MSc Angela Randazzo Bióloga Marina

Presentación del tema: "MSc Angela Randazzo Bióloga Marina"— Transcripción de la presentación:

1 MSc Angela Randazzo Bióloga Marina angelabajolamar@yahoo.es
BIOLOGIA GENERAL BI-121 MSc Angela Randazzo Bióloga Marina

2 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). Del conocimiento viene el interés, del interés esperanza que podemos vivir en armonía…

3 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.

4 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.

5 REFERENCIAS Bibliográficas
Biología y Fundamentos de Biología (2005). Autor Freeman. Biología (Cualquier versión). Autor Solomon et al. Biología (Cualquier versión). Autor Kimball et al.

6 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

7 PRIMER PARCIAL UNIDAD I: ESTUDIO DE LA VIDA
Ciencia y método científico Biología Los seres vivos y sus características Origen de la vida 04/02/2013

8 1. CIENCIA Y METODO CIENTIFICO
Conceptos Ciencia y Humanidad Historia del Método Científico (MC) Pasos del MC Características del MC Ejemplo

9 Del latín: «scientia» = conocimiento.
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 Respuestas La ciencia: conjunto de conocimientos que surgen de la observación y el razonamiento de hipótesis planteadas que nos permiten elaborar teorías, principios o leyes metódicamente organizadas. Ciencia es dinámica y crea controversia. No sustituye la filosofía o religión. Deductivo: relación entre evidencias. Inductivo que tienen hechos en común? Salto inductivo (ejemplos observados a todos los posibles). Método Científico

10 Nace de la acción e interacción entre:
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. Ser humano primitivo, nómada sedentario, superstición, luego primeras civilizaciones babilonios, egipciones, griegos, y la filosofía (amor por el saber). tales de Mileto a quien se le considera el padre de la filosofía a Anaximandro quien trazo mapas astronómicos y geográficos, también podemos mencionar a Heraclito, a Empédocles quien de forma rudimentaria dio a conocer la Teoría Atómica del Mundo. Más tarde aparece democrito quien admite las causas naturales de las enfermedades.

11 HISTORIA DEL METODO CIENTIFICO
Hipócrates ( a.C.): método de investigación para obtener conocimientos médicos. Aristóteles ( a.C.): método investigativo a través de la organización y síntesis de información. Galileo Galilei ( ): método experimental. Bacon ( ), Newton ( ) y Lavoisier ( ) desarrollaron los pasos. Hipócrates inicios, arístoteles bases, Newton: “el objeto de una buena hipótesis es el de dar una explicación que no va a estimular a hacer más experimentos”, Según la Lavoisier, la naturaleza contesta nuestras preguntas que son los experimentos, entendiendo por experimentar la interpretación de la naturaleza por medios de observaciones especificas. Una serie de fenómenos constituye los hechos los que forman el cuerpo de la ciencia que el hombre va asociar a concepciones que son las hipótesis. Cuando las hipótesis se hacen estables pasan a constituir teorías que son suposiciones consideradas ciertas. Cuando las teorías se prueban experimentalmente por varios caminos llegamos a las leyes. Por ultimo hay que aclarar que sino aparecen nuevos hechos o si estos cambian por causa de mejores observaciones esto produciría como consecuencia nuevas leyes. El método científico es el resultado de una larga trayectoria de personajes que a través del tiempo han realizado investigaciones sobre lo que nos rodea y han aportado algo nuevo para el desarrollo de este método perfectible y para la evolución de la ciencia.

12 PERSONAJES CLAVES Hipócrates Aristóteles Galileo Bacon Lavoisier
Newton

13 PASOS del Método CIENTIFICO
Observación/Pregunta Hipótesis Experimentación Resultados Conclusiones Teorías, Leyes ¿Validación? El método científico guía o marco generalizado. Producto de la inducción, ya que siempre ha ido de lo particular a lo general para obtener sus resultados y crear, así leyes. Hipótesis explicaciones posibles. Teorías basadas en varias hipótesis, simplifican la complejidad aparente. Hipótesis permiten hacer predicciones (consecuencias deductivas o lógicas). Recalcar la importancia de los modelos actualmente (gran números de datosObservación importante evitar errores de cesgo o aleatorios (número de datos). Paradigma conjunto de conceptos, suposiciones…

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15 CARACTERISTICAS METODO CIENTIFICO
Objetividad Proceso sistemático Racionalidad y Generalidad Verificabilidad Perfectibilidad Inventividad Reproducibilidad Idea de proceso y no inmediato. Reproducibilidad, la capacidad de repetir un determinado experimento, en cualquier lugar y por cualquier persona. Descifrar y ordenar los conocimientos. Capacidad autocorregirse y mejorarse. El método científico consta de una serie de procedimientos que por su estructura presenta rasgos muy beneficiosos para realizar investigaciones, sobre todo por su capacidad de perfeccionase a través del tiempo y a través de nuevas investigaciones y por su objetividad.

16 Observación: en una bacina con agua, un vaso volteado.
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. Comprobación de la hipótesis: Si es aire la razón por la cual no entra el agua, debemos sacar el aire del vaso, sin modificar su posición inicial en el agua. Una forma sencilla de proceder, es introducir un tubo acodado y aspirar con la boca el aire, el agua va entrando a medida que el aire es desalojado.  Generalización: El aire ocupa un lugar que no puede ser ocupado por otra sustancia. . ¿Qué fuerza hace que el agua penetre en el vaso al extraer el aire? 05/02/2013

17 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.

18 Un poco de humor… 10/09/2012

19 Conceptos Etapas de su historia Ramas
2. BIOLOGIA Conceptos Etapas de su historia Ramas

20 Pertenece a las Ciencias Naturales.
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. Probablemente la más diversa de todas las ciencias?

21 Historia: De la Antigüedad a la Edad Media
Descripción de más de 500 especies Científico experimental - 334 - 322 162 - 4000 200 470 1453 Prehistoria, relación mágica y supersticiosa con la naturaleza Antigüedad conocimientos biológicos para aumentar la supervivencia Las antiguas culturas de Mesopotamia, Egipto, el subcontinente indio y China, entre otras, dieron pie al nacimiento de renombrados cirujanos y estudiosos de las ciencias naturales como Sushruta o Zhang Zhong Jing En foto: Aristóteles (Primera Clasificación de la naturaleza: reino vegetal, animal y mineral) y Claudio Galeano ANTIGUEDAD EDAD MEDIA -Tradiciones médicas - Historia natural -Médicos - Eruditos

22 Historia: De los Tiempos Modernos al Concepto de Biología
Taxonomía básica para el mundo natural Mejoras en lentes de microscopios. BIOLOGIA 1492 1670 1789 1735 Renacimiento ~ 1500: empirismo médico Términos de historia natural, luego botánica, zoología y geología… por Treviranus (naturalista alemán que creó la obra “Biología o Filosofía de la naturaleza de la vida” en donde mencionó que la biología estudiará las distintas formas de vida, las condiciones y las leyes que rigen su existencia y las causas que determinan su actividad. En foto de izquierda a derecha: Leeuvenhoek, Linneo, Burdash, Treviranus, Lamark TIEMPOS MODERNOS EPOCA CONTEMPORANEA

23 Historia: Era de la Biología
Origen de las especies Teoría Celular Leyes de Mendels 1838 1865 1859 Origen de las especies: evolución por medio del proceso de selección natural. La Teoría de Darwin , junto con la teoría celular y la de la herencia biológica, la integración de la base científica de la biología actual. En foto de izquierda a derecha: Schleiden, Schwann, Darwin, Mendel EPOCA CONTEMPORANEA

24 Historia: Siglo del ADN: unidad de lo que vive
Actividad del Gen en relación con posición del cromosoma Redescubrimiento de Leyes de Mendels Desarrollo De la clasificación Filogenética Estructura del ADN 1900 1966 1953 1928 Era de la tecnología y de la unidad de los seres vivos a través de la molécula que es capaz de transmitir la información: el ADN. En foto de izquierda a derecha: Watson y Crick EPOCA CONTEMPORANEA

25 Ojo dos errores: a eliminar a. C
Ojo dos errores: a eliminar a.C. desde 1838 y a invertir los años 1984 y 1978. 06/02/2013

26 RAMAS DE LA BIOLOGIA Según el organismo estudiado. Según el aspecto biológico estudiado. Según el campo.

27 Según el organismo…

28 Según el aspecto biológico…
Genética Citología Histología Ecología B. de Poblaciones Anatomía

29 Según el campo Oceanología Paleontología Etología Biotecnología
11/09/2012 Biofísica Biotecnología Bioquímica Inmunología Embriología

30 3. LOS SERES VIVOS Conceptos Características
Descripción de cada una de estas características

31 Definición(es) de un ser vivo, a través de sus 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.

32 Organización Jerárquica Metabolismo:
CARACTERISTICAS Organización Jerárquica Metabolismo: Homeostasis Irritabilidad Crecimiento y Mantenimiento Movimiento Reproducción Herencia Adaptabilidad Evolución

33 ORGANIZACIÓN JERARQUICA
Nivel químico Nivel planetario Nivel ecológico Propiedades Emergentes Nivel corporal De izquierda a derecha y de abajo hacia arriba: átomo de litio, molécula de agua, célula y organelos, tejidos, órganos, aparato digestivo, ser vivo, comunidad El nivel químico es el más simple, el cual organiza a un ser vivo en átomos y moléculas (conjunto de átomos). A nivel celular un ser vivo se organiza en estructuras más complejas y altamente especificas a la que se les denomina orgánelos (núcleo, vacuolas, aparato de Golgi, cloroplastos (células vegetales), etc.), los cuales forman parte de las células. Un conjunto de células (con misma función y apariencia), forman tejidos (muscular, adiposo, parénquima y esclerénquima (en vegetales), etc.). Los tejidos a su vez se agrupan para formar órganos (páncreas, corazón, sanguíneo, nervioso, etc.). Los órganos cuyas funciones son complementarias forman sistemas o aparatos (aparato o sistema digestivo; formado por boca, esófago, estomago, intestinos y ano). Un conjunto de sistemas forman un organismo. Emergencia: importancia de organización jerárquica. Interacciones hace que la ecuación 1+1=3 y no 2. Pensar en una neurona y su interacción que permite al cerebro el pensar, emitir juicio, coordinación motora. Nivel celular

34 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. (exterior e interior: reacciones bioquímicas).

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36 Sistema de auto regulación, ej. Azúcar. 2 Tipos:
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.

37 Responder a ciertos cambios (estímulos) del ambiente.
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. Cambios físicos(luz –color, orientación, intensidad- presión, gravedad, temperatura y calor) y químicos (aire, suelo, agua, hambre). Ej. Girasol, que gira según la orientación, intensidad de la luz. Función receptora, integradora y efectora del sistema nervioso. el sistema nervioso (SN) posee o consta de tres funciones principales: la primera, es la funcion sensitiva, en la cual los receptores nerviosos reciben (obvio) los estimulos del medio ambiente. Los receptores nerviosos principales son los sentidos (audicion, gusto, olfato, vision, tacto). Hay que considerar que la piel posee miles de millones de terminales nerviosas que captan las sensaciones del medio, como la temperatura. Luego, el SN posee una segunda funcion, la funcion integradora, donde los centros nerviosos, conocidos en conjunto como el sistema nervioso central (SNC) procesan la informacion recopilada por los receptores. Estos centros nerviosos son el cerebro, el cerebelo y la medula espinal. Luego de procesar los estimulos, el SNC elabora la respuesta adecuada para la magnitud y tipo de estimulo. Aqui es donde se activa la tercera funcion del SN, la funcion motora, en la cual la o las respuestas elaboradas por el SNC son realizadas por los efectores. Los efectores pueden ser cualquier organo o estructura que participe en la realizacion de una respuesta motora, como por ejemplo, los musculos. Estas respuestas llegan a los efectores a traves de una red de nervios que recorren todo el organismo, y constituyen el sistema nervioso periferico (SNP).

38 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. Que es el cáncer? Metamorfosis es el cambio anatómico y de hábitos que sufren algunos animales durante el transcurso de su vida (ejemplo: mariposa).

39 Capacidad de locomoción. Ej. al interior de la célula: ciclosis.
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). La ciclosis es un permanente movimiento giratorio, de corriente regular o irregular del citoplasma y los componentes celulares vegetalesLos tropismos son Tropismo: los movimientos permanentes de la planta o de algún órgano, como respuesta a un estímulo externo. Paramecios (cilio), Flagelos (euglenas), Pseudo podos (amebas)

40 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. Diversidad en seres unicelulares viene de las mutaciones, en pluricelulares la diversidad viene de la interacción de diferentes alelos de un gen.

41 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.

42 Generador de diversidad.
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. 90% de las especies existentes se han extinguido…

43 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.

44 UN POCO DE HUMOR… 07/02/2013

45 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

46 La Tierra tiene 4.6 billones de años. Origen de la vida es único.
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 Oxígeno muy reactivo, oxida moléculas orgánicas. Energía para construir moléculas orgánicas: violentas tormentas eléctricas, mas UV, carecía de capa de O3. Presencia de agua, minerales (iones y gases). Atmósfera primitiva cargada de CO2, CO, H2O, H2, N2, H2S, C4H, poco O2. Actualmente: oxígeno (21%) y el nitrógeno (78%). Y

47 Primer Océano data de 3.8 billones de años atrás.
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). Reacciones químicas actuales y de hace 3.5 Millardos de años facilitadas en el agua Sobrevivir sin comer durante semanas pero no sin agua más de 3 o 4 días. La vida depende del agua (75% volumen célula prototípica, 70% del peso de un organismo).

48 Teoría química de 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 inanimada Pequeñas Moléculas Orgánicas Macromoléculas (amino ácidos y proteínas) Moléculas capaces de duplicarse y metabolizar VIDA viene del MAr

49 1859: origen de las especies de Darwin. Dos conceptos revolucionarios:
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. Edición se agotó en un día! Walace y Darwin trabajaron independientemente sobre esta teoría que expone como organismos se adaptaron a entornos que van desde el bosque tropical a la tundra… Desarrollaron conceptos, otros científicos como Lamarc habían llegado a esas conclusiones antes. Lo innovador de Darwin y Walace es la descripción de la selección natural.

50 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. Selección natural actúa sobre individuo pero el cambio evolutivo afecta a las poblaciones. Ej. Trigo que crece en lugares ventosos tiende a acostarse de generación en generación, pero el trigo no se encoge a escala de un individuo. CARACTERISTICAS QUE PUEDEN HEREDARSE CAMBIAN CON EL TIEMPO. Evolución se define como cambios en la frecuencia de alelos. Selección natural tiene lugar cuando individuos con alelos determinados producen descendientes que sobreviven en mayor medida en una población. Una aptitud es un rasgo con base genética que aumenta la capacidad de un individuo para producir descendencia en un entorno específico. La evolución por selección natural no cambia las características de individuos que se seleccionan pero de la población

51 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. Observaciones de Darwin navegando en el beagle incluyen, los fósiles extinccionesy lo parecido con formas modernas, las homologías estructurales, genéticas y de desarrollo. (pinzones de darwin), vestigios,. : casi universalidad del código genético

52 UN CAMINO DE LA EVOLUCIÓN
Procariotas unicelulares Plantas: historia evolutiva comparable… Eucariotas unicelulares Pocos Fósiles Eucariotas multicelulares de cuerpo blando COMPLEXIFICACION Invertebrados marinos con concha Primeros fósiles: trilobites Procariotas: Organismos cuyas células poseen un sólo cromosoma y no existe una membrana que lo aísle del citoplasma, por lo que carece de núcleo celular verdadero, siendo las algas verdi-azuladas y las bacterias sus ejemplos mas representativos. Eucariotas: Organismos uni- o multicelular cuyas células poseen un núcleo limitado por una membrana nuclear, se dividen por mitosis y pueden entrar en meiosis Peces, Anfibios, Reptiles, Aves y Mamíferos

53 Investigar: OTRAS COSMOVISIONES
Teoría Creacionista: especies creadas una por intervención divina, alrededor de Teoría Cosmozoica: vida viene de otro lugar del universo. Teoría Mitológica: ej. aborigen, maya, inca, egipcia, hindú, griega.

54 UN POCO DE HUMOR… 13/09/2012

55 Viaje del Beagle Las chimeneas hidrotermales
ANEXOS Viaje del Beagle Las chimeneas hidrotermales

56 EL VIAJE DE DARWIN EN EL BEAGLE
El viaje del Beagle duró casi cinco años, zarpando de la bahía de Plymouth el 27 de diciembre de 1831 y arribando a Falmouth el 2 de octubre de Tal como Fitzroy le había propuesto, el joven Darwin dedicó la mayor parte de su tiempo a investigaciones geológicas en tierra firme y a recopilar ejemplares, mientras el Beagle realizaba su misión científica para medir corrientes oceánicas y cartografiando la costa.1 23 Darwin tomó notas escrupulosamente durante todo el viaje, y enviaba regularmente sus hallazgos a Cambridge, junto con una larga correspondencia para su familia que se convertiría en el diario de su viaje.24 Tenía nociones de geología, entomología y disección de invertebrados marinos —aunque se sabía inexperto en otras disciplinas científicas; de modo que reunió hábilmente gran número de especímenes para que los especialistas en la materia pudieran llevar a cabo una evaluación exhaustiva.25 A pesar de sufrir frecuentes mareos —que ya había acusado la primera vez que embarcó su equipaje a bordo— la mayoría de sus notas zoológicas versa sobre invertebrados marinos, comenzando por una notable colección de plancton que reunió en una temporada con viento en calma.23 26

57 CHIMENEAS HIDROTERMALES
La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se libera en reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos reducidos.

58 PRIMER PARCIAL UNIDAD II: DIVERSIDAD de LOS SERES VIVOS
Árbol de la Vida Características de diferentes dominios Los difíciles a clasificar: virus! Ya aprendimos que la biología es una ciencia perteneciente a las naturales. Que las ciencias siguen un método científico. Recorrimos momentos claves de la historia de la ciencia, del método científico y del desarrollo de la biología, que se dió sobre todo a través de la teoría celular, de la teoría de la evolución y de las leyes de Mendels. El siglo XX y XXI la investigación y la comprensión de la biología va mucho más lejos gracias a la integración de su aspecto genético que trae avances considerables pero también aspectos éticos a considerar pues en muchos campos no están siendo aplicados (organismos transgénicos, clonación, etc.). También aprendimos a diferenciar seres vivos y materia inanimada a través de las características de lo que vive y se habló sobre las teorías que se manejan en biología sobre el origen de la vida…

59 1. Árbol de la VIDA Conceptos
Los «big bangs» de la historia de la vida Biodiversidad Diferentes clasificaciones

60 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. Idea de Darwin y Walace: la selección natural puede provocar cambios entre las especies además de dentro las especies. ¿Qué es una especie?. Simplemente una abstracción, un constructo mental. Y como alegaría Wagensberg, todo modelo es una compresión de algo más complejo, y como tal, soslaya parte de la esencia que desearía abarcar. Empero como la maravillosa variedad de la vida es enormemente compleja, resulta que no damos con una definición de especie que de cuenta de ella. Especie filogenética (de Cracraft, 1989).10 Este concepto reconoce como especie a cualquier grupo de organismos en el cual todos los organismos comparten un único carácter derivado o apomórfico (no presente en sus ancestros o afines). Si este concepto fuera utilizado rigurosamente, poblaciones locales aunque ubicadas cercanamente entre sí serían consideradas especies diferentes debido a que cada población puede tener variantes genético-moleculares únicas.  Particularmente me gusta la definición que ofreció Rolf Sattler en su libro, Biophylosophy: Analytic and Holistic Perspectives (ver algo de su pensamiento pinchando aquí), conforme a este botánico y filósofo, las especies serían picos conspicuos en el ondulante continuo (patterned continuum), consustancial a la vida.

61 BIG BANGS de la historia de la vida
TIEMPO Ma Big Bang Más diferencias entre la materia orgánica y una bacteria que entre una bacteria y el ser humano. Pruebas directas: fósiles o estructuras producidas Pruebas indirectas: huellas y cambios químicos (ej. Pruebas indirectas de existencia de cianobacterias hace alrededor de 2700 Ma y 02 en el océano entre y Ma. Fotos: Galerías en roca caliza por procariota 3500 Ma africa del sur vs. Galerías en roca caliza por procariontes actuales Cianobacteria primitiva Eucariota unicelular Organismo de la fauna de Ediacara, Tierra nueva Canadá Ma, no corresponde a ningún taxón actual de los metazoarios. Crisis y extinciones y colonizaciones, especiación pautando la diversidad del planeta… Ma Formación del Sistema Solar a Ma Aparición de la vida a Ma Aparición 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

62 Organismos unificados por el ADN y la estructura celular.
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. Diversidad de lo que vive se manifesta a diferentes escalas, desde el individuo, población, diversidad de especies, de taxones. Definición funcional o a través de su historia evolutiva. Las dos no se recubren. Estructuras homologas en especies alejadas filogeneticamente. Biósfera: aerobicas, anaeróbicas, arqueos, pH ácidos, -1.8°C (mares polares), -40°C (los yaks).

63 Repartición de especies según taxones

64 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. en 1969 Robert Whittaker reemplaza la inmanejable dicotomía animal/vegetal por el sistema de los 5 reinos: animalia (metazoos), plantae (vegetales superiores - embriófitos), fungi (hongos superiores), protista o protoctista (protozoos, algas eucariotas y hongos inferiores) y monera (bacterias y algas procariotas).

65 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. Primero Linneo propuso: animales (mueven y consumen otros organismos) y plantas (no se mueven y crean su propio alimento). Problema: moho, hongos… (no se mueven pero consumen otros). Pero categorías artificiales…

66 CINCO REINOS (1969) Procariotas: Eucariotas: Monera Protista Hongos
Vegetales Animales Monera: 2 tipos bacterias y arqueos. Protista: unicelulares eucariotas o pluricelulares pues forman colonias. flagelados, ciliados, rizópodos, esporozoos y pseudópodos. Fungi o hongos: heterótrofos multicelulares o unicelulares Vegetales: multicelulares autótrofos Animales: multicelulares heterótrofos

67 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 Actualmente se entiende que la Filogenia expresa las interrelaciones de los componentes de una especie o grupo como resultado de la evolución debida a la descendencia y a la transformación de los caracteres hereditarios (Philippe Janvier, 1984). La clasificación filogenética tiene dos ventajas principales frente al sistema linneano. La primera es que la clasificación filogenética informa de algo importante sobre el organismo: su historia evolutiva. La segunda es que la clasificación filogenética no trata de «categorizar» los organismos, al contrario que la clasificación de Linneo, que «categoriza» grupos de organismos artificialmente en reinos, filos, órdenes, etc. Filogenia: origen de la tribu, relaciones genealógicas reales. Woese et. al. trabajaron sobre una molécula presente en todos los organismos rRNA de la suunidad pequeña, compuesta de ribonucleótidos A, U, C, G. Rasgo que cambia a lo largo de la evolución: misma función pero diferente secuencia. Si teoría de evolución es correcta: las secuencias de rRNA deberían ser similares en organismos estrechamente relacionados, pero no tan parecidas en aquellos menos relacionados. Diagrama que muestra la historia evolutiva se denomina árbol filogenético: ramas cercanas estrechamente ligadas. Actualmente se utilizan diferentes genes y esta información procesada en computadoras. actualmente se utilizan los estudios del rRNA 16S o 18S, porque son secuencias que se han mantenido bastante uniformes a lo largo de la evolución, y por eso se ven claramente las diferencias entre los distintos microorganismos y se pueden realizan árboles filogenéticos y esquemas evolutivos. La construcción de este árbol es conceptualmente simple. Pares de secuencias de rRNA 16S de organismos distintos se comparan, las diferencias se valoran y se toma como medida de la distancia evolutiva entre esos organismos (sólo los cambios en las bases nucleotídicas).

68 UN POCO DE HUMOR… Tengo derecho a un juicio justo.
Tengo derecho a un abogado. Tengo derecho a una llamada telefónica. 18/09/2012

69 2. CARACTERISTICAS DE 3 dominios
Procariotas y Eucariotas Bacterias Arqueos Eucariotas y sus 8 reinos Virus

70 Clasificación en 3 dominios
6 Reinos de Bacterias, 2 de Arqueos y 8 reinos de Eucariotas. A través del estudio de genes antiguos se piensa que primero surgieron las bacterías y luego arqueos y eucariotas. Clasificación de grupos monofiléticos (mismo ancestro) en base al ARN 16 S. LUCA: Last Universal Common Ancestor, Ultimo Ancestro Universal Común

71 Homologías estructurales vs. homologías derivadas.
Robusteza Homologías estructurales vs. homologías derivadas. Establecer una clasificación natural basada en la teoría de la evolución (genealogía entre organismos). Según esta clasificación se deben evitar los términos Algas, hongos, protozoarios, peces… Estos términos son categorías similares a poner junto una iglesia y un lapiz –por la similaridad de forma- y un pato con una agrapadora. Esto hizo la clasificación tradicional, la filogenia tiene raices fundadas en el concepto de genealogía por lo que es más robusta o fuerte.

72 3 DOMINIOS VS. 5 REINOS

73 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS

74 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. Hay un abismo de diferencias entre procariotas y eucariotas representado en la clasificación filogenética (distancia en el árbol). Evolutivamente: cloroplastos y mitocóndrias serían bacterías. Antiguas bacterias: fagocitadas o parásitos; antes de volverse «esclavos» de la célula -una parte de genes de estas capturados por el núcleo. Procariotas La mayor diversidad filogenética entre taxones elevados. Procariotas no hay sexualidad o fagotrofía (comerse a otro organismo), solo asexualidad y osmotrofía (obtener substancias alimenticias por absorpción). En los eucariotas se inventó la sexualidad y fagotrofía; pero existen organismos que se reproducen asexualmente o por osmotrofía…

75 ÁRBOL PROCARIOTAS

76 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. Estructura procariota (sin núcleo individualizado).

77 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. Quimiotrofía: alimento a través de reacciones de oxidación de moléculas como sales nitrogenados, dioxígeno, dióxido de carbono, metano en metanol, sulfitos en sulfatos. Producen su propio alimento (tipo de autotrofía, es decir que produce su propio alimento). Fototrofía: consiguen su alimento realizando la fotosíntesis (tipo de autotrofía). Heterotrofía: no producen su propio alimento.

78 TIPOS DE BACTERIAS

79 Toda la biósfera y dentro de muchos seres vivos.
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. crecen en medios hostiles (sin luz, sin aire, saturados en sales). Importantes para ciclos de nitrógeno, de sulfuro, carbono en la biósfera: componentes inutilizables en utilizables!

80 ARQUEOS- GENERALIDADES
Estructura procariota. Descubierto por Woese en 1977. Diámetro de 0.1 a 15 µm, hasta 200µm.

81 Mayoría heterótrofos, algunos quimiosintéticos.
ARQUEOS- DIVERSIDAD 259 especies. 2 reinos: Crenarcheota: taxones hipertermófilos. Euryarcheota: halófilos y metanógenos. Mayoría heterótrofos, algunos quimiosintéticos. Carácter derivado: metanogénesis (anaeróbica). Producción de metano a partir de H2 y Co2: CO2 + 4 H2 → CH4 + 2H2O Foto hipertermófilo 113°C: Pyrolobus fumarii

82 ARQUEOS- Ecología Repartición mundial: mares salados, lagos salados, sedimentos, fuentes hidrotermales. Ambientes extremos: anaeróbicos, hiper salados, al tas y bajas temperaturas, profundidades oceánicas. 34% de la biomasa de los procariotas de la superficie de aguas costeras antárticas.

83 UN Poco de humor…

84 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!

85 890 hectáreas y alrededor de 2400 años:
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. Armillaria solidipes, se descubrió que este organismo era el causante de la muerte de grandes masas de árboles perennes en Blue Montains (Oregón),

86 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 Buscar fósiles de eucariotas, imagen Sexualidad: fase diploide a haploide (meiosis) y haploide a diploide (mitosis).

87 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).

88 ARBOL EUCARIOTAS

89 OPISTOCONTES- METAZOARIOS
Demoesponjas Hexactinelidos Esponjas Calcáreas Cnidarios Esponjas calcarias, demoesponjas, hexactinelidas, ctenóforos Protostomos Ctenóforos Deuterostomos

90 Invertebrados según la tradición
Platelmintos Moluscos Platelmintos, Nemátodos, Moluscos Anélidos Artrópodos Nematodos

91 Más Invertebrados y Vertebrados
Equinodermos Urocordatos Equinodermos: estrella y lirios de mar Vertebrados Condrichtios Sarcopterigianos

92 Más conocidoS… Una parte de los peces Una parte de los peces ranas
mamíferos Los reptiles e invertebrados grupos parafiléticos (todos descienden de un ancestro común; pero un taxón descendiendo de este ancestro esta excluido… Los peces grupos polifiléticos (diferentes ancestros). Aves Una parte de los peces

93 ARBOL PROTOSTOMOS

94 ARBOL DEUTEROSTOMOS

95 Opistocontes- Fungi y Microsporidae
Pluricelulares o unicelulares. Reproducen asexualmente o sexualmente. Son saprofitos: se alimentan de materia en descomposición.

96 AMOEBOBIONTOS Archamoeba Lobosa Micetobiontos
Hermanos de los Opistochontes Células amiboideas (no es característica derivada) Archamoeba y Lobosa Unicelulares con a veces una fase pluricelular (Micetobiontos). Micetobiontos

97 Chlamydomona: Clorobionta
PLANTAE Rodobiontas o algas rojas Centrohelida Briofitas o musgos Chlamydomona: Clorobionta Carácter derivado: tipo particular de mitocondrias Centrohelia (antes protozoarios), no tienen fotosíntesis Rhodobiontes : algas rojas Viridiobiontes: plantas verdes Magnoliofitas (Fanerogamas o plantas de flor) Filicofitas o helechos Ulva: clorobiontas

98 ARBOL REINO PLANTAE

99 RHIZARIA ALVEOLOBIONTOS
Rhizaria: Foraminiferos: esqueleto calcario. Viven en el plancton o benthos. Depredadores o detritivoros. Phytomixea Chloraracniobiontos Alveolobiontes Ciliados paramecium Apicomplejos:Toxoplasma gondii Dinobiontes Gymnodinium fuscum Toxoplasma gondii Gymnodinium fuscum Paramecium sp.

100 ESTRAMENOPILOS Haptobiontos Oobiontos Cromobiontos Criptobiontos
Oobiontes (antes hongos) Cromobiontos (algas cafés) Haptobiontos Criptobiontos

101 DISICRISTATES EXCAVATES
Disicristates: Leishmania (leishmaniose, úlcera de la piel), Trypanosoma (enfermedad del sueño)

102 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. Muchos son patógenos: gripe, herpes y sida

103 DIVERSIDAD DE VIRUS

104 REPLICACIÓN VIRIS

105 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.

106 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.

107 Referencias del parcial I, unidad II Continuum entre vegetal y animal
ANEXOS Referencias del parcial I, unidad II Continuum entre vegetal y animal

108 REFERENCIAS Parcial I, Unidad II

109 ContinuUM entre vegetal y animal
Fotosíntesis cloroplasto y no hay movimiento Ausencia de Fotosíntesis, de pared celular, movimiento y depredación

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