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BIOLOGIA GENERAL
COMISION B – CHIRINO MONICA
MARTES Y JUEVES 10-13 HS
20 clases teóricas (ASISTENCIA 80%)
8 clases prácticas (TP) OBLIGATORIAS
Condiciones para APROBAR la materia: aprobar el 50% de cada BLOQUE
- 2 PARCIALES: - nota 4-6 INTEGRADOR
- nota > 7 PROMOCION
- 8 TP: - aprobar 6 TP (guía + cuestionario)
- nota > 5
- TP desaprobados NO se recuperan
NOTA FINAL: promedio de los parciales + promedio de TP
Primer parcial:
Bloques: Célula – Metabolismo – Genética
Segundo parcial:
Bloques: Evolución – Diversidad – Ecología
Aprobar cada bloque: 5-7
Promocionar cada bloque: > 7
Recuperatorio: una semana después de cada parcial
Se recupera cada bloque con una nota < 5
CRONOGRAMA + GUIAS + CLASES: correo electrónico
GUIAS: http://ncenteno.blog.unq.edu.ar/modules/news/
E-mail: [email protected] TP 1: Microscopía
TP 2: Célula
TP 3: División celular (Mitosis y Meiosis)
TP 4: Protistas – Hongos
TP 5: Plantas I (Clasificación, organización)
TP 6: Plantas II (Anatomía interna)
TP 7: Animales I (Clasificación, organización de invertebrados)
TP 8: Animales II (Clasificación, organización de vertebrados)
Instructores: Cecilia Crespo y Agustín de Ganzó
¿Qué es la Biología?
El término proviene del griego:
Bios = vida Logos = estudio, conocimiento
“es el estudio de la vida”
ES LA CIENCIA QUE ESTUDIA LOS FENÓMENOS DE LA NATURALEZA
El término Biología se usó por primera vez en Alemania en el año 1800
Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829) popularizó este concepto
Diferentes puntos de vista de la Biología
Zoología, Botánica
Anatomía, Histología
Fisiología
Bioquímica, Biología Molecular
Biotecnología
Genética (Evolutiva, Ecotoxicológica)
Ecología
Evolución
Filogenia
Sistemática
¿Qué es una Ciencia?
Intento lógico, objetivo y repetible para comprender las
fuerzas y principios que actúan en el Universo.
Scientia = conocer
«Actividad organizada y sistemática de reunir conocimientos
sobre el mundo y condensarlos en leyes y principios que
pueden ser sometidos a prueba» (E. O. Wilson)
Principios científicos:
a- Causalidad natural
(Ej. Truenos, epilepsia, fósiles)
b- Uniformidad en tiempo y espacio
(Ej. Gravedad, átomos, ADN)
c- Percepción común
(catalogar y/o cuantificar sucesos vs. sistemas de valores)
La Biología como ciencia
La Biología como ciencia
Base: Prueba y Error
Evalúa las preguntas que surjan y se pretendan responder
Pretende conocer y discutir diferentes procesos que ocurren en los seres
vivos
Se fortalece con la repetitividad experimental y el marco teórico previo
La ciencia no puede dar respuesta a ciertas preguntas
filosóficas y éticas. Ej: moralidad del aborto, nuestra misión en
el mundo, etc.
Evidencias sujetas de revisión (Ej.1 Copérnico «1543»; Kepler «1609»;
Einstein «1905») (Ej.2 Priones y la enfermedad de la vaca loca)
Publicaciones
El Método Científico
PREGUNTA OBJETIVOS
ANÁLISIS DE
RESULTADOS
CONCLUSIONES
PROCESO INDUCTIVO
Observaciones
Hipótesis
Predicciones
Experimentación
y/o recopilación
de datos
Si los resultados son incompatibles
con las predicciones, deberá
formularse una hipótesis nueva
Si los resultados son compatibles
con las predicciones, se
desarrollarán hipótesis y
predicciones nuevas
El auto no enciende porque no tiene nafta
El Método Científico en acción
Siglo XVII - (1688) Redi Francesco (médico de la corte de los Medici)
Refutó la «Teoría de la Generación Espontánea»
“Los seres vivos simples se generan a partir de la materia inerte”
Pregunta: ¿de dónde salen los gusanos de la carne?
Objetivo: Evaluar la fuente de origen de los gusanos
Hipótesis: Las moscas originan a los gusanos
Predicción: Si las moscas engendran a los gusanos, al mantener a las
moscas alejadas de la carne, los gusanos no van a aparecer
Experimento: Importancia de las condiciones controladas y las comparaciones
Materiales y Métodos: trozos de carne similares en frascos similares en
condiciones similares
Tratamiento control vs. Tratamiento experimental
Frasco descubierto por 3 días Frasco cubierto con gasa por 3 días
Resultados/datos:
Conclusiones:
Se acepta que las moscas originan a los gusanos.
Se descarta la Teoría del a Generación Espontánea.
El Método Científico debe ser una guía modificable
Leyes científicas: hipótesis que no han sido rechazadas
Teorías científicas: conjunto de leyes que forman otra ley más general
Modelos: conceptos que permiten comprender una ley o una teoría
El Método Científico no prueba que las teorías científicas son
verdaderas, establece si son o no son falsables (refutación)
La ciencia no posee rasgos especiales que la hagan superior a otras
ramas del conocimiento
Ej: arte, religión, mitología
El pensamiento científico depende del contexto histórico y cultural
- Actividad, movimiento.
¿Qué es la vida?
La vida no existe en abstracto. No hay vida, hay seres vivos
VITALISMO contra MECANICISMO
Louis Pasteur (1822-1865)
Refutó la generación espontánea
“Las reacciones químicas de un ser vivo
no pueden ocurrir en un laboratorio”
René Descartes (1596-1650)
El cuerpo humano es una máquina
Reduccionismo
- Propiedad o cualidad esencial de los animales y las plantas, por la
cual evolucionan, se adaptan al medio, se desarrollan y se reproducen.
No existe una respuesta que no incluya algún límite arbitrario
- Espacio de tiempo que transcurre en un ser vivo desde el nacimiento
hasta la muerte.
¿Qué son los seres vivos?
Sistemas biológicos abiertos
Un ser vivo es un conjunto de átomos y moléculas que forman una
estructura material muy organizada y compleja, en la que intervienen
sistemas de comunicación molecular, que se relaciona con el medio
ambiente mediante el intercambio de materia y energía de una forma
ordenada y que desempeña las funciones básicas de la vida de modo
tal que funciona por si mismo sin perder su nivel estructural.
“todo aquello con capacidad de reproducirse y que responda a la
presión evolutiva”
Intercambian materia y energía con el medio
Sistemas complejos y organizados
ORGANIZACIÓN. CHONPS, Niveles de complejidad (“célula”)
LAS CARACTERÍSTICAS DE UN ORGANISMO
CRECIMIENTO y DESARROLLO. Aumento en el tamaño o en el Nº de
células
HOMEOSTASIS. Mantener el medio interno dentro de ciertos límites
REPRODUCCIÓN y HERENCIA. Sexual o asexual, ADN o ARN
DETECCIÓN y RESPUESTA. Receptores, hormonas, clorofila, neuronas
METABOLISMO. Flujo de energía (ATP) a la formación o destrucción de
materia. Obtención, nutrientes/desechos, crecimiento/calor
EVOLUCIÓN. Variabilidad genética, Mutaciones, Selección Natural
¿Los virus están vivos? reproducción y evolución (cuando están dentro de una célula)
- 1930: primera observación (ME)
Composición: ADN o ARN y cápsula de proteínas
Algunos rodeados por membrana celular de la célula infectada
Ej: Ébola, Herpes, Polio, HIV, influenza (A, B y C), HIV, bacterófagos
Evolución: errores de copia o por recombinación accidental entre virus
Arrhenius (1.906)
Filósofos griegos hasta Edad media
Escala de la Naturaleza
Aristóteles (384-322 a.C.)
La materia está formada de átomos.
4 elementos: tierra, agua, aire, fuego
GENERACION ESPONTANEA
Francesco Redi (1688)
Cuestionó la teoría
Experimentos con organismos surgen de otros organismos
Luis Pasteur (1860)
Experimentos en donde las bacterias surgen de otras bacterias
REFUTACIONES
(1745) Needham John
(1765) Spallanzani Lazaro
(1860) Pasteur Louis
28/9/69: Condritas Carbonáceas cayeron Australia.
Similitudes entre el meteorito y el experimento de Miller (proporciones relativas)
PANSPERMIA:
- Panspermia dirigida: la vida se propaga por el universo mediante
bacterias muy resistentes que viajan en los cometas.
- Panspermia molecular: moléculas orgánicas complejas que viajan
por el espacio y al aterrizar en la Tierra se combinaron con el caldo
primordial de aminoácidos e iniciaron las reacciones químicas que
dieron lugar a la vida.
¿CÓMO SE ORIGINÓ LA VIDA EN ESE PLANETA?
¿CUÁL ERA SU MOLÉCULA DE HERENCIA?
¿EVOLUCIONARON EN EL ESPACIO O EN PLANETA DE ORIGEN?
¿CÓMO TOLERARON LAS TEMPERATURAS EXTREMAS?
PUNTO DE VISTA BIOLÓGICO:
TEORÍA DE LA GRAN EXPLOSIÓN (Big-Bang):
Origen del universo
Teoría atómica
TEORÍA DE LA SÍNTESIS PREBIÓTICA (DE LOS COACERVADOS):
Síntesis abiótica (evolución química) de moléculas orgánicas
Origen de la vida a partir de moléculas orgánicas auto-replicables
COACERVADOS: Sistemas de moléculas a partir de las cuales se originó
«espontáneamente» la vida
Origen
DEL UNIVERSO: Teoría de la Gran Explosión (“Big Bang”)
~ 15 mil m.a. - La materia y energía del Universo contenidas en una bola del
tamaño de la cabeza de un alfiler
- Inestabilidad interna produjo una explosión llenó todo el espacio
- Tº cercana a 100 mil millones ºC
- La materia estaba formada por partículas subatómicas
- Gran velocidad (choques, desintegración, liberación de energía)
- Enfriamiento y expansión gradual del universo
- Tº cercana a 2.500 ºC: unión entre protones y neutrones
- Atracción de los electrones
- Primeros átomos
~ 10 mil m.a. - se formó la vía Láctea
~ 5 mil m.a. - se formó el Sol (polvo, gas, H2 y He).
- Con energía termonuclear
~ 4.500 m.a. - se formó la Tierra: uniones de partículas al azar
- Mayor tamaño y el efecto de la gravedad
- Bola incandescente (núcleo líquido)
- Agrupación de metales mas pesados
- Liberación de E radiactiva al espacio
- Enfriamiento gradual y formación de la corteza terrestre
Atmósfera primitiva: rica en H2 y He
Atmósfera secundaria: con H2Ov liberada por los volcanes en erupción
Primeros océanos calientes y poco profundos
Gracias a los métodos de detección con radioisótopos se determinó que:
~ 3.960 m.a. - se formó la roca más antigua (Gneiss; NE de Canadá y Groenlandia)
~ 3.500 m.a. - atmósfera con N2, H2, CH4, NH3, H2O, CO2 “moléculas vivientes”
~ 3.900 m.a. - primeras formas de vida (“bacterias anaeróbicas”)
~ 3.500 m.a. - origen de la fotosíntesis (“bacterias púrpuras y cianobacterias”)
~ 2.500 m.a. - evidencia de la replicación del ADN
~ 2.300 m.a. - acumulación del O2 atmosférico. Crisis del O2 y metabolismo aeróbico
~ 1.700 m.a. - primeras células eucariotas por depredación (Teoría Endosimbiótica)
~ 1.200 m.a. - primeras algas multicelulares marinas (mayor eficiencia celular)
~ 1.000 m.a. - primeros invertebrados (cuerpos blandos)
ERA PRECÁMBICA
DE LA VIDA: Evolución Bioquímica
Origen
Alexander Oparin (1924; bioquímico ruso) Postuló la teoría
J. B. S. Haldane (1929; bioquímico inglés)
Stanley Miller (1953; bioquímico soviético) realizó los 1° experimentos
TEORÍA DE LA SÍNTESIS PREBIÓTICA (1924)
TEORÍA DE LAS MICROESFERAS PROTENOIDES (1958)
Sidney Fox (1958) y colaboradores
ATM:
- Sin O2 ni O3 , o casi inexistente. AMBIENTE ALTAMENTE REDUCTOR
- Rica en N2, H2, CH4, NH3, H2O, CO2 (95% de los seres vivos)
Tierra:
- Masa incandescente en la que caían rayos UV sobre el agua
- El agua se evaporaba y condensaba continuamente
- Mayor estabilidad molecular por descenso de la temperatura
- Organización molecular en sustancias simples
- NH3, H2O, CO2 formaron las 1º moléculas orgánicas
- “caldo caliente primitivo”
- Ausencia de oxidación y protección en el agua MICROAMBIENTE
- Macromoléculas orgánicas
TEORÍA DE LA SÍNTESIS PREBIÓTICA (1924)
-Evolución prebiológica:
- Uniones estables entre diferentes tipos de moléculas
> concentración > tamaño > estabilidad
- METABOLISMO Intercambio con el medio
Optimización en las reacciones químicas
- Abundancia y frecuencia de macromoléculas orgánicas específicas
- Protoselección natural:
- Aparición de un sistema coloidal macromoléculas reactivas en suspensión acuosa
- Las partículas de arcilla promovieron reacciones químicas por acercamiento físico
Descargas eléctricas
Mezcla de gases: CH4, H2, NH3
H2O en ebullición
Circulación continua
Experimento de Stanley Miller y Harold Clayton Urey:
Moléculas orgánicas formadas:
Aminoácidos (Gly, Ala, Glu, Asp)
Glucosa
Ácido acético 50% del carbono formó
parte de las moléculas
60.000 V
EXPERIMENTOS:
1828: Friedrich Wöhler sintetiza por primera vez un compuesto orgánico a partir
de compuestos inorgánicos
Mediados a fines del Siglo XX (otras combinaciones/proporciones de gases)
Orgel Leslie: Sintetizó nucleótidos de 6 unidades
Oró y Kimble: Sintetizaron adenina a partir de cianuro de hidrógeno
Sánchez, Ferris y Orgel: Sintetizaron cianoacetileno a partir de una mezcla de
metano y nitrógeno
El cianoacetileno es una fuente posible para formar las bases uracilo y citosina
urea
Fox y colaboradores:
TEORÍA DE LAS MICROESFERAS PROTENOIDES (1958)
Primeras microesferas proteicas en donde ocurrían reacciones químicas
Experimento:
Aminoácidos en suspensión a baja temperatura forman polímeros que se
agrupan en microesferas
Crecen por adición continua de aminoácidos en suspensión
Forman nuevas microesferas por gemación
•¿QUE OCURRIÓ PRIMERO?
• Moléculas orgánicas desnudas que se autoreplicaron
• Moléculas orgánicas protegidas por membrana
Origen de la vida
Primer molécula capaz de acumular información, hacer copias y transmitirla
* Proteínas * ADN * ARN
1980 Thomas Cech y Sidney Altman: descubren una reacción catalizada por ARN
RIBOZIMA: cortan moléculas de ARN
unen fragmentos de ARN
catalizan síntesis de proteínas
catalizan la replicación de pequeñas moléculas de ARN
ARN
1) puede copiarse a si mismo
2) pasa información y sintetiza proteínas
3) se copia del ADN
4) tiene actividad catalítica
Hipótesis: ARN primer molécula hereditaria portadora de la información genética
que catalizaba su propia replicación
Nucleótidos de ARN se acumularon en la arcilla y se unieron formando cadenas
Cadenas cortas formadas por nucleótidos catalíticos y no catalíticos
Primeras replicaciones: copias con muchos errores
Primeras mutaciones
Evolución molecular gradual
(1967) - Carl Woese, Leslie Orgel y Francis Crick
Protocélulas: vesículas que rodearon ribozimas y otras moléculas
400 m.a.
Compuestos químicos de los seres vivos
Química Inorgánica versus Química Orgánica
99% de los seres vivos están compuestos por CHONPS
Todos los elementos son pequeños (< 20 electrones)
1% está formado por Na+, K+, Ca2+, Cl-
H2O constituye el 50-95% del peso total
CO2 y O2 se producen y/o liberan continuamente
C: esqueleto de moléculas orgánicas (átomo más liviano que forma 4 enlaces)
Prevalecen los enlaces covalentes
Química Inorgánica Química Orgánica
Moléculas simples moléculas mas complejas
Mas inestables mayor estabilidad
Poca complejidad estructural alta complejidad estructural
Enlaces iónicos y covalentes predominan enlaces covalentes múltiples
118 elementos 6 elementos
Niveles de organización
NIVEL SUBATÓMICO. Unidades estructurales de la materia (p+, n, e-)
ÁTOMO. Conjunto de partículas subatómicas
MOLÉCULA (macromoléculas). Conjunto de átomos
ORGANELAS. Subunidad de la célula con una función celular determinada
CÉLULA. Unidad estructural y fundamental de la vida
TEJIDO. Grupo de células con igual identidad y función
ÓRGANO (sistemas de órganos). Grupo de tejidos con igual identidad y función
INDIVIDUO. Organismo uni o multicelular que mantiene su nivel estructural
POBLACIÓN. Grupos de individuos de la misma especie que se relacionan (tiempo y espacio)
COMUNIDAD. Relación entre grupos de diferentes especies
ECOSISTEMA. Relación entre la comunidad y con su ambiente
BIÓSFERA. La suma de todos los seres vivos y su ambiente del Planeta Tierra
¿ Por qué es tan importante el agua?
- La vida comenzó en ella
- ocupa ¾ de la superficie terrestre
- forma el 50-90% del peso de c/u de los organismos
- es una molécula polar (bipolo)
- cohesión: las moléculas se unen por enlaces
puente de H
- adhesión: unirse a otras sustancias que tienen
carga débil
Enlace Puente de Hidrógeno:
Enlace débil
Se forman y rompen continuamente
En conjunto tienen una fuerza extraordinaria (red de moléculas)
Efectos de los enlaces puente de H:
1. Tensión superficial
Por cohesión entre moléculas
2. Acción capilar (AC) e imbibición (I)
AC: Ascenso, por cohesión y adhesión, de las moléculas al entrar en contacto con
una superficie y atravesar poros
I: Penetración capilar de las moléculas en otras sustancias provocando que se
hinchen. Ej: madera, gelatina, semillas
3. Resistencia a cambios de Tº
Calor (Q) necesario para ↑ o ↓ la Tº
Calor específico: cantidad de Q que sube 1ºC 1 gr de sustancia.
Se necesita 1 cal. para subir 1ºC 1 gr de AGUA
• Sustancia Q específico (cal)
amoníaco líquido 1,23
agua líquida 1,00
etanol 0,60
sal 0,21
vidrio 0,20
plomo 0,03
IMPORTANCIA:
- Cambios de Tº muy lentos
- Permiten que las reacciones
biológicas lleguen a ocurrir
- Los organismos tienen rangos
de Tº relativamente constantes
4. Evaporación
100 ºC 540 cal. 1 gr de agua LIQ a VAPOR
0 ºC 590 cal. 1 gr de agua SÓLIDA a VAPOR
IMPORTANCIA:
Cuando se evapora se lleva
gran cantidad de Q
Transpiración como
mecanismo de enfriamiento
Plantas: Transpiración –
cohesión – adhesión
5. Congelamiento (solidificación)
A menor Tº menor velocidad de movimiento
Los espacios entre moléculas va disminuyendo
Aumenta la densidad del cuerpo de agua hasta llegar a los 4 ºC
4 ºC los ptes de H son permanentes
0 ºC la red de moléculas está muy separada, ordenada y quieta
Hielo > volumen < peso
IMPORTANCIA:
Si el hielo fuera más pesado se hundiría
«El fondo de los cuerpos de agua nunca se licuaría»
«Cada año habría menos agua disponible»
La capa de hielo en la superficie del agua actúa como un aislante térmico
Q de congelamiento
0 ºC 79,7 cal.
Q de fusión
EL AGUA CON OTRAS SUSTANCIAS:
Forma puentes de hidrógeno con otras moléculas polares.
Separa partículas de cargas opuestas.
Solvente universal de sustancias polares (~ hidrofílicas)
El efecto de la presencia de sustancias en el agua:
↓ el punto de ebullición (hierve a < 100 ºC)
↓ el punto de congelamiento (es líquida a < 0 ºC)
Agua como solvente: SOLUCIÓN = SOLVENTE + SOLUTO
De sustancias polares o sustancias iónicas = HIDROFÍLICAS
Ej. azúcares, sales, aminoácidos
No disuelve, pero aísla sustancias no polares = HIDROFÓBICAS
Ej. grasas y aceites
Ionización: Un átomo de H de una molécula se une al O de otra
Existe una proporción constante de agua ionizada = 1/ 10.000.000
Los iones se forman y rompen constantemente = equilibrio dinámico
H2O H+ + OH- Por convención:
En el agua pura hay = cantidad de ambos iones
Reacción entre el agua y algunas sustancias hidrofílicas:
NaCl + H2O Na+ + Cl- + H+ + OH-
HCl + H2O H+ + Cl- + H+ + OH-
NaOH + H2O Na+ + OH- + H+ + OH-
Un ácido ↑ el Nº de H+ o ↓ el Nº de OH-
Una base ↓ el Nº de H+ o ↑ el Nº de OH-
Ácidos y bases débiles = en contacto con agua se ionizan ligeramente
Ácidos y bases fuertes = en contacto con agua se ionizan casi por completo
- Ácido fuerte: HCl - Ácido débil: - COOH (grupo carboxilo)
- Base fuerte: NaCl, CaCl2 - Base débil: - NH2 (grupo amino)
COOH + H2O H+ + COO- + H+ + OH-
NH2 + H2O NH3+ + OH-
Escala de pH (potencial hidrógeno):
Mide el grado de acidez de una solución en comparación con el agua pura
Refleja la proporción de H+ a OH- 1/10.000.000 = 10 -7 = pH 7
Solución básica: pH 8-14
Solución neutra: pH 7
Solución ácida: pH 0-6
Los organismos mantienen un pH interno de 6-8.
La sangre humana tiene pH 7,4
¿Cómo se mantiene la homeostasis en el pH de la sangre humana?
Ácido-bases débiles amortiguan cambios bruscos y repentinos del pH
Ej: ácido carbónico-bicarbonato
H2CO3 H+ + HCO3-
H+ H+ + HCO3- H2CO3
OH- OH- + H+ H2O
H2O + CO2 H2CO3
