Biología organismal animal Biol 3425 Introducción Capítulos 1, 7, 9 y 10

Propiedades generales de las cosas vivas Demuestran una organización molecular única y compleja. ensamblan macromoléculas ácidos nucleicos proteínas hidratos de carbono lípidos

Propiedades de la vida Demuestran una organización jerárquica única y compleja (de macromoléculas a poblaciones). Cada nivel se construye sobre el anterior. La unidad de las cosas vivas es la célula. Las propiedades emergentes surgen de las interacciones entre los componentes de las partes de un sistema. Los niveles jerárquicos y sus propiedades emergentes son producto de la evolución.

Propiedades de la vida Se reproducen. La vida surge de vida anterior. Cada nivel se reproduce y genera más de sí mismo. La reproducción incluye herencia y variación. herencia- transmisión fiel de características variación- la producción de diferencias entre las características de los distintos individuos.

Propiedades de la vida Poseen una programación genética que provee fidelidad de herencia. La información está codificada en el código genético. Se estableció temprano en la historia evolutiva de la vida. Provee evidencia para un único origen de la vida. Ha llevado a cabo muy poco cambio evolutivo. El ADN mitocondrial sí ha llevado a cabo cambio evolutivo.

Propiedades de la vida Se mantienen al obtener nutrientes de su ambiente (metabolismo). Obtienen energía química y los componentes celulares para construcción y mantenimiento. Los procesos anabólicos y catabólicos más fundamentales surgieron temprano en la historia evolutiva de la vida.

Propiedades de la vida Pasan por un ciclo de vida característico (desarrollo). Describe los cambios característicos que sufre un organismo desde su origen hasta su estado adulto. Incluye cambios en tamaño y forma y la diferenciación en estructuras.

Propiedades de la vida Interactúan con el ambiente (ecología). Hay factores que influyen en la distribución geográfica y en la abundancia de los animales. Perciben estímulos y responden a ellos ajustando su metabolismo y su fisiología. No se puede aislar la historia evolutiva de un linaje de organismos del ambiente donde ocurrió.

La vida sigue las leyes de Física Las leyes de termodinámica son importantes para entender la vida. Primera Ley de Termodinámica La energía no se crea ni se destruye, pero se puede transformar. Segunda Ley de Termodinámica Los sistemas físicos tienden a proceder hacia un estado de mayor desorden o entropía. La complejidad organismal se alcanza y se mantiene sólo con el constante uso y disipación de energía que fluye a la biosfera desde el sol.

Teorías de Evolución Darwinismo Cambio perpetuo El mundo de las cosas vivas no es constante sino que siempre cambia. Las propiedades de los organismos sufren transformaciones a lo largo del tiempo. Descendencia común Todas las formas de vida descienden de un ancestro común a través de ramificaciones de los linajes. Las especies que comparten un ancestro común reciente tienen más caracteres similares que las que tienen un ancestro común más antiguo.

Teorías de Evolución Darwinismo Multiplicación de especies El proceso evolutivo produce nuevas especies al separar y transformar las especies viejas. Gradualismo Las grandes diferencias anatómicas que caracterizan a las distintas especies surgen de la acumulación de muchos incrementos en cambios por largos periodos de tiempo.

Teorías de Evolución Darwinismo Selección natural Existe variación entre los organismos dentro de las poblaciones. Parte de la variación es hereditaria de forma que la cría tiende a parecerse a sus padres. Se espera que los organismos con las distintas variaciones dejen un número variable de cría a las futuras generaciones.

Teorías de Evolución Darwinismo Selección natural Las variaciones que permitan explotar más exitosamente el ambiente preferentemente sobrevivirán para ser transmitidas a las generaciones futuras. Con del tiempo, las variaciones favorables se distribuirán a través de la población.

Teorías de Evolución Darwinismo Selección natural La acumulación de estos cambios conducirán a la producción de nuevos caracteres y nuevas especies. Proceso creativo que genera caracteres noveles a partir de las pequeñas variaciones individuales que ocurren entre los organismos dentro de una población.

Origen de los sistemas vivos Primero ocurrió evolución química Acumulación de moléculas orgánicas Atmósfera con poco o ningún oxígeno La evidencia fósil indica que existió vida hace 3.8 billones de años Los primeros organismos fueron protocélulas (unidades autónomas rodeadas de membrana)

Origen de metabolismo Los primeros organismos eran anaerobios y heterótrofos primarios (existieron antes que los autótrofos) Los que convertían precursores inorgánicos a nutrientes tenían ventaja selectiva Esto requiere enzimas

Fotosíntesis y oxidación La capacidad de ser autótrofos surge en la forma de fotosíntesis H2 del agua reacciona con el CO2 de la atmósfera Se generan azúcares y O2 Los azúcares proveen nutrientes El oxígeno se libera a la atmósfera y se va acumulando gradualmente

Fotosíntesis y oxidación Se comienza a acumular ozono que absorbe rayos UV La atmósfera comienza a ser oxidativa Aparece el metabolismo aerobio Las cianobacterias parecen ser las mayores responsables de la generación de O2 atmosférico

Procariontes y cianobacterias La cianobacterias surgieron de las protocélulas hace unos 3 ba Las bacterias, en especial las cianobacterias, dominaron la tierra de 1-2 ba Todas las bacterias son procariontes Eubacteria (Reino Monera) Archaea (Reino Archaea)

Aparición de los eucariontes Características de los eucariontes Núcleo rodeado de membrana Cromosomas compuestas de cromatina Cromatina con histonas y RNA (además del DNA) Más grandes y más DNA que los procariontes Orgánulos con membranas División celular con algún tipo de mitosis

Aparición de los eucariontes Fósiles sugieren que eucariontes unicelulares surgieron hace 1.5 ba Se cree que surgieron de la simbiosis de 2 o más procariontes Mitocondria y “plastids” con DNA Mitocondria y “plastids” se parecen a las bacterias El DNA del mitocondria y “plastids” es más cercano al de las bacterias mitocondrias - bacterias púrpuras “plastids”- cianobacterias

Aparición de los eucariontes Los eucariontes pueden haberse originado más de 1 vez. Los primeros eucariontes fueron unicelulares, muchos de ellos eran autótrofos. Algunos se convirtieron en heterótrofos. La disminución de cianobacterias proveyó espacio para otros organismos.

Clasificación según Whittaker sobre un árbol filogenético

Aparición de los eucariontes Aparecieron los carnívoros. Se desarrolla una pirámide ecológica con los carnívoros arriba en la cadena.

Pricipales Divisiones de la Vida Bacteria – bacterias verdaderas Archaea – los procariontes con estructura de membrana y rRNA diferente a bacterias Eucarya - los eucariontes Plantae Fungi Protista ? Animalia

Características de los animales Son eucariontes Son heterótrofos Se desplazan Sus células no poseen pared celular

Subdivisiones principales del Reino Animal - tradicional Rama A (Mesozoa): Mesozoa Rama B (Parazoa): Porifera y Placozoa Rama C (Eumetazoa): los demás filos Grado I (Radiata): Cnidaria y Ctenophora Grado II (Bilateria): los demás filos División A (Protostomia) acelomados: Platyhelminthes pseudocelomados: Nematoda, Rotifera, Acanthocephala eucelomados: Mollusca, Annelida, Arthropoda, Onychophora División B (Deuterostomia): Echinodermata y Chordata

Subdivisiones principales del Reino Animal - molecular Grado II: Bilateria División A (Protostomia) Lophotrochozoa Platyhelminthes, Rotifera, Acanthocephala, Mollusca, Annelida Ecdysozoa Nematoda, Arthropoda, Onychophora División B (Deuterostomia) Chordata y Echinodermata

Sistema jerárquico de clasificación Reino Phylum Clase Orden Familia Género Especie

Niveles de organización en los animales Protoplásmico – organismos unicelulares Celular – esponjas Célula-tejido - cnidarios Tejido-órgano - platelmintos Órgano-sistema - nemerteos

Componentes extracelulares de los animales fluidos corporales intracelulares extracelulares circulatorio cerrado plasma sanguíneo fluido intersticial circulatorio abierto elementos estructurales sostén protección estabilidad mecánica tejido conectivo cartílago hueso cutícula

Tejidos en los animales Epitelial cubre superficies externas o internas Conectivo funciones de enlace y de sostén Muscular especializado para la contracción Nervioso recibe estímulos y conduce impulsos

Sistemas de órganos en los animales Esqueletal Muscular Integumentario Digestivo Respiratorio Circulatorio Excretor Nervioso Endocrino Inmunológico Reproductivo

El integumento de los animales La cubierta externa del cuerpo Funciones: Protección mecánica Evita la pérdida de humedad Protege de rayos ultravioletas Regulación de temperatura Participa en excreción, respiración y secreción Contiene receptores sensoriales y coloración

Coloración en los animales Integumentario Pigmentos Cromatóforos Melanóforos melanina Xantóforos carotenoides Iridóforos cristales de purinas (guanina) Estructural Estructura física de la superficie Refleja ciertos largos de onda

Sistemas esqueletales en los animales Función Rigidez Protección Superficie para músculos Movimiento Tipos de esqueletos Hidrostáticos Rígidos Hidrostático Usa el fluido del cuerpo Rígidos Elementos rígidos Articulado Tipos Exoesqueleto Endoesqueleto

Homeostasis en los animales Regulación osmótica Excreción Regulación de temperatura

Sistemas de excreción en los animales Vacuolas contráctiles Nefridios Protonefridios Metanefridios Glándulas antenales Túbulos de Malpigio Riñones

Sistemas de circulación en los animales Difusión Sistemas circulatorios Abiertos Muchos invertebrados Cerrados Algunos invertebrados Vertebrados

Intercambio de gases en los animales Difusión a través de la superficie Estructuras respiratorias Delgada Humedad Mucha superficie Respiración en agua – evaginaciones Respiración en tierra - invaginaciones

Estructuras para el intercambio de gases Cubierta del cuerpo Tráqueas Branquias dermales Agallas Sacos de aire Pulmones

Nutrición y digestión en los animales Los animales son heterótrofos Categorías de acuerdo a la dieta Herbívoros Carnívoros Omnívoros Saprófagos

Tipos de digestión Intracelular Extracelular Intra y extracelular

Eventos de la nutrición Ingestión Digestión Absorción Transporte Asimilación Egestión

Organización y función del tubo digestivo Recepción Conducción y almacenaje Trituración y digestión temprana Digestión final y absorción Absorción de agua y concentración de sólidos

Patrones de diseño en los animales Simetría Correspondencia en tamaño y forma en los lados opuestos de un plano medio esférica radial - Radiata biradial bilateral – Bilateria

Animales con simetría bilateral

Cavidades del cuerpo (en Bilateria) Espacio entre la pared del cuerpo y el tubo digestivo Acelomados Pseudocelomados Eucelomados

Formación del celoma (en los eucelomados) Esquizocélico Rasgaduras en el mesodermo Enterocélico Evaginaciones del arquenterón

Diseño de los animales Metamerismo Cefalización mayor movimiento mayor complejidad de estructura y función anélidos a cordados Cefalización concentración de órganos sensoriales y tejido nervioso ventaja al entrar en un ambiente implica polaridad

Patrones arquitectónicos de los animales

Patrones arquitectónicos de los animales