CURSO DE BIOLOGÍA ANIMAL CIO Licenciatura en … · Robert Hooke En cortes de corcho y hojas...

CURSO DE BIOLOGÍA ANIMAL

CIO – Licenciatura en Gestión ambiental

Dra. Estela Delgado

Profesor Adjunto Polo de Desarrollo Universitario “Centro de Manejo Costero Integrado” Centro Universitario Regional Este - CURE Sede Maldonado Universidad de la República Oriental del Uruguay

2.- Morfología Animal

Dra. Estela Delgado

Profesor Adjunto Polo de Desarrollo Universitario “Centro de Manejo Costero Integrado” Centro Universitario Regional Este - CURE Sede Maldonado Universidad de la República Oriental del Uruguay

Estructura de la presentación

Grados o niveles de organización. Nivel celular.

Aspectos generales de la embriología animal. Planes estructurales de los animales. Cavidades corporales

Metamerismo: simetría corporal, tipos, planos, ejes

Soporte y movimiento: Sistemas esqueléticos y musculares

1

4

2

3

Grados o Niveles de organización. Nivel Celular

1

1

Órgano Tejido

Nivel Celular

Átomo Molécula Organelo Célula Macromolécula

Organismo

Nivel Organismico

1. Eucariontes o Eucariotas

2. Células sin pared celulósica

3. Pluricelulares

4. Células diferenciadas (forma y función)

5. Uniones celulares complejas

6. Heterótrofos por ingestión

7. Movimientos por fibrillas contráctiles

8. Células sexuales y somáticas distintas

9. Fecundación anisogámica

10. Desarrollo embrionario

Características diagnósticas de los animales

1

Hace 300 años ...

Concepto de célula

1

Robert Hooke

En cortes de corcho y hojas observó unas cajitas que las llamó celdillas o células

En 1838 Mathias Schleiden, botánico alemán, comunicó que todos los tejidos vegetales estaban formados por células

1

En 1839 otro alemán Theodor Schwann describió a las

células animales como similares a las de las plantas

Avances en microscopía permitió

comprender mejor la estructura celular

Teoría celular

Concepto de célula

1. Todos los organismos están compuestos de células.

2. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo.

3. Las células provienen tan solo de otras células preexistentes.

4. Las células contienen el material hereditario.

1

Teoría celular

Concepto de célula

• Al principio se describió a la célula como una bolsa llena de una sopa espesa: Protoplasma (masa granular uniforme), en la que se encontraba el núcleo

• Hoy sabemos que en el interior de la célula hay numerosos organelos celulares cada uno con funciones específicas

1

Concepto de célula

• Las células son la trama de la vida. Son estructuras enormemente complejas, que constituyen las unidades básicas de toda la materia viva

• No hay vida sin células

• Un ser humano tiene unos 60 billones de células que interactúan y cumplen funciones diversas.

• La gran mayoría de la células son pequeñas por eso su conocimiento avanza con los avances del microscopio

1

Concepto de célula La célula representa la unidad básica, estructural y funcional de la vida

Microscopio óptico

Cómo estudiar las células?

1

1

Técnica histológica de rutina para Microscopía Optica


1

Microscopios electrónicos


De TRANSMISIÓN

De BARRIDO

1


1

MICROSCOPIO ÓPTICO CARACTERÍSTICA MICROSCOPIO ELECTRÓNICO

De interferencia de rayos luminosos IMAGEN DADA POR MECANISMO

De dispersión de electrones

Simple con aire TUBO Al vacío con gran diferencia de potencial

Luz (fotones) FUENTE Filamento de tungsteno (electrones)

Lentes: Ocular, objetivo y condensador ELEMENTOS Bobinas electromagnéticas

Células vivas o muertas ESTUDIAN Células muertas

Coloreadas o no OBSERVACIÓN DE LA IMAGEN Distintas tonalidades de gris. En la actualidad se ven imágenes "sombreadas" electrónicamente.

0,25m LIMITE DE RESOLUCIÓN 3 Å a 5 Å (teórico) - ---10 Å (en la práctica)

5.500 Å (término medio) LONGITUD DE ONDA 0,056 Å

500 X a 1500 X AUMENTO 30.000 X a 1.000.000 X

Carnoy u otros fijadores FIJACIÓN Bicromato de potasio, tetróxido de osmio, formaldehído

Parafina o coloidina INCLUSIÓN Acrílicos o resinas de epoxi.

Con el micrótomo. (cuchilla de acero). Cortes de 10m

CORTES Con ultramicrótomo. (cuchilla de diamante o vidrio) Cortes de 100 a 500 Å.

De vidrio PORTAOBJETO Placas de Colodion, aluminio o berilio.

Nivel microscópico: ESTRUCTURA NIVEL DE OBSERVACIÓN Nivel submicroscópico: ULTRAESTRUCTURA


1


Streptococcus pneumoniae Linfocito T

Micrografías electrónicas de barrido

1


Micrografías electrónicas de barrido

Óvulo fertilizado por esperamatozoides Células cancerígenas epiteliales

1


Micrografías electrónicas de transmisión

Célula Procariota y Eucariota

1 Procariota Eucariota

Célula Procariota y Eucariota

1

Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Componentes celulares

Cél

ula

Eu

cari

ota

1 Tomado de http://genomasur.com/lectu.htm


Citoesqueleto Mitocondria

Retículo Endoplasmático rugoso

Membrana plasmática

Centríolos

Cél

ula

Eu

cari

ota

1


Membrana plasmática

Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Fina, resistente y con permeabilidad selectiva


Membrana plasmática – Modelo de Mosaico Fluído

Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Doble capa fosfolipídica con extremos hidosolubles (hidrofílicos) hacia el exterior y los liposolubles, (hidrofóbicos) hacia el interior, es una capa fluida y flexible. Otros componentes como: colesterol, glicoproteínas, etc.


Membrana plasmática – Funciones


Cél

ula

Eu

cari

ota

1

1. Mantiene la integridad celular

2. Es una barrera de permeabilidad que separa el exterior del interior

celular

3. Controla la entrada y salida de la mayoría de las sustancias del metabolismo celular

Existen 3 mecanismos para que una sustancia ingrese a la célula: • DIFUSION según gradiente de concentración ÓSMOSIS

• Sistema de transporte facilitado PROTEÍNA TRANSMEMBRANA • ENDOCITOSIS

Membrana plasmática – Endocitosis


Cél

ula

Eu

cari

ota

1


Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Membrana externa nuclear se continúa con elementos membranosos del citoplasma llamado retículo endoplásmico si tiene ribosoma es RE rugoso si no los tiene es RE liso. Envoltura nuclear, con menos colesterol que la membrana y tiene una serie de poros que permite el movimiento de ciertas moléculas entre el núcleo y el citoplasma. Núcleo, organelo de mayor tamaño rodeado de dos membranas: envuelta nuclear. Contiene cromosomas formados por ADN y proteínas asociadas Los cromosomas se condensan y son visibles sólo en la división celular: meiosis.

Nucléolos son parte especializada de ciertos cromosomas que se tiñen de oscuro.


Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Aparato de Golgi es una pila de cisternas membranosas lisas que actúa en el almacenamiento, modificación y empaquetado de productos proteicos.


Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Aparato de Golgi


Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Retículo endoplasmático

Mitocondrias organelos bien visibles, tamaño, forma y

número variables. Tiene doble membrana, la externa lisa y

la interna plegada formando crestas que aumenta el área

de la superficie interna.

Se encargan del metabolismo aeróbico. Se las ha llamado las centrales energéticas de la célula. Producción de ATP (adenosín trifosfato)

Cél

ula

Eu

cari

ota

1


Se autorreplican y tienen sus propio ADN

Citoesqueleto

Cél

ula

Eu

cari

ota

1


Microfilamentos finas estructuras lineales formados por proteínas ACTINA y MIOSINA (y otras). Proveen de capacidad de contracción a la célula. La actina da soporte para el movimiento de moléculas y organelos a través del citoplasma Microtúbulos estructuras tubulares formadas por una proteína, TUBULINA. Son de mayor tamaño que los microfilamentos. Son importantes para el transporte de los cromosomas hacia las células hijas y forman parte de la estructura de cilios y flagelos. Se disponen a partir de un par de centríolos Filamentos Intermedios tienen tamaño intermedio entre los microfilamentos y los microtúbulos. Hay 5 tipos diferentes y dependen de la célula en que se encuentren.

Citoesqueleto

Cél

ula

Eu

cari

ota

1


1

Órgano Tejido

Nivel Celular

Átomo Molécula Organelo Célula Macromolécula

Organismo

Nivel Organismico

Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Mitosis y División celular

Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Fases de la Mitosis

Cél

ula

Eu

cari

ota

1

Ciclo Celular

Aspectos generales de la embriología animal. Planes estructurales de los animales. Cavidades corporales

2

Desarrollo Embrionario

2

Preformación vs. epigénesis

Preformación: sostenían que el joven animal estaba preformado en el huevo y que el desarrollo era el crecimiento de lo que ya había. Epigénesis: el huevo fecundado solo contiene el material de construcción que luego será ensamblado de una forma u otro según una fuerza desconocida. Wolff 1759 (estudiando embriones de pollo)

Siglos XVII y XVIII

Sucesos Claves en el Desarrollo Animal

2

Formación

de gametos

FECUNDACIÓN

SEGMENTACIÓN

GASTRULACIÓN

ORGANOGÉNESIS

CRECIMIENTO

2

Formación

de gametos

FECUNDACIÓN

SEGMENTACIÓN

GASTRULACIÓN

ORGANOGÉNESIS

CRECIMIENTO


2

• Es una forma de reproducción celular, se realiza en las glándulas sexuales para la producción de gametos.

• Consta de una duplicación del material genético primero y luego dos divisiones: Meiosis I y II

• La célula original diploide (2n) genera cuatro células haploides (n). En el hombre: diploide 46 (23x2),haploide 23

• En los organismos con reproducción sexual esto da origen a los gametos femeninos (óvulos) y masculinos (espermatozoides)

MEIOSIS


FORMACIÓN DE GAMETOS

2

MEIOSIS


FORMACIÓN DE GAMETOS

2

FECUNDACIÓN

SEGMENTACIÓN

GASTRULACIÓN

ORGANOGÉNESIS

CRECIMIENTO


2

FECUNDACIÓN

• Unión del espermatozoide y del óvulo

• Formación del huevo o CIGOTO

• Recombinación de genes paternos y maternos

• Activa al óvulo para el desarrollo posterior

•El cigoto presenta un eje animal–vegetativo. El extremo con vitelo es el polo vegetativo (pv) y el opuesto es el polo animal (pa)


2

SEGMENTACIÓN

GASTRULACIÓN

ORGANOGÉNESIS

CRECIMIENTO

Fases del Desarrollo Embrionario


2

SEGMENTACIÓN

• El cigoto se divide en un gran número de células llamadas Blastómeros.

• Las divisiones no están acompañadas de crecimiento celular.

• La segmentación se produce según el tipo de huevo, es decir según la cantidad y

distribución del vitelo en el mismo

Tipos de Huevos

Isolecitos: poco vitelo.

Mesolecitos: moderada cantidad de vitelo en el polo vegetativo.

Telolecitos: gran cantidad de vitelo en el polo vegetativo.

Centrolecitos: gran masa central de vitelo


2

SEGMENTACIÓN

Segmentación HOLOBLÁSTICA • Las células resultantes de cada división son independientes y cada una rodeada de su propia membrana. • Siempre las dos primeras divisiones son longitudinales y la tercera perpendicular al eje de polaridad.

• Se da en huevos con poco vitelo (isolecíticos): en equinodermos, tunicados, cefalocordados, nemertinos, mayoría de los moluscos, marsupiales y mamíferos placentarios.

•Los huevos mesolecitos también dan segmentación holoblástica: en anfibios.


2

SEGMENTACIÓN

Segmentación HOLOBLÁSTICA

Erizo de mar


2

SEGMENTACIÓN

Segmentación MEROBLÁSTICA • La segmentación es incompleta porque los surcos de segmentación no pueden progresar a través de la densa masa de vitelo. • Se da en huevos teleolecitos (con mucho vitelo): aves, reptiles, mayoría de peces, algunos anfibios, los moluscos cefalópodos y los mamíferos monotremas y en huevos centrolecitos: insectos y muchos artrópodos.


2

GASTRULACIÓN

La segmentación aunque modificada por las diferentes cantidades de vitelo y patrones de división, en general produce una masa de células llamada blástula (blastocisto en mamíferos). Hasta el momento no ha habido aumento del tamaño, simplemente hay mas células pequeñas. En muchos animales estas células se disponen alrededor de una cavidad llena de fluido llamada blastocele. Durante la blastulación se da la organización: las células se organizan en capas y masas


2

SEGMENTACIÓN

Segmentación MEROBLÁSTICA • La segmentación es incompleta porque los surcos de segmentación no pueden progresar a través de la densa masa de vitelo. • Se da en huevos teleolecitos (con mucho vitelo): aves, reptiles, mayoría de peces, algunos anfibios, los moluscos cefalópodos y los mamíferos monotremas y en huevos centrolecitos: insectos y muchos artrópodos.


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Fases del Desarrollo Embrionario SEGMENTACIÓN

•La segmentación aunque modificada por las diferentes cantidades de vitelo y patrones de división, en general produce una masa de células llamada BLÁSTULA (blastocisto en mamíferos).

•Hasta el momento no ha habido aumento del tamaño, simplemente hay mas células pequeñas.

•En muchos animales estas células se disponen alrededor de una cavidad llena de fluido llamada BLASTOCELE. •Durante la blastulación se da la organización: las células se organizan en capas y masas

2

2

SEGMENTACIÓN

GASTRULACIÓN

ORGANOGÉNESIS

CRECIMIENTO



Generalmente un lado de la blástula se dobla hacia adentro: invaginación hasta un tercio en el interior formando una nueva cavidad interna, es la cavidad digestiva o arquénteron o GASTROCELE. La abertura por la que comenzó el proceso es el BLASTOPORO. La gástrula tiene dos capas ECTODERMO y el ENDODERMO. El tubo digestivo es ciego o incompleto. Puede ser la boca o el ano según el tipo de organismos

Ectodermo

GASTRULACIÓN Ectodermo

Endodermo

2

DIBLÁSTICOS


2

Mesodermo

La tercera hoja embrionaria (mesodermo) se forma entre el ecto y el endodermo: a partir de una zona ventral del blastoporo o en la región central de la pared del gastrocele, en todos los casos proceden del endodermo. Solo en pocos grupos como los anfibios parte de la capa procede del ectodermo y se le llama ecto-mesodermo.

TRIBLÁSTICOS


2

Celoma Cavidad corporal limitada por mesodermo y queda en el interior del blastocele. Cuando se completa la formación del celoma el cuerpo tiene tres hojas embrionarias (ecto, meso y endodermo) y dos cavidades (tubo digestivo y cavidad celomática llena de líquido) Ventajas: Esqueleto hidrostático Espacio para el ordenamiento de los órganos internos Posibilidad de mayor tamaño corporal


2

Celoma

Secuencia generalizada del desarrollo que muestra la formación de las tres hojas embrionarias y dos cavidades corporales que se mantienen en el adulto.


2

Existen dos grandes grupos de animales triblásticos: Protóstomos o PROTOSTOMADOS (moluscos, anélidos) Deuteróstomos o DEUTEROSTOMADOS (equinodermos, peces, ranas). Se distinguen por cuatro caracteres: 1. Posición radial o espiral de las células durante la segmentación 2. Segmentación del citoplasma reguladora o enmosaico 3. Destino del blastoporo en boca o ano 4. Formación del celoma esquizocélica o enterocélica


2

Protostomados Segmentación espiral (en la mayoría de los casos): el huevo se divide oblicuamente con respecto al eje polo animal – polo vegetal, dando lugar a cuartetos de células que no se sitúan unas sobre otras sino sobre los surcos que separan células continuas. Sus células se empaquetan como pompas de jabón a diferencia de la radial. Desarrollo en mosaico: El destino celular está determinado por la distribución de ciertas proteínas y RNA mensajeros, denominados determinantes morfogenéticos en el citoplasma del huevo (Determinada) Destino del blastoporo: Este da lugar a la boca y la segunda abertura se convierte en el ano. Formación del celoma: se forma una banda de tejido mesodérmico alrededor del tubo digestivo antes de que aparezca el celoma. La cavidad celomática es formada por esquizocelia. Algunos platelmintos no desarrollan celoma como la planaria y se les denomina acelomados. En otros protóstomos el mesodermo solo tapiza una cara del blastocele dejando una cavidad blastocélica adyacente al tubo digestivo que se llama pseudoceloma


2

Ano

Boca Blastoporo

Celoma

Arquenterón

Mesodermo

Protostomados

Segmentación Espiral


2

Deuterostomados

Segmentación radial: las células embrionarias se disponen con una simetría radial con respecto al eje polo animal – polo vegetativo. Las divisiones dan como resultado un embrión compuesto por varias hileras de células. Desarrollo regulador (la mayoría de ellos): cada célula depende más de sus interacciones con las vecinas que de la porción de citoplasma que recibe durante la segmentación. Cada célula es capaz de dar lugar a un embrión completo si se la separa del resto (indeterminada) Destino del blastoporo: en estos el blastoporo forma el ano y una segunda abertura sin denominación da lugar a la boca. Formación del celoma: el celoma se forma por ahuecamiento, proceso llamado enterocelia a partir del mesodermo y al mismo tiempo que este.


2

Deuterostomados

Ano

Boca

Blastoporo

Celoma

Mesodermo

Tubo digestivo Segmentación Radial

2

SEGMENTACIÓN

GASTRULACIÓN

ORGANOGÉNESIS

CRECIMIENTO



2

Inicia la formación de estructuras especializadas. • El cuerpo produce ahora neuronas, células de epidermis, células musculares, etc. • Se organizan en tejidos y estos en órganos y finalmente en sistemas Ectodermo: Epidermis, pelos, plumas, tejido nervioso y receptores de órganos sensoriales. Endodermo: Epitelio tubo digestivo y respiratorio y glándulas digestivas. Mesodermo: Dermis, aparato circulatorio y excretor, gónadas, tejido esquelético y muscular.

ORGANOGÉNESIS


2

Metamerismo: simetría corporal, tipos, planos, ejes .

3

Simetría Animal

3

Trata del equilibrio de las proporciones, o correspondencia en tamaño y forma de las partes o estructuras situadas en lados opuestos de un plano que se llama plano de simetría

Simetría Animal

3

Simetría esférica: cualquier plano que pase por el centro divide al cuerpo en mitades equivalentes. Se encuentra en ciertos protozoos y es muy rara en animales (poliaxónicos). Es una forma adaptada a la flotación y a desplazarse por rodamiento.

Simetría Animal

3

Simetría radial: son formas que pueden quedar divididas en mitades semejantes por dos o más planos que contengan a su eje longitudinal. Son formas tubulares, de vasija o cuenco, aparece en esponjas, medusas, erizos de mar

Simetría Animal

3

Simetría bilateral: solamente un plano sagital puede dividir al animal en mitades izquierda y derecha. Estos animales están mejor adaptados para moverse en una dirección determinada, respecto a los de simetría radial. Forman un grupo monofilético de filos denominados bilateria. Esta simetría está ligada a la cefalización (cabeza)..

Simetría Animal

3

Simetría bilateral

Regiones del cuerpo de animales bilaterales Anterior: extremo cefálico o cabeza. Posterior: cola Dorsal: lomo Ventral: vientre

Simetría Animal

3

Simetría bilateral

Regiones del cuerpo de animales bilaterales

Medial: línea media longitudinal del cuerpo. Lateral: los lados. Distal: alejado del centro del cuerpo Proximal: más cerca del cuerpo. Plano frontal: divide a un cuerpo bilateral en dos mitades, dorsal y ventral y forma un ángulo recto con el plano sagital que divide al animal en mitades izquierda y derecha. Plano transversal: es perpendicular tanto al plano sagital como al frontal dando mitades anterior y posterior

Simetría Animal

3

Simetría bilateral

Segmentación o Metamería

3

Es la repetición seriada de unidades corporales a lo largo del eje longitudinal del organismo. Cada unidad se denomina segmento o metámero. En anélidos la metamería se presenta de forma clara y la disposición segmentada afecta estructuras tanto internas como externas de varios sistemas y se da la repetición de músculos, nervios, vasos sanguíneos y aparato locomotor. Otros órganos como los sexuales pueden repetirse en algunos segmentos. La segmentación permite mayores movilidad y complejidad corporales y estructura y función más compleja. Su potencialidad se expresa claramente en los artrópodos.


3

Anélido - Oligoqueto


3

Crustáceos - Decápodos


3

CORAZÓN GÓNADA MÚSCULO EXTENSOR

CADENA

NERVIOSA

VENTRAL

GANGLIO

SUPRAESOFÁGICO

GANGLIO MÚSCULO

FLEXOR

OJO

MAXILIPEDO

MANDÍBULA

GLÁNDULA

VERDE

ESTÓMAGO

HEPATO-

PÁNCREAS

ESÓFAGO ANO

BOCA

Soporte y movimiento: Sistemas esqueléticos y musculares

4

Los tejidos – componentes celulares

4

Tegumento

4

El tegumento de los diversos grupos animales es la cobertura externa

del cuerpo, envoltura protectora que incluye la piel y las estructuras

derivadas o asociadas a ella como pelos, sedas, escamas, plumas y

cuernos.

Es flexible, resistente, proporciona protección contra la abrasión y la

perforación y es barrera contra las invasiones bacterianas, protege

contra la radiación ultravioleta, función reguladora de la temperatura,

contiene receptores sensoriales que proporcionan información del

ambiente, funciones excretora y respiratoria, función de camuflaje,

entre otras

Tegumento

4

La mayoría posee coberturas tisulares de las cuales la principal es la

epidermis monoestratificada y algunos segregan una cutícula sobre la

epidermis a modo de protección.

En los moluscos la epidermis es delgada y blanda y posee glándulas

mucosas que secreta el carbonato de calcio de la concha.

Los moluscos cefalópodos (calamares y pulpos) tienen una epidermis

simple, una capa de tejido conjuntivo, otra de células reflectoras

(iridocitos) y otra más gruesa de conjuntivo

Invertebrados

Capa membranosa

Glándula tegumental

Membrana basal

Cutícula

Epidermis

Endocutícula no calcificada

Endocutícula calcificada

Exocutícula

Procutícula

Epicutícula

Tomado y modificado de Brusca

Tegumento

4

Invertebrados

Tegumento

4

Vertebrados

Está compuesto por una fina capa de células epiteliales llamada epidermis, derivada del ectodermo, y una capa interna y gruesa, la dermis de origen mesodérmico

Sistemas esqueléticos

4

El esqueleto es un soporte que proporciona:

• rigidez al cuerpo,

• superficie para inserción de los músculos y

• protección a los órganos viscerales


4

ESQUELETOS HIDROSTÁTICOS No todos los esqueletos son rígidos. Algunos invertebrados utilizan sus fluidos corporales como un esqueleto hidrostático interno. La lombriz de tierra utiliza los músculos de la pared del cuerpo que al contraerse contra el líquido celomático le permite hacer sus movimientos.


4

ESQUELETOS RIGIDOS Se diferencian de los anteriores por estar formados por elementos duros generalmente articulados en los que se insertan los músculos. Estos músculos generalmente son series antagónicas, flexores y extensores, permitiendo los movimientos en más de una dirección. Hay dos tipos de esqueletos rígidos: Exoesqueletos (en los invertebrados es principalmente protector) Limita el crecimiento (mudas) Endoesqueletos: En los vertebrados se forma en el interior del cuerpo y está formado por huesos y cartílagos.


4

ESQUELETOS RIGIDOS Exoesqueleto

Sistema muscular

4

Tipos de músculos en los vertebrados Músculo esquelético: aspecto rayado transversalmente (estriado), con bandas alternas claras y oscuras. Formado por células multinucleadas y es denominado músculo voluntario ya que se encuentra inervado por fibras motoras y bajo control encefálico consciente. Músculo cardíaco: es también estriado pero las células son uninucleadas. Músculo liso o visceral: carece de las bandas alternas características de los estriados

Sistema muscular

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