BIOLOGIA FUNDAMENTAL

Fernando Andrés Muñoz G.Biólogo Universidad del Cauca

Objetivo Aproximar al estudiante al conocimiento

de las formas vivientes , su composición, estructura y función, así como sus relaciones con el medio ambiente.

Contenido programático

I Aspectos generales de la biología1. Biología y sociedad2. Definición y campo de la Biología,

competitividad del Biólogo.3. Recorrido histórico de la Biología.4. Técnicas experimentales en Biología,

proyección de la Biología.

II ORIGEN DE LA VIDA Y EVOLUCION QUIMICA1. Biomolecular, macromoléculas (Estructura y

función).2. Teoría sobre el origen de la vida y la evolución.

III ESTRUCTURA Y FUNCION CELULAR 3. Pared celular y membrana celular. Modelos de

membrana.4. Teoría celular. Propiedades de las células.

Transporte a través de la membrana: difusión, osmosis, transporte activo, fagocitosis y endocitosis.

5. Estructuras celulares6. Célula vegetal y célula animal

IV FUNDAMENTO DE GENETICA1. Conceptos generales.2. Historia de la genética.3. Estructuración del cromosoma.4. Estructura del gen.

V INTRODUCCION A LA SISTEMATICA5. Importancia y alcance.6. Escuelas.7. Jerarquías taxonómicas.

VI ECOLOGIA AMBIENTE Y SOCIEDAD8. Conceptos básicos de ecología9. Factores abióticos del ambiente, suelo, agua, clima10. Factores bióticos del Ambiente.11. Factores socio culturales.12. Desarrollo sostenible.

MetodologíaLa metodología del curso está basada en la conceptualización de los diferentes temas a partir de: exposiciones, videos, salidas de campo y discusiones grupales, donde el estudiante participará activamente y debe situarse en el contexto de la escuela para formular una propuesta de trabajo pedagógico entorno

EvaluaciónLos aspectos a evaluar en el curso son: Exámenes de conocimiento 25% Exposición 25%, Talleres, participación 25%, Proyecto final 25%,

Fernando Andrés Muñoz Gómez BiólogoEstudiante Doctorado en Ciencias

Ambientales Grupo de Estudios Ambientales (GEA)Universidad del CaucaCorreo: famunozg@gmail.com

I ASPECTOS GENERALES DE LA BIOLOGÍA

Biología y sociedad

La biología es una rama de las ciencias Naturales que estudia las leyes de la vida. Estudia a los organismos en su forma; morfología; en funciones, fisiología; factores hereditarios, genética; su clasificación, taxonomía; fósiles, paleontología; también abarca la estructura general de los cuerpos, anatomía; la estructura de las células; citología; de los tejidos humanos y animales, histología y de las plantas en general, la botánica; y de los animales, zoología.

Incluye también una parte de la biología que estudia los seres vivientes al nivel de sus moléculas, en este punto la biología se une con la química para entender la bioquímica que le ayuda al estudio de las transformaciones y aprovechamiento de las materias orgánicas e inorgánicas por los seres vivos. En la unión de la biología con la física obtenemos la biofísica que aplica los métodos y principios fundamentales de la física l análisis de la estructura y funciones de los seres vivos, tales como los fenómenos eléctricos que acompañan al funcionamiento de los nervios y músculos sobre la mecánica de la visión y el oído

La biología (del griego «βίος» bíos, vida, y «-λογία» -logía, tratado, estudio, ciencia) es la ciencia que tiene como objeto de estudio a los seres vivos y, más específicamente, su origen, su evolución y sus propiedades: nutrición, morfogénesis, reproducción, patogenia, etc.

Por ejemplo: “La semana próxima tengo que rendir un examen de biología”, “Un experto en biología de la Universidad de San Diego anunció el descubrimiento de una nueva especie de camarón”, “No puedes pretender que un perro actúe de manera contraria a su biología”.

La biología investiga aquellos atributos que caracterizan a los ejemplares como individuos y a las especies como grupo, estudiando sus conductas, sus interrelaciones, sus vínculos con el entorno y sus hábitos reproductivos.

Sociedad Sociedad (del latín societas) es un concepto polisémico, que

designa a un tipo particular de agrupación de individuos que se produce tanto entre los humanos (sociedad humana -o sociedades humanas en plural-) como entre algunos animales (sociedades animales). En ambos casos, la relación que se establece entre los individuos supera la mera transmisión genética e implica cierto grado de comunicación y cooperación, que en un nivel superior (cuando se produce la persistencia y transmisión generacional de conocimientos y comportamientos por el aprendizaje) puede calificarse de cultura.

El estudio del comportamiento social en animales (p.ej. en primates o en insectos eusociales, como algunas hormigas) lo realiza la etología. De las bases biológicas del comportamiento social, tanto en animales como en el ser humano, se ocupa la sociobiología. Las sociedades humanas son estudiadas por las llamadas disciplinas sociales, principalmente la sociología y otras como la antropología, la economía, la administración de empresas, etc. Modernamente, existe un interés de la física, desde la perspectiva de sistemas complejos, por el estudio de fenómenos sociales, y este esfuerzo ha dado lugar a disciplinas como la sociofísica y la econofísica.

La sociedad es un conjunto de individuos que viven bajo unas mismas normas, leyes y cierto protocolo, tiene sus subculturas y subgrupos pero todos los individuos de una sociedad se dirigen hacia un fin común exceptuando, claro está, excepciones de individuos que son contraproducentes en una sociedad.

Sociedad es un término que describe a un grupo de individuos marcados por una cultura en común, un cierto folclore y criterios compartidos que condicionan sus costumbres y estilo de vida y que se relacionan entre sí en el marco de una comunidad. Aunque las sociedades más desarrolladas son las humanas (de cuyo estudio se encargan las ciencias sociales como la sociología y la antropología), también existen las sociedades animales (abordadas desde la sociobiología o la etología social).

La biología (del griego «βιος» bios, vida, y «λóγος» logos, razonamiento, estudio, ciencia) es una rama de las ciencias naturales que tiene como objeto de estudio a los seres vivos y, más específicamente, su origen, su evolución y sus propiedades: génesis, nutrición, morfogénesis, reproducción, patogenia, 

BIOLOGIA

El término biología se acuña durante la Ilustración por parte de dos autores (Lamarck y Treviranus) que, simultáneamente, lo utilizan para referirse al estudio de las leyes de la vida. El neologismo fue empleado por primera vez en Francia en 1802, por parte de Jean-Baptiste Lamarck en su tratado de Hidrogeología. Ignoraba que, en el mismo año, el naturalista alemán Treviranus había creado el mismo neologismo en una obra en seis tomos titulada Biología o Filosofía de la naturaleza viva: "la biología estudiará las distintas formas de vida, las condiciones y las leyes que rigen su existencia y las causas que determinan su actividad." 

HISTOTIA DE LA BIOLOGIA

Se suele reconocer a los griegos como los primeros biólogos. Ellos clasificaron a los seres vivos en dos reinos: animal y vegetal. 

Otros biólogos podrían ser los Aztecas, quienes  reflejan el estudio del medio ambiente para optimizar  su uso y los beneficios que se podrían obtener de él. Por ejemplo, inventaron "Chinampas"; cultivos hidropónicos que duran hasta hoy. Los incas  por su parte, enseñaron a los mapuches a usar la papa y mantener el ganado de llamas y alpacas.

Aristóteles:(384-322 a. C) fue el más grande naturalista de la Antigüedad, estudió y describió más de 500 especies animales. Puede ser considerado como el primer biologo , estudio las diferencias y semejanzas entre las diferentes especies de sreds vivos y realizo una primera clasificacion, introduciendo terminos como el de animales con sangre y animales sin sangre (equivalen a los animales vertebrados e invertebrados).

Galeno: su estudio se fundamento básicamente en nervios, vasos en animales, la anatomía humana con cadáveres de monos y cerdos, hizo esto pensando en un paralelismo entre estos animales y el hombre, provocando que aparecieran errores importantes en sus conclusiones.

HISTOTIA DE LA BIOLOGIA

Carl Linnéo: estableció la primera clasificación de los organismos que no fue superada hasta el siglo XVIII; una clasificación basándose en el concepto de especie como un grupo de individuos semejantes, con antepasados comunes. Agrupó a las especies en géneros, a éstos en órdenes y, finalmente, en clases, considerando sus características.Charles Darwin: autor del libro denominado El origen de las especies (1859). En él expuso sus ideas sobre la evolución de las especies por medio de la selección natural. Esta teoría originó, junto con la teoría celular y la de la herencia biológica, la integración de la base científica de la biología actual.Gregor Mendel: estudio la herencia de padres a hijos, con lo que asentó las bases de la Genética.Louis Pasteur: demostró la falsedad de la hipótesis de la generación espontánea al comprobar que un ser vivo procede de otro. Asentó las bases de la bacteriología, investigó acerca de la enfermedad del gusano de seda; el cólera de las gallinas y, desarrolló exitosamente la vacuna del ántrax para el ganado y la vacuna antirrábica.Alexandr Ivánovich Oparin: en su libro El origen de la vida sobre la Tierra (1936) dio una explicación de cómo pudo la materiainorgánica transformarse en orgánica y cómo esta última originó la materia viva.

Principios de la biología

Hay muchas constantes universales y procesos comunes que son fundamentales para conocer las formas de vida. Por ejemplo, todas las formas de vida están compuestas por células, que están basadas en una bioquímica común, que es la química de los seres vivos. Todos los organismos perpetúan sus caracteres hereditarios mediante el material genético, que está basado en el ácido nucleico ADN, que emplea un código genético universal. En la biología del desarrollo la característica de la universalidad también está presente: por ejemplo, el desarrollo temprano del embrión sigue unos pasos básicos que son muy similares en mucho organismos metazoo.

Técnicas experimentales en Biología, proyección de la Biología.

MICROSCOPÍA ÓPTICA. MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA. MICROSCOPIOS ELECTRÓNICOS Y TÉCNICAS CUALITATIVAS Y ANALÍTICAS ASOCIADAS. Estructura interna y aplicaciones de los microscopios electrónicos de transmisión (TEM), de barrido (SEM) y mixto (STEM). Técnicas de difracción y de campo oscuro. Microscopía electrónica analítica (Microanális de Rayos X, EELS). Recientes desarrollos en microscopía de alta resolución: microscopía de efecto túnel, microscopía de fuerza atómica, microscopía acústica, microscopía de rayos X, etc. Futuro de estas técnicas.PROCESADO DE LAS MUESTRAS BIOLÓGICAS PARA SU ESTUDIO MICROSCÓPICO. Origen del material biológico. Examen en fresco. Técnicas de fijación, inclusión y microtomía.Coloración de contraste y montaje de las preparaciones. Importancia de la ausencia de artefactos para la adecuada interpretación de las imágenes.TÉCNICAS ESPECIALES DE PREPARACIÓN DE MUESTRAS. Extensiones. Tinción negativa. Desecado al punto crítico. Recubrimiento metálico. Criotécnicas (criofijación, criosustitución, criomicrotomía, criodesecación, criofractura, criomicroscopía). Riesgos personales asociados a las técnicas de preparación de muestras en microscopía.CUANTIFICACIÓN Y ANÁLISIS DE IMAGEN EN MICROSCOPÍA. Morfometría, estereología y reconstrucción tridimensional. Densitometría. Interferometría. Colorimetría. Microespectrofotometría. Microfotografía. Tratamiento de imágenes digitalizadas. Microscopía cuantitativa e interpretación de imágenes a microscopía electrónica.

ESTUDIO DE LAS CÉLULAS Y TEJIDOS VIVOS. Exteriorización y transiluminación devórganos. Cultivos “in vivo”. Biología y requerimientos de las células “in vitro”. Iniciación, caracterización y mantenimiento de un cultivo celular. Transformación celular y diferencias “in vitro”. Contaminaciones más frecuentes, diagnóstico y prevención de las mismas. Bancos de células.

TÉCNICAS ESPECIALES PARA EL ESTUDIO DE CÉLULAS VIVAS. Cultivo histotípicos y organotípicos. Cultivos en suspensión y en masa. Crecimiento sobre diferentes sustratos. Técnicas de clonado y sincronización celular. Cuantificación del crecimiento celular. Estudios dinámicos (videografía a intervalos). Técnicas de fusión celular y sus aplicaciones. Citometría de flujo.

BIOLOGÍA CELULAR MOLECULAR. Bases físicas y aplicaciones de las técnicas de centrifugación. Centrifugación diferencial, en gradientes y de flujo continuo. Ultracentrifugación analítica. nálisis y cuantificación de los componentes químicos de las células por métodos bioquímicos (fundamentos y aplicaciones específicas de las técnicas de espectrofotometría, cromatografía y electroforesis). Ensayos enzimáticos. Utilización de radioisótopos.

APLICACIONES DE LAS TÉCNICAS DE CLONADO MOLECULAR. Creación de moléculas de DNA recombinante. Construcción de bibliotecas de DNA genómico y complementario. Técnicas de hibridación molecular. Transferencia y microinyección de genes. Utilidad de esta metodología en biología celular y del desarrollo.

DETECCION ESPECÍFICA “IN SITU” DE MOLÉCULAS BIOLÓGICAS. Técnicas citoquímicas. Autorradiografía. Inmunocitoquímica. Hibridación molecular en preparaciones citológicas e histológicas.

PRINCIPIOS DE EMBRIOLOGÍA EXPERIMENTAL. Instrumentación general. Importancia de las técnicas de esterilización y del animalario. Ventajas e inconvenientes de los mamíferos y de otros vertebrados e invertebrados como modelos para estudiar el desarrollo biológico. Técnicas de cultivo de cultivo de los embriones de mamífero pre y postimplantados. Importancia de las tablas y horarios del desarrollo.

TÉCNICAS GENERALES DE MICROMANIPULACIÓN EMBRIONARIA. Marcaje deblastómeras y confección de mapas de destino. Microcirugía, trasplantes e injertos. Microinyección de embriones. Creación de líneas celulares continuas a partir de los tejidos embrionarios.

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA ORGANOGÉNESIS. Las interacciones celularesdurante el desarrollo y el estudio experimental de la inducción embrionaria. Técnicas de disociación, reasociación y cultivo de los órganos embrionarios. Seguimiento del proceso de diferenciación “in vitro” mediante análisis morfológico y molecular.

MODIFICACIÓN EXPERIMENTAL DEL GENOMA EMBRIONARIO. La partenogénesis artificial, los trasplantes nucleares y su utilidad para el estudio de la impronta genómica. Producción experimental de quimeras y de animales transgénicos. Empleo de células madre embrionarias en la mutagénesis experimental. Implicaciones de estas técnicas en el futuro de la biología y la medicina.

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LOS PROCESOS DE REGENERACIÓN. Bases celulares y moleculares del envejecimiento, la muerte y la renovación de los tejidos. Tipos generales de regeneración tisular en invertebrados y en vertebrados inferiores y su bordaje experimental. Usos en investigación y en terapéutica de las células madre en los procesos de regeneración orgánica y tisular.

TERATOLOGÍA EXPERIMENTAL. Períodos críticos del desarrollo embrionario. Agentes teratógenos físicos y químicos. Los virus y otros microorganismos como causantes de malformaciones congénitas. Uso de los cultivos embrionarios y organotípicos en teratología experimental.

CANCEROLOGÍA EXPERIMENTAL. Interpretación actual del origen del cáncer. Características generales del crecimiento tumoral. Inducción experimental de tumores. El cáncer como modelo de estudio en biología del desarrollo.

http://es.slideshare.net/Disidente/biologa-general-2008-sesin-03-estudio-de-la-biologa