Download Introducción al Estudio de la Biología

Kinesiología y Fisioterapia - Ciclo de Nivelación 2016
Lic. Gabriela Felipetti
Lic. Patricia Pereyra
BIOLOGÍA: del griego «βίος» bíos, vida, y «-λογία» logía estudio.
“Ciencia que estudia las múltiples formas que pueden adoptar los
seres vivos, así como
su estructura, función, historia evolutiva, crecimiento, desarrollo y
relaciones con el medio ambiente”.
“Establece las leyes generales que rigen la vida orgánica
y los principios explicativos fundamentales
de ésta”
Zoología
Especial
Botánica
Microbiología
Biología
Bioestáticas
Biodinámicas
General
Biogénicas
Biotáxicas
Ecológicas
Características de los seres vivos
Organización
Específica
Especialización de las distintas partes de un organismo
para funciones diferentes.
Homeostasis
Mantienen la estabilidad. Los organismos están obligados
a mantener un control sobre sus cuerpos. Se requiere
energía. Termorregulación: regulación del calor y el frío.
Osmorregulación: regulación del agua e
iones, participa el sistema excretor.
Reproducción
y Herencia
Se reproducen con una variación
que suministra materia prima para
la evolución.
Anabolismo
TODOS los organismos crecen,
aumentan de tamaño.
Crecimiento
y Desarrollo
Catabolismo
Metabolismo
Todas las reacciones químicas de la célula
Irritabilidad
Los seres vivos son capaces de detectar y responder a los estímulos.
Niveles de Organización
Organismos
Sist. de órganos
Moléculas
Poblaciones
Células
Átomos
Órganos
Tejidos
COMUNIDADES
ECOSISTEMAS
BIÓSFERA
La Clasificación de los seres vivos
SISTEMÁTICA: Área de la biología encargada de clasificar a las especies a partir de
su historia evolutiva (filogenia) y sus características biológicas.
Especie: agrupación de seres en la que todos sus miembros son capaces de aparearse
entre sí y producir descendencia viable y fértil.
Para la designación de las especies se utiliza la nomenclatura binomial de Linneo,
consta de dos palabras escritas en minúsculas y cursiva, la primera de ellas
corresponderá siempre al género y la segunda escrita a la especie. Ej: Homo sapiens
TAXONOMÍA: Área de la biología encargada de reconocer, describir, nombrar y
clasificación a los seres vivos.
Se representa en una estructura arbórea en la que las ramas a su vez se dividen y
subdividen en otras. A cada una de las ramas se les denomina taxón.
La taxonomía agrupa a los seres vivos que presentan semejanzas entre sí y que
muestren diferencias con otros seres.
Estas unidades se clasifican principalmente en ocho categorías jerárquicas:
Dominio
Reino
Phylum
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
Dominios
Propuesto por Woese (1990) reconoce 3 linajes evolutivos
separados según: tipo celular, los compuestos que forman las
membranas y la estructura del ARN.
Dominio: ARCHAEA
Arqueobacterias
Son extremófilas: sobreviven a altas temperaturas como las que hay en los
géiseres, chimeneas mineralizadas, y pozos de petróleo.
Otros viven en hábitats muy fríos, y otros en aguas altamente salinas, ácidas o
alcalinas.
Otras arqueas son mesófilas: viven en condiciones mucho más suaves y húmedas
como las alcantarillas, los océanos y el suelo.
Dominio: BACTERIA
E. coli
Monera
Reino más primitivo. Incluye a todas las bacterias y
las cianobacterias.
Son autótrofos o heterótrofos
Organismos unicelulares procariotas: carecen de
núcleo verdadero.
Helicobacter pylori
Cianobacterias fotosintética (autótrofas)
Dominio: EUCARIOTA
Incluye los organismos formados
por células con núcleo verdadero.
Abarca desde organismos unicelulares
hasta verdaderos pluricelulares
Pertenecen al dominio imperio
eucariota animales, plantas y hongos.
Todos ellos presentan semejanzas a nivel
molecular (estructura de
los lípidos, proteínas y genoma).
Reinos
Propuesto por Whittaker en 1969. Considera la existencia de 5
reinos basados en la organización celular, complejidad estructural y
modo de nutrición.
Modelo simplificado de clasificación Taxonómica de los Homínidos hasta el
hombre actual Homo sapiens
DOMINIO
Eukarya
REINO
Animalia
EVOLUCIÓN
Estado de encontrarse ajustado al ambiente como
resultado de la selección natural
Adaptación
Una peculiaridad de la estructura, fisiología o
comportamiento que ayuda al organismo en su ambiente
Adaptación fisiológica, proceso que puede ocurrir ya sea en el
curso de la vida de un organismo individual , o bien en una
población, durante el curso de muchas generaciones
Evolución Orgánica
IDEAS PRE-DARWINIANAS:
Colocó a los organismos en una “escala de la naturaleza” desde el
más sencillo al más complejo.
Aristóteles
(384 a. C.–322 a. C.)
Teoría del Catastrofismo: basada en el registro fósil de especies que
desaparecieron por catástrofes que extinguían la vida.
Georges Cuvier
(1769-1832)
Renacimiento (XV-XVI): renovado interés por el estudio de la
naturaleza.
Galileo estableció las bases del Método Científico.
Galileo Galilei
(1564-1642)
Teoría de la herencia de caracteres adquiridos
Jean-Baptiste
Lamarck (1744-1849)
Estableció la teoría del UNIFORMISMO
“los procesos geológicos y las leyes científicas que actúan ahora
también actuaron en el pasado (…).”
Charles Lyell
(1797-1875)
Establece el concepto de SOBREPOBLACIÓN las poblaciones
aumentan en forma geométrica hasta que este aumento es
detenido por guerras y hambrunas.
Thomas Malthus
(1766-1834)
Teoría de Darwin
1- Los organismos engendran organismos similares
Charles Darwin
(1809-1882)
2- En la mayoría de las especies, el número de individuos que
sobreviven y se reproducen en cada generación es pequeño en
comparación con el número total producido inicialmente.
3- En cualquier población dada ocurren variaciones aleatorias
entre los organismos individuales, algunas de las cuales son
hereditarias, es decir, que no son producidas por el ambiente.
4- La interacción entre estas variaciones hereditarias, surgidas al
azar, y las características del ambiente determinan en grado
significativo cuáles son los individuos que sobrevivirán y se
reproducirán y cuáles no.
5- Dado un tiempo suficiente, la selección natural lleva a la
Alfred Russel Wallace acumulación de cambios que provocan diferencias entre grupos
de organismos.
(1823 – 1913)
Darwin llamó a esas características variaciones
"favorables" y propuso que las variaciones
favorables heredadas tienden a hacerse cada vez
más comunes de una generación a otra. Este es el
proceso al que Darwin llamó Selección Natural.
Biston betularia
La Teoría de Darwin considera a la evolución como un proceso doble, que
depende:
1) de la existencia de variaciones heredables entre los organismos, y
2) del proceso de selección natural por el cual algunos organismos, en
virtud de sus variaciones heredables, dejan más progenie que otros.
¿De qué manera se transmiten las características heredadas de
una generación a la siguiente?
¿Por qué las características heredadas no se "mezclan", sino que
pueden desaparecer y luego reaparecer en generaciones
posteriores?
¿De qué manera se originan las variaciones sobre las cuales actúa
la selección natural ?
El concepto de gen permitió comprender de qué manera las
variaciones podían originarse, preservarse y transmitirse
de una generación a la siguiente.
Gregor Johann Mendel
(1822-1884)
La combinación de la teoría de la evolución de Darwin con
los principios de la genética mendeliana se conoce como la
síntesis neodarwiniana o Teoría Sintética de la evolución.
Algunos aspectos de la Teoría Sintética recientemente han sido puestos
en tela de juicio, en parte como resultado de nuevos avances en el
conocimiento de los mecanismos genéticos producidos por los rápidos
progresos en biología molecular y, en parte, como resultado de nuevas
evaluaciones del registro fósil.
TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN
Evolución : cambio en la frecuencia de un alelo
dentro de un reservorio genético. Este cambio
puede ser causado por: selección natural,
deriva genética o cambios en la estructura de
una población (flujo genético).
TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN
EL SURGIMIENTO DE NUEVOS CARACTERES:
1 - Mecanismos de la herencia que producen variabilidad
2 - Supervivencia diferenciada de caracteres
3 - Microevolución y Macroevolución
4 - Especiación y extinción
1 - Mecanismos de la herencia que producen variabilidad
MUTACIONES: Cambio heredable del ADN
REPRODUCCIÓN SEXUAL
- Meiosis: distribución independiente
- Cross-over
- Combinación de 2 genomas: ♂ y ♀
2 - Supervivencia diferenciada de caracteres
a- Selección Natural: las condiciones del ambiente, favorecen o dificultan
(seleccionan) la supervivencia y reproducción de los
seres vivos.
Diferencias en fertilidad; Riesgo de muerte por depredadores; Atractivo sexual, Capacidad
para explotar recursos alimenticios, etc.: ATRIBUTOS O ADAPTACIONES
Éxito reproductivo diferencial
Variabilidad
La acumulación de estos cambios a lo largo de las generaciones: EVOLUCIÓN
b- Deriva génica
c- Flujo génico
b- Deriva génica
Ocurre en poblaciones
pequeñas
Un evento fortuito tiene
efectos desproporcionados.
Efecto Cuello de Botella:
reducciones drásticas del
tamaño de la población,
desastres naturales o
depredación. Ej: sp. en
extinción.
* La deriva genética tiende a formar una población homocigota
Efecto Fundador: una
población se origina
desde pocos
individuos. Ej Amish,
Pinzones
La población se ha originado a partir de una pequeña muestra de individuos que no era
representativa de la diversidad genética original.
Además de la baja diferenciación genética entre los individuos, las poblaciones con efecto
fundador pueden presentar alelos raros en exceso (enanismo y polidactilia)
c- Flujo génico:
Movilidad
“transferencia de genes de una población a otra”.
Inmigración y Emigración
4 - Especiación y extinción
“Aparición de una o más especies a partir de una pre-existente”
- Aislamiento geográfico, por ejemplo por fragmentación del hábitat o
migración (alopátrica).
- Cuando una especie nueva emerge en la misma región geográfica
(simpátrica).
Proceso de especiación por aislamiento
EVIDENCIAS DEL PROCESO EVOLUTIVO
1) PALEONTOLOGÍA
2) BIOGEOGRAFÍA
3) TAXONOMÍA
4) ANATOMÍA COMPARADA
5) EMBRIOLOGÍA
6) EVIDENCIAS GENÉTICA y BIOQUÍMICA
1) PALEONTOLOGÍA
Es la ciencia que estudia los fósiles de especies animales y vegetales
desaparecidas, y establece que cuanto más recientes sean los fósiles, tanto
más se parecerán a las especies actuales, y viceversa.
Fósil concepto: Son los restos conservados de organismos desaparecidos hace
mucho tiempo. Puede ser una parte dura inalterada (un diente o un hueso),
un moho en una roca, la petrificación (de madera o hueso), partes blandas
inalteradas o parcialmente alteradas (un mamut congelado).
Trilobites
Son buenos
fósiles
estratigráficos
que se
encuentran
durante todo el
Paleozoico, con
un máximo del
Cámbrico al
Silúrico.
Amonites
Constituyen
excelentes fósilesguía que han
permitido dividir el
Paleozoico a partir
del Devónico, y
todo el Mesozoico
Helecho, fósil vegetal de
edades carbonífera y
pérmica,
2) BIOGEOGRAFÍA
Ciencia que estudia la distribución geográfica de los seres vivos: Los animales
habitan generalmente la misma región que sus antepasados.
Ej:. Islas separadas en tiempos muy remotos (Madagascar), u otras surgidas
como consecuencia de algún fenómeno geológico (islas volcánicas, por
ejemplo), presentan una fauna propia no semejante.
3) TAXONOMÍA
Ciencia que se ocupa de la clasificación de los seres vivos: Las especies se
clasifican en géneros, y los géneros a su vez se reúnen en familias. El
parecido entre los seres vivos no es fruto del azar, sino de la existencia de
antepasados comunes.
4) ANATOMÍA COMPARADA
Estudia las diferencias y similitudes estructurales entre los grupos
animales. Órganos homólogos, análogos y órganos vestigiales.
Órganos homólogos poseen el mismo tipo de organización,
responden a un mismo plan arquitectónico o estructural,
debido a que tienen el mismo origen. Ej:el ala de un ave, la
aleta lateral de un delfín, el ala de un murciélago y el brazo y
mano del hombre
Órganos análogos tienen funciones semejantes en diferentes
organismos (ej: pulmones de mamíferos y tubos aéreos de
insectos).
La comparación de órganos análogos indican que los organismos
tienen ancestros distintos y en el curso de la evolución resolvieron
problemas comunes con estructuras similares (evolución
convergente).
Homología
Analogía
5) EMBRIOLOGÍA
Haeckel (1866) enunció su famosa ley biogenética fundamental: "la
Ontogenia, es decir, el desarrollo de un ser vivo, es una recapitulación
abreviada de la Filogenia, es decir, de su historia evolutiva".
6) EVIDENCIAS GENÉTICA y BIOQUÍMICA
Pruebas de hibridación entre los ADN de distintas especies
animales. Cuanto mayor sea el porcentaje de hibridación,
mayor será la semejanza entre las cadenas y el parentesco
entre las especies.
La comparación de secuencias génicas revela que los
organismos filogeneticamente cercanos poseen un mayor grado
de similitud de secuencia que los filogenéticamente distantes.
EVOLUCIÓN HUMANA
1º restos de homínidos
Características generales de los mamíferos
Presencia de glándulas mamarias.
Endotérmicos: generan calor metabólicamente.
Poseen adaptaciones asociadas al control de la pérdida de calor.
Poseen diafragma: músculo que participa en el proceso respiratorio.
Son vivíparos.
Corazón dividido en compartimientos.
Mandíbula inferior formada por un único hueso y una mandíbula superior que
no pueden mover en relación con el cráneo.
Paladar óseo que separa los conductos nasales de los digestivos.
Corteza cerebral desarrollada: lenguaje.
EVOLUCIÓN HUMANA
1- Etapas en la evolución Humana
Los pre-australopitecinos (7-6 m.a.)
Australopitecus (Lucy, 4-2,5 m.a.)
Homo habilis (2,5-1,8 m.a.; industria lítica; 650-800 cm3)
Homo erectus (1,8m.a; 850-880cm3; 1º en emigrar)
Homo sapiens (200.000 a)
2- Homo sapiens
Migraciones prehistóricas
Cráneo. Desplazamiento del
foramen magnum hacia la base del
mismo.
3- Bipedestación
Ventajas de la bipedestación
Columna vertebral. Curvaturas
que permiten soportar mejor el
peso de la parte superior del
cuerpo.
4- Aspectos morfológicos
Liberación de miembros superiores
Visión
Especialización
Pelvis. Ensanchamiento.
Huesos: articulaciones.
Pie. Apoyo, no aprensión.
Lucy (Australopithecus afarensis)
Edad: 3,2 millones años (El fósil fue fechado con fiabilidad
en el período 1990-1992 mediante la aplicación del
método del argón-argón datación radiométrica para la
ceniza volcánica que rodea Lucy).
Lugar de descubrimiento: Depresión de Afar, Etiopía
Fecha de hallazgo: 24 de noviembre 1974
Descubierto por: Donald Johanson, Maurice Taieb, Yves
Coopens & Tom Gray
Aumento del Tamaño del Cráneo
¿? PREGUNTAS ¿?
Un poco de historia…
Biología Antigua
500 AC hasta el 1600. Primeras ideas sobre el origen de la vida. Teoría de la
Generación Espontanea. Se comienza a describir la anatomía y fisiología
humana. Surgen nuevas disciplinas: botánica, zoología y taxonomía.
Aristóteles
Biología Moderna
Desde el siglo XVII hasta 1920. En 1590 Janssen crea el microscopio.
Surgen nuevas ciencias: citología, microbiología, genética y evolución.
Biología Actual
Desde 1920 a la actualidad. Avances tecnológicos: terapia
génica; clonación; genoma humano.
Continuará…
Ian Wilmut: creador de la oveja Dolly