Universidad Técnica Particular de Loja Gestión Ambiental Biología I Abril - Agosto 2007 Ponente: Blgo. Máximo Moreira

1. ESCUELA : PONENTE : BIMESTRE : BIOLOGÍA I CICLO : GESTIÓN AMBIENTAL I BIMESTRE Blgo. Máximo Moreira ABRIL – AGOSTO 2007

2. EVOLUCION ANTES DE DARWIN - Aristoteles, (384-322 a. C.) Scala Naturae - Anaximandro, (611-547 a.C.) desarrolló no sólo una teoría atómica sino también una teoría de la evolución - Carl von Linné, (1707-1778). nomenclatura actual. - Georges-Louis Leclerc de Buffon, (1707-1788), propuso que las especies podrían sufrir cambios en el transcurso del tiempo. - Erasmus Darwin, abuelo (1731-1802) dudaba que las especies fueran fijas y no cambiasen - William Smith (1769-1839), estudio distribución de los fósiles. Reconoció estratos geológicos.

4. CHARLES DARWIN Inglés Apasionado cazador y jinete Coleccionista de coleopteros, moluscos y conchas Botánico y geólogo aficionado 1831 buque de exploraciones H.M.S. Beagle, 5 años Fundador de la teoría moderna de la evolución, aunque no fue el primero en proponer que los organismos evolucionan o cambian

5. TEORÍA DE DARWIN Selección Natural, sobrevivientes “elegidos”. Las variaciones que aparecen en cada población y se heredan entre individuos son cuestiones de azar. No las produce el ambiente, ni una fuerza creadora ni el esfuerzo inconsciente de cada organismo

6. ATOMOS Y MOLECULAS

8. ISOTOPOS = # protones = número atómico ≠ # neutrones ≠ peso atómico Muchos isótopos son radiactivos, es decir el núcleo del átomo es inestable y emite energía cuando cambia a una forma más estable USOS: Determinación de la edad de fósiles y de las rocas fosilíferas Rastreadores por su emisión radiactiva Tratamiento de cáncer Bloqueos sanguíneos

9. Un e pasa de un nivel a otro si dona o recibe energía, esa energía necesaria para el salto de un nivel a otro es el salto cuántico (quantum) Mayoría de átomos comparten sus electrones MOLÉCULA: unión de 2 o más átomos. Son bastante estables a diferencia de la mayoría de átomos

10. Las moléculas se mantienen unidas por ENLACES Hay dos tipos de enlaces: iónico y covalente además puentes de hidrógeno IONICO: Ceden o atrapan electrones . COVALENTES: comparten electrones . Este es el enlace más fuerte por tanto posee mayor energía ENLACES DE HIDRÓGENO O PUENTES DE HIDRÓGENO, enlace débil y momentáneo

11. NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA SUBATOMICO ATOMICO MOLECULAR CELULAR VIDA MULTICELULARIDAD TEJIDOS ORGANOS ORGANISMOS BIOSFERA

12. EL AGUA

13. LA ESTRUCTURA DEL AGUA Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido a un átomo de oxígeno por un enlace covalente. Carga neutra, tiene igual número de e y protones. Molécula polar, ya que el núcleo de oxígeno arrastra e fuera del núcleo de H PUENTE DE HIDRÓGENO, es un enlace que se da por la fuerza de atracción entre dos regiones con carga opuesta de dos moléculas de agua, tienden a mantener la estabilidad estructural. Este tipo de enlace es más débil que un enlace iónico o covalente.

14. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DEL AGUA, INFLUIDAS POR LOS PUENTES DE HIDRÓGENO TENSIÓN SUPERFICIAL: es una consecuencia de la cohesión o la atracción mutua de las moléculas de agua (unión de moléculas de la misma sustancia). Distinto de adhesión que es la unión de moléculas de sustancias distintas ACCIÓN CAPILAR E IMBIBICIÓN La acción capilar se basa en la cohesión y adhesión Ej. Papel hig. La Imbibición o absorción es la penetración de agua en madera, semillas

15. RESISTENCIA A LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA Tiene un alto calor específico (la cantidad de calor que una cantidad dada de sustancia requiere para un aumento dado de temperatura) ALTO CALOR DE VAPORIZACIÓN Es el valor requerido para que un líquido cambie a gas 100°C CONGELAMIENTO En la mayoría de líquido la densidad aumenta a medida que la temperatura cae, esto no sucede en el agua, ya que en estado sólido ocupa más volumen que en estado líquido. El hielo flota.

16. FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA Función disolvente: casi todas las reacciones biológicas se dan a cabo en soluciones acuosas. Hay soluciones hidrofílicas e hidrofóbicas. Función bioquímica: actúa como materia prima para muchas reacciones químicas dentro de los organismo Función de transporte: todas las sustancias necesarias son transportadas por la sangre, linfa, hemolinfa, sudor, etc que están compuestos de agua Función estructural: por la presión osmótica que hay en las membranas o paredes de las células y que le dan una forma Función termorreguladora: difícil de cambiar cambios de temperatura, gracias a los puentes de hidrógeno

17. CICLO DEL AGUA La energía solar calienta a las capas externas del agua El agua se evapora Por ser más liviana que la atmósfera se eleva Se condensa en las nubes y se une formando gotas más grandes Se precipitan Al caer al suelo hay dos caminos: a. superficial, aportando a ríos, lagunas y mares b. Se infiltra abasteciendo aguas subterráneas

18. MOLECULAS ORGANICAS

19. Molécula orgánica todas las que contienen C Una sola célula bacteriana más de cinco mil clases de moléculas. Una célula animal el doble Compuestas de C H N O P S Tipos: Carbohidratos, compuestos de azúcares Lípidos, moléculas no polares, muchas contienen ácidos grasos Proteínas, compuestas de aminoácidos Nucleotidos, moléculas complejas que desempeñan papeles centrales en los intercambios energéticos y que también pueden combinarse para formar moléculas muy grandes conocidas como ácidos nucleicos)

20. Todas las moléculas contienen C H y O. Las proteínas además contienen N y S Los nucleótidos y algunos lípidos contienen N y P

21. EL PAPEL CENTRAL DEL CARBONO | 6 PROTONES -C- 6 NEUTRONES | EQUILIBRIO ES CON 10 ELECTRONES Puede formar 4 enlaces covalentes con cuatro átomos diferentes y entre si Una molécula orgánica deriva su configuración final de la dispo-sición de sus átomos de C, esqueleto. De la configuración de-pende las propiedades y función dentro de los sistemas vivos. Hidrocarburos, compuestos formados solo por C e H, moléculas orgánicas más simples

22. GRUPOS FUNCIONALES Determinan las propiedades químicas de las moléculas orgánicas Unidos al esqueleto de C, reemplazando a uno o más de los H. Ejm. Grupo –OH (hidroxilo). Conocer los grupos funcionales facilita reconocer moléculas particulares y predecir sus propiedades. Ej. Grupo carboxilo –COOH, propiedades de ácido Alcoholes, con sus grupos hidroxilos polares, tienden a ser solubles en agua Metilo, grupos funcionales no polares, insolubles en agua. Aldehído asociados con olores y sabores acres.

23. EL FACTOR ENERGÉTICO Los Enlaces covalentes que se encuentran comúnmente en las moléculas orgánicas, son enlaces fuertes y estables, sus electrones se mueven alrededor de dos o más núcleos atómicos. Su rompimiento y formación libera o usa energía Los seres vivos utilizan enzimas para minimizar el uso de energía

24. CARBOHIDRATOS O GLÚCIDOS Los carbohidratos están formados por tres tipos de compuestos: azúcares, almidones y celulosa. Se clasifican según el número de azúcares que contienen en: Monosacáridos, una unidad de azúcar, ribosa, glucosa, fructosa. Disacáridos, dos unidades de azúcar unidas covalentemente, sacarosa, maltosa, lactosa. Polisacáridos, más de dos unidades de azúcar, celulosa, almidón, glucógeno.

26. Aislantes y amortiguadores FOSFOLÍPIDOS Son lípidos anfipáticos que forman las membranas celulares. Compuestos por glicerol más 2 ácidos grasos y 1 grupo fosfato, además puede estar unido a un compuesto orgánico como la colina. El tercer C del glicerol ocupado por grupo fosfato. Las dos cabezas de los fosfolípidos difieren física y químicamente, la parte donde se encuentra el grupo fosfato es hidrofílica, mientras que los ácidos grasos son hidrofóbicos. Esta propiedad anfipática de los fosfolípidos les da la capacidad de semipermeabilidad a las células. Muy parecidos en función con los glucolípidos.

27. PROTEINAS O PROTIDOS Estructuradas básicamente por C, O, H y N; también con P, Fe, Mg, etc. Constituidas por grandes cadenas de aminoácidos (cadenas polipeptídicas) Existen 20 tipos de aa Holoproteína, formada únicamente por aa. Heteropropteína, unida a otras moléculas

28. AMINOACIDOS Los aa se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH 2 ) unidos a una cadena estructural de C. Los aa se unen entre si por enlaces peptídicos. El enlace peptídico lo forma el N del grupo amino de un aa con el C del grupo carboxilo de otro. Dipéptido, dos aa; tripéptido, tres aa; etc. Hasta 10 aa se llama oligopéptido, si es superior se llama polipéptido. Cuando son más de 100 aa es proteína.

29. NUCLEÓTIDOS Formadas por tres subunidades: un grupo fosfato, un azúcar de 5 C y 1 base nitrogenada. Ácidos nucleicos, cadena larga de nucleótidos. Pasan y traducen la información genética de las células. Los ácidos nucleicos son el ADN (ácido desoxiribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico), que traduce la información del DNA para la síntesis de proteínas. Los nucleótidos conformados por tres grupos fosfatos trabajan como moléculas transportadoras de energía, la cual la almacenan o liberan formando o rompiendo respectivamente los enlaces entre fosfatos.

30. LAS CELULAS

33. HETERÓTROFOS Y AUTÓTROFOS Hetero = otro trophos = el que se alimenta Satisfacción de requerimientos energéticos : Heterótrofos: dependen de fuentes externas de moléculas orgánicas para obtener su energía y sus moléculas estructurales Autótrofos: No requieren moléculas orgánicas procedentes de fuentes externas para obtener su energía o para usar como pequeñas moléculas de tipo estructural Sintetizan moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas Para la mayoría de fotosintéticos la energía es el sol, para los quimiosintéticos la energía liberada de reacciones inorgánicas específicas

34. CELULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

35. SEMEJANZAS Membrana externa : membrana celular o membrana plasmática que separa el citoplasma de la célula de su ambiente externo Material genético : información hereditaria. Reproducción y transmisión de características a la progenie Ribosomas : complejos proteicos y de RNA, encargados de la unión de aa en la síntesis proteica. Mayor tamaño en eucariotas.

38. DOMINIOS PROCARIOTAS EUCARIOTAS BACTERIA ARCHAEA EUKARYA EUBACTERIAS ARCHEOBACTERIAS ACIDOFILAS PROTISTAS ARCHEOBACTERIAS TERMOPLASMALES HONGOS ARCHEOBACTERIAS METANOBACTERIAS PLANTAS ANIMALES Unicelulares Forman racimos filamentos o cadenas Quimiosintéticas, fotosintéticas, heterotróficas

39. PROTISTAS Unicelulares y algunas multicelulares simples Heterótrofas y autótrofas fotosintéticas HONGOS Multicelulares Heterotróficos ANIMALES Multicelulares Heterotróficos PLANTAS Multicelulares Autotróficos fotosintéticos unas células fotosintéticas-hojas-dan sacarosa unas células heterotróficas-raíz-reciben sacarosa

40. COMO ESTAN ORGANIZADAS LAS CÉLULAS

43. MEMBRANA CELULAR Define límites, mantiene diferente de su entorno, regula transito de sustancias define organelas separándolas del citosol. Consiste en: - Delgada capa de fosfolípidos y proteínas - 7 y 9 cm de grosor - Rodeadas por medio acuoso, por esto los fosfolípidos forman una bicapa. Los fosfolípidos se ubican apuntando con sus COLAS HIDRO-FOBICAS de ácidos grasos hacia el INTERIOR (de la bicapa) y sus CABEZAS HIDROFÍLICAS DE FOSFATO apuntando hacia (cada cara) EXTERIOR. - Además hay colesterol (insertas entre las colas hidrofóbicas) y proteína (embutidas en la bicapa).

48. … Contiene el DNA (lineal) fuertemente unido a proteínas histonas y no histónicas Cada DNA con sus proteínas histónicas y no histónicas constituye un cromosoma Cuando una célula no se está dividiendo los cromosomas se ven como una maraña de hilos delgados llamada cromatina Cuando la célula se divide la cromatina se condensa y los cromosomas se hacen visibles como entidades independientes. Nucléolo , conjunto de delicados gránulos y fibras diminutas, hay dos por núcleo, aunque solo uno es visible, aquí se construyen las subunidades que constituyen los ribosomas

51. EL CITOESQUELETO Armazón proteico filamentoso da la forma estable, mantiene su organización, le permite moverse, posiciona sus organelas y dirige el tránsito intracelular. Movimiento Hay dos mecanismos diferentes de movimiento celular: montaje de proteínas contráctiles entre las que los filamentos de actina desempeñan un papel importante, y estructuras motoras permanentes los cilios y flagelos

52. Ribosomas Organelas más numerosas No tienen una membrana, formadas por dos subunidades cada una formada por un complejo de RNA ribosómico y proteínas. Estas dan inicio a las proteínas, es decir ensamblan los aminoácidos La distribución de los ribosomas en una célula depende del modo como se utilicen las proteínas recién sintetizadas: - En el citoplasma cuando las proteínas sintetizadas son para uso de la misma célula, Ej. hemoglobina (glóbulos rojos inmaduros) - Están en el retículo endoplasmático cuando deben elaborar material que debe ser exportado hacia la membrana o hacia fuera Ej. colágeno, enzimas digestivas, hormonas o mucus

53. Vacuolas y vesículas Vesículas : sacos rodeados de membranas. Función: almacenamiento temporario y transporte de materiales interna, hacia adentro y hacia fuera de la célula Se distinguen por su tamaño, función y composición Vacuola (tipo de vesícula de plantas y hongos), su membrana se conoce como tonoplasto. Llenas de fluido Función: soporte a la hoja incrementa el tamaño celular y la superficie expuesta; mantienen la turgencia celular y pueden almacenar temporariamente nutrientes o productos de desecho

54. Retículo endoplasmático Es la mayor parte del sistema de endomembranas. Son sacos aplanados, tubos y canales conectados entre si. El RE rugoso y el liso son continuos RE rugoso: con ribosomas adheridos. Presentes en células que exportan proteínas. Continuo con la membrana externa de la envoltura nuclear. RE Liso: sin ribosomas

55. MOVIMIENTO DE AGUA Y SOLUTOS El agua se mueve de una región de potencial hídrico mayor a una región de potencial hídrico menor. El potencial hídrico está definido por la gravedad, presión, concentración de partículas disueltas (Mayor concentración de soluto menor concentración de agua) Mayor concentración de agua (pureza) mayor potencial hídrico El potencial hídrico nos permite predecir el modo en que se moverá el agua en distintas circunstancias

56. Hay dos mecanismos involucrados en el movimiento del agua: Flujo global (mueve agua y solutos de una parte de un organismo multicelular a otra) Difusión (mueve moléculas y iones hacia adentro, hacia fuera y a través de la célula). Osmosis.

57. TRANSPORTE MEDIADO POR PROTEÍNAS Y VESÍCULAS Canales de transporte (no se unen al soluto) Proteínas transportadoras o Carrier (se unen y pueden cambiar un poco la configuración de la molécula, temporal) Si el transporte que ocurre a través de estas proteínas es a favor de la gradiente de concentración, se llama transporte pasivo , si ocurre en contra de la gradiente, es decir desde el sitio de menor concentración al de mayor concentración de la sustancia a ser transportada, se llama transporte activo. Las vesículas se mueven desde los complejos de Golgi a la superficie de la célula, exocitosis: o endocitosis incorporaciones. Se conocen tres formas de endocitosis: la fagocitosis (células comiendo), la pinocitosis (células bebiendo) y la endocitosis mediada por receptor, todas ellas requieren E.

58. UNIONES Y COMUNICACIÓN CELULAR En células vegetales plasmodesmos En células animales, por membranas uniones nexus . Permiten el intercambio de materiales entre las células

59. EL FLUJO DE ENERGÍA

61. El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones bioquímicas que ocurren en una célula. A las reacciones de ruptura de una molécula se conocen como catabolismo y proporcionan energía; en cambio las reacciones que requieren de energía se las llaman anabólicas y son reacciones de formación de nuevos compuestos.

62. Acción enzimática y ATP Todas las reacciones bioquímicas que se producen en un ser vivo necesitan de una sustancia que actúa como catalizador, éstas sustancias son las enzimas, que actúan disminuyendo la cantidad de energía necesaria para activar una reacción y aumentando su velocidad.

63. Las enzimas son moléculas proteicas globulares de gran tamaño y con alta especificidad frente a las sustancias con las que reaccionan El ATP es la forma de almacenaje de energía de más fácil acceso para la célula en sus procesos metabólicos.

64. GLUCÓLISIS Y RESPIRACIÓN

65. La primera fase en la degradación de la glucosa es la glucólisis, se da en el citoplasma, en la que la molécula de glucosa original con seis carbonos pasa a formar dos moléculas de ácido pirúvico, con tres carbonos cada una. La segunda fase conocida como la respiración, se da en la mitocondria, es un proceso que necesita de oxígeno (O2), se desarrolla en dos etapas el ciclo de Krebs y el transporte de electrones. En este proceso las moléculas de tres carbonos de ácido pirúvico pasan a moléculas de dos carbonos e ingresan en el ciclo de Krebs en donde se oxidan completamente hasta formar dióxido de carbono

66. La etapa final de este ciclo implica una cadena de transportadores de electrones y enzimas que logra capturar la energía química contenida en los enlaces de la glucosa. Como un balance total del ciclo de descomposición de una molécula de glucosa se pueden obtener 38 moléculas de ATP, representando este dato el total de energía de este ciclo catabólico.

67. FOTOSINTESIS, LUZ Y VIDA

68. TIPOS DE CLOROFILA Varían en su estructura molecular: (fig. 9-4) Clorofila a: involucrada directamente en la transformación de la energía lumínica en química. Clorofila b: Carotenoides: beta caroteno. Rojos, anaranjados o amarillos Las otras clorofilas y carotenoides absorben longitudes de luz diferentes de la clorofila a. Actúan como pantallas que transfieren la energía a la clorofila a (fig. 9-5)

70. La clorofila puede convertir energía lumínica en química solamente cuando esta asociada con ciertas proteínas e incluida en una membrana especializada Espectro de acción: fotosíntesis total efectuada por una hoja bajo diferentes long.de onda (fig. 9-6)

71. Para saber que hay relación entre la fotosíntesis y los pigmentos hay que tener presente que hay una cierta correspondencia entre el espectro de absorción de las clorofilas a y b con el de acción de la fotosíntesis: se observa que hay dos picos uno en el rojo y otro en el azul (fig. 9-7)

73. LAS MEMBRANAS FOTOSINTÉTICAS: EL TILACOIDE Cloroplasto-tilacoides, membranas internas con pigmentos fotosintéticos. Forma de saco aplanado (fig. 9-8) Número de cloroplastos variable por célula: alga Chlamydomonas 1, la célula de cualquier hoja 40 a 50. Hay 500.000 cloroplastos por mm 2 Procariotas carecen de cloroplastos y los tilacoides son quienes forman parte de la membrana celular.

74. Estructura del cloroplasto Rodeado por dos membranas separadas por un espacio intermembranoso. Membrana interna es lisa. Tilacoides son tercera membrana. Estroma rodeando los tilacoides y llenando el interior del cloroplasto. Los tilacoides tienen un compartimiento adicional, espacio tilacoide. Grana, pilas de tilacoides. Orientados entre si. (fig. 9-9)

78. En la primera etapa, la luz es absorbida por las moléculas de clorofila a, en membranas de tilacoide, sus electrones lanzados a niveles energéticos superiores y se forma ATP y se reduce una molécula transportadora de electrones, NADP y se reduce a NADPH. Este proporciona energía directamente a los procesos biosintéticos que requieren gran ingreso de energía. Se escinden moléculas de agua formando oxígeno libre. Este proceso suministra electrones que reemplazan a los lanzados desde la clorofila a.

80. FASES DE LA FOTOSINTESIS

81. FOTOSISTEMAS