BIOLOGIA GENERALBI-121

MSc Angela RandazzoBióloga Marina

angelabajolamar@yahoo.es

IMPORTANCIA DE LA BIOLOGIA

• Comprender el mundo que habitamos.

• Aumentar la conciencia y apreciación de nuestro impacto sobre el planeta.

• Mejorar nuestra calidad de vida (alimentación, calidad del ambiente, salud, entre otros).

OBJETIVOS GENERALES

• Transmitir una visión global de los niveles de organización biológica y de la dinámica de procesos biológicos.

• Ser un ente de cambio al reconocer la importancia de la biología.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Interpretar conceptos de ciencia y método científico.

• Diferenciar los organismos de acuerdo a características y criterios.

• Identificar la composición química de la materia.

• Describir la teoría celular.• Comprender la organización jerárquica de la

vida.• Comprender características de la vida como

metabolismo, reproducción y herencia.

REFERENCIAS Bibliográficas

• Biología y Fundamentos de Biología (2005). Autor Freeman.

• Biología (Cualquier versión). Autor Solomon et al.

• Biología (Cualquier versión). Autor Kimball et al.

INDICE GENERAL PARTE TEORICA

• PRIMER PARCIAL: Estudio de la Vida y la Diversidad y Evolución de los Seres Vivos

• SEGUNDO PARCIAL: La Base química de la Vida y la Estructura y Función Celular

• TERCER PARCIAL: Fotosíntesis y Catabolismo de la Glucosa

• CUARTO PARCIAL: Reproducción y Genética

PRIMER PARCIALUNIDAD I: ESTUDIO DE LA VIDA

1. Ciencia y método científico

2. Biología

3. Los seres vivos y sus características

4. Origen de la vida

1. CIENCIA Y METODO CIENTIFICO

• Conceptos• Ciencia y Humanidad• Historia del Método

Científico (MC)• Pasos del MC• Características del MC• Ejemplo

CoNCEPTOS

• Del latín: «scientia» = conocimiento.• Manera de interpretar los fenómenos

que ocurren en el universo que nos rodea.

• Influenciada por: cultura, historia, tecnología y azar.

• Razonamiento Deductivo e Inductivo.• Observación Preguntas

RespuestasMétodo

Científico

CIENCIA Y HUMANIDAD

• Nace de la acción e interacción entre:– filósofos: argumentos demostrativos.– Agricultores, artesanos, constructores,

navegantes, comerciantes, médicos: saber empírico.

• Diferencias de la ciencia:– Con filosofía: lo preciso y experimental.– Con empírico: fundamentos teóricos.

• Renacimiento: separación de ciencia y religión.

• Siglo 20 y 21: caracterizado por la tecnología.

HISTORIA DEL METODO CIENTIFICO

• Hipócrates (460-370 a.C.): método de investigación para obtener conocimientos médicos.

• Aristóteles (334-322 a.C.): método investigativo a través de la organización y síntesis de información.

• Galileo Galilei (1564-1642): método experimental.

• Bacon (1561-1626), Newton (1642-1727) y Lavoisier (1743-1794) desarrollaron los pasos.

PERSONAJES CLAVES

Hipócrates

Aristóteles

Bacon Newton Lavoisier

Galileo

PASOS del Método CIENTIFICO

Observación/Pregunta

Hipótesis

Experimentación

Resultados

Conclusiones

¿Validación?

Teorías, Leyes

CARACTERISTICAS METODO CIENTIFICO

• Objetividad• Proceso sistemático

• Racionalidad y Generalidad

• Verificabilidad Perfectibilidad

• Inventividad

Reproducibilidad

Ejemplo

• Observación: en una bacina con agua, un vaso volteado.

• Pregunta: ¿Por qué no entra el agua en el vaso?

• Formulación de hipótesis: El vaso contiene una sustancia, aire por ejemplo, que impide la entrada del agua.

ANALIZAR

Pensamiento de Einstein:La formulación de un problema es muchas veces más importante que la solución, la cual puede ser meramente una cuestión de habilidad matemática o experimental. Hacer nuevas preguntas y considerar nuevas posibilidades para enfocar viejos problemas desde un nuevo ángulo requiere imaginación creadora y señala el verdadero progreso de la Ciencia.

Un poco de humor…

2. BIOLOGIA

• Conceptos• Etapas de su historia• Ramas

CONCEPTOS

• Pertenece a las Ciencias Naturales.• De origen griego: «bios» significa

vida y «logo» significa estudio, ciencia o tratado.

• Ciencia dinámica, holística y diversa.• Estudia los seres vivos: sus

características (comunes y que los diferencian), sus procesos y sus funciones a diferentes escalas y niveles de organización.

Historia: De la Antigüedad a la Edad Media

Descripción de más de 500 especies

Científico experime

ntal

-Tradiciones médicas

- Historia natural

- 334

- 322

162

0- 4000

200

470

1453

-Médicos- Eruditos

ANTIGUEDAD

EDAD MEDIA

Historia: De los Tiempos Modernos al

Concepto de Biología

Mejoras en lentes de microscopios.

Taxonomía básica para el mundo natural1492 167

01789

1735

1800-1802

BIOLOGIA

EPOCA CONTEMPORANEA

TIEMPOS MODERNOS

Historia: Era de la Biología

Origen de las

especies

1838

1865

1859

Teoría Celular

EPOCA CONTEMPORANEA

Leyes de

Mendels

Historia: Siglo del ADN: unidad de lo que

viveActividad del Gen

en relación

con posición

del cromoso

ma

1900

1966

1953

Redescubrimient

o de Leyes

de Mendels

EPOCA CONTEMPORANEA

Estructura del ADN

1928

DesarrolloDe la

clasificación

Filogenética

RAMAS DE LA BIOLOGIA

• Según el organismo estudiado.

• Según el aspecto biológico estudiado.

• Según el campo.

Según el organismo…

Según el aspecto biológico…

Genética

Citología

Histología

Ecología

B. de Poblaciones

Anatomía

Según el campo

Paleontología

Oceanología

Biofísica Bioquímica

Etología

Biotecnología

Embriología

Inmunología

3. LOS SERES VIVOS

• Conceptos• Características• Descripción de cada una

de estas características

Conceptos

• Definición(es) de un ser vivo, a través de sus características: – Escala individual: nace, crece, se reproduce y muere.– Escala específica: evoluciona, transmite información,

necesita energía.

• Factores abióticos (agua, luz, temperatura, humedad, pH, tipo de suelo, nutrientes, aire, fuerzas, entre otros).

• Factores bióticos: organismos vivos e interacciones.

CARACTERISTICAS

• Organización Jerárquica• Metabolismo: – Homeostasis– Irritabilidad– Crecimiento y Mantenimiento–Movimiento– Reproducción

• Herencia• Adaptabilidad• Evolución

ORGANIZACIÓN JERARQUICA

Nivel químico

Nivel celular

Nivel corporal

Nivel ecológico

Nivel planetario

Propiedades

Emergentes

Metabolismo

• Intercambio de materia y energía entre organismo y su ambiente a través de reacciones químicas.

• 2 tipos: – Anabolismo: producción de materia -las moléculas

simples se transforman en complejas. Necesita de energía.

– Catabolismo: degradación de materia -las moléculas complejas se transforman en simples. Libera energía.

• Excreción: eliminación de sustancias tóxicas ingeridas o producidas por el metabolismo de un ser vivo.

HOMEOSTASIS

• Capacidad de controlar y mantener un equilibrio dinámico interno al interactuar con el ambiente.

• Sistema de auto regulación, ej. Azúcar.• 2 Tipos:– Termorregulación: regula la temperatura.– Osmorregulación: regula los líquidos,

nutrientes y las toxinas.

IRRITABILIDAD

• Responder a ciertos cambios (estímulos) del ambiente.

• Percepción a través de receptores (luz, tacto, ondas sonoras, equilibrio, sustancias químicas temperatura, presión, movimiento, dolor, etc.).

• Respuesta a estímulo ejecutada por los efectores (hormonas, músculos, órganos, etc.).

• Puede modificar el comportamiento.

CRECIMIENTO Y MANTENIMIENTO

• Consumo de parte de la energía producida por su metabolismo para crecimiento y reparación celular.

• Organismos unicelulares: crecimiento de tamaño celular.

• Organismos multicelulares: multiplicación y diferenciación celular a partir de células madre.

• Desarrollo (cambios en el organismo): ej. diversos ciclos de vida y metamorfosis.

MOVIMIENTO

• Capacidad de locomoción.• Ej. al interior de la célula: ciclosis. • Ej. en unicelulares: pseudo podos,

flagelos o cilios. • Ej. en pluricelulares: alas,

extremidades, aletas.• Organismos vágiles (móviles) vs.

Sésiles (fijos).

REPRODUCCION

• Proceso biológico que permite la propagación de las especies para la conservación de las mismas.

• 2 Tipos:– asexual implica solo un progenitor

(reproducción por propágula o organismos unicelulares) y células hijas=células progenitoras.

– Sexual: intervención de gametos (óvulos y espermatozoides), que se fusionan para formar un cigoto o huevo.

HERENCIA

• Transmisión de rasgos de progenitores a su descendencia.

• Información transmitida a través del genotipo (conjunto de caracteres transmisibles en forma de alelos).

• Características anatómicas y fisiológicas representan el fenotipo.

ADAPTABILIDAD

• Capacidad que tienen los organismos para sobrevivir a ciertos cambios del ambiente.

• Mediano plazo, una posibilidad para adaptarse a los cambios constantes y evolucionar.

• Generador de diversidad.

EVOLUCION

• Cambios estructurales y fisiológicos en una población u organismo a través del tiempo.

• Se ha dado por la adaptación pero también se puede dar por mutaciones.

UN POCO DE HUMOR…

4. ORIGENES DE LA VIDA

• Tierra primitiva• Océano primitivo• Teoría Química de la Evolución • Teoría de la Evolución• Selección Natural• Pruebas de la Teoría de la

Evolución• Convergencia con otras

cosmovisiones

TIERRA PRIMITIVA

• La Tierra tiene 4.6 billones de años.• Origen de la vida es único.• Tierra primitiva era muy diferente:

• 4 requisitos para evolución química: – ausencia casi total O2

– fuente de energía – disponibilidad de compuestos químicos

simples – tiempo

Océano Primitivo

• Primer Océano data de 3.8 billones de años atrás.

• La vida surgió en el mar.• Reacciones químicas facilitadas en el

agua por ser el solvente universal (debido a su polaridad).

Teoría químicade la evolución

• Primeras células aparecen hace 3.5 billones de años.

• Estas células -con mucho tiempo- evolucionaron y crearon la diversidad de vida en nuestro planeta.

Energía y Tiempo

Materia inanimadaPequeñas Moléculas Orgánicas

Moléculas capaces de duplicarse y metabolizar

Macromoléculas (amino ácidos y proteínas)

Teoría de la Evolución

• 1859: origen de las especies de Darwin.

• Dos conceptos revolucionarios: – Especies relacionadas por ancestros

comunes– Cambio de características con el tiempo: «descendencia con modificación»

• Evolución supone que especies no son independientes ni inalterables.

SELECCIÓN NATURAL

• Selección natural se produce si:– En una población las características

heredables poseen variaciones (alelos).– En un ambiente concreto algunas de estas

características son seleccionadas: noción de éxito en descendencia.

• Las frecuencias alélicas de una población cambian como resultado de la acción de la selección sobre individuos.

• La evolución son los cambios a lo largo del tiempo de la frecuencia alélica.

PRUEBAS DE LA Teoría de la evolución

• Proximidad geográfica de especies estrechamente ligadas (Ej. Pinzones).

• Fósiles y extinciones.

• Homologías estructurales y vestigios.

• Universalidad del ADN y casi universalidad del código genético.

UN CAMINO DE LA EVOLUCIÓN

• Plantas: historia evolutiva comparable…

Pocos

Fósiles

COMPLEXIFICACION

Procariotas unicelularesEucariotas

unicelularesEucariotas multicelulares de cuerpo blando Invertebrados marinos con

conchaPeces,

Anfibios,

Reptiles,

Aves y Mamíferos

Investigar:OTRAS COSMOVISIONES

• Teoría Creacionista: especies creadas una por intervención divina, alrededor de -4000.

• Teoría Cosmozoica: vida viene de otro lugar del universo.

• Teoría Mitológica: ej. aborigen, maya, inca, egipcia, hindú, griega.

UN POCO DE HUMOR…

ANEXOS

• Viaje del Beagle• Las chimeneas

hidrotermales

EL VIAJE DE DARWIN EN EL BEAGLE

CHIMENEAS HIDROTERMALES

PRIMER PARCIALUNIDAD II:

DIVERSIDAD de LOS SERES VIVOS

1. Árbol de la Vida

2. Características de diferentes dominios

3. Los difíciles a clasificar: virus!

1. Árbol de la VIDA

• Conceptos• Los «big bangs» de la

historia de la vida• Biodiversidad• Diferentes

clasificaciones

CONCEPTOS

• Árbol de la vida es un árbol que ilustra los lazos genealógicos partiendo del hecho que tenemos ancestros en común (el más antiguo es único).

• Necesidad de clasificar: – Sistemática (identificación, descripción, inventario de

los seres vivos). – Taxonomía (nombrar y clasificar organismos).

• Taxón: grupo de organismos reconocidos como unidad, nudo en el árbol filogenético o a una hoja.

• Concepto de especie: biológica, evolutiva, filogenética.

BIG BANGS de la historia de la vida

- 13 700

MaBig Bang

- 4 600 Ma Formació

n del Sistema

Solar

- 3 800 a 3 500 MaAparición de la vida

- 2 700 a 2 500 MaAparición de

cianobacterías y eucariotas

La vida comienza a influir en el

planeta: atmósfera, rocas, etc.

Primeros fósiles.

- 600 a 550 Ma

Explosión de los

metazoarios:Numerosos

fósiles, conquista de

los continentes

TIEMPO

BIODIVERSIDAD

• Organismos unificados por el ADN y la estructura celular.

• Diversidad de historias, adaptaciones, formas, funciones, recursos energéticos, vías metabólicas.

• En la evolución la diversificación no se interrumpe: mutaciones y selección natural.

• Actualmente, aproximadamente 2 Millones de especies descritas.

Repartición de especies según taxones

Diferentes clasificaciones

• Cada clasificación basada en contexto histórico, cultural y tecnológico de su época.

• Diferentes clasificaciones:– Clasificación de Linneo en 1735. – Clasificación de Whittaker en 1969 en 5

reinos. – Clasificación filogenética de Woese en los

años 1970 en 3 dominios.

Clasificación de Linneo(1735)

• Introdujo el nombre científico binomial y único: Homo sapiens.

• Niveles taxonómicos (taxones) jerárquicos: reino, filo, clase, orden, familia, género y especie.

CINCO REINOS(1969)

• Procariotas:–Monera

• Eucariotas:– Protista– Hongos– Vegetales – Animales

Clasificación filogénica

• 3 grupos o dominios: – Archae– Bacterias– Eucariotas

• Estudios moleculares basados en la teoría de la evolución:– Plantas terrestres: A-U-A-U-C-G-A-G– Algas verdes: A-U-A-U-G-G-A-G– Algas marrones: A-A-A-U-G-G-A-G

Procariotas

Árbol Filogenético

UN POCO DE HUMOR…

Tengo derecho a un juicio justo.Tengo derecho a un abogado.Tengo derecho a una llamada telefónica.

2. CARACTERISTICAS DE 3 dominios

• 3 Dominios• Procariotas y Eucariotas• Bacterias • Arqueos • Eucariotas y sus 8 reinos• Virus

Clasificación en 3 dominios

Robusteza

• Homologías estructurales vs. homologías derivadas.

• Establecer una clasificación natural basada en la teoría de la evolución (genealogía entre organismos).

3 DOMINIOS VS. 5 REINOS

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS

EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS

• Diferencias en estructura del ADN– Procariotas: No protegido, circular, contiene

unos 5000 genes, 97% codante.– Eucariotas: Protegido por núcleo, linear, gran

cantidad de genes, mayoría no codantes.

• Presencia de organelos, cito esqueleto, fagotrofía, sexualidad solo en Eucariotas.

ÁRBOL PROCARIOTAS

BACTERIAS -Generalidades

• Estructura procariota. • Puestas en evidencia con la

microbiología. • Formas y tallas variables:

nanobacterías 0.05µm, Mycoplasmas 0.3µm hasta Epulopiscium fishelsoni 600µm x 80 µm.

BACTERIAS- DIVERSIDAD

• Diversidad de formas < Eucariotas; más de 9000 especies.

• Diversidad de recursos energéticos y vías metabólicas (quimiotrofía, fototrofía -fotosistema I y II-, heterotrofía -aeróbica y anaeróbica-) > Eucariotas.

TIPOS DE BACTERIAS

BACTERIAS- ECOLOGIA

• Toda la biósfera y dentro de muchos seres vivos.

• Primeras etapas de formación del suelo antes de la instalación de plantas.

• Base de la red trófica.• Simbiontes (mutualistas, parásitos).• Reciclaje de la materia viva

(cadáveres y excrementos), importantes en ciclos de N, S y C.

ARQUEOS- GENERALIDADES

• Estructura procariota.• Descubierto por Woese en 1977.• Diámetro de 0.1 a 15 µm, hasta

200µm.

ARQUEOS- DIVERSIDAD

• 259 especies.• 2 reinos: – Crenarcheota: taxones hipertermófilos. – Euryarcheota: halófilos y metanógenos.

• Mayoría heterótrofos, algunos quimiosintéticos.

• Carácter derivado: metanogénesis (anaeróbica).

ARQUEOS- Ecología

• Repartición mundial: mares salados, lagos salados, sedimentos, fuentes hidrotermales.

• Ambientes extremos: anaeróbicos, hiper salados, al tas y bajas temperaturas, profundidades oceánicas.

UN Poco de humor…

EUCARIOTAS- Generalidades

• Información genética al interior de un núcleo y presencia de organelos.

• Unicelulares o multicelulares. • Células entre 10 a 100 µm,

organismos entre algunos µm a más de 100 metros!

LOS RECORDS:

• 33 metros y 130 toneladas: – Ballena azul -Balaenoptera musculus.

• Más 100 metros de alto: – Sequoia sempervirens.

• 890 hectáreas y alrededor de 2400 años:– Hongo gigante- Armillaria solidipes.

EUCARIOTAS- Diversidad

• Grupo más conocido:– Alrededor de 1.7 Millones de especies.– Existencia de fósiles de millardos de años.

• 8 reinos:– Opistocontes – Amoebobiontes– Plantae– Alveolobiontes– Rhizaria– Stramenopiles – Disicristates– Excavates

EUCARIOTES-ECOLOGIA

• Toda latitud, altitud, profundidad.• Biomasa considerable en todos los

ecosistemas.• Aeróbicos (necesidad de oxígeno),

las excepciones son modificaciones.• Metabolismo oxidativo homogéneo

(Respiración celular: ciclo de Krebs).

ARBOL EUCARIOTAS

OPISTOCONTES- METAZOARIOS

Protostomos

Deuterostomos

Cnidarios

Ctenóforos

Esponjas Calcáreas

Demoesponjas

Hexactinelidos

Invertebrados según la tradición

Platelmintos

Nematodos

Moluscos

Anélidos

Artrópodos

Más Invertebrados y Vertebrados

Vertebrados

Equinodermos

Urocordatos

Sarcopterigianos

Condrichtios

Más conocidoS…

Una parte de los peces

Una parte de los peces

Aves

mamíferosranas

ARBOL PROTOSTOMOS

ARBOL DEUTEROSTOMOS

Opistocontes-Fungi y Microsporidae

AMOEBOBIONTOS

Archamoeba

Lobosa

Micetobiontos

PLANTAE

Briofitas o musgos

Filicofitas o helechos

Magnoliofitas (Fanerogamas o plantas de flor)

Rodobiontas o algas rojas Centrohelida

Ulva: clorobiontas

Chlamydomona:

Clorobionta

ARBOL REINO PLANTAE

RHIZARIA

ALVEOLOBIONTOS

Toxoplasma gondii

Paramecium sp.

Gymnodinium fuscum

ESTRAMENOPILOS

Oobiontos

Cromobiontos

Haptobiontos

Criptobiontos

DISICRISTATES

EXCAVATES

VIRUS

• Es una pequeña partícula de ADN o ARN rodeado por una cubierta proteica llamada cápside.

• Los virus no son celulares y no pueden realizar actividades metabólicas, moverse, crecer o reproducirse de manera independiente.

• Son parásitos intracelulares obligados, utilizan energía, enzimas y ribosomas para replicarse.

• Pero contienen material genético y proteínas, tienen la capacidad de reproducirse (solo en hospedero) y mutar.

DIVERSIDAD DE VIRUS

REPLICACIÓN VIRIS

VIROIDES Y PRIONES

• Viroides: cadenas cortas de ARN que invaden el núcleo de una célula huésped y dirigen la síntesis de nuevos viroides. Originan ciertas enfermedades de las plantas.

• Priones: carecen de material genético, se componen de protéina priónica mutante, actúa como una enzima que cataliza la formación de más priones. Asociado a enfermedades del sistema nervioso, como el kuru, Creutzfekd-Jakob y la tembladera.

Conclusiones Sobre Diversidad

• 2 Millones de especie aquí solo se presentan algunas pocas.

• No es fácil a primera vista establecer correspondencias.

• Debemos esperar que este árbol se vuelva más complejo con el descubrimiento de nuevos taxones.

ANEXOS

• Referencias del parcial I, unidad II

• Continuum entre vegetal y animal

REFERENCIAS Parcial I, Unidad II

ContinuUM entre vegetal y animal

Ausencia de Fotosíntesis, de pared celular, movimiento y depredación

Fotosíntesis cloroplasto y no hay movimiento