S E R E S V I V O S Y D I V E R S I D A D B I O LÓ G I C A (97 2003)

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S E R E S V I V O S Y D I V E R S I D A D B I O LÓ G I C A (97 2003)

  1. 1. INSTITUCIÓN EDUCATIVA “JULIO CÉSAR GARCIA” ÁREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL PROFESOR: EDUARDO JAIME VANEGAS LONDOÑO ERSIDAD Y ORGANIZACIÓN DE LOS SER 1
  2. 2. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 1.-El concepto de ser vivo o unidad de C Un ser vivo es un conjunto de materia inorgánica y orgánica organizadas …con las siguientes funciones …y con información genética que se expresa en forma de proteínas DESARROLLO RELACIÓN CON EL MEDIO (incremento de biomasa (intercambio de información con el con autoorganización medio) antientrópica) REPRODUCCIÓN (fabricación de copias ¿Un virus es una célula? autónomas) ¿Qué es la VIDA? ¿Un virus es un ser vivo? La propiedad que tienen los organismos de autoorganizarse a partir del entorno y de La célula es la unidad más elemental que autoperpetuarse mediante un código cumple estos requisitos (seres vivos genético traducido en proteínas unicelulares y pluricelulares)
  3. 3. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 2.-La organización de los seres vivos (niveles de organización) •Biosfera Ecosistema •Comunidad (biocenosis) •Población Grupo •Individuo (organismo) •Sistema (aparato) •Órgano •Tejido •Átomo •Célula •Orgánulo Molécula
  4. 4. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3a.-Constituyentes químicos de los seres vivos • Bioelementos – Primarios o esenciales (CHONPS) (96,6%). Forman enlaces covalentes • Cadenas …C-C-C-C-C=C-C… – Secundarios (Ca, Na, K, Mg, Cl) (3,3%). Contracción muscular, sinapsis neuronal, fotosíntesis… – Oligoelementos (Fe, I, Mn, Cu, Zn,) (0,1%). Cofactores enzimáticos • Biomoléculas – Inorgánicas • Agua (60-90% en seres vivos) • Sales minerales – Orgánicas • Glúcidos • Lípidos Los grupos funcionales confieren • Proteínas determinadas propiedades • Ácidos nucléicos químicas a las moléculas en las que están integrados
  5. 5. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3b.-El agua y sus propiedades • Agua (H2O): Enlaces covalentes y polaridad de cargas (dipolo) por electronegatividad del oxígeno. • Propiedades. Los enlaces por puentes de H condicionan propiedades: – Tensión superficial: ascenso por capilaridad (savia bruta en xilema); zapateros (Gerris sp.). – Calor específico: Regulación térmica en los organismos. – Conductividad térmica elevada (transporte rápido de calor a través de cuerpo de organismo pluricelular) – Poder disolvente (sobre sustancias iónicas y polares). El agua es un buen medio de reacción (ionización, hidrólisis).
  6. 6. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3c.-Sales minerales y procesos osmóticos (I) • Sales minerales = aniones y cationes en agua (sulfatos, fosfatos, carbonatos, sodio, potasio, calcio, etc.) • PROCESOS OSMÓTICOS. – Tienen lugar a ambos lados de una membrana semipermeable (como la membrana plasmática, p. ej.). – El soluto no pasa por la membrana semipermeable (si no hay transporte activo), pero el agua difunde libremente. – Medio hipertónico, hipotónico, isotónico. – Movimientos del agua. – Estados de plasmolisis o turgencia (estomas o forma de eritrocitos)
  7. 7. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3c.-Sales minerales y procesos osmóticos (II) Antes Si añadimos una solución hipertónica Después El citoplasma y la membrana plasmática que lo envuelve reducen sus dimensiones Límites de la pared celular y de la membrana plasmática contigua Las paredes celulares, rígidas, no modifican sus dimensiones Isotonía en células epidérmicas de cebolla Plasmólisis en células epidérmicas de cebolla
  8. 8. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3d.-Biomoléculas orgánicas • Glúcidos (=hidratos de carbono) • Grupos funcionales aldehídos o cetonas fósforo • Monosacáridos (glucosa, fructosa, ribosa, desoxirribosa) • Disacáridos (lactosa, sacarosa) • Polisacáridos (polímeros de monosacáridos) – De reserva energética: almidón, glucógeno – Estructurales: quitina, celulosa • Lípidos • Grasas (llevan ácidos grasos) • Fosfolípidos (llevan ácidos grasos, glicerina y PO43-) • Terpenos (carotenos –β-caroteno--, mentol…) oxígeno • Esteroides (colesterol, testosterona, estrógenos, ecdisona) hidrógeno • Proteínas • Polímeros de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos • Clasificación según función: estructurales RECUERDA: Los ácidos grasos (colágeno), transportadoras (hemoglobina), hormonales no son lípidos, pero sí forman (insulina), inmunológicas (inmunoglobulinas), enzimáticas parte de ellos (pepsina) • Ácidos nucléicos • Polímeros de nucleótidos (= nucleósidos fosfato) RECUERDA: Los aminoácidos • Nucleótido = monosacárido (ribosa/ARN, desoxirribosa/ADN), + base nitrogenada (A, G, C, T, U) + PO43- no son proteínas, pero sí forman parte de ellas
  9. 9. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3e.-Glúcidos Unidades de glucosa en la amilosa ribosa Un componente del glucosa almidón: la amilosa
  10. 10. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3f.-Lípidos Membrana plasmática Cara externa Cara interna Aunque no son lípidos, los ácidos grasos forman lípidos Esteroides
  11. 11. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3g.-Proteínas Para que los monómeros (aminoácidos) se polimericen (polipéptidos o proteínas), ha de realizarse enlaces peptídicos Una proteína de n aminoácidos contendrá n- 1 enlaces peptídicos Aquí va el oxígeno Hemoglobina Cadena de aminoácidos Dos formas diferentes de representar las proteínas
  12. 12. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 3h.-Ácidos nucléicos Grupos funcionales fosfato y amino Filamento de ADN con varios puntos de replicación ¿Desoxirribosa? ¿Ribosa? Un nucleótido, monómero del ARN El ARN-t interviene en la síntesis de proteínas Superenrollamiento del ADN
  13. 13. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 4.-La ordenación de la biodiversidad (I) • El concepto de especie: – conjunto de individuos descendientes de antecesores comunes, con características Nombre del género semejantes morfológicas, fisiológicas y de comportamiento, y capaces de reproducirse entre sí y dar lugar a descendencia fértil. – Las especies no son inmutables  Las especies Quercus evolucionan • La Taxonomía y la nomenclatura binomial: Cómo clasificar y ordenar las especies – Carl von Linnè (Linnaeus; Linneo) (1758) – Taxones – Nombre científicio = Quercus ilex de especie = nombres específicos Nombres Quercus robur Quercus suber • Primer nombre (género) (mayúscula) – Segundo nombre (minúscula) » Abreviatura del clasificador primero (entre paréntesis si revisado por otro autor)
  14. 14. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 4.-La ordenación de la biodiversidad (II) La sistemática en el reino metafitas y en el reino metazoos: TAXONES Taxón Familia Taxón Orden
  15. 15. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 4.-La ordenación de la biodiversidad (III) • Instrumentos de la Sistemática: – Órganos análogos (inapropiados) – Órganos homólogos: origen común – Proteínas (específicas de cada taxón) – ADN (genoma) • Categorías de Margulis y Schwartz (1980): 5 Reinos: – Moneras – Protistas ( = Protoctistas) – Hongos (= Fungi) – Metafitas – Metazoos • Los dominios (sistemática basada en comparación de secuencias génicas de los ribosomas): – Bacteria – Archaea (arqueobacterias) – Eukarya Órganos análogos Órganos homólogos
  16. 16. Todos los seres vivos en 5 Reinos Todos pluricelulares Reino Todos tienen Hongos células Reino eucarióticas Metazoos Reino Metafitas Reino Unicelulares y Protistas Pluricelulares Todos tienen Reino células Unicelulares Moneras procarióticas
  17. 17. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 4.-La ordenación de la biodiversidad (IV) • Lo que no debe ser Oreophitecus bambolii Lo que sí debe ser
  18. 18. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 4.-La ordenación de la biodiversidad (IV) Lo que no debe ser Lo que sí debe ser
  19. 19. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.1.-La evolución prebiótica (I) • Las primeras biomoléculas, formadas a partir de sustancias sencillas como H20, CH4, CO2 (escaso en la original atmósfera reductora supuesta), CO, N2, NH3, H2, SH2 y PO43- (disuelto en el agua) (muchas de ellas provenientes de la actividad volcánica), participantes en reacciones químicas catalizadas por la energía de los rayos, del calor geotérmico y de la luz UV del Sol. • ¿Resultado? Según el experimento de Miller y Urey, en el que recrearon la atmósfera primitiva propuesta por Oparin (1920): • 2CH4 + N2  2CNH (ác. cianhídrico)+ 3H2 • CO + NH3  CNH + H2O • El HCHO (formaldehído) se forma fácilmente en El experimento de Miller y Urey (1953) experimentos de simulacro de la primitiva Tierra. CNH • Cuando es calentado en presencia de caliza: HCHO + CO3Ca  diversos monosacáridos aminoácidos adenina porfirinas pirimidinas
  20. 20. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.1.-La evolución prebiótica (II) aminoácidos HCN CH3-CHO HCHO Algunas moléculas obtenidas en el experimento de Miller & Urey (1953) Formación de cadenas hidrocarbonadas sencillas La formación de adenina a partir del ácido cianhídrico (Oró, 1960) www.astromia.com/biografias/joanoro.htm
  21. 21. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.1.-La evolución prebiótica (III) HCHO: formaldehído Cadenas HCOOH: ác. fórmico hidrocarbonadas CH3-COOH: ác. acético Moléculas anfipáticas (fosfolípidos) Vesículas monocapa (micelas) En el mar y a cierta profundidad para evitar daños en las moléculas por los rayos UV Posible contenido atrapado: Adenina, aminoácidos sencillos, fosfatos, monosacáridos sencillos Bicapa lipídica Monocapa  Bicapa
  22. 22. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.1.-La evolución prebiótica (IV) • • Queda pendiente: Pero… 1. Formación de enlaces peptídicos para formar 1. Para formar enlaces peptídicos se necesitan proteínas sencillas. enzimas que catalicen esas reacciones de formación de enlace. 2. Que se unan las adeninas a los monosacáridos sencillos provenientes del HCN. 2. Para formar estos enlaces también se precisan enzimas 3. Que el fosfato se una al resultante de las uniones de adenina y monosacárido 3. También hacen falta las enzimas correspondientes 4. Que los nucleótidos resultantes se unan entre sí por enlaces fosfodiéster 4. Lo mismo de lo mismo ¿Dónde están las enzimas para catalizar la formación de estos enlaces? Recuérdese: para que haya enzimas tiene que haber ADN: ADN  ARN  Proteínas ¿Dónde el ARN o el ADN necesario para todo esto? Tal vez la solución esté en las RIBOZIMAS descubiertas por Cech (1989), híbridos entre sencillos ARN y sencillas PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS muy parecidos a los actuales RIBOSOMAS (órganulos imprescindibles en la síntesis de proteínas actual)
  23. 23. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.2.-La evolución prebiótica (V) Ribozimas catalizan formación de enlaces peptídicos y fosfodiéster ProtoARN Polimerización La síntesis de proteínas hoy día ARN ADN Duplicación de cadena Síntesis de proteínas Síntesis de enzimas
  24. 24. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.2.-La organización de la célula procariótica
  25. 25. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.3.-La evolución biótica hacia la célula eucariótica (I) Hipótesis de Gupta y Margulis Célula procariótica Célula procariótica primitiva de tipo primitiva de tipo Archibacteria Espiroqueta Célula procariótica con nuevos genes y metabolismo más complejo (anaerobio fermentativo)
  26. 26. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.3.-La evolución biótica hacia la célula eucariótica (II) Hipótesis de L. Margulis (teoría endosimbíótica) Célula eucariótica aerobia Célula eucariótica aerobia heterótrofa autótrofa
  27. 27. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.3.-La evolución biótica hacia la célula eucariótica (un resumen)
  28. 28. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.5.-La evolución eucariota: los seres pluricelulares Colonia de células eucarióticas No es un individuo pluricelular Cadenas de células procarióticas (Algas Cianofíceas)
  29. 29. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.5.-La evolución eucariota: los seres pluricelulares Procesos para la reproducción asexual y el incremento de la biomasa: la MITOSIS + CITOCINESIS • CICLO CELULAR = Interfase + M! Interfase = G1+ S + G2 • G1: Aumento de tamaño, síntesis de ATP y de ARN (transcripción) para la síntesis de proteínas) • S: Replicación del ADN (se hacen copias de las cromátidas provenientes de la Telofase) • G2: Aumento de tamaño (preparación para la división), más transcripciones y síntesis de dos nuevos centríolos Ciclo celular
  30. 30. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.5.-La evolución eucariota: los seres pluricelulares Procesos para la reproducción asexual y el incremento de la biomasa: MITOSIS + CITOCINESIS • PROFASE: – Condensación cromatina  cromosomas (2 cromátidas) – Cada par de centríolos a un polo – Formación de microtúbulos  huso acromático – Microtúbulos se unen a cinetocoro del centrómero – Desaparece la membrana nuclear (carioteca) • METAFASE – Cromosomas se ubican todos en plano ecuatorial – Placa metafásica • ANAFASE – Microtúbulos se acortan – Cromátidas de cromosomas se separan – Agrupamiento de las cromátidas en cada polo • TELOFASE – Cromátidas se desespiralizan  cromatina – Se reconstruye membrana nuclear Mitosis Videoclip Embriogénesis nemátodo
  31. 31. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.5.-La evolución eucariota: los seres pluricelulares Proceso para la formación de gametos para la reproducción sexual: MEIOSIS (I) • Leptoteno Zigoteno Paquiteno Primera división ( = división reduccional) – Profase I • Leptoteno – Condensación de cromatina – No se distinguen cromátidas • Zigoteno – Apareamiento de cromosomas homólogos – Se forma el complejo sinaptonémico (2 cromosomas, 4 cromátidas) – Bivalente (= 1 par de homólogos apareados) – Tétrada (= Conjunto de 4 cromátidas de un complejo sinaptonémico) • Paquiteno – Sobrecruzamiento o intercambio de fragmentos entre cromátidas no hermanas Diploteno • Diploteno – Quiasmas – Desempaquetamiento de los cromosomas • Diacinesis Tras la Citocinesis I se obtienen dos células – Terminalización de los quiasmas – Nuevo empaquetamiento de los cromosomas haploides – Se distinguen las cromátidas – Desaparece la carioteca La segunda división consta de PII, MII, AII y – Metafase I TII y es básicamente igual a una M!, con la • Los pares de homólogos se ubican en el plano ecuatorial – Anafase I salvedad de que los cromosomas tienen sus • Separación de los homólogos cromátidas hermanas genéticamente • Cada cromosoma contiene dos cromátidas diferentes que, probablemente, ya no son idénticas – Telofase I Al final de la R! se obtienen cuatro células • Desparecen los microtúbulos • Reconstrucción de las cariotecas haploides (gametos) con cromátidas Diacinesis Meiosis animación III Meiosis Animación I Meiosis animación II
  32. 32. 5.La diversidad y organización de los seres vivos 5.-El origen y la diversificación de la Vida 5.5.-La evolución eucariota: los seres pluricelulares Proceso para la formación de gametos para la reproducción sexual: MEIOSIS (II) BIVALENTE TÉTRADA El sobrecruzamiento Quiasma en paquiteno Las cromátidas hermanas dejan de ser genéticamente idénticas El sobrecruzamiento resulta en un intercambio de genes entre cromátidas no hermanas que, a la postre, genera variabilidad gamética y, por tanto, variabilidad poblacional
  33. 33. Algunas fotografías de TEM de la meiosis Leptoteno Zigoteno Paquiteno Diploteno Diacinesis

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