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Guia modularbiologia

Este documento presenta una introducción al campo de estudio de la biología. Explica que la biología estudia a los seres vivos y describe sus niveles de organización y propiedades características. También resume las principales teorías sobre el origen de la vida, incluyendo la teoría de la biogénesis de que todo ser vivo procede de otro. Además, introduce conceptos como el método científico y algunos instrumentos básicos de laboratorio usados en biología.

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Guías Modulares de Estudio Biología I
Semana 1: El campo de Estudio de la Biología
El campo de estudio de la Biología • Objetivos: – Reconocer la Biología como ciencia natural, por medio del análisis de los seres vivos para establecer sus niveles de organización y la importancia del método experimental. – Describir las propiedades que presentan los seres vivos, a través de la caracterización de sus funciones, para comprender sus principios biológicos. – Reconocer las diversas teorías sobre el origen de los seres vivos, mediante la comparación de sus fundamentos y la metodología empleada, para explicar su origen. – Revisar la teoría de la síntesis abiótica, mediante el análisis de los fundamentos de la quimiosíntesis, para comprender la explicación científica sobre el origen de la vida.
Introducción • La palabra biología viene de los vocablos griegos: – Bios = Vida – Logos = Ciencia o tratado • Por lo tanto la BIOLOGÍA es la ciencia que estudia a los seres vivos • Al principio de la historia, los pensadores se preguntaban que era la vida, hoy esto ya no es necesario y actualmente, el campo de la biología se centra en el estudio del origen, evolución, análisis estructural y funcional, capacidad de adaptación, herencia, formas de reproducción y la manera como se relacionan entre si los seres vivos.
1.1 Los seres vivos en la naturaleza • Desarrollo histórico de la Biología: • Demócrito (Grecia, 470-380 a. de C.) imaginó que la materia con la que está formada todo el universo estaba compuesta por partículas diminutas a las que llamó átomos y creia que la vida se daba por el tipo de átomos con que se formaban los objetos. (Teoría Mecanicista o materialista) • Aristóteles (Grecia, 384-322 a. de C.) creía que la vida era el resultado de la interacción entre la materia que la forma y la fuerza de un principio vital, sobrenatural, que le daba vida a las cosas (Teoría Vitalista o Finalista). • En los avances de las últimas décadas se han empleado técnicas de la química y la física para descubrir tanto la estructura molecular como las bases que rigen las funciones metabólicas de los seres vivos, originando las disciplinas biológicas llamadas bioquímica y biofísica. Este enfoque de estudio se le denomina biología molecular.
Algunas disciplinas biológicas • Botánica • Paleontología • Zoología • Taxonomía • Microbiología • Evolución • Parasitología • Ornitología • Citología • Inmunología • Histología • Bioquímica • Genética • Anatomía • Embriología • Ecología Ejercicio: Busca en la bibliografía dada los campos de estudio de éstas disciplinas biológicas
Relación de la Biología con otras ciencias • La Biología se apoya de otras ciencias para el estudio de los seres vivos: – Geografía: La biología guarda una estrecha relación con esta ciencia, cuando se toma en cuenta el lugar y las condiciones ambientales del proceso biológico que se estudia. – Matemáticas: Las estimaciones numéricas se hacen necesarias en la ciencia de la vida, con mucha frecuencia se requiere calcular la velocidad de reproducción de determinados organismos, su densidad de población, etc. – Química y física: Estas dos ciencias han apoyado a la biología , especialmente en las últimas décadas, tanto que sus aportaciones han constituido las disciplinas biológicas llamadas bioquímica y biofísica.
Niveles de organización de la materia Se ha identificado con este nombre a la secuencia de complejidad en que se ha estudiado a la materia viva, y va desde la materia subatómica hasta la biosfera. •BIOSFERA • Es el espacio que comprende la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera, donde funciona la vida. •ECOSISTEMA • Es la unidad de la naturaleza integrada por todos los seres vivos (comunidad) relacionándose con su medio físico. •COMUNIDAD • Conjunto de varias poblaciones en convivencia •POBLACIÓN • Conjunto de individuos de la misma especie que habita en un lugar determinado •INDIVIDUO MULTICELULAR • Organismo formado por aparatos y sistemas •APARATOS Y SISTEMAS • Conjunto de órganos que forman una unidad funcional.
Niveles de organización de la materia • ÓRGANO • Conjunto de tejidos que se agrupan para desempeñar una función o funciones específicas. • TEJIDO • Conjunto de células semejantes en su forma y función • CÉLULA • Unidad estructural y funcional básica de los organismos, formada por compuestos orgánicos e inorgánicosen estado coloidal y en constante actividad química, regulada por los ácidos nucleicos. • MOLÉCULA • Formada por dos o más átomos • ÁTOMO • Son las unidades básicas de los elementos • PARTÍCULAS SUBATÓMICAS • Protones, neutrones y electrones
El pensamiento científico • La biología tuvo su origen basado en los conocimientos acumulados por el hombre, a los cuales llegó mediante su observación y experiencia (Conocimientos empíricos) • El conocimiento científico se distingue del empírico por su contenido, ya que posee un cuerpo de conocimientos organizados que pretende alcanzar la verdad de algo por medio de su método, a través del cual se verifican o rechazan suposiciones de la razón por medio de la experimentación
El pensamiento científico • Las principales características que distinguen al pensamiento científico son: – Objetividad: Es la característica del pensamiento científico que lo ubica en la realidad, reconociendo su validez a pesar de los factores subjetivos o sentimentales del investigador. – Racionalidad: Distingue al conocimiento científico de la intuición en la explicación del fenómeno natural que se estudia, aquí la razón es la fundamentación del objeto de estudio. – Sistematización: Se refiere al ordenamiento en que se estructura el conocimiento científico. – Verificabilidad: Es la confirmación o rechazo de la hipótesis, o sea, la suposición de la causa del fenómeno que se estudia y que al someterla a las pruebas correspondientes llegan a confirmar o rechazar si es cierta.
El método científico o experimental • El método científico es una serie ordenada de operaciones que el hombre de ciencia realiza ante un problema, cuestionado por algún fenómeno natural y que lo conducen al logro de nuevos conocimientos o a reforzar los ya obtenidos. • Los pasos del método científico son: • Observación • Planteamiento del problema • Formulación de hipótesis • Diseño del experimento • Experimentación • Confirmación o rechazo de hipótesis Ejercicio: Busca en la bibliografía dada las características de cada uno de los pasos del método científico
Instrumentos de uso cotidiano en el laboratorio de Biología • Balanza de laboratorio: También llamada analítica o de precisión, se usa para pesar objetos de poco peso. – Para medir el volumen de los líquidos se emplean probetas, vasos y otros recipientes graduados. – Para medir la temperatura se emplea el termómetro, que consta de un tubo capilar unido a un bulboque contiene mercurio o alcohol teñido de rojo y que es sensible a las variaciones de temperatura, así aumenta su volumen al calentarse y al enfriarse lo disminuye, señalando los grados de temperatura detectados. • El microscopio: Este aparato permite observar especímenes tan pequeños que escapan a la simple vista. Existen diversos tipos de microscópios, desde la lupa, que es un microscopio simple formado por una sola lente, hasta el microscopio electrónico.
El microscopio
El microscopio • El microscopio de luz o microscopio compuesto es el más usual en los laboratorios dedicados a la enseñanza. • Está formado por un tubo con dos lentes a lo largo , en su extremo inferior se localizan: – Objetivos: Son lentes de diferentes grados de aumento que van colocados en el revolver – Revolver: Disco giratorio que permite situar en el lugar preciso al objetivo – Oculares: Se encuentran en el extremo superior del tubo, es donde ponemos el ojo. – Platina: Pieza metálica con dos pinzas donde se coloca lo que se quiere observar (sobre un portaobjetos) – Condensador: Se encuentra debajo de la platina, entre esta y la fuente de luz y sirve para enfocar la luz sobre la muestra. – Diafragma: Se encuentra en el condesador y sirve para regular la luz, eliminando los rayos luminosos que en forma oblicua podría tornar borrosa la imagen
Características de los seres vivos • Los seres vivos presentan características que les son comunes como: – Organización: Propiedad de los organismos vivos de realizar procesos ordenados en forma coordinada entre si – Metabolismo: Proceso que consiste en transformar los alimentos ingeridos a materia y energía necesarias para la vida – Crecimiento: Como consecuencia de los procesos metabólicos el organismo crece, proceso que consiste en un incremento gradual de su tamaño por el crecimiento de sus estructuras internas. – Reproducción: Proceso biológico en el que un ser vivo transfiere su código genético a organismos semejantes a ellos. – Adaptación: Capacidad de los seres vivos de adecuarse a su medio gracias a su acervo genético – Irritabilidad: Es la capacidad de los seres vivos de responder a los estímulos del medio
Origen de los seres vivos • El hombre en sus distintas etapas del desarrollo de su civilización y ante la inquietud de conocer cómo se originaron los seres vivos, ha tratado de dar una explicación a este importante acontecimiento a través de diferentes teorías: • Creacionista o teológica: La vida se originó de un acto sobrenatural por acción de un ser supremo, quien creó a todos los seres vivos. • Generación espontánea: Los seres vivos se pueden reproducir a partir de algúm material inorgánico (Aristóteles, Johann B. Helmont) • Panspermia o cosmológica: La vida en la tierra tuvo su origen a partir de esporas o bacterias que llegaron del espacio exterior(Svante Arrenius, 1908).
Teoria biogenísta o biogénesis • El principio de la biogénesis señala que “Todo ser vivo procede de otro” y es la postura actual de la biología. Sus principales defensores fueron: – Francesco Redi (Italia 1668): Su experimento consistió en colocar trozos de carne en dos frascos: uno cubierto con una gasa y el otro abierto, los gusanillos blancos que dan origen a las moscas solo se hallaban sobre la carne depositada en el frsaco abierto, en el frasco abierto estaban sobre la tela. – Lazzaro Spallanzani (Italia 1767): Demostró que si se hervía un caldo nutritivo en un matraz y luego se sellaba el cuello del recipiente, éste no producía microorganismos, en cambio cuando se rompía el cuello del matraz, el caldo se contaminaba y aparecían en él diversos tipos de microorganismos. – Louis Pasteur (Francia 1862): Un experimento de este cientifico consistió en poner a hervir sustancias orgánicas dentro de un matraz, dandole forma de S o cuello de cisne, de esta forma el aire podía llegar en forma indirecta a la sustancia, quedando atrapado en la curvatura del cuello cualquier tipo de bacterias o esporas. Al romper el cuello del matraz la sustancia se contaminaba con los microorganismos del aire en unas cuantas horas.
Experimento de Pasteur Experimento de Redi Experimento de Spallanzani
1.3 Teorias sobre el origen del Universo • Cuando tenemos la oportunidad de observar la enorme cantidad de cuerpos luminosos suspendidos en un cielo limpio nos hemos preguntado: ¿qué tamaño tendrá esa bóveda celeste?, ¿cuántos astros la ocuparán?, ¿qué distancia habrá hasta ellos?, ¿cómo se habrán originado?, ¿habrá vida en ellos?. • Estas preguntas nos las hemos hecho los humanos a todo lo largo de la historia y en todas las civilizaciones. Se le ha dado origen divino a lo desconocido y así los primeros humanos les dieron categoria de dioses a las estrellas y astros y creian que los fenómenos del cielo estaban dirigidos por esos dioses. Hoy los científicos exponen teorías que tratan de contestar estas preguntas, aunque siempre como meras especulaciones, ya que no es posible probar que así es como sucedió.
Teorías del origen del Universo • Teoría del Estado Contínuo: También conocido como del estado invariable (Fred Hoyle) explica: “El universo no ha tenido principio ni tendrá fin, siempre ha existido y por tanto es infinito en tiempo y espacio”. • Teoría del Big-Bang: El Universo se origina de una gran explosión y su continua expansión a partir de un núcleo comprimido de partículas subatómicas (núcleo primitivo). • Del Universo Pulsante: Explica que a la fase de expansión del Universo corresponderá una de contracción, haciendo que las galaxias retrocedan hacia su punto inicial, dentro de un ciclo de 80 mil millones de años, para formar una masa de material concentrado que dará orígen a otra gran explosión.
Teoría del Big Bang • Hace 15 mil millones de años ocurrió la gran explosión y arrojó un material que se convirtió en hidrógeno (elemento más abundante y sencillo). • Según esta teoría la historia del universo se divide en 4 etapas: – Big Bang, 1a etapa: Se calcula que sucedió hace 15 mil millones de años. – Formación de galaxias, 2a etapa: En esta etapa se forman las galaxias y estrellas a partir de Hidrógeno. Hace 10 mil millones de años. – Sistema solar, 3a etapa: Formación de la segunda generación de estrellas (Nuestro sol) Hace 5 mil millones de años. – Etapa actual, 4a etapa: El origen de la vida se cree que haya acontecido hace 3500 millones de años.
Teorías sobre el origen de la Vida • Conocidas la idea de Pasteur de que la vida se origina de la vida y no por generación espontánea, la teoría evolucionista de Darwin y con las aportaciones de la física y la química, en las primeras décadas del siglo XX se realizaron importantes trabajos encabezados por el bioquímico A. I. Oparin, donde se planteaba el problema del origen de la vida a través del proceso evolutivo de la materia.
Teorías sobre el inicio de la vida en la Tierra • Teoría de la síntesis abiótica: Propone que las primeras manifestaciones vivientes se originaron a partir de sustancias sencillas que evolucionaron lentamente por procesos físico – químicos en el ambiente primitivo de la Tierra • Evolución de los compuestos químicos: Los gases dieron orígen a la primitiva atmósfera de la Tierra: Nitrógeno, monóxido de carbono, fósforo. Había una abundante energía que provenía de las descargas eléctricas de las tormentas, radiaciones cósmicas y UV del sol, meteoritos y actividad volcánica. En este ambiente, los gases volcánicos (H) reaccionaban para formar otros como metano y amoniaco. De esta forma se creó una atmósfera con gases reductores como monóxido de carbono, ácido sulfhídrico, vapor de agua e hidrógeno, donde se cree que se formó la vida
Evolución de los compuestos químicos • La acción de los diferentes tipos de energía presentes en la superficie de la Tierra, provocó que a partir del material de la atmósfera se sintetizaran por procesos físico-químicos moléculas sencillas orgánicas como aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos y bases nitrogenadas. Después, estas subunidades llegaron a estructurar por polimerización las macromoléculas orgánicas: carbohidratos, nucleótidos, lípidos y proteínas. • Modelos precelulares: También llamadas protobiontes, son las microestructuras que según algunos científicos son los precursores de las células actuales.Estos modelos delimitados por una membrana semipermeable fueron capaces de interactuar con su medio circundante a través de un metabolismo primitivo que se manifesta al absorber sus nutrientes, desarrollar su capacidad de crecer y dividirse, convirtiendose en estos protobiontes y que representan la transición entre los compuestos orgánicos y las primeras formas vivientes.
Modelos precelulares •Científicos que propusieron el modelo precelular: •Oparin propuso su modelo a los que llamó coacervados •Stanley Miller construyó un aparato que simulaba las condiciones de la Tierra primitiva cuando se originó la vida. Obtuvo moléculas orgánicas como cetonas, aldehídos, ácidos carboxilicos y lo más importante, aminoácidos (que forman proteínas). •Sydney Fox obtuvo por síntesis abiótica unas pequeñas gotas del tamaño de una célula bacteriana a las que llamó microesférulas. •Alfonso Herrera realizó importantes experimentos sobre los procesos que pudieron haberle dado origen a los precursores de las primeras células, utilizando sales de amoniaco y formaldehído, de los que obtuvo la formación de microestructuras coloidales que él llamó sulfobios, que tenían una organización semejante a las células.
Examen muestra (Semana 1) • ¿Qué diferencias hay entre la idea vitalista y la mecanicista? • ¿Cuáles son las ciencias que más apoyan a la biología y cómo lo hacen? • ¿Cuál es el propósito de estudiar los niveles de organización de la materia? • ¿Qué diferencias hay entre el conocimiento científico y el empírico? • ¿Qué características tiene el conocimiento científico? • ¿Qué significa objetividad y sistematización del conocimiento científico? • ¿A través de qué característica del pensamiento científico se puede confirmar o rechazar una hipótesis? • Define el método experimental y explica sus principales pasos • ¿En que consiste la utilidad del microscopio? • Define las siguientes propiedades de los seres vivos: Metabolismo, Adaptación y Irritabilidad • ¿Cómo explica la teoría del Big Bang la formación del Universo? • Define la teoría de la síntesis abiótica • ¿Qué son los coacervados y las microesferulas?
Semana 2 La célula
La célula • Objetivos: – Explicará los principales elementos y compuestos inorgánicos y orgánicos de los organismos vivos, sus características, e importancia estructural y funcional en los seres vivos, a través del análisis de sus propiedades químicas y físicas. – Describirá la estructura y función de los diferentes organelos celulares, a través de una revisión documental enfatizando en la unidad y diversidad celular en eucariotes.
2.1 Química de la Vida • Bioelementos: Elementos que entran en la composición química de seres vivos. • Bioelementos primarios (forman el 99 % de los seres vivos): S, P, O, N, C, H. – Azufre – Fósforo – Oxígeno 74% – Nitrógeno 5% – Carbono 10% – Hidrógeno 10% • Elementos secundarios (solo forman el 1% de los seres vivos): Na, Cl, Mg, Ca, K. • Elementos secundarios variables, debido a que están presentes solamente en algunas células y otras no: Pb, Zn, V, Br, Ti,
Bio-moléculas • Son los compuestos de los que están formados principalmente los seres vivos: • Bio-moléculas inorgánicas: – Agua H2O – Sales inorgánicas – Gases • Bio-moléculas orgánicas: – Carbohidratos – Lípidos – Proteínas – Ácidos Nucleicos
Bio-moléculas inorgánicas • Agua. – * Constituye el 50 a 99% * Es el disolvente del protoplasma * Vehículo de intercambios * Interviene químicamente en reacciones * Le da plasticidad a los tejidos * Permite amortiguar la temperatura * Distribuye el calor uniformemente * Absorbe calor cuando cambia de líquido a gaseoso * Puede estar en estado libre o combinada químicamente • Sales inorgánicas. – * Intervienen en la disolución de ciertas sustancias * Regulan la acidez v el contenido en agua * Constituyen las formaciones esqueléticas * Desempeñan una función nutritiva * Pueden ser: cationes y aniones
Bio-moléculas orgánicas • Los compuestos orgánicos se caracterizan por que sus moléculas contienen carbono, el cual se une a otros elementos como el hidrógeno, el nitrógeno el azufre y el fósforo. • Las biomoléculas orgánicas más importantes son: – Carbohidratos – Lípidos – Proteínas – Ácidos Nucleicos
Carbohidratos • Los carbohidratos, también llamados hidratos de carbono o azúcares, están compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. • Estos compuestos son producidos por los vegetales durante el proceso de la fotosíntesis • Representan una muy importante fuente de energía para los seres vivos al formar parte de su alimentación • Se clasifican en: • Monosacáridos: (mono=uno) son los azúcares formados por una sola unidad de carbohidrato. • Oligosacáridos: (oligo=pocos) son formados por pocas unidades de carbohidratos. • Polisacáridos: (poli=muchos) son grandes cadenas de cientos y hasta miles de unidades de carbohidratos.
Carbohidratos • Monosacáridos • Participan también en la formación de carbohidratos más complejos. • Los más conocidos por su importancia en la vida son los que contiene 5 o 6 átomos de carbono – 5C=Pentosas 6C=hexosas • Hexosas más importantes: Glucosa, que es la hexosa más importante ya que es la principal fuente de energía de los seres vivos y la fructosa que es una azúcar presente en las frutas • Pentosas más importantes: Desoxirribosa, participa en la composición del DNA (ácido desoxirribonucleico) y la Ribosa que participa en la composición del RNA (ácido ribonucleico) • Oligosacáridos • Los más conocidos son los disacáridos, especialmente: – Sacarosa = Azúcar de mesa – Maltosa= Azúcar de la malta (cerveza) – Lactosa= Presente en la leche • El enláce que une las unidades de carbohidratos se llama “enlace glucosídico” • La sacarosa esta formada por una molécula de glucosa y otra de fructosa
Polisacáridos • Los más conocidos por su importancia son: – Almidón: formado por largas cadenas de glucosa, al metabolizarse, es una fuente muy importante de glucosa para las células. Se encuentra en vegetales como la papa, plátano, cereales, camote. – Celulosa: funciona principalmente como estructura de las plantas. Los animales hervívoros aprovechan la glucosa por medio de la acción de microorganismos que separan los enlaces entre glucosas de la celulosa. – Glucógeno: se almacena en el hígado y los músculos y de ahí se utiliza al descomponerse en glucosa
Lípidos • Son un grupo de compuestos orgánicos con diferentes características de tamaño, forma y/o composición. Su característica común es que son solubles en compuestos orgánicos como alcohol, gasolina, eter, benceno, cloroformo. • Importancia biológica: – Componentes de las membranas celulares – Reserva de energía para las células • Entre los lípidos de importancia biológica se encuentran: • Triglicéridos: También llamados grasas o aceites. • Estan formados por tres cadenas de ácidos grasos unidas a los grupos hidroxilo de la molécula de glicerol. • Se clasifican por su nivel de saturación en: – Grasas saturadas: Grasa animal, manteca, mantequilla. – Grasas insaturadas: Aceites vegetales.
Lípidos • Fosfolípidos • Son muy semejantes a los triglicéridos en su estructura química, solo que contienen un grupo fosfato en lugar de uno de los tres ácidos de los triglicéridos. • Forman parte de algunos alimentos como la lecitina, yema de huevo, mariscos. • Forman parte del tejido nervioso y en las membranas de las células • Esteroides • Están formados por 4 anillos de carbono entrelazados, tres de 6 carbonos y uno de 5. • Más conocidos: • Hormonas: estrógeno, progesterona, testosterona. • Colesterol: membrana celular de animales
Proteínas • Son macromoléculas (grandes cadenas) formadas por polipéptidos. • Cada polipéptido es una cadena de aminoácidos unidos por enlaces “peptídicos” • Un aminoácido es un compuesto químico formado por un grupo amino y un grupo carboxilo. • En la formación de proteínas participan 20 aminoácidos naturales, que podemos encontrar en diferentes tipos de alimentos como leche, carne de pollo, res, pescado, puerco, etc, soya, maíz, frijol y arroz. • En general el organismo puede transformar un aminoácido en otro según le haga falta. Pero hay 8 aminoácidos que no puede producir por si mismo, los llamados aminoácidos esenciales: • Lisina Isoleucina • Treonina Metionina • Leucina Triptófano • Valina Fenilalanina
Niveles de organización de las proteínas. • Por su configuración en el espacio, las proteínas presentan cuatro niveles estructurales: – Estructura primaria: Es el acomodo lineal que tienen los aminoácidos dentro de la proteína, una secuencia ordenada de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. – Estructura secundaria: Se forma de los acomodos en el espacio que adoptan las cadenas polipetídicas: – Hélice alfa (α) en forma de escalera de caracol o resorte estirado. – Lámina plegada beta (β) – Estructura terciaria: Conformación muy compleja, generalmente globular, que adquieren las estructuras secundarias al replegarse en si mismas. – Estructura cuaternaria: Se presenta cuando dos o más cadenas interactúan formando una proteína gigantesca, como la hemoglobina.
Niveles de organización de las proteínas. Ejemplo de estructura primaria: Ejemplos de estructuras secundarias: Ejemplo de estructura cuaternaria: Ejemplo de estructura terciaria:
Ácidos nucleicos • Son el Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y Ácido Ribonucleico (ARN) • Los ácidos nucleicos son moléculas de largas cadenas de subunidades llamadas nucleotidos: • Los nucleotidos están formados por una base nitrogenada, una pentosa y un grupo fosfato • El ADN forma las unidades de la herencia llamadas genes que son códigos químicos que indican el tipo de proteínas que las células del organismo deben producir. • El ADN puede hacer copias de si mismo cuando la célula o el organismo se reproduce o y transmite su información al ARN. • El ARN ejecuta la información codificada que le transmitió el ADN y produce las proteínas con el orden de aminoácidos especificados.
Nucleótido
ADN y ARN • El ADN lo forman dos polímeros largos, sostenidos por enlaces de hidrógeno y enrollados en forma de una doble hélice. Cada polímero está formado por una cadena de nucleótidos. Debido a que exiten 4 bases nitrogenadas hay 4 nucleótidos dierentes para el ADN : Adenina, Guanina, Timina y Citosina. La pentosa del DNA es la desoxirribosa. • El ARN es un polímero sencillo (de una sola cadena) y no tiene forma hélice. Las bases nitrogenadas presentes en el ARN son Adenina, Guanina, Citosina, igual que en el ADN con la diferencia de la cuarta base nitrogenada que en el ARN es Uracilo. La pentosa del ARN es la Ribosa.
2.2 Organelos celulares • En las células eucariotas se distinguen dos compartimientos principales delimitados por la membrana: el citoplasma y el núcleo. El citoplasma es la sustancia formada de compuestos orgánicos e inorgánicos en estado coloidal y en el que se encuentran distribuidos los organelos celulares. Entre los organelos delimitados por membrana se encuentran: Cloroplastos: Son organelos de la célula vegetal que contienen clorofila que participa en la fotosíntesis. Están formados por una doble membrana, en su interior se encuentran las pilas de discos llamados tilacoides y cada pila de tilacoides recibe el nombre de grana.
Organelos con membrana • Mitocondrias: Son cuerpos ovoides o cilíndricas formados por una doble membrana, una externa lisa y otra interna replegada en forma de crestas. Las mitocondrias contienen enzimas que oxidan a los compuestos orgánicos y obtienen energía que la célula emplea para funcionar • Lisosomas: Son de diversas formas y tamaños, con un diámetro de 0.1 a 0.8 µm, contienen enzimas que participan en la digestión intracelular. • Peroxisomas: Son pequeños cuerpos ovoides que contienen enzimas de acción oxidante. • Aparato de Golgi: Tiene forma de pila de sacos o cisternas de membranas lisas y aplanadas, localizadas cerca del núcleo, tiene como función procesar y empacar los productos de secreción
Organelos con membrana • Retículo endoplásmico: es un sistema de membranas replegadas que puede presentar aspecto rugoso o liso, dependiendo si posee o no ribosomas en su pared externa. El retículo endoplásmico rugoso, junto con los ribosomas, desempeñan una función básica en la acumulación y procesamiento de proteínas que la célula expulsa por exocitosis a través del aparato de Golgi.
Célula Vegetal
Célula Animal
Organelos sin membrana • Los principales organelos que no están delimitados por membrana son: • Ribosomas: Son gránulos citoplasmáticos, con un diámetro aproximado de 23 nm, algunas veces se encuentran libres y otras adheridas a la pared externa del retículo endoplásmico, están formados por RNA y proteínas. En ellos se realiza la síntesis de proteínas. • Microfilamentos: Formados principalmente por la proteína actina, tienen una importante función en los movimientos celulares. • Microtúbulos: Formados principalmente por la proteína tubulina, participan en la estructura y función de los centrómeros, en las fibras del huso mitósico, en los cilios y flagelos, en los procesos de endocitosis y exocitosis. • Centriolos: Pequeños cuerpos localizados cerca del núcleo, están especialmente en la celula animal, cada uno está formado de un conjunto cilíndrico que consta de nueve grupos triples de microtúbulos.
Examen muestra (Medio Término) • Escribe un resumen de la importancia de los elementos SPONCH para la materia viva • Explica la importancia del agua para la vida • ¿Cuál es el monosacárido que es la principal fuente de energía de los seres vivos? • Disacárido formado por una glucosa y una fructosa • Son moléculas de largas cadenas de nucleótidos • ¿Cuál es la función del ADN? • ¿Cuál es la principal característica de los lípidos? • ¿Cuáles son las familias de lípidos de importancia para la vida? • Comenta las diferencias entre el ADN y ARN • Explica las características de los niveles estructurales de las proteínas • Define el término proteína • Organelos de la célula vegetal que contienen clorofila • En este organelo se oxidan compuestos organicos para obtener la energía que la célula necesita para funcionar • Organelo que tiene forma de pilas de sacos o cisternas de membranas lisas y aplanadas • Organelo que desempeña una función básica en la acumulación y procesamiento de proteínas • Organelos que están formados principalmente por la proteína actina
Semana 3 La célula
La célula • Objetivos: – Describirá los diferentes procesos de obtención de energía y los tipos de nutrición celular, identificando los diferentes procesos que tienen lugar en la célula, a partir de modelos y observación directa en fuentes documentales. – Explicará los procesos reproductivos a partir de su relación con los mecanismos de división celular y del análisis comparativo que distinga diferencias y similitudes entre mitosis y meiosis. – Explicará el concepto de célula estableciendo las diferencias estructurales, funcionales y evolutivas, de una célula procariótica y eucariótica, utilizando modelos naturales.
2.3 Funciones celulares • Nutrición: El proceso mediante el cual los organismos vivos obtienen materia y energía de su medio para efectuar sus funciones. • Tipos de nutrición: Los organismos por su tipo de nutrición se clasifican en dos grandes grupos: – Autótrofos: Son los organismos que empleando las formas más simples del carbono como el bióxido de carbono y agua producen compuestos orgánicos (producen su propio alimento) – Heterótrofos: Los organismos como los animales y la mayoría de las bacterias que para subsistir requieren de una fuente externa de aimento, ya que no poseen la capacidad de producirlo
Nutrición • Autótrofos – Entre los organismos autótrofos están los vegetales que por medio de la fotosíntesis emplean la luz como fuente de energía, a estos organismos se les llama fotoautótrofos. – Algunas bacterias que obtienen su energía a través de la oxidación de compuestos inorgánicos como el azufre, los iones de amonio o el hierro reciben el nombre de quimioautótrofos. • Heterótrofos – En los organismos heterótrofos las fuentes de materia y energía son los carbohidratos, los lípidos y las proteínas que obtienen de su medio, mismos que liberan energía útil durante su degradación en los procesos del metabolismo.
Endocitosis, exocitosis y ósmosis • Existen mecanismos que transportan materiales del medio exterior al interior de la célula y del exterior al interior celular sin atravesar la membrana plasmática y con gasto de energía: – Endocitosis: Transporte de materiales de afuera hacia adentro de la célula. Inicia con una gradual invaginación de la membrana plasmática con la formación de una bolsa membranosa llamada vesícula pinocítica, en cuyo interior queda el material, después la vesícula se desprende de la membrana para formar dentro de la célula vacuolas, para finalmente unirse con los lisosomas que con sus enzimas “digieren” hasta obtener los productos solubles que se incorporan al citoplasma atravesando la membrana del lisosoma. – Exocitosis: Consiste en el movimiento de sustancias desde la célula hasta su medio externo, a través de una bolsa membranosa que se forma dentro del aparato de Golgi y que al fusionarse con la membrana plasmática de la célula origina el orificio de salida. – Ósmosis: La célula además de agua, que es un solvente, contiene compuestos orgánicos e inorgánicos que son solutos, por lo tanto, su condición puede diferir con la de su medio externo cuando éste solo contenga agua, lo que facilitará la penetración continua del agua a la célula por ósmosis, ya que el medio extracelular tiene una mayor concentración de agua que el interior.
Metabolismo • Todas las células utilizan los mismos mecanismos en sus funciones transformadoras de energía que se presentan durante su permanente necesidad de energía: • Metabolismo: La serie de reacciones químicas por las cuales la célula consume o sintetiza moléculas con las consecuentes transformaciones energéticas. El metabolismo consta de dos procesos fundamentales: – Anabolismo: Durante este proceso se sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, como la producción de polisacáridos como el almidón a partir de monosacáridos como la glucosa. Un ejemplo de actividad anabólica es la realizada por los cloroplastos en la fotosíntesis. – Catabolismo: En este proceso las moléculas complejas son degradadas hasta moléculas más sencillas, como la obtención de aminoácidos a partir de las proteínas de la carne. Un ejemplo de actividad catabólica es la que realizan las mitocondrias en la respiración aeróbica.
Organelos transformadores de energía Cloroplastos: Son organelos localizados principalmente en las células de las hojas de las plantas, contienen clorofila, que es el pigmento verde encargado de absorber la energía luminosa durante la fotosíntesis. Generalmente tiene la forma de disco con un diámetro de 5 a 8 µm. Son organelos formados por una doble membrana, en su interior se localiza el estroma o matriz, sustancia gelatinosa que contiene ADN, ribosomas y enzimas que participan en la síntesis de proteínas También se encuentran las pilas (granas) de discos membranosos y aplanados (tilacoides) donde se llevan a cabo las reacciones de fotosíntesis.
Organelos transformadores de energía Mitocondrias: Son cuerpos generalmente ovoides o cilíndricos de aproximadamente 0.5 a 1 µm de diámetro y una longitud de más de 7 µm. Se encuentran generalmente en cualquier célula eucariota aerobia, se localizan en mayor cantidad en las células que desempeñan mayor actividad como las musculares. Están formadas por una doble membrana lipoprotéica, una externa lisa y otra interna replegad que forma dobleces en el interior del organelo llamados crestas. Dentro de estas crestas se encuentra la matriz, constituida por un material proteínico denso, donde se localizan los ribosomas y enzimas que participan en la síntesis de proteínas mitocondriales, así como su propio DNA circular semejante al de las bacterias. Contienen enzimas que oxidan los carbohidratos obtenidos de la alimentación, transformandolos en energía útil en forma de ATP que la célula utiliza para sus funciones.
Fotosíntesis • “Las reacciones que se presentan en las células vegetales, a través de las cuales se producen carbohidratos a partir de agua y bióxido de carbono en presencia de la energía luminosa del sol” • La ecuación química que se lleva a cabo es: 6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6O2 Energía luminosa Clorofila • En las parte verdes de los vegetales, especialmente en las hojas, se localizan dos tipos de clorofila: clorofila a y clorofila b. Este pigmento tiene la capacidad de absorber la energía luminosa del sol, propiciando la transferencia de electrones en los compuestos. La clorofila a es el compuesto implicado en forma directa en las reacciones de la energía lumínica, en tanto que la clorofila b no participa directamente.
Respiración • “La oxidación gradual de los compuestos orgánicos, con la obtención de la energía que la célula requiere y la producción de bióxido de carbono” • La ecuación química que se lleva a cabo en este proceso es: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O + ATP • Durante la degradación de la glucosa se presentan los siguientes procesos: – Glucólisis:La degradación anaeróbica de la molécula de glucosa por acción enzimática, a través de un serie de reacciones que se llevan a cabo en el citoplasma – Cadena respiratoria o transporte de electrones: en este proceso los electrones de los hidrogenos pasan por una serie de moléculas hasta llegar a la molécula del O transformandolo en agua. Durante su trayectoria los electrones sintetizan ATP
Homeostasis • A través de la Homeostasis la célula regula el equilibrio de su metabolismo, conservando una condición con cierta estabilidad de las funciones que le permiten vivir, así controla el suministro del material que ingresa a su citoplasma, el proceso de estos materiales y la eliminación de sustancias de desecho. • La célula mantiene una interrelación permanente con su medio externo, son muchos y muy variados los agentes físicos, químicos o biológicos que ejercen ciertas acciones en la célula, estos reciben el nombre de estímulos. Ante la acción de tales estímulos la célula responde con reacciones específicas, esta capacidad de reaccionar ante los estímulos del medio es la que se llama Irritabilidad. • Excreción: A través de este proceso la célula elimina las sustancias de desecho obtenidas de su metabolismo y que resultan innecesarias a sus funciones, esto lo realiza por los mecanismos de transporte pasivo y activo. Entre las sustancias que se eliminan se encuentran el agua, bióxido de carbono y desechos nitrogenados.
División celular • Las nuevas células se forman a partir de las que ya existen a través de la división celular, éstas se dividen cuando crecen y llegan a la madurez. • En las bacterias y otros organismos unicelulares la división celular es por bipartición, proceso en el que el ADN se duplica y se forman dos partes idénticas, después se dividen la pared y la membrana plasmática de la célula y se originan dos células pequeñas con igual cantidad de citoplasma y material genético. • En los organismos multicelulares las células somáticas (células que forman el conjunto de tejidos y órganos de un ser vivo) se dividen por Mitosis. • En los organismos de reproducción sexual los gametos (células especializadas para la reproducción) se reproducen por Meiosis.
Mitosis • Recibe este nombre el proceso de división celular por medio del cual se duplican los cromosomas del núcleo celular, dividiendose también el citoplasma para formar dos células hijas con similar material genético y citoplasmático que la célula progenitora. • La mitosis se divide en las siguientes etapas: – Profase: Al inicio de esta fase la cromatina que se encuentra distribuida a manera de red de finos filamentos en el núcleo, se condensa, engrosandose y acortandose para formar los cromosomas. Los nucleolos y la membrana nuclear empiezan a desaparecer. En las células animales los centriolos se desplazan a los lados opuestos del núcleo para formar los polos del huso mitósico. – Metafase: El huso a quedado formado entre los centriolos, ha desaparecido la membrana nuclear. Los cromosomas se adhieren a las fibras del huso a través de sus centrómeros en el plano ecuatorial de la célula.
Mitosis – Anafase: Se divide cada centrómero y las fibras se contraen propiciando que las cromátidas se separen siguiendo el desplazamiento de sus centrómeros, dirigiendose a polos opuestos del huso. Aquí ya se le puede nombrar a las cromátidas como cromosomas hijos. – Telofase: En esta etapa a la inversa de la profase se forma la membrana nuclear a cada célula hija, aparecen los nucleolos, los cromosomas adquieren la configuración filamentosa de la cromatina y desaparece en huso mitósico. El citoplasma se divide en dos partes en el centro para dar origen a dos células hijas con similar material citoplasmático y con un juego completo de cromosomas igual que el que poseia la célula madre. – Interfase: Es la etapa que se presenta en la célula entre una división y la siguiente.
Mitosis Metafase Profase Anafase Telofase
Meiosis • La meiosis o división celular por reducción se presenta en células reproductivas o sexuales, a través de ella se lleva a cabo una división de los cromosomas y dos divisiones sucesivas del núcleo de la célula. Al final del proceso se obtienen cuatro células especializadas llamadas gametos, con la mitad del número de cromosomas (célula haploide) de la célula madre. La importancia de la reducción cromosómica de la meiosis consiste en que los gametos son portadores unicamente de la mitad del número de cromosomas y al fusionarse durante la fecundación, ambos gametos forman la célula huevo o cigoto, con el número completo de cromosomas (célula diploide). • La Meiosis se lleva a cabo en dos divisiones: Primera divisón meiotica: Segunda división meiotica: Profase I: Se divide en cinco subfases: Profase II Leptotena, Cigotena, Metafase II Paquitena, Diplotena y Diacinesis Anafase II Metafase I Telofase II Anafase I Telofase I Interfase
Primera división meiotica • Profase I: Se divide en 5 subfases – Leptotena: La cromatina se condensa engrosa y fragmenta para formar los cromosomas. – Cigotena: Los cromosomas homologos se alinean, para formar cromosomas bivalentes – Paquitena: Se concluye la unión de cromosomas homólogos, estos se engrosan más y se acortan, se unen a lo largo e intercambian una o varias secciones de cromátidas a lo que se le llama entrecruzamiento o crossing-over – Diplotena: Se separan los cromosomas homólogos pero permanecen unidos por los quiasmas, que son las regiones donde se ha efectuado el entrecruzamiento de genes – Diacinesis: Los cromosomas se condensan, engrosan, los quiasmas se destruyen y se inicia la separación de los cromosomas homólogos.
Primera división meiotica • Metafase I: Se forma el huso, los cromosomas bivalentes se sitúan sobre la placa ecuatorial. El centrómero de cada cromosoma homólogo se une a las fibras del huso que procede de cada polo • Anafase I: Los cromosomas se separan de su homólogo y se dirigen hacia cada polo del huso • Telofase I: Los cromosomas homólogos llegan a cada polo formando dos núcleos y con la correspondiente división citoplasmática. • Interfase: No hay duplicación del ADN y generalmente la interfase es muy breve
Segunda división meiotica • Profase II: Los cromosomas se condensan y se hacen visibles, cada uno esta compuesto de dos cromátidas, se forma nuevamente el huso. • Metafase II: Se alinean los cromosomas en la placa ecuatorial y sus centrómeros se encuentran unidos a las fibras del huso • Anafase II: Cada cromosoma duplica su centrómero y las cromátidas gemelas se separan, convirtiéndose en cromosomas, cada uno se dirige a polos opuestos del huso • Telofase II: Los cuatro juegos de cromosomas separados forman cuatro núcleos, cada uno delimitado por una membrana nuclear y los cromosomas empiezan a descondensarse, de esta forma quedan cuatro células haploides.
Meiosis
Meiosis gráficos
Evolución celular • La evolución de las primeras células condujo a una enorme diversidad de organismos que si bien están formados por los mismos elementos que constituyen la materia inorgánica, sin diferentes en su organización. • La forma de organización que unifica a todos los seres vivos es la célula, que es la unidad estructural y funcional básica de la materia viva. La citología, disciplina que estudia la célula, ha demostrado que todos los organismos tanto unicelulares como multicelulares disponen de la misma maquinaria bioquímica para realizar sus funciones metabólicas, su información hereditaria se regula por el mismo código genético.
Evolución celular • Las células son de diversos tamaños y formas, si comparáramos organismos unicelulares como bacterias con células de tejidos de plantas y animales complejos, observariamos algunas diferencias en forma y tamaño, sin embargo, todas tienen características comunes. Por ejemplo: Intercambio de materiales con el medio externo, realizan transformaciones energéticas de donde obtienen su energia para funcionar, almacenan información genética en moléculas de ADN, etc. • En los organismos vivos se observan dos tipos básicos de células: – Células Procariotas – Células Eucariotas.
Células procariotas • Procariotas: El témino procariota se deriva de pro que significa antes y karyon, núcleo. Por tanto quiere decir antes de un núcleo. Es precisamente la principal característica de éstas células, que no disponen de un núcleo definido. Su material genético se localiza en una molécula de forma circular llamada nucleoide. Además, carece de organelos membranosos que se observan en las células eucariotas. A la membrana plasmática de las procariotas por lo general lo cubre una cubierta llamada pared celular. Son más pequeñas que las células eucariotas ya que tienen un diametro de entre 0.5µm hasta 3µm, se reproducen asexualmente por fisión binaria. Son procariotas las bacterias y las arqueabacterias.
Células eucariotas • Eucariotas: Derivada de eu, verdadero y karyon, núcleo, su ADN se localiza dentro del núcleo, delimitado por una doble membrana o envoltura nuclear. Dicha estructura separa el material genético del citoplasma. En el citoplasma se encuentran estructuras delimitadas por membranas llamadas organelos. En ellos se llevan a cabo funciones celulares específicas. Algunas células eucariotas como los vegetales y hongos también tienen pared celular, sólo que de composición diferente a la de las procariotas. Tienen un tamaño de entre 2 hasta 100µm. Existen organismos con células eucariotas tanto unicelulares (protozoarios, algas) como pluricelulares, plantas, hongos y animales.
Comparación entre una célula procariota y una célula eucariota
Comparación entre una célula procariota y una célula eucariota Estructura En Eucariotas En Procariotas o Proceso Membrana nuclear Presente Ausente ADN Combinado con proteínas (histonas) Desnudo y circular Cromosomas Múltiples Único División celular Mitosis o Meiosis Fisión binaria Mitocondria Presentes (con ribosomas 70S) Ausentes. Los procesos bioquímicos equivalentes Presentes en células vegetales (con tienen lugar en la membrana citoplasmática. Cloroplasto ribosomas 70S) Ribosomas 80S (a 60S y 40S sus subunidades) 70S (a 50S y 30S sus subunidades) Presente en vegetales, constituida por Pared celular Presente, constituida por mureína celulosa o por quitina en hongos Nucléolos Presentes Ausentes Retículo Presente Ausente endoplásmico Cilios y flagelos que al corte transversal Órganos de presentan una distribución característica Flagelos sin estructura 9+2 locomoción de microtúbulos: 9 + 2
Teorías sobre la evolución celular • Teoría de la endosimbiosis: Según esta teoría la adquisición de las mitocondrias se logró cuando una célula ancestral fagocitó una bacteria que empleaba oxígeno para respirar y de esta asociación llamada simbiosis se cree que hayan evolucionado las eucariotas. • Teoría de la invaginación: Esta teoria propuesta por Raff & Mahler en 1972 sugiere que algunos procariotas por mutación empezaron a sistetizar nuevos tipos de proteínas que promovió en ellos la formación de un complejo de membranas, que al invaginarse formaron vesículas que se convirtieron en mitocondrias.
Teorías sobre la evolución celular • Teoría del bloque-clon: Teoría propuesta por Bogorad en 1975 plantea que los organelos pudieron haber tenido su origen a partir del núcleo, para ello la célula formó primero membranas internas que encerraron al ADN y el ARN de la célula procariota, originandose así el núcleo y los bloques de genes que escaparon de este “núcleo” fueron envueltos por otras membranas dando origen a los organelos. • Teoría mixta: Esta teoría acepta el origen simbiótico de las mitocondrias y los plastos y por invaginación la membrana nuclear, el RE y aparato de Golgi.
Diagrama de la teoría endosimbionte
Examen muestra (Semana 3) • Es la unidad básica y funcional de los organismos • Son células que no tienen un núcleo definido, se ADN se localiza en el citoplasma • Son células que tienen organelos membranosos como mitocondrias o cloroplastos • Es una hipótesis que sugiere que el origen de las eucariotas fue por incorporación de procariotas en su interior • Un ejemplo de este proceso es la síntesis de almidón a partir de glucosa. • Proceso por el cual las células vegetales transforman la energía luminosa en energía química. • Pigmento que tiene la capacidad de absorber la energía luminosa del sol • La importancia de la fotosíntesis consiste en.... • ¿A que se le llama respiración? • ¿En donde se lleva a cabo la fotosíntesis? • ¿En donde se lleva a cabo la respiración celular? • Menciona 5 diferencias entre células procariotas y eucariotas • ¿Qué es mitosis? • ¿Qué es meiosis? • Enumera y describe las fases de la mitosis • Enumero y describe las fases de la meiosis
Semana 4: Organización pluricelular en la naturaleza
Organización pluricelular en la naturaleza • Objetivos: – Explicar las teorías acerca del origen de la pluricelularidad, a través de la descripción de las líneas evolutivas, para comprender su origen y diversidad. – Identificar los niveles de organización pluricelular, mediante la descripción de sus propiedades, para reconocer la complejidad de los distintos reinos. – Identificar lo organismos pluricelulares, mediante el análisis de sus características taxonómicas, para comprender su importancia social, económica y biológica.
Sistemas de clasificación • Desde las primeras etapas de su organización en grupo, seguramente el hombre clasificó a los seres vivos con quienes convivía por la utilidad y el daño que le producían, de esta manera tal vez haya aprendido a distinguir cuales eran las plantas que podía aprovechar para su alimentación o curación, así como los animales que le proporcionaran carne para su alimentación y piel para vestirse. • John Ray (1627 – 1705) científico inglés considerado uno de los fundadores de la taxonomía, llegó a clasificar un importante número de plantas según sus características estructurales. Propuso que la especie comprendía a los individuos semejantes entre sí y con el mismo antepasado.
Sistemas de clasificación • Carolus Linnaeus (1707 – 1778) naturalista sueco, en su obra Species Plantarum describe y cataloga las plantas. Posteriormente en su libro Systema Naturae, propone las reglas taxonómicas para una clasificación de los animales, que aunque solo toma en cuenta las características exteriores, es un gran avance en la taxonomía. A él se deben las agrupaciones de los organismos por sus semejanzas en categorías taxonómicas. También introduce el sistema binominal del nombre científico para designar a las especies, regla que posteriormente fue aceptada universalmente. • Ernst Mayr: zoólogo alemán define especie “Un conjunto de poblaciones naturales que se cruzan o pueden cruzarse entre sí y que se encuentran reproductivamente aisladas de otros grupos parecidos”
Sistemática filogenética o evolutiva • Los caracteres semejantes y diferentes que presentan los organismos ha permitido agruparlos en diferentes categorías o niveles taxonómicos. Hasta el siglo XIX los biólogos solo se basaban en las características externas para la clasificación de los seres vivos. A partir de la publicación de la obra de Charles Darwin, El Origen De Las Especies, en 1859, empieza a preferirse una clasificación que debiera reflejar la relación evolutiva (filogenética) de los organismos. • En la década de 1940 nace el neodarwinismo o teoría sintética propuesta por Dobzhansky, Mayr, Huxley y otros, esta teoría incorpora las bases genéticas a la evolución, con lo que se reconoce la biodiversidad como un proceso evolutivo con un origen común de los actuales seres vivos, por lo que a partir de este momento sus clasificaciones se fundamentan en la reconstrucción evolutiva de los organismos por medio de las semejanzas y diferencias de su información genética.
Sistemática filogenética o evolutiva • En la reconstrucción de esa historia evolutiva se toman en cuenta como evidencias los diferentes caracteres del grupo de organismos o de los fósiles, como morfológicos, genéticos, moleculares, etc. A diferencia de la taxonomía tradicional que por intuición selecciona los caracteres de los organismos que estudia para determinar sus taxas, la sistemática filogenética selecciona los caracteres que comparte el grupo y que heredaron de sus ancestros. • En el método de la sistemática filogenética se comparan las estructuras homólogas, que son aquellas que comparte el grupo y que heredaron de su ancestro común, aunque sean muy semejantes no necesariamente realizan la misma función. Además de las características morfológicas se toman en cuenta otras como tipo de célula, bioquímica, embrión, ecología, fósiles.
Taxonomía actual • El sistema binominal del nombre científico de los seres vivos manejado en todo el mundo utiliza el idioma latín, por ejemplo Canis familiaris (perro) Canis lupus (lobo), La primera palabra indica el género del ser vivo a que se refiere y su primera letra debe ser mayúscula, la segunda es la especie y toda la palabra debe escribirse con minúsculas. • Las principales categoría taxonómicas desde grupos superiores hasta especie son: Reino, División, Clase, Orden, Familia, Género y Especie. En la clasificación de los animales a la División se le llama Phylum. Maíz Perro Hombre Reino Vegetal Animal Animal División (phylum) Traqueofitas Cordados Cordados Clase Angiospermas Mamíferos Mamíferos Orden Glumífloras Carnívoros Primates Familia Gamíneas Cánidos Homínidos Genero Zea Canis Homo Especie mays familiaris sapiens
Árbol Filogenético o Cladograma • El árbol filogenético o cladograma es un diagrama que describe la posible relación evolutiva de los organismos a través del tiempo. • Los árboles filogenéticos son muy importantes para el estudio de los diferentes grupos taxonómicos, aunque no dejan de ser hipotéticos ya que para su formación muchas veces existen espacios ignorados por falta de evidencias directas (fósiles) y en otros casos hay ambigüedades. • A pesar de ser hipotéticos, la importancia de los cladogramas reside en el interés por organizar la información reunida y presentar una clasificación integrada de los reinos que forman los seres vivos. • Los arboles filogenéticos se inician a partir de una célula primitiva, ancestro de las actuales bacterias, cuyas características seguramente difieren de las actuales.
Árbol filogenético o cladograma
Teorías sobre el origen y evolución de los pluricelulares • Se dice que los organismos pluricelulares o multicelulares evolucionaron a partir de los unicelulares. Dos teorías tratan de explicar esta transición: – Teoría Monofilética: Se divide a su vez en teoría sincitial y teoría colonial, ambas explican la posible evolución de los metazoarios a partir de un solo grupo de antecesor unicelular. • Teoría sincitial: Propuesta por Hadzi y Hanson (sincitial significa carencia de membrana entre núcleo y núcleo). Según esta teoría los metazoarios derivaron de un protozoario ciliado multinucleado, que al formársele membrana a cada núcleo dio origen a células internas. • Teoría colonial: Propuesta por Haeckel, Metschnikoff y Hyman. Esta teoría propone que los metazoarios surgieron a partir de flagelados pasando por una agrupación esférica hueca de células llamada blastea (como el volvox). Se cree que estas colonias al principio tuvieron poca diferenciación celular y conforme evolucionaron fue posible una comunicación entre ellas a través de la membrana celular y se logró la pluricelularidad y una mayor diferenciación celular hasta llegar a la especialización de funciones de cada célula.
Teorías sobre el origen y evolución de los pluricelulares – Teoría Polifilética: Los autores de esta teoría postulan que los metazoarios como los celenterados, las esponjas, los ctenóforos y los platelmintos evolucionaron en líneas diferentes a partir de diversos grupos de protozoarios.
Niveles de organización pluricelular • Los partidarios de la teoría colonial sugieren que el volvox pudiera tener alguna semejanza a las etapas primitivas de los organismos pluricelulares. • El siguiente nivel es el del talo, que es un cuerpo formado por una masa celular poco diferenciada que se encuentra cubierta por una sola membrana plasmática y una pared celular. Un ejemplo de este tipo de organización es la Acetabularia, que es un alga que se parece a un hongo. • En el nivel de tejidos las células con características morfológicas semejantes se han asociado para realizar funciones específicas, en este nivel, llamado también tisular se encuentra la esponja. • Sistema de órganos: En este nivel de mayor grado de complejidad, los órganos se unen formando asociaciones funcionales de sistema de órganos, este es el nivel de organización de los demás animales.
Niveles de organización pluricelular Acetabularia Volvox Aparato respiratorio Esponjas
La Categoría de los Reinos • Desde la antigüedad se había clasificado a los seres vivos en dos grandes grupos: el de las plantas y los animales. Sin embargo , al descubrirse el mundo de los microorganismos tal clasificación resultó inoperante, por eso E. Haeckel propuso en 1866 la incorporación de un tercer reino, el de los protistas que comprendía a todos los microorganismos, cuyas características los situaban entre el reino vegetal y el animal. • H. F. Copelan propuso la clasificación de cuatro reinos, dividiendo el reino Protista en Monera y Protoctista. – Monera : Formado por organismos unicelulares sin núcleo como las bacterias. – Protoctista: Formado por organismos unicelulares con núcleo como protozoarios, algas y hongos. – Metafita: Formado por los vegetales – Metazoa: Formado por los animales
La Categoría de los Reinos • En 1969 R. H. Whittaker, separa los hongos de los protistas y propone el sistema de clasificación de cinco reinos, que es la más aceptada en la actualidad: – Reino Monera: Lo integran organismos unicelulares (célula procariota) P.ej. Bacterias y arqueabacterias. – Reino Protista: Microorganismos con células eucariotas. Protozoarios, algas y protistas micoides. – Reino Fungi: Hongos como levaduras, mohos y setas. – Reino Plantae: Vegetales – Reino Animal: Todos los animales. • Reino Monera: Este Reino está integrado por organismos uncelulares procariotas. Todos son bacterias. En general su nutrición es por absorción del material nutriente (heterótrofos) aunque existen también en este reino algunos fotosintéticos y quimiosintéticos (autótrofos). Su reproducción es asexual por bipartición. Algunos grupos son inmóviles, otros tienen la capacidad de desplazarse a través de flagelos simples.
Características de los organismos de los cinco Reinos • Este Reino se divide en tres grandes grupos, Arqueabacteria, Eubacteria y Cianobacterias: • Arqueabacterias: (archae= antiguo) Se han encontrado evidencias en fósiles de arqueabacterias de 3400 millones de años. Estos organismos habitan en medios bastante rigurosos, donde dificilmente podríamos hallar otro tipo de vida. – Las Metanógenas: Son arqueabacterias que viven en aguas pantanosas, producen metano. – Las Halofílicas: Viven en medios muy salinos. – Las Termoacidofílicas: Viven en los manantiales de aguas termales y sulfurosas con un pH muy bajo.
Características de los organismos de los cinco Reinos • Eubacterias: (bacterias verdaderas). En este grupo se ubican las bacterias más conocidas. Se les agrupa por su forma en cocos (esféricas), bacilos (en forma de bastón), y espirilos (espirales). Son los organismos más pequeños con un tamaño aproximado de 1mm. Por lo general son parásitas, simbiontes o sapróbias. Algunas son de respiración aerobia (necesitan aire) y otros son anaerobios (en ambientes sin aire). En ambientes desfavorables las bacterias pueden encapsularse formando endosporas y de esta forma soportar elevadas temperaturas o la sequedad del medio.
Reino Monera (continuación) • Cianobacterias: (bacterias fotosintéticas) Se presentan algunas como células aisladas y otras en un estado multicelular sencillo, organizadas en largas cadenas filamentosas. Su clorofila se encuentra en cromatóforos, los cuales no están organizados en cloroplastos. Su pigmento azul (ficocianina) al combinarse con la clorofila le da a estas células el característico color verdeazul. • Aunque a veces están ordenados formando filamentos o colonias, la división del trabajo que caracteriza a los pluricelulares casi no se observa en estos organismos. Las cianobacterias se desarrollan en los mares, ríos, lagos, arroyos, charcas, suelo húmedo, albercas y en general en los sitios con mucha humedad. También se les localiza en diferentes medios térmicos, desde las aguas heladas de las zonas glaciares hasta las elevadas temperaturas de las fuentes termales. Cocos Bacilos Espirilos
Reino Protista • Son organismos que tienen células eucariotas. Algunos son unicelulares, otros se encuentran formando colonias u organizadas como multicelulares simples, la mayoría son de nutrición fotosintética (autótrofos) y otros se nutren por absorción de nutrientes (heterótrofos). Algunos organismos de este reino presentan medios definidos de locomoción como cilios o flagelos, otros tienen la capacidad de formar de su material citoplasmático prolongaciones llamadas pseudópodos (pseudo = falso, podos = pies) también existen grupos de organismos en este reino que son inmóviles. Son de reproducción asexual y sexual. Los protistas son células muy complejas, con mayor diversidad de funciones que las que realizan las células de los organismos multicelulares. • A este reino pertenecen los Protozoarios, Algas y los Protistas Micoides.
Protozoarios • Estos organismos presentan diversas formas, viven en los medios marino y de agua dulce, otros se encuentran parasitando o como simbiontes en el tubo digestivo del ganado, también habitan en la nieve de los volcanes y en las aguas de elevada temperatura de las fuentes termales. En general a los protozoarios se clasifican por si medio de locomoción en Mastigophora, Rhizopoda o sarcodina, Ciliophora y Sporozoa. – Mastigophora: Son protozoarios con flagelo, unicelulares, de nutrición heterótrofa generalmente, Entre los representantes de este grupo más conocidos están Trypanosoma gambiense, causante de la enfermedad africana del sueño, y los Tryconympha que viven en el tubo dogestivo de las termitas y digieren la celulosa. – Rhizopoda o sarcodina: Son protozoarios sin forma definida, emplean pseudópodos como medio de locomoción. Los seudópodos no solo les sirven para moverse, también los utilizan para atrapar partículas de alimento (fagocitosis). Estos organismos son de nutrición heterótrofa, algunos parásitos y otros de vida libre. A este grupo pertenecen las amibas o Entamoeba histolytica.
Protozoarios – Ciliophora: Son organismos de nutrición heterótrofa, generalmente de vida libre. Tienen el cuerpo cubierto de cilios, que son diminutas vellosidades que se mueven rítmicamente al desplazarse en el medio acuático y también les sirven para atrapar alimento. Son los protozoarios de mayor complejidad. El organismos de este grupo más encontrado es el Paramecium que se encuentra comúnmente en agua estancadas. – Sporozoa: Son organismos heterótrofos, parásitos y muchos son causantes de enfermedades en el hombre. No disponen de medios de locomoción y se reproducen por esporas. Los más dañinos son los del género Plasmodium, que causan la malaria y el paludismo.
Protozoarios Amiba (Entoamoeba histolytica) Amiba fagocitando una partícula de alimento Muestra de sangre de un paciente con la enfermedad africana del sueño. Los círculos son los glóbulos rojos de la sangre, los organismos morados son los Trypanosoma. Paramecium
Algas Protistas • Este grupo se divide a su vez en: – Euglenophyta: Son organismos unicelulares, algunos de nutrición heterótrofa y otras contienen cloroplastos, por lo que son autótrofas (como la Euglena). – Pirrophyta: A este grupo pertenecen los organismos unicelulares del medio marino llamados dinoflagelados, los cuales se concentran y se reproducen en el plancton. Debido a su coloración roja originan el fenómeno llamado Marea Roja. Estos organismos producen sustancias tóxicas que envenenan a los peces. Son autótrofos fotosintéticos. – Chrysophyta: Son algas doradas como las diatomeas, que pueden vivir en el medio marino o en agua dulce. Su cuerpo de encuentra recubierto por una capsula simétrica de sílice. Son autótrofos fotosintéticas. Se distinguen por producir alimento para el ambiente marino y aportar oxígeno a este.
Algas Protistas – Rhodophyta: Son algas que contiene clorofila y ficoeritrina que les da una coloración roja (algas rojas) Son autótrofas fotosintéticas y también son organismos multicelurares que viven en el medio marino. Un ejemplo conocido son las algas del género Gelidium que se utilizan para producir el gel Agar que se utiliza como medio de cultivo de micoorganismos – Phaeophyta: Son algas que contiene clorofila y fucoxantina que les da una coloración parda o café. Son organismos multicelulares y son las que se encuentran en mayor cantidad en el medio marino. Algunas llegan a medir hasta 50 metros de longitud como los sargazos. Las más conocidas son: Fucus, Macrocystis y Laminaria. – Chlorophyta: Son algas verdes que contienen clorofila, caroteno (rojo) y xantofila (amarillo). Son organismos unicelulares, algunas forman colonias o filamentos. Se encuentran generalmente en las aguas dulces de los ríos, lagunas y sitios muy húmedos como troncos de árboles en los bosques. Presentan reproducción tanto sexual como asexual. Ejemplos son Spirogyra y Chlamydomona.
Algas Protistas Euglena Gelidium Sargazos Spirogyra Diatomeas
Protistas Micoides • Estos organismos se dividen en dos grupos: – Myxomicota: A esta división pertenecen los mohos mucosos o mucilaginosos (pegajosos, viscosos). Por ejemplo los Myxomicetes que son hongos gelatinosos sin pared celular y con forma de amiba muy pigmentados como el Plasmodio. Estos organismos se deslizan lentamente sobre la madera en putrefacción y hojarasca del bosque húmedo atrapando bacterias y partículas de nutrientes por fagocitosis o absorción.
Protistas Micoides – Oomycota: El hongo Phytophtora infestants, también llamado tizón tardío de las papas pertenece a este grupo, que difiere de los hongos verdaderos porque dispone de pared celular de celulosa y forma esporas con flagelos. Muchos de estos hongos viven en el agua, donde infectan plantas o animales. Phytophtora infestants
Reino Fungi • A este reino pertenecen los hongos, los cuales en su mayoría son pluricelulares eucariotes. Por su semejanza con las plantas mucho tiempo se les clasificó en el grupo de los vegetales. • Whittaker, tomo en cuenta las características que los diferencian de las plantas, como que no poseen clorofila por lo que no son autótrofos sino heterótrofos y los agrupó dentro de un reino más llamado Fungi. Junto con las bacterias, los hongos forman el grupo de los desintegradores, otros son parásitos que se nutren a expensas de otros organismos, causándoles daño.
Reino Fungi • Al absorber sus nutrientes, primero secretan enzimas fuera de sus células degradando las grandes moléculas en otras más pequeñas con lo que realizan su digestión extracelular. En los hongos multicelulares, las hifas se ramifican y entrelazan formando el cuerpo del hongo; la masa (generalmente de aspecto algodonoso), constituida por pequeños filamentos, recibe el nombre de micelio. Las hifas son células alargadas con paredes reforzadas, en ocasiones estas células presentan separaciones llamadas septos que generalmente disponen de poros a través de los cuales se intercomunican sus citoplasmas; cuando no presentan septos o paredes transversales, su citoplasma abarca toda la longitud del filamento, formando por esta razón hifas multinucleadas (cenocíticas). Las hifas cenocíticas pueden formar septos al crear sus estructuras reproductoras, cuando los nutrientes escasean, en su período de vejez, etc. • El micelio, que se extiende o penetra en la superficie, además de fijarlo a esta lo provee de los nutrientes necesarios; en tanto que de algunas partes superiores de su talo aéreo se originan las estructuras encargadas de la reproducción por esporas en forma sexual o asexual. Por lo general los hongos alternan los dos tipos de reproducción.
Septos, hifas, micelio
Reino Fungi • Los hongos verdaderos se agrupan en la división eumycota, de la cual son más conocidas las siguientes cuatro clases: – Zygomycetes u hongos conjugantes: Su micelio está formado por hifas multinucleadas de un solo citoplasma a todo lo largo del filamento, sin septos(cenocítica). El micelio presenta un aspecto algodonoso. Su reproducción asexual es por esporas y su reproducción sexual es por conjugación de sus órganos sexuales llamados gametangios. Son organismos desintegradores de la materia orgánica muerta. Una de las especies representativas de este grupo es el Rhizopus (moho del pan) – Ascomycetes (hongos de saco): Su cuerpo tiene hifas con paredes transversales (septadas), casi siempre son células de un solo núcleo en algunas especies el micelio es de aspecto algodonoso y en otras son cuerpos definidos. Los ascomicetes pueden ser parásitos o saprobios, son ejemplo de ascomicetes el Penicillium notatum, del que se obtiene la materia prima para producir antibióticos. A este grupo pertenecen las levaduras, que son unicelulares, estas pueden localizarse especialmente en el material que se utiliza para la fabricación de bebidas alcohólicas, debido a su capacidad de fermentar la glucosa.
Reino Fungi – Basidiomicetes (hongos en forma de mazo): Los hongos pertenecientes a esta clase presentan una estructura llamada basidio, que se forma al ensancharse la parte superior de una hifa. Los basidiomicetes tienen hifas septadas que en conjunto forman micelio que a su vez en muchas especies de este grupo origina cuerpos fructíferos grandes, es decir, hongos o setas. Muchos basidiomicetes son comestibles como los “champiñones” y otros venenosos como los del género Amanita. – Deuteromicetes (hongos imperfectos): A este grupo de hongos pertenecen los que no presentan ninguna modalidad sexual de reproducción (solo reproducción asexual). También son saprobios y pasitan en vegetales y animales; son los causantes de las micosis en la piel, uñas y cuero cabelludo (tiña, pie de atleta) y pueden causar micosis profundas en órganos internos como la sangre o el cerebro.
Hongos, levaduras o setas Zygomicetes: Hongo del pan Ascomicetes: Levadura de la cerveza, Penicillium Deuteromicetes: Pie de atleta Basidiomicetes: Hongo o setas (ej. Champiñones)
Reino Plantae • Los vegetales son los organismos pluricelulares autótrofos fotosintéticos; a excepción de las algas pluricelulares y las briofitas, tienen raíces, tallos y hojas verdaderas, así como vasos conductores de nutrientes. Presentan alternancia de generaciones bien definidas en su ciclo biológico, en esta alternancia el talo esporofito (reproducción asexual por esporas) se desarrolla a partir del talo gametofito (el esporofito joven es el embrión). El talo gametofito (reproducción sexual por gametos) es el brote portador de los órganos sexuales donde se reproducen las células especializadas (gametos) que se fusionan durante la fecundación.
Reino Plantae • Este reino se clasifica en dos divisiones: – División Briofita: – División Traqueofita: Esta división se clasifica a su vez en las siguientes subdivisiones: • Subdivisión Psilopsida: • Subdivisión Lycopsida: • Subdivisión Sphenopsida: • Subdivisión Pteropsida: Lo integran la gran mayoría de las plantas actuales. Esta dividido en tres clases: – Clase Filicineae: – Clase Gymnospermae: – Clase Angiospermae:
División Briofita • Las briofitas fueron las primeras plantas colonizadoras del medio terrestre, adaptadas para vivir en lugares húmedos y que dependen todavía del medio acuático para su fertilización. • En las pequeñas plantas que integran esta división, la raíz, el tallo y las hojas son órganos que no se encuentran definidos; no tienen vasos conductores de nutrientes. Están sujetas al suelo por sus falsas raíces llamadas rizoides, en vez de tallo tienen cauloide y en lugar de hojas presentan filidios. Las briofitas presentan alternancia de generaciones en su ciclo biológico predominando el talo gametofito por ser el más grande y complejo sobre el esporofito. • Pertenecen a este grupo los musgos, las hepáticas y los antoceros
División briofita Musgos Hepáticas Antoceros
División Traqueofita • Son plantas vasculares con tejidos conductores especializados llamados xilema y floema. Además presentan alternancia de generaciones en la cual el talo esporofito tiene supremacía sobre el gametofito, debido a que es más grande y complejo. – Subdivisión Psilopsida: A esta se les cataloga como las plantas vasculares más primitivas, aunque menos complejas son muy semejantes a las actuales, carecen de raíces y hojas verdaderas, pero disponen de tallo con sistema vascular. A esta subdivisión pertenece el fósil del género Rhynia con aproximadamente medio metro de altura, cuyo tallo dicotómicamente ramificado no tiene hojas y posee rizomas en vez de raíz. De la mayoría de las plantas de este grupo solo se conocen fósiles aunque destacan dos géneros vivientes: Psilotum y Tmesipteris. – Subdivisión Lycopsida. Estas son plantas de menos de un metro de altura, algunas rastreras, disponen de raíces, tallos bifurcados y pequeñas hojas, así como tejidos vasculares. Un ejemplo de este grupo es el licopodio. La planta de este vegetal es el esporofito, los esporangios se producen en las hojas, que se agrupan en conos o estróbilos en el extremo superior de los tallos. Las hojas se encuentran en forma de hélice en los tallos.
División Traqueofita – Subdivisión Sphenopsida (esfenopsidas): Disponen de raíz, tallo articulado que contiene una gran cantidad de sílice y es hueco, hojas verticiladas y sistema vascular. En la actualidad solo se sabe la existencia de un género: Equicetum (cola de caballo). – Subdivisión Pteropsida: Son generalmente del medio terrestre, aunque hay algunas que son del medio acuático y difieren mucho en tamaño. Disponen de sistemas de conductores, raíces verdaderas, tallos y hojas generalmente grandes. Integran esta subdivisión las clases: • Clase Filicineae (helechos) • Clase Gymnospermae (coníferas) • Clase Angiospermae (plantas con flores)
División Traqueofita Subdivisión Psilopsida: Tmesipteris, Psilotum Subdivisión Lycopsida: Licopodio Subdivisión Sphenopsida: Equisetum (cola de caballo)
Subdivisión Pteropsida • Clase Filicineae: Los helechos representan la generación esporofita, disponen de raíces, tallos cubiertos de tricomas y hojas llamadas frondas, que generalmente están divididas en pínulas y su pecíolo se llama raquis. Estos vegetales disponen de tejidos vasculares especializados: xilema y floema aunque casi siempre no se desarrolle en su tallo el meristemo secundario que los hace engrosar. Los esporangios se localizan en el revés de las frondas, estas estructuras reproductoras reciben el nombre de soros y tienen un color café. El hábitat de los helechos es principalmente en lugares húmedos y sombreados.
Subdivisión Pteropsida • Clase Gymnospermae: (coníferas) La palabra Gimnosperma proviene de las raíces griegas gymnos = desnudo y sperma = semilla. Son plantas vasculares, en su mayoría árboles grandes, que tienen sus semillas desnudas, no cubiertas en frutos, generalmente éstas semillas tienen forma de piña o cono, llamadas estróbilos; además disponen de raíces verdaderas, tallos leñosos, hojas aciculares(en forma de aguja), y son productoras de resinas no tienen flores ni frutos. Las que más se conocen son las coníferas como los pinos, oyameles, abetos, etc. Las coníferas llegan a formar grandes zonas boscosas que representan un importante recurso maderable que se utiliza para la fabricación de papel y madera.
Subdivisión Pteropsida • Clase Angiospermae: (plantas con flores) Son las plantas más abundantes y diversificadas que existen en el planeta, pues habitan en los diferentes medios naturales. El término angiosperma proviene de los vocablos griegos angeion = recipiente y sperma = semilla por lo que significa que sus semillas están contenidas en un recipiente que viene siendo el fruto, desarrollado a partir del ovario, donde fue fecundada la ovocélula. Son plantas vasculares de tamaños y formas diferentes, cuenta con raíces verdaderas, tallo y hojas.
Subdivisión Pteropsida • La clase angiospermae se divide a su vez en dos subclases: – Monocotiledóneas: Sus semillas solo constan de un cotiledón, por ejemplo el maíz, las partes florales están dispuestos en números de tres o múltiplos de tres, los haces vasculares se encuentran dispersos en el tallo y generalmente las hojas tienen nervaduras paralelas. – Dicotiledóneas: Sus semillas constan de dos cotiledones, por ejemplo el frijol, sus partes florales están dispuestas en número de cuatro o cinco, los haces vasculares están ordenados en forma de cilindro o distribuidos en forma regular. Casi siempre presentan hojas con nervaduras reticuladas (en forma de red). • Las angiospermas son los vegetales más evolucionados, de estructura más compleja y de aparición más reciente. Deben su importancia a la utilidad que el hombre le ha dado, ya que son fuente de alimentación, materia prima para la industria y productos medicinales, además que evitan la erosión del suelo.
Clase Angiospermae
Reino Animalia • Para clasificar a los animales se han considerado las principales características que comparten y así agruparlos en los niveles taxonómicos correspondientes. De esta manera tenemos que: – Por las capas blastodérmicas de su embrión pueden ser: • Diblásticos: Cuando del embrión del animal consta de dos hojas o capas blastodérmicas(ectodermo y endodermo). Por ejemplo esponjas. • Triblásticos: Cuando el embrión del animal consta de tres capas (ectodermo, endodermo y mesodermo) – Por su simetría: • Simétricos – Simetría radial: ejemplo las medusas – Simetría bilateral: ejemplo todos los vertebrados • Asimétricos: ejemplo las esponjas
Reino Animalia – Por su cavidad corporal: • Acelomados: Animales bilaterales sin cavidad corporal, ejemplo platelmintos • Pseudoacelomados: Animales con una cavidad entre la pared del cuerpo y el aparato digestivo sin recubrimiento de membranas (pseudoceloma), ejemplo nemátodos • Celomados: Animales con una cavidad corporal entre el tubo digestivo y la pared del cuerpo (celoma), ejemplo insectos – Por su metamerización: Se llama metámera o segmento a cada porción secuencial que se presenta a lo largo del eje corporal del organismo, ejemplo las vértebras de los vertebrados. – Por su homología y analogía de sus órganos: – Por su notocorda (cordón nervioso central). Se les llama cordados a los que presentan la médula espinal
Árbol filogenético del Reino Animalia
Phylums del Reino Animal • Phylum Poríferas: Son los animales multicelulares más primitivos, debido al menor grado de complejidad que presentan. No disponen de tejidos ni de órganos. Ejemplo la esponja de mar. • Phylum Cnidaria: (celenterados) Las medusas, anémonas de mar y los corales pertenecen a este phylum, tienen un cierto nivel de tejidos y órganos, con células especializadas. • Phylum Platelmintos: Son gusanos de cuerpo aplanado, acelomados, hermafroditas. Pueden ser de vida libre o parásitos. A este Phylum pertenecen tres clases de vermes (gusanos) – Tremátoda: Gusanos parásitos, como la Fasciola hepática que es parásito en el hígado de las vacas. – Céstoda: Gusanos parásitos, su cuerpo está formado por tres partes. Ejemplo, Taenia solium (Solitaria) – Turbellaria: Gusanos acuáticos, generalmente marinos, ejemplo la Planaria que habita en lagos.
Phylums del Reino Animal • Phylum Nemátoda: Gusanos redondos, no segmentados, de simetría bilateral, pseudoacelomados, triblásticos con nivel de complejidad de órganos y aparatos, ejemplos: Ascaris lumbricoides (parásitos del humano), Wuchereria bancrofti (causa la enfermedad llamada elefantiasis) • Phylum Annelida: Gusanos segmentados de simetría bilateral, vida libre. Phylum primero que presenta metamerización, característica de animales más complejos. Ejemplo Lombriz de Tierra • Phylum Mollusca: (Moluscos) Son animales de cuerpo blando, generalmente cubiertos por una membrana húmeda llamada manto, que por su secreción produce una concha de calcio. Esta concha puede ser bivalva como el caso de los mejillones o univalva como los caracoles. Pueden ser marinos, de agua dulce o terrestres. Ejemplos: ostras, caracoles, babosas, mejillones, pulpos y calamares
Reino Animal • Phylum Arthropoda: Artrópodo significa pies articulados. Son de simetría bilateral, presentan un cuerpo segmentado formado por cabeza, tórax y abdomen, cada segmento posee un par de apéndices articulados(patas), A este Phylum pertenecen las siguientes clases: – Crustáceos: Langostas, camarones, cangrejos, langostinos – Quilópodos: Cien pies – Diplópodos: Mil pies – Aracnidos: Arañas, escorpiones, garrapatas, ácaros – Insectos: Chapulines, saltamontes, mariposas, escarabajos, moscas • Phylum Echinodermata: Son animales exclusivamente marinos, de simetría radiada de cinco partes iguales. Poseen un endoesqueleto formado por placas de calcio cubierto de espinas. Son unisexuales y realizan metamorfosis larvaria, su nivel de organización es de órgano sistema. Ejemplos: Estrella de mar, pepino de mar.
Reino Animal • Phylum Chordata: Al Phylum de los cordados pertenecen los animales de mayor grado de complejidad, cuyas característica principales son las siguientes: Durante su fase embrionaria poseen una cuerda dorsal llamada notocorda, que da origen al cordón nerivioso que forma el eje esquelético, presentan sacos branquiales pares en la región del cuello, paralelo a la notocorda, poseen un cordón nervioso tubular dorsal que en su extremo anterior se ensancha para formar el encéfalo. Se divide en tres subphylum: – Urocordata: Animales marinos sésiles en forma de barrilete – Cephalocordata: Incluye a los amphioxus (pequeño animal marino en forma de pez) – Vertebrata: (vertebrados) este subphylum a su vez se divide en 7 clases: • Agnata o Ciclostomata: peces sin mandíbula como el lamprea o pez bruja • Chondrichthyes: peces cartilaginosos como los tiburones y la rayas. • Osteichthyes: peces con sistema óseo, la mayoría de los peces que se conocen • Amphibia: (anfibios) ranas, sapos, salmandras • Reptilia: (reptiles) tortugas, lagartos, lagartijas, cocodrilos • Aves: los pájaros • Mammalia: (mamíferos) ballenas, gatos, perros, hombre
Clasificación del Reino Animal
Examen muestra (Semana 4) • ¿Qué grupos de organismos forman el Reino Monera? • ¿Cuál es la importancia de los árboles filogenéticos? • ¿En qué se diferencian las briofitas de la traqueofita? • ¿Qué características presentan los organismos del Reino Protista? • ¿Cuál es el tipo de nutrición de los hongos? • A este grupo pertenecen los musgos y las plantas hepáticas • Científico considerado uno de los fundadores de la taxonomía, clasificó muchas plantas por sus características estructurales. • Científico sueco que propuso el sistema binominal del nombre científico • ¿Qué significa sistemática filogenética? • ¿Cuáles son las principales categorías taxonómicas? • ¿Quién fue el científico que propuso la clasificación de organismos en cinco reinos? • Nombra ejemplos de organismos del Reino Protista • ¿A que Phylum pertenece la esponja marina? • ¿En cuál Phylum, subphylum y clase se clasifica al hombre?
Bibliografía • Básica: – Vazquez Conde, Rosalino, Biología 1 Para Bachillerato general, Publicaciones Cultural, México, 2005. • Complementaria: – Karp, Gerald, Biología celular y molecular, McGraw–Hill Interamericana, México, 2003 ISBN 970-10-1644-0 – Villee, Claude A., et. al., Biología 8ª ed., McGraw–Hill, México, 2003. ISBN 970-10-0978-9 – Cervantes, Marta, Hernández, Margarita, Biología General, Publicaciones Cultural, México, 2004 ISBN 970-24-0546-7 – Welch, Claude A. et. al., Ciencias Biológicas: de las moléculas al hombre, CECSA, México, 1999. ISBN 968-26-0000-6 – Fried, George H., Biología, McGraw–Hill, México, 2001. ISBN 968-42-2705-1 – Bunge, Mario, La ciencia, su método y su filosofía, Nueva Imagen, México, 1996 – Lewis, B., Genes IV, 2ª ed. Editorial Reverté, Barcelona, España, 1994. – Callen, Jean–Claude, Biología celular, de las moléculas a los organismos, Grupo Patria Cultural, 2000 – Jiménez, Luis Felipe y Merchant, Horacio, Biología celular y molecular. Pearson Educación de México, 2003.

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    Introducción • La palabra biología viene de los vocablos griegos: – Bios = Vida – Logos = Ciencia o tratado • Por lo tanto la BIOLOGÍA es la ciencia que estudia a los seres vivos • Al principio de la historia, los pensadores se preguntaban que era la vida, hoy esto ya no es necesario y actualmente, el campo de la biología se centra en el estudio del origen, evolución, análisis estructural y funcional, capacidad de adaptación, herencia, formas de reproducción y la manera como se relacionan entre si los seres vivos.
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    1.1 Los seresvivos en la naturaleza • Desarrollo histórico de la Biología: • Demócrito (Grecia, 470-380 a. de C.) imaginó que la materia con la que está formada todo el universo estaba compuesta por partículas diminutas a las que llamó átomos y creia que la vida se daba por el tipo de átomos con que se formaban los objetos. (Teoría Mecanicista o materialista) • Aristóteles (Grecia, 384-322 a. de C.) creía que la vida era el resultado de la interacción entre la materia que la forma y la fuerza de un principio vital, sobrenatural, que le daba vida a las cosas (Teoría Vitalista o Finalista). • En los avances de las últimas décadas se han empleado técnicas de la química y la física para descubrir tanto la estructura molecular como las bases que rigen las funciones metabólicas de los seres vivos, originando las disciplinas biológicas llamadas bioquímica y biofísica. Este enfoque de estudio se le denomina biología molecular.
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    Algunas disciplinas biológicas • Botánica • Paleontología • Zoología • Taxonomía • Microbiología • Evolución • Parasitología • Ornitología • Citología • Inmunología • Histología • Bioquímica • Genética • Anatomía • Embriología • Ecología Ejercicio: Busca en la bibliografía dada los campos de estudio de éstas disciplinas biológicas
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    Relación de laBiología con otras ciencias • La Biología se apoya de otras ciencias para el estudio de los seres vivos: – Geografía: La biología guarda una estrecha relación con esta ciencia, cuando se toma en cuenta el lugar y las condiciones ambientales del proceso biológico que se estudia. – Matemáticas: Las estimaciones numéricas se hacen necesarias en la ciencia de la vida, con mucha frecuencia se requiere calcular la velocidad de reproducción de determinados organismos, su densidad de población, etc. – Química y física: Estas dos ciencias han apoyado a la biología , especialmente en las últimas décadas, tanto que sus aportaciones han constituido las disciplinas biológicas llamadas bioquímica y biofísica.
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    Niveles de organizaciónde la materia Se ha identificado con este nombre a la secuencia de complejidad en que se ha estudiado a la materia viva, y va desde la materia subatómica hasta la biosfera. •BIOSFERA • Es el espacio que comprende la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera, donde funciona la vida. •ECOSISTEMA • Es la unidad de la naturaleza integrada por todos los seres vivos (comunidad) relacionándose con su medio físico. •COMUNIDAD • Conjunto de varias poblaciones en convivencia •POBLACIÓN • Conjunto de individuos de la misma especie que habita en un lugar determinado •INDIVIDUO MULTICELULAR • Organismo formado por aparatos y sistemas •APARATOS Y SISTEMAS • Conjunto de órganos que forman una unidad funcional.
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    Niveles de organizaciónde la materia • ÓRGANO • Conjunto de tejidos que se agrupan para desempeñar una función o funciones específicas. • TEJIDO • Conjunto de células semejantes en su forma y función • CÉLULA • Unidad estructural y funcional básica de los organismos, formada por compuestos orgánicos e inorgánicosen estado coloidal y en constante actividad química, regulada por los ácidos nucleicos. • MOLÉCULA • Formada por dos o más átomos • ÁTOMO • Son las unidades básicas de los elementos • PARTÍCULAS SUBATÓMICAS • Protones, neutrones y electrones
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    El pensamiento científico • La biología tuvo su origen basado en los conocimientos acumulados por el hombre, a los cuales llegó mediante su observación y experiencia (Conocimientos empíricos) • El conocimiento científico se distingue del empírico por su contenido, ya que posee un cuerpo de conocimientos organizados que pretende alcanzar la verdad de algo por medio de su método, a través del cual se verifican o rechazan suposiciones de la razón por medio de la experimentación
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    El pensamiento científico • Las principales características que distinguen al pensamiento científico son: – Objetividad: Es la característica del pensamiento científico que lo ubica en la realidad, reconociendo su validez a pesar de los factores subjetivos o sentimentales del investigador. – Racionalidad: Distingue al conocimiento científico de la intuición en la explicación del fenómeno natural que se estudia, aquí la razón es la fundamentación del objeto de estudio. – Sistematización: Se refiere al ordenamiento en que se estructura el conocimiento científico. – Verificabilidad: Es la confirmación o rechazo de la hipótesis, o sea, la suposición de la causa del fenómeno que se estudia y que al someterla a las pruebas correspondientes llegan a confirmar o rechazar si es cierta.
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    El método científicoo experimental • El método científico es una serie ordenada de operaciones que el hombre de ciencia realiza ante un problema, cuestionado por algún fenómeno natural y que lo conducen al logro de nuevos conocimientos o a reforzar los ya obtenidos. • Los pasos del método científico son: • Observación • Planteamiento del problema • Formulación de hipótesis • Diseño del experimento • Experimentación • Confirmación o rechazo de hipótesis Ejercicio: Busca en la bibliografía dada las características de cada uno de los pasos del método científico
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    Instrumentos de usocotidiano en el laboratorio de Biología • Balanza de laboratorio: También llamada analítica o de precisión, se usa para pesar objetos de poco peso. – Para medir el volumen de los líquidos se emplean probetas, vasos y otros recipientes graduados. – Para medir la temperatura se emplea el termómetro, que consta de un tubo capilar unido a un bulboque contiene mercurio o alcohol teñido de rojo y que es sensible a las variaciones de temperatura, así aumenta su volumen al calentarse y al enfriarse lo disminuye, señalando los grados de temperatura detectados. • El microscopio: Este aparato permite observar especímenes tan pequeños que escapan a la simple vista. Existen diversos tipos de microscópios, desde la lupa, que es un microscopio simple formado por una sola lente, hasta el microscopio electrónico.
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    El microscopio • El microscopio de luz o microscopio compuesto es el más usual en los laboratorios dedicados a la enseñanza. • Está formado por un tubo con dos lentes a lo largo , en su extremo inferior se localizan: – Objetivos: Son lentes de diferentes grados de aumento que van colocados en el revolver – Revolver: Disco giratorio que permite situar en el lugar preciso al objetivo – Oculares: Se encuentran en el extremo superior del tubo, es donde ponemos el ojo. – Platina: Pieza metálica con dos pinzas donde se coloca lo que se quiere observar (sobre un portaobjetos) – Condensador: Se encuentra debajo de la platina, entre esta y la fuente de luz y sirve para enfocar la luz sobre la muestra. – Diafragma: Se encuentra en el condesador y sirve para regular la luz, eliminando los rayos luminosos que en forma oblicua podría tornar borrosa la imagen
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    Características de losseres vivos • Los seres vivos presentan características que les son comunes como: – Organización: Propiedad de los organismos vivos de realizar procesos ordenados en forma coordinada entre si – Metabolismo: Proceso que consiste en transformar los alimentos ingeridos a materia y energía necesarias para la vida – Crecimiento: Como consecuencia de los procesos metabólicos el organismo crece, proceso que consiste en un incremento gradual de su tamaño por el crecimiento de sus estructuras internas. – Reproducción: Proceso biológico en el que un ser vivo transfiere su código genético a organismos semejantes a ellos. – Adaptación: Capacidad de los seres vivos de adecuarse a su medio gracias a su acervo genético – Irritabilidad: Es la capacidad de los seres vivos de responder a los estímulos del medio
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    Origen de losseres vivos • El hombre en sus distintas etapas del desarrollo de su civilización y ante la inquietud de conocer cómo se originaron los seres vivos, ha tratado de dar una explicación a este importante acontecimiento a través de diferentes teorías: • Creacionista o teológica: La vida se originó de un acto sobrenatural por acción de un ser supremo, quien creó a todos los seres vivos. • Generación espontánea: Los seres vivos se pueden reproducir a partir de algúm material inorgánico (Aristóteles, Johann B. Helmont) • Panspermia o cosmológica: La vida en la tierra tuvo su origen a partir de esporas o bacterias que llegaron del espacio exterior(Svante Arrenius, 1908).
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    Teoria biogenísta obiogénesis • El principio de la biogénesis señala que “Todo ser vivo procede de otro” y es la postura actual de la biología. Sus principales defensores fueron: – Francesco Redi (Italia 1668): Su experimento consistió en colocar trozos de carne en dos frascos: uno cubierto con una gasa y el otro abierto, los gusanillos blancos que dan origen a las moscas solo se hallaban sobre la carne depositada en el frsaco abierto, en el frasco abierto estaban sobre la tela. – Lazzaro Spallanzani (Italia 1767): Demostró que si se hervía un caldo nutritivo en un matraz y luego se sellaba el cuello del recipiente, éste no producía microorganismos, en cambio cuando se rompía el cuello del matraz, el caldo se contaminaba y aparecían en él diversos tipos de microorganismos. – Louis Pasteur (Francia 1862): Un experimento de este cientifico consistió en poner a hervir sustancias orgánicas dentro de un matraz, dandole forma de S o cuello de cisne, de esta forma el aire podía llegar en forma indirecta a la sustancia, quedando atrapado en la curvatura del cuello cualquier tipo de bacterias o esporas. Al romper el cuello del matraz la sustancia se contaminaba con los microorganismos del aire en unas cuantas horas.
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    Experimento de Pasteur Experimento de Redi Experimento de Spallanzani
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    1.3 Teorias sobreel origen del Universo • Cuando tenemos la oportunidad de observar la enorme cantidad de cuerpos luminosos suspendidos en un cielo limpio nos hemos preguntado: ¿qué tamaño tendrá esa bóveda celeste?, ¿cuántos astros la ocuparán?, ¿qué distancia habrá hasta ellos?, ¿cómo se habrán originado?, ¿habrá vida en ellos?. • Estas preguntas nos las hemos hecho los humanos a todo lo largo de la historia y en todas las civilizaciones. Se le ha dado origen divino a lo desconocido y así los primeros humanos les dieron categoria de dioses a las estrellas y astros y creian que los fenómenos del cielo estaban dirigidos por esos dioses. Hoy los científicos exponen teorías que tratan de contestar estas preguntas, aunque siempre como meras especulaciones, ya que no es posible probar que así es como sucedió.
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    Teorías del origendel Universo • Teoría del Estado Contínuo: También conocido como del estado invariable (Fred Hoyle) explica: “El universo no ha tenido principio ni tendrá fin, siempre ha existido y por tanto es infinito en tiempo y espacio”. • Teoría del Big-Bang: El Universo se origina de una gran explosión y su continua expansión a partir de un núcleo comprimido de partículas subatómicas (núcleo primitivo). • Del Universo Pulsante: Explica que a la fase de expansión del Universo corresponderá una de contracción, haciendo que las galaxias retrocedan hacia su punto inicial, dentro de un ciclo de 80 mil millones de años, para formar una masa de material concentrado que dará orígen a otra gran explosión.
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    Teoría del BigBang • Hace 15 mil millones de años ocurrió la gran explosión y arrojó un material que se convirtió en hidrógeno (elemento más abundante y sencillo). • Según esta teoría la historia del universo se divide en 4 etapas: – Big Bang, 1a etapa: Se calcula que sucedió hace 15 mil millones de años. – Formación de galaxias, 2a etapa: En esta etapa se forman las galaxias y estrellas a partir de Hidrógeno. Hace 10 mil millones de años. – Sistema solar, 3a etapa: Formación de la segunda generación de estrellas (Nuestro sol) Hace 5 mil millones de años. – Etapa actual, 4a etapa: El origen de la vida se cree que haya acontecido hace 3500 millones de años.
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    Teorías sobre elorigen de la Vida • Conocidas la idea de Pasteur de que la vida se origina de la vida y no por generación espontánea, la teoría evolucionista de Darwin y con las aportaciones de la física y la química, en las primeras décadas del siglo XX se realizaron importantes trabajos encabezados por el bioquímico A. I. Oparin, donde se planteaba el problema del origen de la vida a través del proceso evolutivo de la materia.
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    Teorías sobre elinicio de la vida en la Tierra • Teoría de la síntesis abiótica: Propone que las primeras manifestaciones vivientes se originaron a partir de sustancias sencillas que evolucionaron lentamente por procesos físico – químicos en el ambiente primitivo de la Tierra • Evolución de los compuestos químicos: Los gases dieron orígen a la primitiva atmósfera de la Tierra: Nitrógeno, monóxido de carbono, fósforo. Había una abundante energía que provenía de las descargas eléctricas de las tormentas, radiaciones cósmicas y UV del sol, meteoritos y actividad volcánica. En este ambiente, los gases volcánicos (H) reaccionaban para formar otros como metano y amoniaco. De esta forma se creó una atmósfera con gases reductores como monóxido de carbono, ácido sulfhídrico, vapor de agua e hidrógeno, donde se cree que se formó la vida
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    Evolución de loscompuestos químicos • La acción de los diferentes tipos de energía presentes en la superficie de la Tierra, provocó que a partir del material de la atmósfera se sintetizaran por procesos físico-químicos moléculas sencillas orgánicas como aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos y bases nitrogenadas. Después, estas subunidades llegaron a estructurar por polimerización las macromoléculas orgánicas: carbohidratos, nucleótidos, lípidos y proteínas. • Modelos precelulares: También llamadas protobiontes, son las microestructuras que según algunos científicos son los precursores de las células actuales.Estos modelos delimitados por una membrana semipermeable fueron capaces de interactuar con su medio circundante a través de un metabolismo primitivo que se manifesta al absorber sus nutrientes, desarrollar su capacidad de crecer y dividirse, convirtiendose en estos protobiontes y que representan la transición entre los compuestos orgánicos y las primeras formas vivientes.
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    Modelos precelulares •Científicos quepropusieron el modelo precelular: •Oparin propuso su modelo a los que llamó coacervados •Stanley Miller construyó un aparato que simulaba las condiciones de la Tierra primitiva cuando se originó la vida. Obtuvo moléculas orgánicas como cetonas, aldehídos, ácidos carboxilicos y lo más importante, aminoácidos (que forman proteínas). •Sydney Fox obtuvo por síntesis abiótica unas pequeñas gotas del tamaño de una célula bacteriana a las que llamó microesférulas. •Alfonso Herrera realizó importantes experimentos sobre los procesos que pudieron haberle dado origen a los precursores de las primeras células, utilizando sales de amoniaco y formaldehído, de los que obtuvo la formación de microestructuras coloidales que él llamó sulfobios, que tenían una organización semejante a las células.
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    Examen muestra (Semana1) • ¿Qué diferencias hay entre la idea vitalista y la mecanicista? • ¿Cuáles son las ciencias que más apoyan a la biología y cómo lo hacen? • ¿Cuál es el propósito de estudiar los niveles de organización de la materia? • ¿Qué diferencias hay entre el conocimiento científico y el empírico? • ¿Qué características tiene el conocimiento científico? • ¿Qué significa objetividad y sistematización del conocimiento científico? • ¿A través de qué característica del pensamiento científico se puede confirmar o rechazar una hipótesis? • Define el método experimental y explica sus principales pasos • ¿En que consiste la utilidad del microscopio? • Define las siguientes propiedades de los seres vivos: Metabolismo, Adaptación y Irritabilidad • ¿Cómo explica la teoría del Big Bang la formación del Universo? • Define la teoría de la síntesis abiótica • ¿Qué son los coacervados y las microesferulas?
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    La célula • Objetivos: – Explicará los principales elementos y compuestos inorgánicos y orgánicos de los organismos vivos, sus características, e importancia estructural y funcional en los seres vivos, a través del análisis de sus propiedades químicas y físicas. – Describirá la estructura y función de los diferentes organelos celulares, a través de una revisión documental enfatizando en la unidad y diversidad celular en eucariotes.
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    2.1 Química dela Vida • Bioelementos: Elementos que entran en la composición química de seres vivos. • Bioelementos primarios (forman el 99 % de los seres vivos): S, P, O, N, C, H. – Azufre – Fósforo – Oxígeno 74% – Nitrógeno 5% – Carbono 10% – Hidrógeno 10% • Elementos secundarios (solo forman el 1% de los seres vivos): Na, Cl, Mg, Ca, K. • Elementos secundarios variables, debido a que están presentes solamente en algunas células y otras no: Pb, Zn, V, Br, Ti,
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    Bio-moléculas • Son los compuestos de los que están formados principalmente los seres vivos: • Bio-moléculas inorgánicas: – Agua H2O – Sales inorgánicas – Gases • Bio-moléculas orgánicas: – Carbohidratos – Lípidos – Proteínas – Ácidos Nucleicos
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    Bio-moléculas inorgánicas • Agua. – * Constituye el 50 a 99% * Es el disolvente del protoplasma * Vehículo de intercambios * Interviene químicamente en reacciones * Le da plasticidad a los tejidos * Permite amortiguar la temperatura * Distribuye el calor uniformemente * Absorbe calor cuando cambia de líquido a gaseoso * Puede estar en estado libre o combinada químicamente • Sales inorgánicas. – * Intervienen en la disolución de ciertas sustancias * Regulan la acidez v el contenido en agua * Constituyen las formaciones esqueléticas * Desempeñan una función nutritiva * Pueden ser: cationes y aniones
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    Bio-moléculas orgánicas • Los compuestos orgánicos se caracterizan por que sus moléculas contienen carbono, el cual se une a otros elementos como el hidrógeno, el nitrógeno el azufre y el fósforo. • Las biomoléculas orgánicas más importantes son: – Carbohidratos – Lípidos – Proteínas – Ácidos Nucleicos
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    Carbohidratos • Los carbohidratos, también llamados hidratos de carbono o azúcares, están compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. • Estos compuestos son producidos por los vegetales durante el proceso de la fotosíntesis • Representan una muy importante fuente de energía para los seres vivos al formar parte de su alimentación • Se clasifican en: • Monosacáridos: (mono=uno) son los azúcares formados por una sola unidad de carbohidrato. • Oligosacáridos: (oligo=pocos) son formados por pocas unidades de carbohidratos. • Polisacáridos: (poli=muchos) son grandes cadenas de cientos y hasta miles de unidades de carbohidratos.
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    Carbohidratos • Monosacáridos • Participan también en la formación de carbohidratos más complejos. • Los más conocidos por su importancia en la vida son los que contiene 5 o 6 átomos de carbono – 5C=Pentosas 6C=hexosas • Hexosas más importantes: Glucosa, que es la hexosa más importante ya que es la principal fuente de energía de los seres vivos y la fructosa que es una azúcar presente en las frutas • Pentosas más importantes: Desoxirribosa, participa en la composición del DNA (ácido desoxirribonucleico) y la Ribosa que participa en la composición del RNA (ácido ribonucleico) • Oligosacáridos • Los más conocidos son los disacáridos, especialmente: – Sacarosa = Azúcar de mesa – Maltosa= Azúcar de la malta (cerveza) – Lactosa= Presente en la leche • El enláce que une las unidades de carbohidratos se llama “enlace glucosídico” • La sacarosa esta formada por una molécula de glucosa y otra de fructosa
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    Polisacáridos • Los más conocidos por su importancia son: – Almidón: formado por largas cadenas de glucosa, al metabolizarse, es una fuente muy importante de glucosa para las células. Se encuentra en vegetales como la papa, plátano, cereales, camote. – Celulosa: funciona principalmente como estructura de las plantas. Los animales hervívoros aprovechan la glucosa por medio de la acción de microorganismos que separan los enlaces entre glucosas de la celulosa. – Glucógeno: se almacena en el hígado y los músculos y de ahí se utiliza al descomponerse en glucosa
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    Lípidos • Son un grupo de compuestos orgánicos con diferentes características de tamaño, forma y/o composición. Su característica común es que son solubles en compuestos orgánicos como alcohol, gasolina, eter, benceno, cloroformo. • Importancia biológica: – Componentes de las membranas celulares – Reserva de energía para las células • Entre los lípidos de importancia biológica se encuentran: • Triglicéridos: También llamados grasas o aceites. • Estan formados por tres cadenas de ácidos grasos unidas a los grupos hidroxilo de la molécula de glicerol. • Se clasifican por su nivel de saturación en: – Grasas saturadas: Grasa animal, manteca, mantequilla. – Grasas insaturadas: Aceites vegetales.
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    Lípidos • Fosfolípidos • Son muy semejantes a los triglicéridos en su estructura química, solo que contienen un grupo fosfato en lugar de uno de los tres ácidos de los triglicéridos. • Forman parte de algunos alimentos como la lecitina, yema de huevo, mariscos. • Forman parte del tejido nervioso y en las membranas de las células • Esteroides • Están formados por 4 anillos de carbono entrelazados, tres de 6 carbonos y uno de 5. • Más conocidos: • Hormonas: estrógeno, progesterona, testosterona. • Colesterol: membrana celular de animales
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    Proteínas • Son macromoléculas (grandes cadenas) formadas por polipéptidos. • Cada polipéptido es una cadena de aminoácidos unidos por enlaces “peptídicos” • Un aminoácido es un compuesto químico formado por un grupo amino y un grupo carboxilo. • En la formación de proteínas participan 20 aminoácidos naturales, que podemos encontrar en diferentes tipos de alimentos como leche, carne de pollo, res, pescado, puerco, etc, soya, maíz, frijol y arroz. • En general el organismo puede transformar un aminoácido en otro según le haga falta. Pero hay 8 aminoácidos que no puede producir por si mismo, los llamados aminoácidos esenciales: • Lisina Isoleucina • Treonina Metionina • Leucina Triptófano • Valina Fenilalanina
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    Niveles de organizaciónde las proteínas. • Por su configuración en el espacio, las proteínas presentan cuatro niveles estructurales: – Estructura primaria: Es el acomodo lineal que tienen los aminoácidos dentro de la proteína, una secuencia ordenada de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. – Estructura secundaria: Se forma de los acomodos en el espacio que adoptan las cadenas polipetídicas: – Hélice alfa (α) en forma de escalera de caracol o resorte estirado. – Lámina plegada beta (β) – Estructura terciaria: Conformación muy compleja, generalmente globular, que adquieren las estructuras secundarias al replegarse en si mismas. – Estructura cuaternaria: Se presenta cuando dos o más cadenas interactúan formando una proteína gigantesca, como la hemoglobina.
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    Niveles de organizaciónde las proteínas. Ejemplo de estructura primaria: Ejemplos de estructuras secundarias: Ejemplo de estructura cuaternaria: Ejemplo de estructura terciaria:
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    Ácidos nucleicos • Son el Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y Ácido Ribonucleico (ARN) • Los ácidos nucleicos son moléculas de largas cadenas de subunidades llamadas nucleotidos: • Los nucleotidos están formados por una base nitrogenada, una pentosa y un grupo fosfato • El ADN forma las unidades de la herencia llamadas genes que son códigos químicos que indican el tipo de proteínas que las células del organismo deben producir. • El ADN puede hacer copias de si mismo cuando la célula o el organismo se reproduce o y transmite su información al ARN. • El ARN ejecuta la información codificada que le transmitió el ADN y produce las proteínas con el orden de aminoácidos especificados.
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    ADN y ARN • El ADN lo forman dos polímeros largos, sostenidos por enlaces de hidrógeno y enrollados en forma de una doble hélice. Cada polímero está formado por una cadena de nucleótidos. Debido a que exiten 4 bases nitrogenadas hay 4 nucleótidos dierentes para el ADN : Adenina, Guanina, Timina y Citosina. La pentosa del DNA es la desoxirribosa. • El ARN es un polímero sencillo (de una sola cadena) y no tiene forma hélice. Las bases nitrogenadas presentes en el ARN son Adenina, Guanina, Citosina, igual que en el ADN con la diferencia de la cuarta base nitrogenada que en el ARN es Uracilo. La pentosa del ARN es la Ribosa.
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    2.2 Organelos celulares • En las células eucariotas se distinguen dos compartimientos principales delimitados por la membrana: el citoplasma y el núcleo. El citoplasma es la sustancia formada de compuestos orgánicos e inorgánicos en estado coloidal y en el que se encuentran distribuidos los organelos celulares. Entre los organelos delimitados por membrana se encuentran: Cloroplastos: Son organelos de la célula vegetal que contienen clorofila que participa en la fotosíntesis. Están formados por una doble membrana, en su interior se encuentran las pilas de discos llamados tilacoides y cada pila de tilacoides recibe el nombre de grana.
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    Organelos con membrana • Mitocondrias: Son cuerpos ovoides o cilíndricas formados por una doble membrana, una externa lisa y otra interna replegada en forma de crestas. Las mitocondrias contienen enzimas que oxidan a los compuestos orgánicos y obtienen energía que la célula emplea para funcionar • Lisosomas: Son de diversas formas y tamaños, con un diámetro de 0.1 a 0.8 µm, contienen enzimas que participan en la digestión intracelular. • Peroxisomas: Son pequeños cuerpos ovoides que contienen enzimas de acción oxidante. • Aparato de Golgi: Tiene forma de pila de sacos o cisternas de membranas lisas y aplanadas, localizadas cerca del núcleo, tiene como función procesar y empacar los productos de secreción
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    Organelos con membrana • Retículo endoplásmico: es un sistema de membranas replegadas que puede presentar aspecto rugoso o liso, dependiendo si posee o no ribosomas en su pared externa. El retículo endoplásmico rugoso, junto con los ribosomas, desempeñan una función básica en la acumulación y procesamiento de proteínas que la célula expulsa por exocitosis a través del aparato de Golgi.
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    Organelos sin membrana • Los principales organelos que no están delimitados por membrana son: • Ribosomas: Son gránulos citoplasmáticos, con un diámetro aproximado de 23 nm, algunas veces se encuentran libres y otras adheridas a la pared externa del retículo endoplásmico, están formados por RNA y proteínas. En ellos se realiza la síntesis de proteínas. • Microfilamentos: Formados principalmente por la proteína actina, tienen una importante función en los movimientos celulares. • Microtúbulos: Formados principalmente por la proteína tubulina, participan en la estructura y función de los centrómeros, en las fibras del huso mitósico, en los cilios y flagelos, en los procesos de endocitosis y exocitosis. • Centriolos: Pequeños cuerpos localizados cerca del núcleo, están especialmente en la celula animal, cada uno está formado de un conjunto cilíndrico que consta de nueve grupos triples de microtúbulos.
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    Examen muestra (MedioTérmino) • Escribe un resumen de la importancia de los elementos SPONCH para la materia viva • Explica la importancia del agua para la vida • ¿Cuál es el monosacárido que es la principal fuente de energía de los seres vivos? • Disacárido formado por una glucosa y una fructosa • Son moléculas de largas cadenas de nucleótidos • ¿Cuál es la función del ADN? • ¿Cuál es la principal característica de los lípidos? • ¿Cuáles son las familias de lípidos de importancia para la vida? • Comenta las diferencias entre el ADN y ARN • Explica las características de los niveles estructurales de las proteínas • Define el término proteína • Organelos de la célula vegetal que contienen clorofila • En este organelo se oxidan compuestos organicos para obtener la energía que la célula necesita para funcionar • Organelo que tiene forma de pilas de sacos o cisternas de membranas lisas y aplanadas • Organelo que desempeña una función básica en la acumulación y procesamiento de proteínas • Organelos que están formados principalmente por la proteína actina
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    La célula • Objetivos: – Describirá los diferentes procesos de obtención de energía y los tipos de nutrición celular, identificando los diferentes procesos que tienen lugar en la célula, a partir de modelos y observación directa en fuentes documentales. – Explicará los procesos reproductivos a partir de su relación con los mecanismos de división celular y del análisis comparativo que distinga diferencias y similitudes entre mitosis y meiosis. – Explicará el concepto de célula estableciendo las diferencias estructurales, funcionales y evolutivas, de una célula procariótica y eucariótica, utilizando modelos naturales.
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    2.3 Funciones celulares • Nutrición: El proceso mediante el cual los organismos vivos obtienen materia y energía de su medio para efectuar sus funciones. • Tipos de nutrición: Los organismos por su tipo de nutrición se clasifican en dos grandes grupos: – Autótrofos: Son los organismos que empleando las formas más simples del carbono como el bióxido de carbono y agua producen compuestos orgánicos (producen su propio alimento) – Heterótrofos: Los organismos como los animales y la mayoría de las bacterias que para subsistir requieren de una fuente externa de aimento, ya que no poseen la capacidad de producirlo
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    Nutrición • Autótrofos – Entre los organismos autótrofos están los vegetales que por medio de la fotosíntesis emplean la luz como fuente de energía, a estos organismos se les llama fotoautótrofos. – Algunas bacterias que obtienen su energía a través de la oxidación de compuestos inorgánicos como el azufre, los iones de amonio o el hierro reciben el nombre de quimioautótrofos. • Heterótrofos – En los organismos heterótrofos las fuentes de materia y energía son los carbohidratos, los lípidos y las proteínas que obtienen de su medio, mismos que liberan energía útil durante su degradación en los procesos del metabolismo.
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    Endocitosis, exocitosis yósmosis • Existen mecanismos que transportan materiales del medio exterior al interior de la célula y del exterior al interior celular sin atravesar la membrana plasmática y con gasto de energía: – Endocitosis: Transporte de materiales de afuera hacia adentro de la célula. Inicia con una gradual invaginación de la membrana plasmática con la formación de una bolsa membranosa llamada vesícula pinocítica, en cuyo interior queda el material, después la vesícula se desprende de la membrana para formar dentro de la célula vacuolas, para finalmente unirse con los lisosomas que con sus enzimas “digieren” hasta obtener los productos solubles que se incorporan al citoplasma atravesando la membrana del lisosoma. – Exocitosis: Consiste en el movimiento de sustancias desde la célula hasta su medio externo, a través de una bolsa membranosa que se forma dentro del aparato de Golgi y que al fusionarse con la membrana plasmática de la célula origina el orificio de salida. – Ósmosis: La célula además de agua, que es un solvente, contiene compuestos orgánicos e inorgánicos que son solutos, por lo tanto, su condición puede diferir con la de su medio externo cuando éste solo contenga agua, lo que facilitará la penetración continua del agua a la célula por ósmosis, ya que el medio extracelular tiene una mayor concentración de agua que el interior.
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    Metabolismo • Todas las células utilizan los mismos mecanismos en sus funciones transformadoras de energía que se presentan durante su permanente necesidad de energía: • Metabolismo: La serie de reacciones químicas por las cuales la célula consume o sintetiza moléculas con las consecuentes transformaciones energéticas. El metabolismo consta de dos procesos fundamentales: – Anabolismo: Durante este proceso se sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, como la producción de polisacáridos como el almidón a partir de monosacáridos como la glucosa. Un ejemplo de actividad anabólica es la realizada por los cloroplastos en la fotosíntesis. – Catabolismo: En este proceso las moléculas complejas son degradadas hasta moléculas más sencillas, como la obtención de aminoácidos a partir de las proteínas de la carne. Un ejemplo de actividad catabólica es la que realizan las mitocondrias en la respiración aeróbica.
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    Organelos transformadores deenergía Cloroplastos: Son organelos localizados principalmente en las células de las hojas de las plantas, contienen clorofila, que es el pigmento verde encargado de absorber la energía luminosa durante la fotosíntesis. Generalmente tiene la forma de disco con un diámetro de 5 a 8 µm. Son organelos formados por una doble membrana, en su interior se localiza el estroma o matriz, sustancia gelatinosa que contiene ADN, ribosomas y enzimas que participan en la síntesis de proteínas También se encuentran las pilas (granas) de discos membranosos y aplanados (tilacoides) donde se llevan a cabo las reacciones de fotosíntesis.
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    Organelos transformadores deenergía Mitocondrias: Son cuerpos generalmente ovoides o cilíndricos de aproximadamente 0.5 a 1 µm de diámetro y una longitud de más de 7 µm. Se encuentran generalmente en cualquier célula eucariota aerobia, se localizan en mayor cantidad en las células que desempeñan mayor actividad como las musculares. Están formadas por una doble membrana lipoprotéica, una externa lisa y otra interna replegad que forma dobleces en el interior del organelo llamados crestas. Dentro de estas crestas se encuentra la matriz, constituida por un material proteínico denso, donde se localizan los ribosomas y enzimas que participan en la síntesis de proteínas mitocondriales, así como su propio DNA circular semejante al de las bacterias. Contienen enzimas que oxidan los carbohidratos obtenidos de la alimentación, transformandolos en energía útil en forma de ATP que la célula utiliza para sus funciones.
  • 62.
    Fotosíntesis • “Las reacciones que se presentan en las células vegetales, a través de las cuales se producen carbohidratos a partir de agua y bióxido de carbono en presencia de la energía luminosa del sol” • La ecuación química que se lleva a cabo es: 6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6O2 Energía luminosa Clorofila • En las parte verdes de los vegetales, especialmente en las hojas, se localizan dos tipos de clorofila: clorofila a y clorofila b. Este pigmento tiene la capacidad de absorber la energía luminosa del sol, propiciando la transferencia de electrones en los compuestos. La clorofila a es el compuesto implicado en forma directa en las reacciones de la energía lumínica, en tanto que la clorofila b no participa directamente.
  • 63.
    Respiración • “La oxidación gradual de los compuestos orgánicos, con la obtención de la energía que la célula requiere y la producción de bióxido de carbono” • La ecuación química que se lleva a cabo en este proceso es: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O + ATP • Durante la degradación de la glucosa se presentan los siguientes procesos: – Glucólisis:La degradación anaeróbica de la molécula de glucosa por acción enzimática, a través de un serie de reacciones que se llevan a cabo en el citoplasma – Cadena respiratoria o transporte de electrones: en este proceso los electrones de los hidrogenos pasan por una serie de moléculas hasta llegar a la molécula del O transformandolo en agua. Durante su trayectoria los electrones sintetizan ATP
  • 64.
    Homeostasis • A través de la Homeostasis la célula regula el equilibrio de su metabolismo, conservando una condición con cierta estabilidad de las funciones que le permiten vivir, así controla el suministro del material que ingresa a su citoplasma, el proceso de estos materiales y la eliminación de sustancias de desecho. • La célula mantiene una interrelación permanente con su medio externo, son muchos y muy variados los agentes físicos, químicos o biológicos que ejercen ciertas acciones en la célula, estos reciben el nombre de estímulos. Ante la acción de tales estímulos la célula responde con reacciones específicas, esta capacidad de reaccionar ante los estímulos del medio es la que se llama Irritabilidad. • Excreción: A través de este proceso la célula elimina las sustancias de desecho obtenidas de su metabolismo y que resultan innecesarias a sus funciones, esto lo realiza por los mecanismos de transporte pasivo y activo. Entre las sustancias que se eliminan se encuentran el agua, bióxido de carbono y desechos nitrogenados.
  • 65.
    División celular • Las nuevas células se forman a partir de las que ya existen a través de la división celular, éstas se dividen cuando crecen y llegan a la madurez. • En las bacterias y otros organismos unicelulares la división celular es por bipartición, proceso en el que el ADN se duplica y se forman dos partes idénticas, después se dividen la pared y la membrana plasmática de la célula y se originan dos células pequeñas con igual cantidad de citoplasma y material genético. • En los organismos multicelulares las células somáticas (células que forman el conjunto de tejidos y órganos de un ser vivo) se dividen por Mitosis. • En los organismos de reproducción sexual los gametos (células especializadas para la reproducción) se reproducen por Meiosis.
  • 66.
    Mitosis • Recibe estenombre el proceso de división celular por medio del cual se duplican los cromosomas del núcleo celular, dividiendose también el citoplasma para formar dos células hijas con similar material genético y citoplasmático que la célula progenitora. • La mitosis se divide en las siguientes etapas: – Profase: Al inicio de esta fase la cromatina que se encuentra distribuida a manera de red de finos filamentos en el núcleo, se condensa, engrosandose y acortandose para formar los cromosomas. Los nucleolos y la membrana nuclear empiezan a desaparecer. En las células animales los centriolos se desplazan a los lados opuestos del núcleo para formar los polos del huso mitósico. – Metafase: El huso a quedado formado entre los centriolos, ha desaparecido la membrana nuclear. Los cromosomas se adhieren a las fibras del huso a través de sus centrómeros en el plano ecuatorial de la célula.
  • 67.
    Mitosis – Anafase: Sedivide cada centrómero y las fibras se contraen propiciando que las cromátidas se separen siguiendo el desplazamiento de sus centrómeros, dirigiendose a polos opuestos del huso. Aquí ya se le puede nombrar a las cromátidas como cromosomas hijos. – Telofase: En esta etapa a la inversa de la profase se forma la membrana nuclear a cada célula hija, aparecen los nucleolos, los cromosomas adquieren la configuración filamentosa de la cromatina y desaparece en huso mitósico. El citoplasma se divide en dos partes en el centro para dar origen a dos células hijas con similar material citoplasmático y con un juego completo de cromosomas igual que el que poseia la célula madre. – Interfase: Es la etapa que se presenta en la célula entre una división y la siguiente.
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    Mitosis Metafase Profase Anafase Telofase
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    Meiosis • La meiosis o división celular por reducción se presenta en células reproductivas o sexuales, a través de ella se lleva a cabo una división de los cromosomas y dos divisiones sucesivas del núcleo de la célula. Al final del proceso se obtienen cuatro células especializadas llamadas gametos, con la mitad del número de cromosomas (célula haploide) de la célula madre. La importancia de la reducción cromosómica de la meiosis consiste en que los gametos son portadores unicamente de la mitad del número de cromosomas y al fusionarse durante la fecundación, ambos gametos forman la célula huevo o cigoto, con el número completo de cromosomas (célula diploide). • La Meiosis se lleva a cabo en dos divisiones: Primera divisón meiotica: Segunda división meiotica: Profase I: Se divide en cinco subfases: Profase II Leptotena, Cigotena, Metafase II Paquitena, Diplotena y Diacinesis Anafase II Metafase I Telofase II Anafase I Telofase I Interfase
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    Primera división meiotica • Profase I: Se divide en 5 subfases – Leptotena: La cromatina se condensa engrosa y fragmenta para formar los cromosomas. – Cigotena: Los cromosomas homologos se alinean, para formar cromosomas bivalentes – Paquitena: Se concluye la unión de cromosomas homólogos, estos se engrosan más y se acortan, se unen a lo largo e intercambian una o varias secciones de cromátidas a lo que se le llama entrecruzamiento o crossing-over – Diplotena: Se separan los cromosomas homólogos pero permanecen unidos por los quiasmas, que son las regiones donde se ha efectuado el entrecruzamiento de genes – Diacinesis: Los cromosomas se condensan, engrosan, los quiasmas se destruyen y se inicia la separación de los cromosomas homólogos.
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    Primera división meiotica • Metafase I: Se forma el huso, los cromosomas bivalentes se sitúan sobre la placa ecuatorial. El centrómero de cada cromosoma homólogo se une a las fibras del huso que procede de cada polo • Anafase I: Los cromosomas se separan de su homólogo y se dirigen hacia cada polo del huso • Telofase I: Los cromosomas homólogos llegan a cada polo formando dos núcleos y con la correspondiente división citoplasmática. • Interfase: No hay duplicación del ADN y generalmente la interfase es muy breve
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    Segunda división meiotica • Profase II: Los cromosomas se condensan y se hacen visibles, cada uno esta compuesto de dos cromátidas, se forma nuevamente el huso. • Metafase II: Se alinean los cromosomas en la placa ecuatorial y sus centrómeros se encuentran unidos a las fibras del huso • Anafase II: Cada cromosoma duplica su centrómero y las cromátidas gemelas se separan, convirtiéndose en cromosomas, cada uno se dirige a polos opuestos del huso • Telofase II: Los cuatro juegos de cromosomas separados forman cuatro núcleos, cada uno delimitado por una membrana nuclear y los cromosomas empiezan a descondensarse, de esta forma quedan cuatro células haploides.
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    Evolución celular • La evolución de las primeras células condujo a una enorme diversidad de organismos que si bien están formados por los mismos elementos que constituyen la materia inorgánica, sin diferentes en su organización. • La forma de organización que unifica a todos los seres vivos es la célula, que es la unidad estructural y funcional básica de la materia viva. La citología, disciplina que estudia la célula, ha demostrado que todos los organismos tanto unicelulares como multicelulares disponen de la misma maquinaria bioquímica para realizar sus funciones metabólicas, su información hereditaria se regula por el mismo código genético.
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    Evolución celular • Las células son de diversos tamaños y formas, si comparáramos organismos unicelulares como bacterias con células de tejidos de plantas y animales complejos, observariamos algunas diferencias en forma y tamaño, sin embargo, todas tienen características comunes. Por ejemplo: Intercambio de materiales con el medio externo, realizan transformaciones energéticas de donde obtienen su energia para funcionar, almacenan información genética en moléculas de ADN, etc. • En los organismos vivos se observan dos tipos básicos de células: – Células Procariotas – Células Eucariotas.
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    Células procariotas • Procariotas:El témino procariota se deriva de pro que significa antes y karyon, núcleo. Por tanto quiere decir antes de un núcleo. Es precisamente la principal característica de éstas células, que no disponen de un núcleo definido. Su material genético se localiza en una molécula de forma circular llamada nucleoide. Además, carece de organelos membranosos que se observan en las células eucariotas. A la membrana plasmática de las procariotas por lo general lo cubre una cubierta llamada pared celular. Son más pequeñas que las células eucariotas ya que tienen un diametro de entre 0.5µm hasta 3µm, se reproducen asexualmente por fisión binaria. Son procariotas las bacterias y las arqueabacterias.
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    Células eucariotas • Eucariotas: Derivada de eu, verdadero y karyon, núcleo, su ADN se localiza dentro del núcleo, delimitado por una doble membrana o envoltura nuclear. Dicha estructura separa el material genético del citoplasma. En el citoplasma se encuentran estructuras delimitadas por membranas llamadas organelos. En ellos se llevan a cabo funciones celulares específicas. Algunas células eucariotas como los vegetales y hongos también tienen pared celular, sólo que de composición diferente a la de las procariotas. Tienen un tamaño de entre 2 hasta 100µm. Existen organismos con células eucariotas tanto unicelulares (protozoarios, algas) como pluricelulares, plantas, hongos y animales.
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    Comparación entre unacélula procariota y una célula eucariota
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    Comparación entre unacélula procariota y una célula eucariota Estructura En Eucariotas En Procariotas o Proceso Membrana nuclear Presente Ausente ADN Combinado con proteínas (histonas) Desnudo y circular Cromosomas Múltiples Único División celular Mitosis o Meiosis Fisión binaria Mitocondria Presentes (con ribosomas 70S) Ausentes. Los procesos bioquímicos equivalentes Presentes en células vegetales (con tienen lugar en la membrana citoplasmática. Cloroplasto ribosomas 70S) Ribosomas 80S (a 60S y 40S sus subunidades) 70S (a 50S y 30S sus subunidades) Presente en vegetales, constituida por Pared celular Presente, constituida por mureína celulosa o por quitina en hongos Nucléolos Presentes Ausentes Retículo Presente Ausente endoplásmico Cilios y flagelos que al corte transversal Órganos de presentan una distribución característica Flagelos sin estructura 9+2 locomoción de microtúbulos: 9 + 2
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    Teorías sobre laevolución celular • Teoría de la endosimbiosis: Según esta teoría la adquisición de las mitocondrias se logró cuando una célula ancestral fagocitó una bacteria que empleaba oxígeno para respirar y de esta asociación llamada simbiosis se cree que hayan evolucionado las eucariotas. • Teoría de la invaginación: Esta teoria propuesta por Raff & Mahler en 1972 sugiere que algunos procariotas por mutación empezaron a sistetizar nuevos tipos de proteínas que promovió en ellos la formación de un complejo de membranas, que al invaginarse formaron vesículas que se convirtieron en mitocondrias.
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    Teorías sobre laevolución celular • Teoría del bloque-clon: Teoría propuesta por Bogorad en 1975 plantea que los organelos pudieron haber tenido su origen a partir del núcleo, para ello la célula formó primero membranas internas que encerraron al ADN y el ARN de la célula procariota, originandose así el núcleo y los bloques de genes que escaparon de este “núcleo” fueron envueltos por otras membranas dando origen a los organelos. • Teoría mixta: Esta teoría acepta el origen simbiótico de las mitocondrias y los plastos y por invaginación la membrana nuclear, el RE y aparato de Golgi.
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    Diagrama de lateoría endosimbionte
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    Examen muestra (Semana3) • Es la unidad básica y funcional de los organismos • Son células que no tienen un núcleo definido, se ADN se localiza en el citoplasma • Son células que tienen organelos membranosos como mitocondrias o cloroplastos • Es una hipótesis que sugiere que el origen de las eucariotas fue por incorporación de procariotas en su interior • Un ejemplo de este proceso es la síntesis de almidón a partir de glucosa. • Proceso por el cual las células vegetales transforman la energía luminosa en energía química. • Pigmento que tiene la capacidad de absorber la energía luminosa del sol • La importancia de la fotosíntesis consiste en.... • ¿A que se le llama respiración? • ¿En donde se lleva a cabo la fotosíntesis? • ¿En donde se lleva a cabo la respiración celular? • Menciona 5 diferencias entre células procariotas y eucariotas • ¿Qué es mitosis? • ¿Qué es meiosis? • Enumera y describe las fases de la mitosis • Enumero y describe las fases de la meiosis
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    Organización pluricelular enla naturaleza • Objetivos: – Explicar las teorías acerca del origen de la pluricelularidad, a través de la descripción de las líneas evolutivas, para comprender su origen y diversidad. – Identificar los niveles de organización pluricelular, mediante la descripción de sus propiedades, para reconocer la complejidad de los distintos reinos. – Identificar lo organismos pluricelulares, mediante el análisis de sus características taxonómicas, para comprender su importancia social, económica y biológica.
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    Sistemas de clasificación • Desde las primeras etapas de su organización en grupo, seguramente el hombre clasificó a los seres vivos con quienes convivía por la utilidad y el daño que le producían, de esta manera tal vez haya aprendido a distinguir cuales eran las plantas que podía aprovechar para su alimentación o curación, así como los animales que le proporcionaran carne para su alimentación y piel para vestirse. • John Ray (1627 – 1705) científico inglés considerado uno de los fundadores de la taxonomía, llegó a clasificar un importante número de plantas según sus características estructurales. Propuso que la especie comprendía a los individuos semejantes entre sí y con el mismo antepasado.
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    Sistemas de clasificación • Carolus Linnaeus (1707 – 1778) naturalista sueco, en su obra Species Plantarum describe y cataloga las plantas. Posteriormente en su libro Systema Naturae, propone las reglas taxonómicas para una clasificación de los animales, que aunque solo toma en cuenta las características exteriores, es un gran avance en la taxonomía. A él se deben las agrupaciones de los organismos por sus semejanzas en categorías taxonómicas. También introduce el sistema binominal del nombre científico para designar a las especies, regla que posteriormente fue aceptada universalmente. • Ernst Mayr: zoólogo alemán define especie “Un conjunto de poblaciones naturales que se cruzan o pueden cruzarse entre sí y que se encuentran reproductivamente aisladas de otros grupos parecidos”
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    Sistemática filogenética oevolutiva • Los caracteres semejantes y diferentes que presentan los organismos ha permitido agruparlos en diferentes categorías o niveles taxonómicos. Hasta el siglo XIX los biólogos solo se basaban en las características externas para la clasificación de los seres vivos. A partir de la publicación de la obra de Charles Darwin, El Origen De Las Especies, en 1859, empieza a preferirse una clasificación que debiera reflejar la relación evolutiva (filogenética) de los organismos. • En la década de 1940 nace el neodarwinismo o teoría sintética propuesta por Dobzhansky, Mayr, Huxley y otros, esta teoría incorpora las bases genéticas a la evolución, con lo que se reconoce la biodiversidad como un proceso evolutivo con un origen común de los actuales seres vivos, por lo que a partir de este momento sus clasificaciones se fundamentan en la reconstrucción evolutiva de los organismos por medio de las semejanzas y diferencias de su información genética.
  • 90.
    Sistemática filogenética oevolutiva • En la reconstrucción de esa historia evolutiva se toman en cuenta como evidencias los diferentes caracteres del grupo de organismos o de los fósiles, como morfológicos, genéticos, moleculares, etc. A diferencia de la taxonomía tradicional que por intuición selecciona los caracteres de los organismos que estudia para determinar sus taxas, la sistemática filogenética selecciona los caracteres que comparte el grupo y que heredaron de sus ancestros. • En el método de la sistemática filogenética se comparan las estructuras homólogas, que son aquellas que comparte el grupo y que heredaron de su ancestro común, aunque sean muy semejantes no necesariamente realizan la misma función. Además de las características morfológicas se toman en cuenta otras como tipo de célula, bioquímica, embrión, ecología, fósiles.
  • 91.
    Taxonomía actual • El sistema binominal del nombre científico de los seres vivos manejado en todo el mundo utiliza el idioma latín, por ejemplo Canis familiaris (perro) Canis lupus (lobo), La primera palabra indica el género del ser vivo a que se refiere y su primera letra debe ser mayúscula, la segunda es la especie y toda la palabra debe escribirse con minúsculas. • Las principales categoría taxonómicas desde grupos superiores hasta especie son: Reino, División, Clase, Orden, Familia, Género y Especie. En la clasificación de los animales a la División se le llama Phylum. Maíz Perro Hombre Reino Vegetal Animal Animal División (phylum) Traqueofitas Cordados Cordados Clase Angiospermas Mamíferos Mamíferos Orden Glumífloras Carnívoros Primates Familia Gamíneas Cánidos Homínidos Genero Zea Canis Homo Especie mays familiaris sapiens
  • 92.
    Árbol Filogenético oCladograma • El árbol filogenético o cladograma es un diagrama que describe la posible relación evolutiva de los organismos a través del tiempo. • Los árboles filogenéticos son muy importantes para el estudio de los diferentes grupos taxonómicos, aunque no dejan de ser hipotéticos ya que para su formación muchas veces existen espacios ignorados por falta de evidencias directas (fósiles) y en otros casos hay ambigüedades. • A pesar de ser hipotéticos, la importancia de los cladogramas reside en el interés por organizar la información reunida y presentar una clasificación integrada de los reinos que forman los seres vivos. • Los arboles filogenéticos se inician a partir de una célula primitiva, ancestro de las actuales bacterias, cuyas características seguramente difieren de las actuales.
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  • 94.
    Teorías sobre elorigen y evolución de los pluricelulares • Se dice que los organismos pluricelulares o multicelulares evolucionaron a partir de los unicelulares. Dos teorías tratan de explicar esta transición: – Teoría Monofilética: Se divide a su vez en teoría sincitial y teoría colonial, ambas explican la posible evolución de los metazoarios a partir de un solo grupo de antecesor unicelular. • Teoría sincitial: Propuesta por Hadzi y Hanson (sincitial significa carencia de membrana entre núcleo y núcleo). Según esta teoría los metazoarios derivaron de un protozoario ciliado multinucleado, que al formársele membrana a cada núcleo dio origen a células internas. • Teoría colonial: Propuesta por Haeckel, Metschnikoff y Hyman. Esta teoría propone que los metazoarios surgieron a partir de flagelados pasando por una agrupación esférica hueca de células llamada blastea (como el volvox). Se cree que estas colonias al principio tuvieron poca diferenciación celular y conforme evolucionaron fue posible una comunicación entre ellas a través de la membrana celular y se logró la pluricelularidad y una mayor diferenciación celular hasta llegar a la especialización de funciones de cada célula.
  • 95.
    Teorías sobre elorigen y evolución de los pluricelulares – Teoría Polifilética: Los autores de esta teoría postulan que los metazoarios como los celenterados, las esponjas, los ctenóforos y los platelmintos evolucionaron en líneas diferentes a partir de diversos grupos de protozoarios.
  • 96.
    Niveles de organizaciónpluricelular • Los partidarios de la teoría colonial sugieren que el volvox pudiera tener alguna semejanza a las etapas primitivas de los organismos pluricelulares. • El siguiente nivel es el del talo, que es un cuerpo formado por una masa celular poco diferenciada que se encuentra cubierta por una sola membrana plasmática y una pared celular. Un ejemplo de este tipo de organización es la Acetabularia, que es un alga que se parece a un hongo. • En el nivel de tejidos las células con características morfológicas semejantes se han asociado para realizar funciones específicas, en este nivel, llamado también tisular se encuentra la esponja. • Sistema de órganos: En este nivel de mayor grado de complejidad, los órganos se unen formando asociaciones funcionales de sistema de órganos, este es el nivel de organización de los demás animales.
  • 97.
    Niveles de organizaciónpluricelular Acetabularia Volvox Aparato respiratorio Esponjas
  • 98.
    La Categoría delos Reinos • Desde la antigüedad se había clasificado a los seres vivos en dos grandes grupos: el de las plantas y los animales. Sin embargo , al descubrirse el mundo de los microorganismos tal clasificación resultó inoperante, por eso E. Haeckel propuso en 1866 la incorporación de un tercer reino, el de los protistas que comprendía a todos los microorganismos, cuyas características los situaban entre el reino vegetal y el animal. • H. F. Copelan propuso la clasificación de cuatro reinos, dividiendo el reino Protista en Monera y Protoctista. – Monera : Formado por organismos unicelulares sin núcleo como las bacterias. – Protoctista: Formado por organismos unicelulares con núcleo como protozoarios, algas y hongos. – Metafita: Formado por los vegetales – Metazoa: Formado por los animales
  • 99.
    La Categoría delos Reinos • En 1969 R. H. Whittaker, separa los hongos de los protistas y propone el sistema de clasificación de cinco reinos, que es la más aceptada en la actualidad: – Reino Monera: Lo integran organismos unicelulares (célula procariota) P.ej. Bacterias y arqueabacterias. – Reino Protista: Microorganismos con células eucariotas. Protozoarios, algas y protistas micoides. – Reino Fungi: Hongos como levaduras, mohos y setas. – Reino Plantae: Vegetales – Reino Animal: Todos los animales. • Reino Monera: Este Reino está integrado por organismos uncelulares procariotas. Todos son bacterias. En general su nutrición es por absorción del material nutriente (heterótrofos) aunque existen también en este reino algunos fotosintéticos y quimiosintéticos (autótrofos). Su reproducción es asexual por bipartición. Algunos grupos son inmóviles, otros tienen la capacidad de desplazarse a través de flagelos simples.
  • 100.
    Características de losorganismos de los cinco Reinos • Este Reino se divide en tres grandes grupos, Arqueabacteria, Eubacteria y Cianobacterias: • Arqueabacterias: (archae= antiguo) Se han encontrado evidencias en fósiles de arqueabacterias de 3400 millones de años. Estos organismos habitan en medios bastante rigurosos, donde dificilmente podríamos hallar otro tipo de vida. – Las Metanógenas: Son arqueabacterias que viven en aguas pantanosas, producen metano. – Las Halofílicas: Viven en medios muy salinos. – Las Termoacidofílicas: Viven en los manantiales de aguas termales y sulfurosas con un pH muy bajo.
  • 101.
    Características de losorganismos de los cinco Reinos • Eubacterias: (bacterias verdaderas). En este grupo se ubican las bacterias más conocidas. Se les agrupa por su forma en cocos (esféricas), bacilos (en forma de bastón), y espirilos (espirales). Son los organismos más pequeños con un tamaño aproximado de 1mm. Por lo general son parásitas, simbiontes o sapróbias. Algunas son de respiración aerobia (necesitan aire) y otros son anaerobios (en ambientes sin aire). En ambientes desfavorables las bacterias pueden encapsularse formando endosporas y de esta forma soportar elevadas temperaturas o la sequedad del medio.
  • 102.
    Reino Monera (continuación) • Cianobacterias: (bacterias fotosintéticas) Se presentan algunas como células aisladas y otras en un estado multicelular sencillo, organizadas en largas cadenas filamentosas. Su clorofila se encuentra en cromatóforos, los cuales no están organizados en cloroplastos. Su pigmento azul (ficocianina) al combinarse con la clorofila le da a estas células el característico color verdeazul. • Aunque a veces están ordenados formando filamentos o colonias, la división del trabajo que caracteriza a los pluricelulares casi no se observa en estos organismos. Las cianobacterias se desarrollan en los mares, ríos, lagos, arroyos, charcas, suelo húmedo, albercas y en general en los sitios con mucha humedad. También se les localiza en diferentes medios térmicos, desde las aguas heladas de las zonas glaciares hasta las elevadas temperaturas de las fuentes termales. Cocos Bacilos Espirilos
  • 103.
    Reino Protista • Son organismos que tienen células eucariotas. Algunos son unicelulares, otros se encuentran formando colonias u organizadas como multicelulares simples, la mayoría son de nutrición fotosintética (autótrofos) y otros se nutren por absorción de nutrientes (heterótrofos). Algunos organismos de este reino presentan medios definidos de locomoción como cilios o flagelos, otros tienen la capacidad de formar de su material citoplasmático prolongaciones llamadas pseudópodos (pseudo = falso, podos = pies) también existen grupos de organismos en este reino que son inmóviles. Son de reproducción asexual y sexual. Los protistas son células muy complejas, con mayor diversidad de funciones que las que realizan las células de los organismos multicelulares. • A este reino pertenecen los Protozoarios, Algas y los Protistas Micoides.
  • 104.
    Protozoarios • Estos organismos presentan diversas formas, viven en los medios marino y de agua dulce, otros se encuentran parasitando o como simbiontes en el tubo digestivo del ganado, también habitan en la nieve de los volcanes y en las aguas de elevada temperatura de las fuentes termales. En general a los protozoarios se clasifican por si medio de locomoción en Mastigophora, Rhizopoda o sarcodina, Ciliophora y Sporozoa. – Mastigophora: Son protozoarios con flagelo, unicelulares, de nutrición heterótrofa generalmente, Entre los representantes de este grupo más conocidos están Trypanosoma gambiense, causante de la enfermedad africana del sueño, y los Tryconympha que viven en el tubo dogestivo de las termitas y digieren la celulosa. – Rhizopoda o sarcodina: Son protozoarios sin forma definida, emplean pseudópodos como medio de locomoción. Los seudópodos no solo les sirven para moverse, también los utilizan para atrapar partículas de alimento (fagocitosis). Estos organismos son de nutrición heterótrofa, algunos parásitos y otros de vida libre. A este grupo pertenecen las amibas o Entamoeba histolytica.
  • 105.
    Protozoarios – Ciliophora: Sonorganismos de nutrición heterótrofa, generalmente de vida libre. Tienen el cuerpo cubierto de cilios, que son diminutas vellosidades que se mueven rítmicamente al desplazarse en el medio acuático y también les sirven para atrapar alimento. Son los protozoarios de mayor complejidad. El organismos de este grupo más encontrado es el Paramecium que se encuentra comúnmente en agua estancadas. – Sporozoa: Son organismos heterótrofos, parásitos y muchos son causantes de enfermedades en el hombre. No disponen de medios de locomoción y se reproducen por esporas. Los más dañinos son los del género Plasmodium, que causan la malaria y el paludismo.
  • 106.
    Protozoarios Amiba (Entoamoeba histolytica) Amiba fagocitando una partícula de alimento Muestra de sangre de un paciente con la enfermedad africana del sueño. Los círculos son los glóbulos rojos de la sangre, los organismos morados son los Trypanosoma. Paramecium
  • 107.
    Algas Protistas • Este grupo se divide a su vez en: – Euglenophyta: Son organismos unicelulares, algunos de nutrición heterótrofa y otras contienen cloroplastos, por lo que son autótrofas (como la Euglena). – Pirrophyta: A este grupo pertenecen los organismos unicelulares del medio marino llamados dinoflagelados, los cuales se concentran y se reproducen en el plancton. Debido a su coloración roja originan el fenómeno llamado Marea Roja. Estos organismos producen sustancias tóxicas que envenenan a los peces. Son autótrofos fotosintéticos. – Chrysophyta: Son algas doradas como las diatomeas, que pueden vivir en el medio marino o en agua dulce. Su cuerpo de encuentra recubierto por una capsula simétrica de sílice. Son autótrofos fotosintéticas. Se distinguen por producir alimento para el ambiente marino y aportar oxígeno a este.
  • 108.
    Algas Protistas – Rhodophyta:Son algas que contiene clorofila y ficoeritrina que les da una coloración roja (algas rojas) Son autótrofas fotosintéticas y también son organismos multicelurares que viven en el medio marino. Un ejemplo conocido son las algas del género Gelidium que se utilizan para producir el gel Agar que se utiliza como medio de cultivo de micoorganismos – Phaeophyta: Son algas que contiene clorofila y fucoxantina que les da una coloración parda o café. Son organismos multicelulares y son las que se encuentran en mayor cantidad en el medio marino. Algunas llegan a medir hasta 50 metros de longitud como los sargazos. Las más conocidas son: Fucus, Macrocystis y Laminaria. – Chlorophyta: Son algas verdes que contienen clorofila, caroteno (rojo) y xantofila (amarillo). Son organismos unicelulares, algunas forman colonias o filamentos. Se encuentran generalmente en las aguas dulces de los ríos, lagunas y sitios muy húmedos como troncos de árboles en los bosques. Presentan reproducción tanto sexual como asexual. Ejemplos son Spirogyra y Chlamydomona.
  • 109.
    Algas Protistas Euglena Gelidium Sargazos Spirogyra Diatomeas
  • 110.
    Protistas Micoides • Estosorganismos se dividen en dos grupos: – Myxomicota: A esta división pertenecen los mohos mucosos o mucilaginosos (pegajosos, viscosos). Por ejemplo los Myxomicetes que son hongos gelatinosos sin pared celular y con forma de amiba muy pigmentados como el Plasmodio. Estos organismos se deslizan lentamente sobre la madera en putrefacción y hojarasca del bosque húmedo atrapando bacterias y partículas de nutrientes por fagocitosis o absorción.
  • 111.
    Protistas Micoides – Oomycota:El hongo Phytophtora infestants, también llamado tizón tardío de las papas pertenece a este grupo, que difiere de los hongos verdaderos porque dispone de pared celular de celulosa y forma esporas con flagelos. Muchos de estos hongos viven en el agua, donde infectan plantas o animales. Phytophtora infestants
  • 112.
    Reino Fungi • A este reino pertenecen los hongos, los cuales en su mayoría son pluricelulares eucariotes. Por su semejanza con las plantas mucho tiempo se les clasificó en el grupo de los vegetales. • Whittaker, tomo en cuenta las características que los diferencian de las plantas, como que no poseen clorofila por lo que no son autótrofos sino heterótrofos y los agrupó dentro de un reino más llamado Fungi. Junto con las bacterias, los hongos forman el grupo de los desintegradores, otros son parásitos que se nutren a expensas de otros organismos, causándoles daño.
  • 113.
    Reino Fungi • Al absorber sus nutrientes, primero secretan enzimas fuera de sus células degradando las grandes moléculas en otras más pequeñas con lo que realizan su digestión extracelular. En los hongos multicelulares, las hifas se ramifican y entrelazan formando el cuerpo del hongo; la masa (generalmente de aspecto algodonoso), constituida por pequeños filamentos, recibe el nombre de micelio. Las hifas son células alargadas con paredes reforzadas, en ocasiones estas células presentan separaciones llamadas septos que generalmente disponen de poros a través de los cuales se intercomunican sus citoplasmas; cuando no presentan septos o paredes transversales, su citoplasma abarca toda la longitud del filamento, formando por esta razón hifas multinucleadas (cenocíticas). Las hifas cenocíticas pueden formar septos al crear sus estructuras reproductoras, cuando los nutrientes escasean, en su período de vejez, etc. • El micelio, que se extiende o penetra en la superficie, además de fijarlo a esta lo provee de los nutrientes necesarios; en tanto que de algunas partes superiores de su talo aéreo se originan las estructuras encargadas de la reproducción por esporas en forma sexual o asexual. Por lo general los hongos alternan los dos tipos de reproducción.
  • 114.
  • 115.
    Reino Fungi • Los hongos verdaderos se agrupan en la división eumycota, de la cual son más conocidas las siguientes cuatro clases: – Zygomycetes u hongos conjugantes: Su micelio está formado por hifas multinucleadas de un solo citoplasma a todo lo largo del filamento, sin septos(cenocítica). El micelio presenta un aspecto algodonoso. Su reproducción asexual es por esporas y su reproducción sexual es por conjugación de sus órganos sexuales llamados gametangios. Son organismos desintegradores de la materia orgánica muerta. Una de las especies representativas de este grupo es el Rhizopus (moho del pan) – Ascomycetes (hongos de saco): Su cuerpo tiene hifas con paredes transversales (septadas), casi siempre son células de un solo núcleo en algunas especies el micelio es de aspecto algodonoso y en otras son cuerpos definidos. Los ascomicetes pueden ser parásitos o saprobios, son ejemplo de ascomicetes el Penicillium notatum, del que se obtiene la materia prima para producir antibióticos. A este grupo pertenecen las levaduras, que son unicelulares, estas pueden localizarse especialmente en el material que se utiliza para la fabricación de bebidas alcohólicas, debido a su capacidad de fermentar la glucosa.
  • 116.
    Reino Fungi – Basidiomicetes(hongos en forma de mazo): Los hongos pertenecientes a esta clase presentan una estructura llamada basidio, que se forma al ensancharse la parte superior de una hifa. Los basidiomicetes tienen hifas septadas que en conjunto forman micelio que a su vez en muchas especies de este grupo origina cuerpos fructíferos grandes, es decir, hongos o setas. Muchos basidiomicetes son comestibles como los “champiñones” y otros venenosos como los del género Amanita. – Deuteromicetes (hongos imperfectos): A este grupo de hongos pertenecen los que no presentan ninguna modalidad sexual de reproducción (solo reproducción asexual). También son saprobios y pasitan en vegetales y animales; son los causantes de las micosis en la piel, uñas y cuero cabelludo (tiña, pie de atleta) y pueden causar micosis profundas en órganos internos como la sangre o el cerebro.
  • 117.
    Hongos, levaduras osetas Zygomicetes: Hongo del pan Ascomicetes: Levadura de la cerveza, Penicillium Deuteromicetes: Pie de atleta Basidiomicetes: Hongo o setas (ej. Champiñones)
  • 118.
    Reino Plantae • Los vegetales son los organismos pluricelulares autótrofos fotosintéticos; a excepción de las algas pluricelulares y las briofitas, tienen raíces, tallos y hojas verdaderas, así como vasos conductores de nutrientes. Presentan alternancia de generaciones bien definidas en su ciclo biológico, en esta alternancia el talo esporofito (reproducción asexual por esporas) se desarrolla a partir del talo gametofito (el esporofito joven es el embrión). El talo gametofito (reproducción sexual por gametos) es el brote portador de los órganos sexuales donde se reproducen las células especializadas (gametos) que se fusionan durante la fecundación.
  • 119.
    Reino Plantae • Estereino se clasifica en dos divisiones: – División Briofita: – División Traqueofita: Esta división se clasifica a su vez en las siguientes subdivisiones: • Subdivisión Psilopsida: • Subdivisión Lycopsida: • Subdivisión Sphenopsida: • Subdivisión Pteropsida: Lo integran la gran mayoría de las plantas actuales. Esta dividido en tres clases: – Clase Filicineae: – Clase Gymnospermae: – Clase Angiospermae:
  • 120.
    División Briofita • Las briofitas fueron las primeras plantas colonizadoras del medio terrestre, adaptadas para vivir en lugares húmedos y que dependen todavía del medio acuático para su fertilización. • En las pequeñas plantas que integran esta división, la raíz, el tallo y las hojas son órganos que no se encuentran definidos; no tienen vasos conductores de nutrientes. Están sujetas al suelo por sus falsas raíces llamadas rizoides, en vez de tallo tienen cauloide y en lugar de hojas presentan filidios. Las briofitas presentan alternancia de generaciones en su ciclo biológico predominando el talo gametofito por ser el más grande y complejo sobre el esporofito. • Pertenecen a este grupo los musgos, las hepáticas y los antoceros
  • 121.
    División briofita Musgos Hepáticas Antoceros
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    División Traqueofita • Son plantas vasculares con tejidos conductores especializados llamados xilema y floema. Además presentan alternancia de generaciones en la cual el talo esporofito tiene supremacía sobre el gametofito, debido a que es más grande y complejo. – Subdivisión Psilopsida: A esta se les cataloga como las plantas vasculares más primitivas, aunque menos complejas son muy semejantes a las actuales, carecen de raíces y hojas verdaderas, pero disponen de tallo con sistema vascular. A esta subdivisión pertenece el fósil del género Rhynia con aproximadamente medio metro de altura, cuyo tallo dicotómicamente ramificado no tiene hojas y posee rizomas en vez de raíz. De la mayoría de las plantas de este grupo solo se conocen fósiles aunque destacan dos géneros vivientes: Psilotum y Tmesipteris. – Subdivisión Lycopsida. Estas son plantas de menos de un metro de altura, algunas rastreras, disponen de raíces, tallos bifurcados y pequeñas hojas, así como tejidos vasculares. Un ejemplo de este grupo es el licopodio. La planta de este vegetal es el esporofito, los esporangios se producen en las hojas, que se agrupan en conos o estróbilos en el extremo superior de los tallos. Las hojas se encuentran en forma de hélice en los tallos.
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    División Traqueofita – SubdivisiónSphenopsida (esfenopsidas): Disponen de raíz, tallo articulado que contiene una gran cantidad de sílice y es hueco, hojas verticiladas y sistema vascular. En la actualidad solo se sabe la existencia de un género: Equicetum (cola de caballo). – Subdivisión Pteropsida: Son generalmente del medio terrestre, aunque hay algunas que son del medio acuático y difieren mucho en tamaño. Disponen de sistemas de conductores, raíces verdaderas, tallos y hojas generalmente grandes. Integran esta subdivisión las clases: • Clase Filicineae (helechos) • Clase Gymnospermae (coníferas) • Clase Angiospermae (plantas con flores)
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    División Traqueofita Subdivisión Psilopsida:Tmesipteris, Psilotum Subdivisión Lycopsida: Licopodio Subdivisión Sphenopsida: Equisetum (cola de caballo)
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    Subdivisión Pteropsida • Clase Filicineae: Los helechos representan la generación esporofita, disponen de raíces, tallos cubiertos de tricomas y hojas llamadas frondas, que generalmente están divididas en pínulas y su pecíolo se llama raquis. Estos vegetales disponen de tejidos vasculares especializados: xilema y floema aunque casi siempre no se desarrolle en su tallo el meristemo secundario que los hace engrosar. Los esporangios se localizan en el revés de las frondas, estas estructuras reproductoras reciben el nombre de soros y tienen un color café. El hábitat de los helechos es principalmente en lugares húmedos y sombreados.
  • 126.
    Subdivisión Pteropsida • Clase Gymnospermae: (coníferas) La palabra Gimnosperma proviene de las raíces griegas gymnos = desnudo y sperma = semilla. Son plantas vasculares, en su mayoría árboles grandes, que tienen sus semillas desnudas, no cubiertas en frutos, generalmente éstas semillas tienen forma de piña o cono, llamadas estróbilos; además disponen de raíces verdaderas, tallos leñosos, hojas aciculares(en forma de aguja), y son productoras de resinas no tienen flores ni frutos. Las que más se conocen son las coníferas como los pinos, oyameles, abetos, etc. Las coníferas llegan a formar grandes zonas boscosas que representan un importante recurso maderable que se utiliza para la fabricación de papel y madera.
  • 127.
    Subdivisión Pteropsida • Clase Angiospermae: (plantas con flores) Son las plantas más abundantes y diversificadas que existen en el planeta, pues habitan en los diferentes medios naturales. El término angiosperma proviene de los vocablos griegos angeion = recipiente y sperma = semilla por lo que significa que sus semillas están contenidas en un recipiente que viene siendo el fruto, desarrollado a partir del ovario, donde fue fecundada la ovocélula. Son plantas vasculares de tamaños y formas diferentes, cuenta con raíces verdaderas, tallo y hojas.
  • 128.
    Subdivisión Pteropsida • Laclase angiospermae se divide a su vez en dos subclases: – Monocotiledóneas: Sus semillas solo constan de un cotiledón, por ejemplo el maíz, las partes florales están dispuestos en números de tres o múltiplos de tres, los haces vasculares se encuentran dispersos en el tallo y generalmente las hojas tienen nervaduras paralelas. – Dicotiledóneas: Sus semillas constan de dos cotiledones, por ejemplo el frijol, sus partes florales están dispuestas en número de cuatro o cinco, los haces vasculares están ordenados en forma de cilindro o distribuidos en forma regular. Casi siempre presentan hojas con nervaduras reticuladas (en forma de red). • Las angiospermas son los vegetales más evolucionados, de estructura más compleja y de aparición más reciente. Deben su importancia a la utilidad que el hombre le ha dado, ya que son fuente de alimentación, materia prima para la industria y productos medicinales, además que evitan la erosión del suelo.
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    Reino Animalia • Para clasificar a los animales se han considerado las principales características que comparten y así agruparlos en los niveles taxonómicos correspondientes. De esta manera tenemos que: – Por las capas blastodérmicas de su embrión pueden ser: • Diblásticos: Cuando del embrión del animal consta de dos hojas o capas blastodérmicas(ectodermo y endodermo). Por ejemplo esponjas. • Triblásticos: Cuando el embrión del animal consta de tres capas (ectodermo, endodermo y mesodermo) – Por su simetría: • Simétricos – Simetría radial: ejemplo las medusas – Simetría bilateral: ejemplo todos los vertebrados • Asimétricos: ejemplo las esponjas
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    Reino Animalia – Porsu cavidad corporal: • Acelomados: Animales bilaterales sin cavidad corporal, ejemplo platelmintos • Pseudoacelomados: Animales con una cavidad entre la pared del cuerpo y el aparato digestivo sin recubrimiento de membranas (pseudoceloma), ejemplo nemátodos • Celomados: Animales con una cavidad corporal entre el tubo digestivo y la pared del cuerpo (celoma), ejemplo insectos – Por su metamerización: Se llama metámera o segmento a cada porción secuencial que se presenta a lo largo del eje corporal del organismo, ejemplo las vértebras de los vertebrados. – Por su homología y analogía de sus órganos: – Por su notocorda (cordón nervioso central). Se les llama cordados a los que presentan la médula espinal
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  • 133.
    Phylums del ReinoAnimal • Phylum Poríferas: Son los animales multicelulares más primitivos, debido al menor grado de complejidad que presentan. No disponen de tejidos ni de órganos. Ejemplo la esponja de mar. • Phylum Cnidaria: (celenterados) Las medusas, anémonas de mar y los corales pertenecen a este phylum, tienen un cierto nivel de tejidos y órganos, con células especializadas. • Phylum Platelmintos: Son gusanos de cuerpo aplanado, acelomados, hermafroditas. Pueden ser de vida libre o parásitos. A este Phylum pertenecen tres clases de vermes (gusanos) – Tremátoda: Gusanos parásitos, como la Fasciola hepática que es parásito en el hígado de las vacas. – Céstoda: Gusanos parásitos, su cuerpo está formado por tres partes. Ejemplo, Taenia solium (Solitaria) – Turbellaria: Gusanos acuáticos, generalmente marinos, ejemplo la Planaria que habita en lagos.
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    Phylums del ReinoAnimal • Phylum Nemátoda: Gusanos redondos, no segmentados, de simetría bilateral, pseudoacelomados, triblásticos con nivel de complejidad de órganos y aparatos, ejemplos: Ascaris lumbricoides (parásitos del humano), Wuchereria bancrofti (causa la enfermedad llamada elefantiasis) • Phylum Annelida: Gusanos segmentados de simetría bilateral, vida libre. Phylum primero que presenta metamerización, característica de animales más complejos. Ejemplo Lombriz de Tierra • Phylum Mollusca: (Moluscos) Son animales de cuerpo blando, generalmente cubiertos por una membrana húmeda llamada manto, que por su secreción produce una concha de calcio. Esta concha puede ser bivalva como el caso de los mejillones o univalva como los caracoles. Pueden ser marinos, de agua dulce o terrestres. Ejemplos: ostras, caracoles, babosas, mejillones, pulpos y calamares
  • 135.
    Reino Animal • Phylum Arthropoda: Artrópodo significa pies articulados. Son de simetría bilateral, presentan un cuerpo segmentado formado por cabeza, tórax y abdomen, cada segmento posee un par de apéndices articulados(patas), A este Phylum pertenecen las siguientes clases: – Crustáceos: Langostas, camarones, cangrejos, langostinos – Quilópodos: Cien pies – Diplópodos: Mil pies – Aracnidos: Arañas, escorpiones, garrapatas, ácaros – Insectos: Chapulines, saltamontes, mariposas, escarabajos, moscas • Phylum Echinodermata: Son animales exclusivamente marinos, de simetría radiada de cinco partes iguales. Poseen un endoesqueleto formado por placas de calcio cubierto de espinas. Son unisexuales y realizan metamorfosis larvaria, su nivel de organización es de órgano sistema. Ejemplos: Estrella de mar, pepino de mar.
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    Reino Animal • Phylum Chordata: Al Phylum de los cordados pertenecen los animales de mayor grado de complejidad, cuyas característica principales son las siguientes: Durante su fase embrionaria poseen una cuerda dorsal llamada notocorda, que da origen al cordón nerivioso que forma el eje esquelético, presentan sacos branquiales pares en la región del cuello, paralelo a la notocorda, poseen un cordón nervioso tubular dorsal que en su extremo anterior se ensancha para formar el encéfalo. Se divide en tres subphylum: – Urocordata: Animales marinos sésiles en forma de barrilete – Cephalocordata: Incluye a los amphioxus (pequeño animal marino en forma de pez) – Vertebrata: (vertebrados) este subphylum a su vez se divide en 7 clases: • Agnata o Ciclostomata: peces sin mandíbula como el lamprea o pez bruja • Chondrichthyes: peces cartilaginosos como los tiburones y la rayas. • Osteichthyes: peces con sistema óseo, la mayoría de los peces que se conocen • Amphibia: (anfibios) ranas, sapos, salmandras • Reptilia: (reptiles) tortugas, lagartos, lagartijas, cocodrilos • Aves: los pájaros • Mammalia: (mamíferos) ballenas, gatos, perros, hombre
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    Examen muestra (Semana4) • ¿Qué grupos de organismos forman el Reino Monera? • ¿Cuál es la importancia de los árboles filogenéticos? • ¿En qué se diferencian las briofitas de la traqueofita? • ¿Qué características presentan los organismos del Reino Protista? • ¿Cuál es el tipo de nutrición de los hongos? • A este grupo pertenecen los musgos y las plantas hepáticas • Científico considerado uno de los fundadores de la taxonomía, clasificó muchas plantas por sus características estructurales. • Científico sueco que propuso el sistema binominal del nombre científico • ¿Qué significa sistemática filogenética? • ¿Cuáles son las principales categorías taxonómicas? • ¿Quién fue el científico que propuso la clasificación de organismos en cinco reinos? • Nombra ejemplos de organismos del Reino Protista • ¿A que Phylum pertenece la esponja marina? • ¿En cuál Phylum, subphylum y clase se clasifica al hombre?
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    Bibliografía • Básica: – Vazquez Conde, Rosalino, Biología 1 Para Bachillerato general, Publicaciones Cultural, México, 2005. • Complementaria: – Karp, Gerald, Biología celular y molecular, McGraw–Hill Interamericana, México, 2003 ISBN 970-10-1644-0 – Villee, Claude A., et. al., Biología 8ª ed., McGraw–Hill, México, 2003. ISBN 970-10-0978-9 – Cervantes, Marta, Hernández, Margarita, Biología General, Publicaciones Cultural, México, 2004 ISBN 970-24-0546-7 – Welch, Claude A. et. al., Ciencias Biológicas: de las moléculas al hombre, CECSA, México, 1999. ISBN 968-26-0000-6 – Fried, George H., Biología, McGraw–Hill, México, 2001. ISBN 968-42-2705-1 – Bunge, Mario, La ciencia, su método y su filosofía, Nueva Imagen, México, 1996 – Lewis, B., Genes IV, 2ª ed. Editorial Reverté, Barcelona, España, 1994. – Callen, Jean–Claude, Biología celular, de las moléculas a los organismos, Grupo Patria Cultural, 2000 – Jiménez, Luis Felipe y Merchant, Horacio, Biología celular y molecular. Pearson Educación de México, 2003.