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BIOLOGÍA BIOLOGÍA GEORGE H. FRIED. Ph. D. Biól. RAMÓN ELIZONDO MATA Facultad de Ciencias UKAM Revisión técnica: Dr. en C. AVEDIS AZNAVURIAN Facultad de Ciencias, UNAM Profesor titular "C" de tiempo completo UAM, Unidad Xochimilco McGRAW-HILL MÉXICO · BOGOTÁ · BUENOS AIRES · CARACAS · GUATEMALA · LISBOA MADRID · NUEVA YORK · PANAMÁ · SAN JUAN · SANTIAGO · SAO PAOLO AUCKLAND · HAMBURGO · LONDRES · MILÁN · MONTREAL · NUEVA DELHI PARÍS · SAN FRANCISCO · SINGAPUR · ST. LOUIS SIDNEY TOKIO · TORONTO GEORGE A. FRIED es profesor de biología del Brooklyn College. Obtuvo su licenciatura en el propio Brooklyn College, en tanto que la maestría y el doctorado le fueron concedidos por la University of Tennessee en Knoxville. Su principal interés como investigador han sido los aspectos metabólicos de la fisiología comparativa y los factores enzimáticos que intervienen en las obesidades genética y experimental. Fungió de 1983 a 1987 como coordinador del Departamento de Biología del Brooklyn College. Ha impartido cursos de biología general y fi- siología animal; asimismo, ha creado a través de 30 años de labor docente su propio curso de sociobiología. BIOLOGÍA Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin autorización escrita del editor. DERECHOS RESERVADOS © 1990, respecto a la primera edición por McGRAW-HILL/INTERAMERICANA DE MÉXICO, S.A. DE C.V. Atlacomulco 499-501, Fracc. Ind. San Andrés Atoto 53500 Naucalpan de Juárez, Edo. de México Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, Reg. Núm. 1890 ISBN 968-422-705-1 Traducido de la sexta edición en inglés de SCHAUM'S GENERAL BIOLOGY Copyright © MCMXC, by McGraw-Hill, Inc., U.S.A. ISBN 0-07-022401-3 1234567890 G.F.-90 9123456780 Impreso en México Printed in México Esta obra se terminó de imprimir en septiembre de 1990 en Gráfica Futura 2000 Calle 28 No. 90 Col. Federal Delegación Venustiano Carranza 15700, México, D.F. Se tiraron 11 000 ejemplares A mi esposa Lillian agradeciéndole su paciencia y también a Sylvia, Ellen y Judy Contenido Capítulo 1 ESTRUCTURA BÁSICA DE LA CIENCIA........................................................................1 Los métodos de la ciencia. La biología como ciencia. Importancia de la evolución. Organización de la vida. Capítulo 2 LA QUÍMICA DE LA VIDA: PERSPECTIVA INORGÁNICA...........................................10 Átomos, moléculas y enlaces químicos. Las reacciones químicas y el concepto de equilibrio. Propiedades coligativas de las soluciones. Las leyes de la termodinámica. El caso especial del agua. Mantenimiento de un pH estable en los sistemas vivos. Capítulo 3 LA QUÍMICA DE LA VIDA: NIVEL ORGÁNICO............................................................26 Introducción. Carbohidratos. Proteínas, Estructura y funciones de los lípidos. Las bases químicas de los sistemas vivos. Capítulo 4 ORGANIZACIÓN CELULAR DE LA VIDA....................................................................37 La teoría celular. Organización celular. Organelos celulares. Células vegetales y animales: organización tisular. Dimensiones celulares y sus limitaciones. Movimiento hacia el interior y el exterior de la célula. Capítulo 5 TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA ................................................................55 Energía y vida. Termodinámica. Metabolismo celular. Bioenergética. Capítulo 6 FOTOSÍNTESIS: LA REACCIÓN FUNDAMENTAL DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA DEL MUNDO VIVO......................................................................................75 Repaso general. La fase lumínica. La fase oscura (ciclo de Calvin-Benson). Fotorrespiración. La vía C. Estructura y funciones del cloroplasto. 4 Capítulo 7 LA NATURALEZA DEL GEN ...................................................................................87 El concepto del procesamiento de información en la célula. En busca de las bases químicas de la herencia. Codificación de la información- el lenguaje del gen. Procesamiento de la información: síntesis de proteínas. Reproducción de la información: replicación del DNA. Modificación de la información: mutación. Ingeniería genética. Capítulo 8 REPRODUCCIÓN CELULAR .................................................................................104 Ciclos celulares y ciclos de vida. Los cromosomas como genes empacados. Mitosis. Meiosis. Un posible mecanismo de entrecruzamiento. Reproducción sexual y variabilidad genética. CONTENIDO Capítulo 9 EL MECANISMO DE LA HERENCIA ......................................................................118 Conceptos premendelianos. Leyes de Mendel. Ligadura. Mapeo de los cromosomas. Ligadura al sexo. Variaciones en la expresión génica. Cromosomas y expresión génica. Tratamiento de las enfermedades genéticas. Capítulo 10 MECANISMOS DE CONTROL EN GENÉTICA ......................................................132 La hipótesis del operón. Cistrón, recón y mutón. Regulación génica en los eucariotes. El cáncer como aberración genética. Capítulo 11 DESARROLLO........................................................................................................143 Desarrollo animal. Desarrollo humano. Desarrollo las plantas. Control de la diferenciación. Principales descubrimientos en el campo de la embriología. Capítulo 12 REPRODUCCIÓN ANIMAL ....................................................................................159 Repaso evolutivo. Aparato reproductor del varón. Aparato reproductor de la mujer. Respuesta sexual humana. Anticoncepción. Preferencia sexual. Disfunción sexual. Capítulo 13 ESTRUCTURA BÁSICA Y FUNCIONAMIENTO DE LAS PLANTAS VASCULARES.........................................................................................171 Nutrición vegetal. Movimiento de agua y minerales en el xilema. Transporte de sustancias alimenticias a través del floema. Capítulo 14 INTERACCIONES DE LAS PLANTAS VASCULARES CON SU AMBIENTE...........................................................................................................186 Tropismos. Hormonas vegetales. Fotoperiodicidad. Enfermedades de las plantas. Capítulo 15 HOMEOSTASIS .....................................................................................................196 Repaso. Control por retroalimentación. Regulación de la temperatura. Regulación del azúcar en la sangre. Capítulo 16 NUTRICIÓN ANIMAL ............................................................................................206 Obtención de alimento. Digestión y absorción. El hígado de los vertebrados. Dieta y salud. El caso especial de las vitaminas. Obesidad y trastornos dietéticos. Enfermedades por deficiencia. Capítulo 17 LA CIRCULACIÓN Y LA SANGRE .........................................................................225 Sistemas cardiovasculares comparados de los vertebrados. El corazón humano. Arterias, venas y capilares. Control de la presión arterial. Constituyentes de la sangre y la linfa. Osmorregulación. CONTENIDO Capítulo 18 INMUNOLOGÍA .....................................................................................................240 Sistemas inmunes humanos. La respuesta inmune. Hibridomas. SIDA. Grupos sanguíneos humanos. Capítulo 19 INTERCAMBIO GASEOSO ...................................................................................250 Mecanismos de respiración externa. Respiración en los mamíferos. Regulación de la respiración externa, intercambio de O y CO en la sangre. 2 2 Capítulo 20 EXCRECIÓN.............................................................................................................261 Excreción en tos invertebrados. Estructura del riñón de los vertebrados. Funcionamiento del riñón de los vertebrados. Funcionamiento del riñón humano. Funciones homeostáticas del riñón. Estructuras excretorias secundarias. Capítulo 21 HORMONAS Y CONTROL QUÍMICO ......................................................................273 Sistemas endocrinos primitivos. Sistemas endocrinos de los vertebrados. Mecanismo de acción de las hormonas. Capítulo 22 EL SISTEMA NERVIOSO ......................................................................................289 Repaso. Desarrollo filogenético del sistema nervioso. La neurona como unidad funcional de la actividad nerviosa. El impulso neural. La sinapsis. El arco reflejo. Receptores y efectores. Órganos sensoriales especiales. Encéfalo y médula espinal. Sistema nervioso autónomo. Capítulo 23 EL SISTEMA MUSCULOESQUELÉTICO: SOSTÉN Y MOVIMIENTO ....................307 Sistemas de sostén de los invertebrados. El endosesqueleto de los vertebrados. Anatomía y fisiología del músculo de los vertebrados. Capítulo 24 CONDUCTA ANIMAL .............................................................................................317 ¿Qué es la conducta? Componentes de la conducta. Patrones conductuales cíclicos. Conducta sexual. Organización social. Mecanismos de comunicación. Determinismo biológico y conducta. Capítulo 25 EVOLUCIÓN: EL PROCESO.....................................................................................329 Breve historia del concepto de cambio de los organismos. Concepto de poza génica: equilibrio de Hardy-Wienberg. Selección natural: una síntesis moderna. Equilibrio de punto. Biología molecular del cambio evolutivo. Control de las pozas génicas. Especiación. La microevolución comparada con la macroevolución. Capítulo 26 ECOLOGÍA...............................................................................................................341 Anatomía de un ecosistema. Tipos de ecosistemas. Estabilidad y sucesión ecológicas. Biomasa y dispersión de las especies. Alteración de la estabilidad de un ecosistema.