Guía del Curso

2008-2009

de

Botánica FarmacéuticaImpartido por la Prof. Ana Crespo

Catedrática de Botánica de la Facultad de Farmacia

UCM

(i) Generalidades

BOTÁNICA FARMACÉUTICA

Estudia la diversidad biológica (= biodiversidad) de los hongos, y vegetales (algas y plantas) que viven en el planeta desde una perspectiva filogenética (= sistemática) y desde su interés práctico (farmacéutico y ambiental)

La magnitud actual de la diversidad de los seres vivos se estima en 14. 106

especies (Nature, vol 405 11 Mayo 2000 Nature insight Biodiversity)

1.500.000 especies

300.000 especies

10.000.000 especies

300.000 especies

1.000.000 especies

FOTOSÍNTESIS

EUCARIOSIS

VIDA

FOTOSÍNTESIS 3400.106

VIDA 3500.106

EUCARIOSIS 1500.106

http://www.scotese.com/future2.htm

Gases volcánicos: Nitrógeno gaseoso, dióxido de carbono y vapor de agua.

Radiación solar no filtrada

Sulfuro de hidrógeno, amoníaco y metano

ANAEROBIA: Vida primitiva (primeras células). El O2 gaseoso es consecuencia de la fotosíntesis.

HADEANA / ARQUEANA

C, H, O, N, S

VIDA PRIMITIVA

Experimento de Stanley Miller 50’

Reproducción experimental

“efecto tormenta”

Amoníaco

Metano

Vapor de agua

Y luego ...mucho tiempo para evolucionar

CUÁNTO TIEMPO??

VIDA 3500.106

EUCARIOSIS 1500.106

FOTOSÍNTESIS 3400.106

+ 1900. 106

+ 100. 106

Hipótesis para resolver el problema del TIEMPO

Astrobiología ???

Endosimbiosis

Ambos procesos y otros (relacionados con expresión génica)

Se necesita mucho tiempo para que los seres vivos hayan acumulado el alto número de cambios evolutivos para alcanzar la actual biodiversidad. Demasiado?

Astrobiología

Foton M1

L.G.Sancho & al 2007 Astrobiology

LICHENS

Astrobiología

En la nave Soyuz

ENTRE 3400 Y 1500 MILLONES DE AÑOS

ENDOSIMBIOSIS: el origen de la célula eucariótica (L. Margulis 70’)

Un procariota ingiere bacterias aerobias. Las bacterias quedarían protegidas y producirían energía

ENTRE 3400 Y 1500 MILLONES DE AÑOS

Un procariota ingiere una bacteria aerobia. Asi los areobios quedan protegidos y proporcionan energía

A lo largo del tiempo las bacterias aerobias se transforman en mitocondrias y ya son incapaces de vivir libremente

Un procariota primitivo ingiere una cianobacteria que contiene pigmentos fotosintéticos

Las cianobacterias se transforman en cloroplastos y ya son incapaces de vivir libremente

ENDOSIMBIOSIS: el origen de la célula eucariótica (L. Margulis 70’)

La magnitud actual de la diversidad de los seres vivos se estima en 14. 106 especies (Nature, vol 405 11 Mayo 2000 Nature insight Biodiversity)

1.500.000 especies

300.000 especies

10.000.000 especies

300.000 especies

1.000.000 especies

E A 1 2 3 4 5 6

2. Opisthokonta

1. Amebozoa

3. Rhizaria

6. Excavata

5. Chromalveolata

4. Archaeplastida (=Arqueoplástidos)

E. EUBACTERIAS

A. ARQUEBACTERIAS

Eucariosis

TaxonomíaSistemática

Filogenia

SISTEMÁTICA Y/O TAXONOMÍA

FILOGENIA

Caracteres:

1. Morfológicos: macromorfológicos y micromorfológicos

2. Químicos

3. Moleculares (obviamente filogenéticos)

Para construir una sistemática se comparan los caracteres de los individuos sujeto de estudio.

Los que tienen en común mayor número de caracteres se situarán mas cerca en la clasificación sistemática.

REPRESENTACIÓN DE SEMEJANZAS EN ÁRBOL

(CLADÍSTICA*)

Caráctera

Carácterb

Carácterc

Carácterd

Caráctere

Planta 1

+ + _ + +

Planta 2

+ _ + _ _

Planta 3

+ + + _ +

*clado significa rama

REPRESENTACIÓN DE SEMEJANZAS EN ÁRBOL

(CLADÍSTICA)

Planta 1

Planta 2

Planta 3

Planta 1

5 1 3

Planta 2

1 5 2

Planta 3

3 2 5

1 3 2

1 3 2

A

B

C

D E

F

GH

I

J

Arboles no-enraizados (Unrooted)

No enraizado

RAIZA

B

C

D E

F

GH

I

J

Arboles no-enraizados (Unrooted) y enraizados (Rooted)

No enraizado

A B C D E F G H I J

ENRAIZADO

Enraizado

CLADOGRAMA EN V (slanted cladogram)

A B C D E F GH I J

ENRAIZADOCLADOGRAMA RECTANGULAR

(rectangular cladogram)

A B C D E F G H I J

Raiz

politomía

Ramas terminales

ramasinteriores

nodo 1 nodo 2

Elementos terminales

(SLANTED) CLADOGRAMA V

Árbol filogenético

Eukaryote 1

Bacterium 1

Bacterium 3Bacterium 2

Eukaryote 4Eukaryote 3

Eukaryote 2

Grados de confianza: probabilidades

100 95

Eukaryote 1

Bacterium 1

Bacterium 3Bacterium 2

Eukaryote 4Eukaryote 3

Eukaryote 2100

98

Grados de confianza: probabilidades

Eukaryote 1

Bacterium 1

Bacterium 3Bacterium 2

Eukaryote 4Eukaryote 3

Eukaryote 2

Eukaryote 1

Bacterium 1

Bacterium 3Bacterium 2

Eukaryote 4Eukaryote 3Eukaryote 2

Árboles de distancia y árboles filogenéticos

Grupo hermano

En taxonomía un grupo es parafilético cuando incluye al ancestro común de sus miembros, pero no a todos los descendientes de éste. Un grupo se constituye como parafilético cuando a un clado (rama evolutiva) se le sustraen uno o más grupos holofiléticos (monofiléticos).

En taxonomía, un grupo es monofilético si todos los organismos incluidos en él han evolucionado a partir de un ancestro común, y todos los descendientes de ese ancestro están incluidos en el grupo.

un grupo taxonómico que contiene organismos pero carece de un ancestro común se llama polífilético

Grupos hermanos

Relaciones filogenéticas:

monofilético, parafilético y polifilético

Seleccionar grupos:

Monofiléticos

Polifiléticos

Parafiléticos

Comentar grupos:

Bien respaldados

Mal respaldados

Para discusión

Seleccionar grupos:

Monofiléticos

Polifiléticos

Parafiléticos

Comentar grupos:

Bien respaldados

Mal respaldados

Para discusión

Monocotiledoneas

Dicotiledoneas

Ninfa de agua

Anís estrellado

Amapola

Rosa

Girasol

Tomate

Magnolio

Peperomia

Alisma

Orquídea

lirio

jengibre

maíz

Relaciones filogenéticas:

monofilético, parafilético y polifilético

SISTEMÁTICA Y/O TAXONOMÍA

FILOGENIA

Caracteres:

1. Morfológicos: macromorfológicos y micromorfológicos

2. Químicos

3. Moleculares (obviamente filogenéticos)

Aristóteles:

Linneo

Plantas y Animales

Clasificación plantas por órganos reproducción sexual.

Nomenclatura binomial

LAS CLASIFICACIONES

Evolución:

Clasificaciones Filogenéticas

Nace 12 Febrero 1809 en 1859 publica el origen de las especies por selección natural

Darwin

Filogenia

Caracteres MolecularesSon var iab le s

Son numerosos (centenares)

Son genéticos y no adaptativos

Cada posición es un carácter y cada posibilidad (A, C, T, G) es un estado

CARACTERES MOLECULARES: CARÁCTER Y ESTADO DEL CARÁCTER

CARACTERES MOLECULARES: DATOS PARA INFERIR LA

FILOGENIA (O PARENTESCO EVOLUTIVO)

Los cambios o variables entre los organismos se producen por las mutaciones que ocurren en el genoma.

A A T A C T A C GA A C - C A T C GA A C A C A T C G

M. de sustitución:

Transiciones: entre purinas (A, G) y entre pirimidinas (T y C)

Transversiones: de purinas a pirimidinas

INDEL

M. de posición

Intrones de diversos tipos

Separadores

ITS

Exones de

los genes de

proteinas

y

gran parte de las subunidades ribosómicas

CARACTERES MOLECULARES: VARIABILIDAD

A D N

NO CODIFI CANTE

CODIFI CANTE

Microsatelites

El marcador molecular se selecciona según el tipo de análisis que se quiera realizar

CARACTERES MOLECULARES: SELECCIÓN

Microsatellites

Malus communis Parmelia saxatilis

Especie

Malus Parmelia

Género

Rosaceae Parmeliaceae

-áceas, aceaeFamilia

RosalesLecanorales

-alesOrden

RosidaeLecanoromycetidae

-idas, idea(-micétidas, -mycetidae)

Subclase

MagnoliopsidaPhaeophyceaeLecanoromycetes

-ópsidos, -fíceas, opsida, -phyceae(-micetes, -mycetes)

Clase

MagnoliophytinaPezizomycotina

-fitina, -phytina(-micotina, -mycotina)

Subdivisión

MagnoliophytaEumycota

-fitos, -phyta(-micota, -mycota)

DivisiónPlanta, FungiReino

EjemplosSufijoscastellano, latín (hongos)

Categorías

CATEGORÍASUFIJO (sufijo hongos)

EJEMPLOS HONGOS EJEMPLOS (plantas, algas)

Reino

División-phyta (-mycota)

Subdivisión-phytina (-mycotina)

Clase- opsida, -phyceae(-micetes, -mycetes)

Subclaseidea (-mycetidae)

Orden-ales

Familia-aceae

Género

Especie Parmelia sulcata, Peziza abieticola, Agaricus bisporus, Mucor mucedo, Aspergillus nidulans

Pinus pinaster, Quercus suber, Poa annua, Capsella bursa-pastoris, Fucus vesiculosus