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/PreguntaHipótesis
ExperimentaciónResultados
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
especies1838
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 Citologí
aHistología
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 TiempoMateria inanimadaPequeñas Moléculas Orgánicas
Moléculas capaces de duplicarse y metabolizarMacromoléculas (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 Ma
Big 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
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