Algunas ciencias de la vida se centran en un tipo específico de organismo. Por ejemplo, la zoología es el estudio de los animales, mientras que la botánica es el estudio de las plantas. Otras ciencias de la vida se centran en aspectos comunes a todas o muchas formas de vida, como la anatomía y la genética . Algunos se centran en la microescala (por ejemplo, biología molecular , bioquímica ) y otros en escalas mayores (por ejemplo , citología , inmunología , etología , farmacia, ecología). Otra rama importante de las ciencias biológicas implica la comprensión de la mente : la neurociencia . Los descubrimientos de las ciencias biológicas son útiles para mejorar la calidad y el nivel de vida y tienen aplicaciones en la salud, la agricultura, la medicina y las industrias farmacéutica y alimentaria. Por ejemplo, ha proporcionado información sobre determinadas enfermedades que, en general, ha ayudado a comprender la salud humana. [1]
Ramas de ciencias biológicas básicas
Biología : estudio científico de la vida [2] [3] [4]
Anatomía : estudio de la forma y función en plantas, animales y otros organismos, o específicamente en humanos [5]
Astrobiología : el estudio de la formación y presencia de vida en el universo [6]
Biotecnología : estudio de la combinación del organismo vivo y la tecnología [7]
Bioquímica : estudio de las reacciones químicas necesarias para que la vida exista y funcione, generalmente centrándose en el nivel celular [8]
Bioinformática : desarrollo de métodos o herramientas de software para almacenar, recuperar, organizar y analizar datos biológicos para generar conocimientos biológicos útiles [9]
Biolingüística : el estudio de la biología y evolución del lenguaje.
Antropología biológica : el estudio de los humanos, los primates no humanos y los homínidos. También conocida como antropología física.
Oceanografía biológica : el estudio de la vida en los océanos y su interacción con el medio ambiente.
Biomecánica : el estudio de la mecánica de los seres vivos [10]
Biofísica : estudio de procesos biológicos mediante la aplicación de teorías y métodos que se han utilizado tradicionalmente en las ciencias físicas [11]
Biología celular (citología): estudio de la célula como una unidad completa y las interacciones moleculares y químicas que ocurren dentro de una célula viva [13]
Biología del desarrollo : el estudio de los procesos mediante los cuales se forma un organismo, desde el cigoto hasta la estructura completa.
Ecología: estudio de las interacciones de los organismos vivos entre sí y con los elementos no vivos de su entorno [14]
Microbiología : el estudio de organismos microscópicos (microorganismos) y sus interacciones con otros organismos vivos.
Biología molecular : el estudio de la biología y las funciones biológicas a nivel molecular, algunas se cruzan con la bioquímica, la genética y la microbiología.
Biología sintética : el diseño y construcción de nuevas entidades biológicas como enzimas, circuitos genéticos y células, o el rediseño de sistemas biológicos existentes.
Biología de sistemas : el estudio de la integración y las dependencias de varios componentes dentro de un sistema biológico, con especial atención al papel de las vías metabólicas y las estrategias de señalización celular en fisiología.
Biología teórica : el uso de abstracciones y modelos matemáticos para estudiar fenómenos biológicos.
Toxicología : la naturaleza, los efectos y la detección de venenos.
Virología (el estudio de virus como partículas parásitas submicroscópicas de material genético contenidas en una cubierta proteica) y agentes similares a virus.
Ramas de las ciencias de la vida aplicadas y conceptos derivados.
Agricultura: ciencia y práctica del cultivo de plantas y ganado.
Biocomputadoras : sistemas de moléculas de origen biológico, como ADN y proteínas , se utilizan para realizar cálculos computacionales que implican almacenar, recuperar y procesar datos. El desarrollo de la informática biológica ha sido posible gracias a la nueva ciencia en expansión de la nanobiotecnología . [19]
Bioingeniería : el estudio de la biología a través de la ingeniería con énfasis en el conocimiento aplicado y especialmente relacionado con la biotecnología.
Bioelectrónica : el estado eléctrico de la materia biológica afecta significativamente su estructura y función, compárese, por ejemplo, el potencial de membrana , la transducción de señales por las neuronas , el punto isoeléctrico (PEI), etc. Los componentes y dispositivos micro y nanoelectrónicos se han combinado cada vez más con sistemas biológicos como implantes médicos , biosensores , dispositivos de laboratorio en un chip, etc., provocando el surgimiento de este nuevo campo científico. [21]
Biomateriales : cualquier materia, superficie o construcción que interactúa con sistemas biológicos. Como ciencia, los biomateriales tienen unos cincuenta años. El estudio de los biomateriales se llama ciencia de los biomateriales. Ha experimentado un crecimiento fuerte y constante a lo largo de su historia, y muchas empresas han invertido grandes cantidades de dinero en el desarrollo de nuevos productos. La ciencia de los biomateriales abarca elementos de la medicina, la biología , la química , la ingeniería de tejidos y la ciencia de los materiales .
Biomonitoreo : medición de la carga corporal de compuestos químicos tóxicos , elementos o sus metabolitos en sustancias biológicas. [22] [23] A menudo, estas mediciones se realizan en sangre y orina. [24]
Biopolímero : polímeros producidos por organismos vivos; es decir, son biomoléculas poliméricas . Al ser polímeros , los biopolímeros contienen unidades monoméricas que están unidas covalentemente para formar estructuras más grandes. Existen tres clases principales de biopolímeros, clasificados según las unidades monoméricas utilizadas y la estructura del biopolímero formado: polinucleótidos ( ARN y ADN ), que son polímeros largos compuestos por 13 o más monómeros de nucleótidos ; polipéptidos , que son polímeros cortos de aminoácidos; y polisacáridos , que a menudo son estructuras de carbohidratos poliméricos unidos linealmente. [25] [26] [27]
Biotecnología : manipulación de la materia viva, incluida la modificación genética y la biología sintética [28]
Biología de la conservación : la biología de la conservación es la gestión de la naturaleza y de la biodiversidad de la Tierra con el objetivo de proteger las especies, sus hábitats y ecosistemas de tasas excesivas de extinción y la erosión de las interacciones bióticas. Es una materia interdisciplinaria que se basa en las ciencias naturales y sociales y en la práctica de la gestión de recursos naturales. [29]
Ciencia de los alimentos : ciencia aplicada dedicada al estudio de los alimentos. Las actividades de los científicos alimentarios incluyen el desarrollo de nuevos productos alimenticios, el diseño de procesos para producir y conservar estos alimentos, la elección de materiales de envasado, estudios de vida útil , el estudio de los efectos de los alimentos en el cuerpo humano, la evaluación sensorial de productos mediante paneles o consumidores potenciales, así como pruebas microbiológicas, físicas (textura y reología ) y químicas. [31] [32] [33]
Genómica : aplica ADN recombinante , métodos de secuenciación de ADN y bioinformática para secuenciar, ensamblar y analizar la función y estructura de los genomas (el conjunto completo de ADN dentro de una sola célula de un organismo). [34] [35] El campo incluye esfuerzos para determinar la secuencia completa de ADN de organismos y mapeo genético a escala fina . El campo también incluye estudios de fenómenos intragenómicos como heterosis , epistasis , pleiotropía y otras interacciones entre loci y alelos dentro del genoma. [36] Por el contrario, la investigación de los roles y funciones de genes individuales es un foco principal de la biología molecular o genética y es un tema común de la investigación médica y biológica moderna. La investigación de genes individuales no entra en la definición de genómica a menos que el objetivo de este análisis de información genética, de vías y funcional sea dilucidar su efecto, lugar y respuesta a las redes del genoma completo. [37] [38]
Ciencias de la salud : son aquellas ciencias que se centran en la salud o la atención médica como partes centrales de su materia. Estos dos temas se relacionan con múltiples disciplinas académicas, tanto disciplinas STEM como disciplinas emergentes de seguridad del paciente (como la investigación de atención social ), y ambas son relevantes para el conocimiento actual de las ciencias de la salud.
Inmunoterapia : es el " tratamiento de una enfermedad mediante la inducción, mejora o supresión de una respuesta inmunitaria". [39] Las inmunoterapias diseñadas para provocar o amplificar una respuesta inmunitaria se clasifican como inmunoterapias de activación, mientras que las inmunoterapias que reducen o suprimen se clasifican como inmunoterapias de supresión . [40]
Kinesiología : la kinesiología, también conocida como cinética humana, es el estudio científico del movimiento humano. La kinesiología aborda mecanismos fisiológicos, mecánicos y psicológicos. Las aplicaciones de la kinesiología a la salud humana incluyen: biomecánica y ortopedia ; fuerza y acondicionamiento; psicología del deporte ; métodos de rehabilitación, como terapia física y ocupacional; y deporte y ejercicio. Las personas que han obtenido títulos en kinesiología pueden trabajar en investigación, en la industria del fitness, en entornos clínicos y en entornos industriales. [41] Los estudios del movimiento humano y animal incluyen medidas de sistemas de seguimiento de movimiento, electrofisiología de la actividad muscular y cerebral, varios métodos para monitorear la función fisiológica y otras técnicas de investigación cognitiva y conductual. [42]
Dispositivo médico : un dispositivo médico es un instrumento, aparato, implante, reactivo in vitro o artículo similar o relacionado que se utiliza para diagnosticar, prevenir o tratar enfermedades u otras afecciones, y no logra sus propósitos mediante la acción química dentro o sobre el cuerpo (lo que lo convertiría en una droga). [43] Mientras que los productos medicinales (también llamados productos farmacéuticos ) logran su acción principal por medios farmacológicos, metabólicos o inmunológicos, los dispositivos médicos actúan por otros medios, como medios físicos, mecánicos o térmicos.
Imágenes médicas : las imágenes médicas son la técnica y el proceso utilizados para crear imágenes del cuerpo humano (o partes y funciones del mismo) con fines de investigación clínica o fisiológica [44]
Optogenética : la optogenética es una técnica de neuromodulación empleada en neurociencia que utiliza una combinación de técnicas de óptica y genética para controlar y monitorear las actividades de neuronas individuales en tejidos vivos , incluso dentro de animales que se mueven libremente, y para medir con precisión los efectos de esas manipulaciones en tiempo real. [45] Los reactivos clave utilizados en optogenética son proteínas sensibles a la luz. El control neuronal espacialmente preciso se logra utilizando actuadores optogenéticos como canalrodopsina , halorrodopsina y arqueerhodopsina , mientras que se pueden realizar grabaciones temporalmente precisas con la ayuda de sensores optogenéticos como Clomeleon, Mermaid y SuperClomeleon. [46]
Farmacología : la farmacología es la rama de la medicina y la biología que se ocupa del estudio de la acción de los fármacos, [49] donde un fármaco puede definirse ampliamente como cualquier molécula creada por el hombre, natural o endógena (dentro del cuerpo) que ejerce una acción bioquímica y/o o efecto fisiológico sobre la célula, tejido, órgano u organismo. Más específicamente, es el estudio de las interacciones que ocurren entre un organismo vivo y sustancias químicas que afectan la función bioquímica normal o anormal. Si las sustancias tienen propiedades medicinales , se consideran productos farmacéuticos .
Proteómica : la proteómica es el estudio a gran escala de las proteínas , particularmente de sus estructuras y funciones . [50] [51] Las proteínas son partes vitales de los organismos vivos, ya que son los componentes principales de las vías metabólicas fisiológicas de las células . El proteoma es el conjunto completo de proteínas, [52] producidas o modificadas por un organismo o sistema. Esto varía con el tiempo y los distintos requisitos o tensiones que sufre una célula u organismo.
^ "¿Por qué estudiar ciencias biológicas?". Centro Belfer para la Ciencia y Asuntos Internacionales . Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2022 . Consultado el 24 de septiembre de 2022 .
^ Urry, Lisa; Caín, Miguel; Wasserman, Steven; Minorsky, Peter; Reece, Jane (2017). "La evolución, los temas de la biología y la investigación científica". Biología Campbell (11ª ed.). Nueva York, Nueva York: Pearson. págs. 2–26. ISBN978-0134093413.
^ Hillis, David M.; Heller, H. Craig; Hacker, Sally D.; Laskowski, Marta J.; Sadava, David E. (2020). "Estudiar la vida". Vida: la ciencia de la biología (12ª ed.). WH Freeman. ISBN978-1319017644.
^ Hombre libre, Scott; Quillin, Kim; Allison, Lizabeth; Negro, Michael; Podgorski, Greg; Taylor, Emily; Carmichael, Jeff (2017). "Biología y los tres de la vida". Ciencias biológicas (6ª ed.). Hoboken, Nueva Jersey: Pearson. págs. 1–18. ISBN978-0321976499.
^ "anatomía | Definición, historia y biología". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 8 de abril de 2019 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "Astrobiología | ciencia". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 16 de abril de 2021 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "biotecnología | Definición, ejemplos y aplicaciones". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 5 de mayo de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "bioquímica | Definición, historia, ejemplos, importancia y hechos". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 4 de junio de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "Bioinformática | ciencia". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 14 de abril de 2021 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "Biomecánica | ciencia". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 3 de agosto de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "Biofísica | ciencia". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 22 de abril de 2019 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "botánica | Definición, historia, ramas y hechos". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 30 de mayo de 2020 . Consultado el 31 de mayo de 2020 .
^ "Citología | biología". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 8 de junio de 2020 . Consultado el 31 de mayo de 2020 .
^ "Ecología". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 19 de mayo de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "Etología | biología". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 19 de mayo de 2020 . Consultado el 31 de mayo de 2020 .
^ "Evolución - La ciencia de la evolución". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 28 de mayo de 2020 . Consultado el 31 de mayo de 2020 .
^ "Inmunología | medicina". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 2 de junio de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "Ficología | biología". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 20 de octubre de 2020 . Consultado el 1 de septiembre de 2020 .
^ Wayne, Greg (1 de diciembre de 2011). "Las pequeñas biocomputadoras se acercan a la realidad". Científico americano . Archivado desde el original el 13 de marzo de 2020 . Consultado el 10 de mayo de 2020 .
^ Pedernal, María Luisa; Dreistadt, Steve H. (1998). Clark, Jack K. (ed.). Manual de enemigos naturales: la guía ilustrada para el control biológico de plagas. Prensa de la Universidad de California. ISBN9780520218017.
^ M. Birkholz; A. Mai; C. Wenger; C. Meliani; R. Scholz (2016). "Módulos tecnológicos de micro y nanoelectrónica para las ciencias de la vida". CABLES Nanomed. Nanobiotecnología . 8 (3): 355–377. doi :10.1002/wnan.1367. PMID 26391194.
^ "Tercer Informe Nacional sobre la exposición humana a sustancias químicas ambientales" (PDF) . Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades - Centro Nacional de Salud Ambiental. Archivado desde el original (PDF) el 27 de julio de 2011 . Consultado el 9 de agosto de 2009 .
^ "¿Qué es el biomonitoreo?" (PDF) . Consejo Americano de Química . Archivado desde el original (PDF) el 23 de noviembre de 2008 . Consultado el 11 de enero de 2009 .
^ Enojado, Jürgen; Aguamanil, Ulrich; Wilhelm, Michael (2007). "Biomonitoreo humano: estado del arte". Revista Internacional de Higiene y Salud Ambiental . 210 (3–4): 201–28. doi :10.1016/j.ijheh.2007.01.024. PMID 17376741.
^ Mohanty, Amar K.; Misra, Manjusri; Drzal, Lawrence T. (8 de abril de 2005). Fibras Naturales, Biopolímeros y Biocompuestos. Prensa CRC. ISBN978-0-203-50820-6. Archivado desde el original el 16 de abril de 2021 . Consultado el 15 de noviembre de 2020 .
^ Chandra, R. y Rustgi, R., "Polímeros biodegradables", Progreso en la ciencia de los polímeros, vol. 23, pág. 1273 (1998)
^ Kumar, A., et al., "Polímeros inteligentes: formas físicas y aplicaciones de bioingeniería", Progress in Polymer Science, vol. 32, p.1205 (2007)
^ "Biotecnología: una guía de recursos en línea sobre ciencias biológicas | UIC". Maestría en línea en informática de la salud | Grados de enfermería y medicina . 19 de diciembre de 2014. Archivado desde el original el 3 de agosto de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ Tanner, René. "LibGuides: Ciencias de la vida: Biología/Ecología de la conservación". libguides.asu.edu . Archivado desde el original el 1 de abril de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ "fermentación | Definición, proceso y hechos". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 23 de mayo de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ Geller, Martinne (22 de enero de 2014). "Nestlé se asocia con Singapur para la investigación en ciencias de los alimentos". Reuters . Consultado el 9 de febrero de 2014 .
^ "Ciencia de los alimentos para luchar contra la obesidad". Euronoticias . 9 de diciembre de 2013. Archivado desde el original el 4 de enero de 2020 . Consultado el 9 de febrero de 2014 .
^ Bhatia, Atish (16 de noviembre de 2013). "Un nuevo tipo de ciencia de los alimentos: cómo IBM utiliza big data para inventar recetas creativas". Cableado . Archivado desde el original el 9 de febrero de 2014 . Consultado el 9 de febrero de 2014 .
^ Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (8 de noviembre de 2010). "Una breve guía de genómica". Genoma.gov . Archivado desde el original el 28 de julio de 2017 . Consultado el 3 de diciembre de 2011 .
^ Klug, William S. (2012). Conceptos de genética. Educación Pearson. ISBN978-0-321-79577-9. Archivado desde el original el 16 de abril de 2021 . Consultado el 15 de noviembre de 2020 .
^ Pevsner, Jonathan (2009). Bioinformática y genómica funcional (2ª ed.). Hoboken, Nueva Jersey: Wiley-Blackwell. ISBN9780470085851.
^ Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (8 de noviembre de 2010). "Preguntas frecuentes sobre la ciencia genética y genómica". Genoma.gov . Archivado desde el original el 28 de julio de 2017 . Consultado el 3 de diciembre de 2011 .
^ Culver, Kenneth W.; Mark A. Labow (8 de noviembre de 2002). "Genómica" . En Richard Robinson (ed.). Genética . Biblioteca de Ciencias Macmillan. Referencia de Macmillan EE. UU. ISBN0028656067.
^ "Definición: inmunoterapias". Diccionario.com . Archivado desde el original el 27 de octubre de 2014 . Consultado el 10 de mayo de 2020 .
^ "Inmunoterapia | medicina". Enciclopedia Británica . Archivado desde el original el 3 de agosto de 2020 . Consultado el 31 de mayo de 2020 .
^ "CKA - Alianza Canadiense de Kinesiología - Alliance Canadienne de Kinésiologie". Cka.ca. Archivado desde el original el 18 de marzo de 2009 . Consultado el 25 de julio de 2009 .
^ Rosenhahn, Bodo; Klette, Reinhard; Metaxas, Dimitris (2008). Movimiento humano: comprensión, modelado, captura y animación. Medios de ciencia y negocios de Springer. ISBN978-1-4020-6692-4. Archivado desde el original el 16 de abril de 2021 . Consultado el 15 de noviembre de 2020 .
^ Salud, Centro de Dispositivos y Radiológicos (16 de diciembre de 2019). "Cómo determinar si su producto es un dispositivo médico". FDA . Archivado desde el original el 6 de junio de 2020 . Consultado el 30 de mayo de 2020 .
^ Sol, Changming; Bednarz, Tomasz; Pham, Tuan D.; Vallotton, Pascal; Wang, Dadong (7 de noviembre de 2014). Análisis de Señales e Imágenes para Ciencias Biomédicas y de la Vida. Saltador. ISBN978-3-319-10984-8. Archivado desde el original el 16 de abril de 2021 . Consultado el 15 de noviembre de 2020 .
^ Deisseroth, K.; Feng, G.; Majewska, Alaska; Miesenbock, G.; Ting, A.; Schnitzer, MJ (2006). "Tecnologías ópticas de próxima generación para iluminar circuitos cerebrales genéticamente específicos". Revista de Neurociencia . 26 (41): 10380–6. doi :10.1523/JNEUROSCI.3863-06.2006. PMC 2820367 . PMID 17035522.
^ Ermak G., Ciencia moderna y medicina del futuro (segunda edición), 164 p., 2013
^ Wang L (2010). "Farmacogenómica: un enfoque de sistemas". Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med . 2 (1): 3–22. doi :10.1002/wsbm.42. PMC 3894835 . PMID 20836007.
^ Vallance P, Smart TG (enero de 2006). "El futuro de la farmacología". Revista británica de farmacología . 147 Suplemento 1 (T1): S304–7. doi : 10.1038/sj.bjp.0706454. PMC 1760753 . PMID 16402118.
^ Anderson NL, Anderson NG (1998). "Proteoma y proteómica: nuevas tecnologías, nuevos conceptos y nuevas palabras". Electroforesis . 19 (11): 1853–61. doi : 10.1002/elps.1150191103. PMID 9740045. S2CID 28933890.
^ Blackstock WP, diputado de Weir (1999). "Proteómica: mapeo físico y cuantitativo de proteínas celulares". Tendencias Biotecnología . 17 (3): 121–7. doi :10.1016/S0167-7799(98)01245-1. PMID 10189717.
^ Marc R. Wilkins; Cristian Pasquali; Ron D. Appel; Keli Ou; Olivier Golaz; Jean-Charles Sánchez; Jun X. Yan; Andrés. A. Gooley; Graham Hughes; Ian Humphery-Smith; Keith L. Williams; Denis F. Hochstrasser (1996). "De proteínas a proteomas: identificación de proteínas a gran escala mediante electroforesis bidimensional y análisis de ácido amino". Biotecnología de la Naturaleza . 14 (1): 61–65. doi :10.1038/nbt0196-61. PMID 9636313. S2CID 25320181.
Otras lecturas
Magner, Lois N. (2002). Una historia de las ciencias de la vida (Rev. y 3ª ed. ampliada). Nueva York: M. Dekker. ISBN 0824708245.