndddd iiiiii 77//66//0099 66::1111::4477 PPMM 5577992277__0000__ccffmm__pp0000ii--000011..iinndddd iivv 77//66//0099 66::1111::5533 PPMM 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 v 5577992277__0000__ccffmm__pp0000ii--000011..iinndddd vv 77//66//0099 66::1111::5566 PPMM 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 5577992277__0000__ccffmm__pp0000ii--000011..iinndddd vvii 77//66//0099 66::1122::0000 PPMM 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 5577992277__0000__ccffmm__pp0000ii--000011..iinndddd vviiii 77//66//0099 66::1122::0022 PPMM 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 viii 5577992277__0000__ccffmm__pp0000ii--000011..iinndddd vviiiiii 77//66//0099 66::1122::0033 PPMM
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