EL ORIGEN DE LA VIDA

Transcripción

1 Profesores: EL ORIGEN DE LA VIDA Jesús Mª López Redondo Javier García-Ceca Hernández Facultad de Biología. Departamento de Biología Celular (Planta 12). Duración: 18 Horas. Leer programa de la asignatura.

2 DE LA EVOLUCIÓN QUÍMICA A LA EVOLUCIÓN BIOLÓGICA DE LA EVOLUCIÓN BIOLÓGICA A LA EVOLUCIÓN CULTURAL

3 TEMA 1: INTRODUCCIÓN DEL ORIGEN DE TODO (BIG BANG) AL ORIGEN DE LA VIDA

4 QUÉ ES LA VIDA? FENÓMENO COMPLEJO. DIFÍCIL DEFINICIÓN GENÉRICA QUE DEBE INCLUIR TRES ASPECTOS (CON LA EXCEPCIÓN DE LOS VIRUS): REPRODUCCIÓN, METABOLISMO, EVOLUCIÓN. EN CAMBIO SE LA PUEDE CARACTERIZAR TOMANDO COMO REFERENCIA LAS FORMAS DE VIDA PRESENTES EN NUESTRO PLANETA. ÚNICO LUGAR CONOCIDO (HASTA AHORA) EN TODO EL UNIVERSO QUE TIENE VIDA.

5 LA TIERRA: UNA PEQUEÑA ISLA DE VIDA

6 LA TIERRA: EL PLANETA AZUL

7 AGUA LÍQUIDA Tª MEDIA DE 15º C ATMÓSFERA CON OXÍGENO

8 UBICACIÓN DE LA TIERRA DENTRO DEL SISTEMA SOLAR

9 Mercurio Venus La Tierra: un satélite natural, la Luna. Marte: 2 satélites naturales, Fobos y Deimos. Júpiter: 64 satélites naturales. Los más conocidos son Io, Europa, Ganímedes y Calisto. Saturno: 200 satélites en su mayoría deformes e irregulares. Los que más se destacan son Mimas, Encélado, Tetis, Dione, Rea, Titán, Hiperión, Jápeto y Febe. Urano: 27 satélites hasta ahora. Los más conocidos son Titania, Oberón, Umbriel, Ariel y Miranda. Neptuno: 13 satélites. Entre los que destaca Tritón, Próteo, Nereida, Planetas enanos: Plutón, Eris, Makemake, Haumea, asteroides y cometas.

10 PLANETAS INTERIORES DEL SISTEMA SOLAR

11 ZONA DE HABITABILIDAD DEL SISTEMA SOLAR SOL LA DISTANCIA MEDIA TIERRA-SOL ES DE 150 MILLONES DE KM

12 LA PRESENCIA DE AGUA LÍQUIDA RESULTA FUNDAMENTAL PARA LA EXISTENCIA DE VIDA. LOS SERES VIVOS ESTAN MAYORITARIAMENTE FORMADOS POR AGUA Y TODAS LAS REACCIONES QUÍMICAS CELULARES SE REALIZAN DENTRO DE ELLA. LA BÚSQUEDA CIENTÍFICA DE VIDA EXTRATERRESTRE USA COMO PRUEBA DE LA MISMA LA PRESENCIA DE AGUA LÍQUIDA ( Satélite Europa?).

13 NUESTRA GALAXIA: LA VÍA LÁCTEA DIÁMETRO GALÁCTICO = AÑOS-LUZ (UN AÑO-LUZ = 9,5 BILLONES DE KM)

14 LA VIA LÁCTEA: UNA GALAXIA ESPIRAL BRAZO ESPIRAL NÚCLEO Vivimos en la periferia de una galaxia

15 LA VÍA LÁCTEA VISTA DESDE LA TIERRA

16 LA UNIDAD ESTRUCTURAL DEL UNIVERSO ES LA GALAXIA Galaxia de Andrómeda: galaxia espiral similar a la Vía Láctea

17 Nuestro lugar en el Universo La Vía Láctea El Sistema Solar Grupo Local La Tierra

18 GRUPO LOCAL

19 CÚMULOS DE GALAXIAS GRUPO LOCAL VÍA LÁCTEA SISTEMA SOLAR

20 CÚMULOS DE GALAXIAS Vivimos en un Universo lleno de galaxias

21 TAMAÑO DEL UNIVERSO DIÁMETRO ESTIMADO DEL UNIVERSO: MÁS DE MILLONES DE AÑOS LUZ. NÚMERO ESTIMADO DE GALAXIAS EN EL UNIVERSO: MILLONES. NÚMERO ESTIMADO DE ESTRELLAS POR GALAXIA: MILLONES (ESTIMACIÓN A LA BAJA). NÚMERO TOTAL DE ESTRELLAS EN EL UNIVERSO: TRILLONES DE ESTRELLAS.

22 A PESAR DE LA ENORME INMENSIDAD DEL UNIVERSO, CON UN NÚMERO TAN ELEVADO DE GALAXIAS, DE ESTRELLAS Y SISTEMAS PLANETARIOS ASOCIADOS, POR AHORA TAN SÓLO SABEMOS QUE HAY VIDA EN NUESTRO PLANETA. PODRÍA EXISTIR VIDA EXTRATERRESTRE? ASTROBIOLOGÍA: nueva rama de la ciencia que estudia de forma multidisciplinar el origen de la vida en la Tierra y la posible existencia de vida en otros planetas.

23 EXOPLANETAS POTENCIALMENTE HABITABLES 23

24 LA VIDA EN LA TIERRA CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN

25 CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS COMPOSICIÓN QUÍMICA PECULIAR BASADA EN EL ÁTOMO DE CARBONO Y CON PROGRESIVO NIVEL DE COMPLEJIDAD. TODOS LLEVAN A CABO LAS MISMAS FUNCIONES VITALES: FUNCIÓN DE NUTRICIÓN. FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN. FUNCIÓN DE RELACIÓN.

26 CARACTERÍSTICAS DE LO VIVO ORGANIZACIÓN DE ALTA COMPLEJIDAD. METABOLISMO: CATABOLISMO Y ANABOLISMO. REPRODUCCIÓN. HOMEOSTASIS: MANTENIMIENTO CONSTANTE DEL MEDIO INTERNO. REACCIÓN ADECUADA Y COHERENTE ANTE ESTÍMULOS EXTERNOS ADAPTACIÓN AL MEDIO A LARGO PLAZO: EVOLUCIÓN.

27 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS FORMADOS FUNDAMENTALMENTE POR LA COMBINACIÓN DE SEIS TIPOS DE ÁTOMOS: CARBONO (C) OXÍGENO (O) HIDRÓGENO (H) NITRÓGENO (N) FÓSFORO (P) AZUFRE (S)

28 ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

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33 Unidad química de los seres vivos Un ser vivo está formado por un restringido conjunto de elementos químicos llamados bioelementos. Mediante enlaces químicos, se unen dando lugar a biomoléculas o principios inmediatos. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS AGUA SALES MINERALES GLÚCIDOS LÍPIDOS El carbono puede formar cuatro enlaces covalentes muy estables dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Puede formar enlaces sencillos, dobles y triples consigo mismo dando lugar a estructuras tridimensionales complejas. PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS Todas las biomoléculas orgánicas son compuestos de carbono

34 El Si, otro elemento con capacidad para formar 4 enlaces químicos como el C, no parece probable para sustentar vida debido a su gran afinidad química por el O para formar silicatos y su menor abundancia en el universo (el 8º elemento químico más abundante frente al 4º más abundante que es el C).

35 DE DÓNDE SURGE Y CÓMO SE FORMÓ LA MATERIA DE LOS SERES VIVOS?

36 DESPUES DEL BIG BANG LOS ÚNICOS ÁTOMOS EXISTENTES EN EL JOVEN UNIVERSO ERAN HIDRÓGENO (75%) Y HELIO (25%). CÓMO APARECIERON EL RESTO DE LOS ÁTOMOS DE LA TABLA PERIÓDICA Y ENTRE ELLOS LOS QUE FORMAN LOS SERES VIVOS? C, O, N, S, P

37 EL ORIGEN DE TODO HACE MILLONES DE AÑOS SE INICIA EL UNIVERSO (BIG BANG): APARICIÓN DE LAS PRIMERAS PARTÍCULAS (QUARKS). APARICIÓN DE LOS NÚCLEOS ATÓMICOS (PROTONES Y NEUTRONES) APARICIÓN DE LOS PRIMEROS ELEMENTOS QUÍMICOS (H, He).

38 TIEMPO + TEMPERATURA _

39 PRUEBAS QUE AVALAN LA TEORÍA DEL BIG BANG LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO EDWIN HUBBLE (1930) RADIACIÓN CÓSMICA DE FONDO: RADIACIÓN FÓSIL DE MICROONDAS ARNO PENZIAS Y ROBERT WILSON (1965) SATÉLITES COBE Y WMAP (2006)

40 LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO Las galaxias se mueven alejándose unas de otras

41 EXPANSIÓN DEL UNIVERSO

42 Hubble y la expansión del Universo Edwin Hubble

43 CAPTACIÓN POR TELESCOPIOS DEL ESPECTRO DE LA LUZ DE LAS GALAXIAS

44 CORRIMIENTO AL ROJO DE LA LUZ DE LAS GALAXIAS

45 Evolución del Universo Radiación Cósmica de Fondo (RCF)

46 La luz estirada años Tiempo hoy

47 Galaxia de Andrómeda observada con distintos tipos de luces

48 Anisotropías de la RCF medidas por WMAP CosmoCaixa

49 LAS PRIMERAS ESTRELLAS Hace millones de años Las estrellas nacen como consecuencia del colapso gravitatorio de nubes de gas y polvo que se encuentran en las galaxias.

50 NACIMIENTO DE LAS ESTRELLAS

51 LAS ESTRELLAS ESTAN COMPUESTAS DE HIDRÓGENO Y HELIO Hidrógeno Las Pléyades Helio

52 LAS NEBULOSAS SON SEMILLEROS DE NUEVAS ESTRELLAS

53 NACIMIENTO DE ESTRELLAS MASIVAS (nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes)

54 EN EL NÚCLEO DE LAS ESTRELLAS SE PRODUCEN REACCIONES NUCLEARES DE FUSIÓN Una estrella es una esfera de plasma muy caliente donde las fuerzas de gravedad y las de expansión termonuclear permanecen en equilibrio estable durante la vida adulta de la estrella.

55 Comparación entre las reacciones nucleares de fusión y fisión

56 FUSIÓN NUCLEAR EN EL NÚCLEO DE LAS ESTRELLAS TIPO SOLAR Helio Carbono Hidrógeno

57 SUCESIVAS REACCIONES DE FUSIÓN NUCLEAR EN ESTRELLAS SUPERGIGANTES MASIVAS

58 MUERTE ESTELAR: COLAPSO DEL NÚCLEO DE LA ESTRELLA Y EXPANSIÓN DE SUS CAPAS GASEOSAS EXTERNAS.

59 SUPERNOVA 1999 EN LA GALAXIA NGC 1637 A 25 MILLONES DE AÑOS LUZ

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61 SUPERNOVA

62 NEBULOSA RESIDUAL TRAS LA EXPLOSIÓN DE UNA SUPERNOVA

63 SOMOS POLVO DE ESTRELLAS TODA LA MATERIA ORGÁNICA DE LOS SERES VIVOS SE HA GENERADO EN EL INTERIOR DE LAS ESTRELLAS Y SE HA DISEMINADO A TRAVÉS DE LAS EXPLOSIONES DE LAS SUPERNOVAS. ESTAS EXPLOSIONES GENERAN NEBULOSAS EN LAS QUE NACEN NUEVAS ESTRELLAS COMO FUE EL CASO DE NUESTRO SOL Y SU SISTEMA PLANETARIO. ESTRELLAS DE SEGUNDA GENERACIÓN.

64 Gigante roja Estrellas supermasivas Supergigantes rojas Nova estelar Enana blanca Agujeros negros Supernova

65 Un ciclo sin fin: nacer

66 y morir para volver a nacer RESTOS DE LA SUPERNOVA DEL CANGREJO (AÑO 1054)

67 Formación del Sistema Solar hace millones de años 1 Colapso gravitatorio. Hace millones de años una nebulosa giratoria de polvo y gas comenzó a contraerse. 2 La contracción forma una gran masa central y un disco giratorio. La contracción de las partículas de la masa central aumenta la temperatura de la protoestrella. Comienza la fusión nuclear del hidrógeno (nace una estrella, el protosol en la nebulosa). 3 En el resto de la nebulosa, las partículas chocan y se unen originando otras mayores (entre varios cm y km). Son los planetesimales. 4 Las colisiones de los planetesimales y su acreción originaría los planetas.

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69 Formación de la Tierra Disco nebular Acreción de planetesimales En el interior del disco nebular que rodeaba al Sol, la acreción de planetesimales permitió la formación del protoplaneta terrestre. Aumento de la temperatura que favoreció la diferenciación por densidades En esta fase de la formación de la Tierra, la temperatura aumentó por los impactos de los planetesimales. Se permitió así la diferenciación por densidades y a su vez ocurrió la desgasificación del planeta. Con el paso del tiempo la Tierra se enfrió. Se condensó el vapor de agua, ocupando las aguas los niveles más bajos y formando los océanos.

70 Formación de la Tierra

71 Representación del Sol, de la Tierra y la Luna primitiva Formación de la Luna: impacto entre Theia y la Tierra

72 COMPOSICIÓN DE LOS SERES VIVOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

73 MATERIA VIVA: C, H, O, N, P, S ESTOS ÁTOMOS SE COMBINAN PARA FORMAR LAS MOLÉCULAS QUE FORMAN LOS SERES VIVOS: AGUA. GLÚCIDOS O AZÚCARES. LÍPIDOS O GRASAS. PROTEÍNAS. ÁCIDOS NUCLEICOS (ADN, ARN).

74 Biomolécula inorgánica GLUCOSA Biomolécula orgánica

75 GLÚCIDOS AZÚCARES O HIDRATOS DE CARBONO

76 Los glúcidos Su fórmula general es C n H 2n O n. Se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS COMBUSTIBLE CELULAR Como la glucosa. ALMACÉN DE RESERVA ENERGÉTICA El almidón en los vegetales. El glucógeno en los animales. COMPONENTE ESTRUCTURAL Molécula de glucosa Molécula de almidón La ribosa y la desoxirribosa son componentes de los ácidos nucleicos. La celulosa es el componente de la pared vegetal. La quitina forma la pared de los hongos y del exoesqueleto de insectos y crustáceos. Molécula de desoxirribosa

77 Tipos de monosacáridos LA GLUCOSA ES EL AZÚCAR EMPLEADO POR NUESTRAS CÉLULAS PARA LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA

78 Los disacáridos Son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres Hidrólisis de la Lactosa. 1. Galactosa. 2. Glucosa. Los oligosacáridos Están compuestos por tres a diez moléculas de monosacáridos que al hidrolizarse se liberan. Se encuentran con frecuencia unidos a proteínas, formando las glucoproteínas

79 POLISACÁRIDOS DE RESERVA ALMIDÓN GLUCÓGENO AMBOS SON POLÍMEROS DE GLUCOSA Son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos, resultantes de la unión de muchas moléculas de monosacáridos.

80 CELULOSA DE LA PARED CELULAR VEGETAL LA CELULOSA TAMBIÉN ES OTRO POLÍMERO DE GLUCOSAS

81 LÍPIDOS O GRASAS

82 Los lípidos son compuestos químicos muy diversos que se caracterizan por su insolubilidad en agua y su solubilidad en solventes grasos u orgánicos como el benceno y el éter. Los lípidos cumplen funciones diversas, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroideas).

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84 ÁCIDOS GRASOS TRIGLICÉRIDOS FOSFOLÍPIDOS COLESTEROL PRINCIPALES CLASES DE LÍPIDOS

85 FOSFOLÍPIDOS MEMBRANA CELULAR

86 ESTRUCTURA QUÍMICA DE VARIAS HORMONAS ESTEROIDEAS

87 PROTEÍNAS

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91 ESTRUCTURA QUÍMICA DE LOS AMINOÁCIDOS carbono central alfa unido a un grupo carboxilo un grupo amino un hidrógeno la cadena lateral (R)

92 ESTRUCTURA DE LOS 20 AMINOÁCIDOS QUE FORMAN LAS PROTEÍNAS

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94 LOS AMINOÁCIDOS SE UNEN ENTRE SÍ PARA FORMAR PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS

95 ESTRUCTURA DE LA INSULINA

96 ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA

97 Queratina Estructura de un pelo

98 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN y ARN

99 Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos que portan la información genética de los seres vivos. Un nucleótido está formado por: GRUPO FOSFATO BASE NITROGENADA Tipos de bases nitrogenadas: PIRIMIDINA BASES PIRIMIDÍNICAS CITOSINA TIMINA URACILO PURINA BASES PÚRICAS ADENINA PENTOSA (MONOSACÁRIDO) Tipos de pentosas PENTOSA AZÚCARES GUANINA DESOXIRRIBOSA RIBOSA

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101 Molécula: azúcar ADN Molécula: bases nitrogenadas Molécula: grupo fosfato Molécula más grande que se repite: monómero (nucleótidos) Polímero muy grande formado por muchos monómeros: los nucleótidos

102 TIPOS DE NUCLEÓTIDOS POLÍMERO DE NUCLEÓTIDOS

103 LA ADENINA SIEMPRE SE UNE CON TIMINA Y LA GUANINA CON CITOSINA

104 ESTRUCTURA HELICOIDAL DEL ADN

105 JAMES WATSON Y FRANCIS CRICK DESCUBRIDORES DE LA ESTRUCTURA HELICOIDAL DEL ADN (1953).

106 Ácidos nucleicos: ADN y ARN monómero (nucleótido) Molécula con dos cadenas monómeros Molécula con una cadena

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108 EL ARN SIEMPRE TIENE RIBOSA COMO AZÚCAR Y URACILO EN VEZ DE TIMINA

109 CONCEPTO DE GEN ES UN FRAGMENTO DE ADN CUYA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS PORTA LA INFORMACIÓN NECESARIA PARA LA FORMACIÓN DE UNA PROTEÍNA.

110 LA INFORMACIÓN GENÉTICA SE CONSERVA EN LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS DE LA MOLÉCULA DE ADN. EL ARN ES UN INTERMEDIARIO EN EL FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

111 FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

112 HAY ENZIMAS QUE COPIAN LA INFORMACIÓN GENÉTICA QUE PORTA LA SECUENCIA DE BASES DEL ADN EN UNA SECUENCIA DE BASES DE ARN (ARN Polimerasa)

113 Transcripción y traducción mensajero mensajero

114 El ADN contiene la información genética y el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y varios tipos de ARN:

115 ARN mensajero: se sintetiza en el núcleo de la célula. Secuencia de bases complementaria a una de las cadenas del ADN. Sale del núcleo al citoplasma asociándose a los ribosomas donde actúa como molde que ordena los aminoácidos en la cadena proteica. Una vez cumplida su misión se destruye. ARN de transferencia: Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma unirse a ellos y transportarlos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una cadena proteica determinada. ARN ribosómico: se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma.

116 Transcripción y traducción

117 La secuencia de nucleótidos del ADN determina la secuencia de aminoácidos de la proteína ADN TGCATTCGGCGCGCGTTAAATGCAACGTGATCGATC aa1-aa2-aa3-aa4-aa5-aa6-aa7-aa8-aa9-aa10-aa11-aa12 Proteína TRES BASES DEL ADN VAN A DETERMINAR UN TIPO DE AMINOÁCIDO U OTRO EN LA PROTEÍNA

118 U= Uracilo, es la base equivalente a la Timina, pero en el ARN El Código Genético

119 CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO GENÉTICO 3 bases ---- codón/triplete 1 codón aminoácido Hay un codón de iniciación: AUG Hay tres codones de terminación: UAA, UAG, UGA Hay más codones que aminoácidos. Lectura continua. Universal: común a todos los seres vivos.

120 LAS ALTERACIONES EN LA SECUENCIA DE BASES DEL ADN (MUTACIONES) PUEDEN TENER REPERCUSIONES PATOLÓGICAS Secuencia de aminoácidos de hemoglobina normal y mutada en la anemia falciforme

121 CARACTERÍSTICAS, ORGANIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS

122 LA MATERIA VIVA SE ORGANIZA EN NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE COMPLEJIDAD CRECIENTE: ÁTOMOS. MOLÉCULAS Y MACROMOLÉCULAS. ORGÁNULOS CELULARES. CÉLULAS (Nivel más simple con vida). TEJIDOS. ÓRGANOS. APARATOS Y SISTEMAS. INDIVIDUO. POBLACIONES. ECOSISTEMAS.

123 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA

124 La estructura jerárquica de un organismo Nivel de organización Organismo Organo Tejido LA VIDA SE ORGANIZA EN NIVELES DE COMPLEJIDAD CRECIENTE Célula Cromosoma

125 CÉLULAS: NEURONAS MOLÉCULAS Y MACROMOLÉCULAS REDES DE NEURONAS INTERCONECTADAS EN EL SISTEMA NERVIOSO COMPORTAMIENTO

126 FUNCIONES VITALES DE TODOS LOS SERES VIVOS NUTRICIÓN, RELACIÓN, REPRODUCCIÓN

127 FUNCIÓN DE NUTRICIÓN LOS SERES VIVOS INTERCAMBIAN MATERIA Y ENERGÍA CON EL MEDIO AMBIENTE QUE LOS RODEA. DIGESTIÓN, RESPIRACIÓN, EXCRECIÓN FOTOSÍNTESIS EN LAS PLANTAS Y ALGAS. ESTA MATERIA Y ENERGÍA SE EMPLEA EN EL CRECIMIENTO, LA REPRODUCCIÓN Y EN MANTENER LA COMPLEJA Y ORGANIZADA ESTRUCTURA DEL SER VIVO.

128 Tipos de seres vivos según su nutrición Los organismos se pueden clasificar según su tipo de nutrición: ORGANISMOS PROCESOS IMPLICADOS EN LA NUTRICIÓN AUTÓTROFOS Incorporan materia inorgánica del medio con la que fabrican su propia materia orgánica. FOTOSINTÉTICOS QUIMIOSINTÉTICOS HETERÓTROFOS Utilizan como alimento compuestos orgánicos elaborados por otros organismos. Obtienen la energía de la luz. Obtienen la energía de la oxidación de compuestos inorgánicos. Ingestión de alimento Digestión del alimento Intercambio de gases Transporte de los nutrientes Metabolismo Excreción

129 METABOLISMO CONJUNTO DE REACCIONES QUÍMICAS CELULARES QUE PERMITEN LA CONSERVACIÓN DEL SER VIVO: ANABOLISMO: REACCIONES DE SÍNTESIS DE MOLÉCULAS COMPLEJAS A PARTIR DE MOLÉCULAS MÁS SENCILLAS PARA PRODUCIR NUEVOS MATERIALES CELULARES PROTEÍNAS POR EJEMPLO A PARTIR DE AMINOÁCIDOS. CATABOLISMO: REACCIONES QUÍMICAS DE DEGRADACIÓN DE SUSTANCIAS COMPLEJAS PARA PRODUCIR ENERGÍA. OXIDACIÓN DE GLUCOSA Y ÁCIDOS GRASOS.

130 Las células utilizan los compuestos orgánicos para obtener materia y energía a través de transformaciones químicas que en conjunto forman el METABOLISMO. METABOLISMO ANABOLISMO son CATABOLISMO son todas las reacciones químicas en las que... todas las reacciones químicas en las que... SUSTANCIAS SENCILLAS SUSTANCIAS COMPLEJAS COMPUESTOS ORGÁNICOS COMPUESTOS MÁS SENCILLOS como ENERGÍA ALMIDÓN GLUCÓGENO PROTEÍNAS se utiliza para realizar FUNCIONES VITALES ADN, ARN LÍPIDOS

131 FUNCIÓN DE RELACIÓN LOS SERES VIVOS SON CAPACES DE DETECTAR CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS DEL MEDIO (LUZ, TEMPERATURA, PRESIÓN ETC) Y DE RESPONDER DE FORMA ADECUADA A LOS MISMOS. RESPUESTAS ADAPTATIVAS A ESTÍMULOS AMBIENTALES.

132 FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN LOS SERES VIVOS SON CAPACES DE GENERAR COPIAS DE SI MISMOS, DE AUTODUPLICARSE: REPRODUCCIÓN ASEXUAL: COPIAS GENÉTICAMENTE IGUALES A LA DEL PROGENITOR. MÁS PRIMITIVA. REPRODUCCIÓN SEXUAL: COPIAS GENÉTICAMENTE DISTINTAS A LA DE LOS PROGENITORES. MÁS RECIENTE. GAMETOS SEXUALES MASCULINO Y FEMENINO

133 Tipos de reproducción REPRODUCCIÓN ASEXUAL Los descendientes son copias genéticamente idénticas al progenitor. Las copias se producen por división del organismo en dos porciones de igual o diferente tamaño. La utilizan generalmente organismos unicelulares. REPRODUCCIÓN SEXUAL Los descendientes presentan una nueva combinación de caracteres que los hace genéticamente únicos. Necesita de dos progenitores en la mayoría de los casos. La utilizan organismos pluricelulares generalmente.

134 TEORÍA CELULAR DE LOS SERES VIVOS

135 BREVE RECORRIDO HISTÓRICO: PRIMERAS OBSERVACIONES CELULARES: HOOKE (1665) ACUÑA EL TÉRMINO CÉLULA. LEEUWENHOEK (1674) OBSERVA PROTOZOOS, BACTERIAS, ESPERMATOZOIDES

136 ROBERT HOOKE ( ) LEEUWENHOEK ( )

137 SCHLEIDEN Y SCHAWNN (1839) ESTABLECEN LA TEORÍA CELULAR: La célula es la unidad estructural y funcional más pequeña de los seres vivos VIRCHOW ( ): Toda célula proviene de otra célula (1858) Se supera la generación espontánea (Pasteur) LA TEORÍA CELULAR ES UNO DE LOS PARADIGMAS DE LA BIOLOGÍA ACTUAL JUNTO CON LA TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN.

138 EXTENSIÓN DE LA TEORÍA CELULAR AL SISTEMA NERVIOSO: LA TEORÍA NEURONAL DE SANTIAGO RAMÓN Y CAJAL ( )

139 POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR 1- Todos los seres vivos (excepto los virus) están formados por células y productos celulares (unidad anatómica). 2- Las funciones de un ser vivo son el resultado de la interacción de las células que lo componen (unidad fisiológica). 3- Toda célula sólo puede tener origen en una célula progenitora. 4- Toda célula tiene la información hereditaria del organismo del cual forma parte, y esta información pasa de una célula progenitora a una célula hija.

140 TIPOS DE SERES VIVOS ACELULARES: VIRUS. CELULARES: PROCARIOTAS. EUCARIOTAS.

141 VIRUS PARÁSITOS CELULARES DE MUY PEQUEÑO TAMAÑO (<1µm). SE DISCUTE SI SON SERES VIVOS. FORMADOS POR UN ÁCIDO NUCLEICO (NUCLEOIDE) ENVUELTO EN UNA CÁPSULA PROTEICA. ALGUNOS VIRUS PUEDEN TENER OTRA ENVUELTA DE FOSFOLÍPIDOS Y GLUCOPROTEÍNAS SOBRE LA CÁPSULA.

142 TIPOS DE VIRUS

143 VIRUS DNA HERPES HEPATITIS B

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145 CICLO VITAL DE UN RETROVIRUS

146 SON SERES VIVOS LOS VIRUS? ASPECTO CONTROVERTIDO: REALIZAN LA FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN USANDO LA MAQUINARIA MOLECULAR DE LAS CÉLULAS QUE PARASITAN. NO TIENEN METABOLISMO PROPIO. NO REALIZAN LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN. POR SU CAPACIDAD DE INTERACCIÓN CON LOS SERES VIVOS SE LOS INCLUYE TAMBIÉN EN ESTE GRUPO.

147 SERES VIVOS CELULARES: PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

148 ORGANISMOS PROCARIOTAS UNICELULARES DE PEQUEÑO TAMAÑO, SIN NÚCLEO DIFERENCIADO Y GENOMA DESNUDO (ADN NO UNIDO A PROTEÍNAS). ÚNICOS SERES VIVOS EN NUESTRO PLANETA DURANTE MILLONES DE AÑOS, ANTES DE LA APARICIÓN DE LOS EUCARIOTAS. DENTRO DEL REINO MONERAS QUE INCLUYE DOS GRUPOS: ARQUEOBACTERIAS. EUBACTERIAS.

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150 ARQUEOBACTERIAS PROCARIOTAS PRIMITIVOS QUE VIVEN EN AMBIENTES EXTREMOS Y HOSTILES CON METABOLISMOS MUY PECULIARES. ENGLOBA A 200 ESPECIES EN TRES GRUPOS: METANOGÉNICAS. HALÓFILAS. TERMOACIDÓFILAS.

151 Sal Los extremófilos son organismos adaptados a condiciones extremas. Salinas Bahía San Francisco HALÓFILAS Ambiente ácido TERMOACIDÓFILAS Ambiente básico

152 Extremófilos (cont) Géiseres de Yellowstone USA Fuente termal (Azores) Los extremófilos más estudiados han sido los que viven en condiciones extremas de temperatura: los termófilos (+ 45ºC) y los hipertermófilos (+80ºC). La mayoría de los extremófilos son Arqueas.

153 Halobacterium salinarium Methanococcus Sulfolobus acidocaldarius Parque Nacional de Yellowstone

154 EUBACTERIAS INCLUYE TRES GRUPOS: MICOPLASMAS. CIANOBACTERIAS. BACTERIAS TÍPICAS.

155 Micoplasmas Cianobacterias

156 CÉLULAS BACTERIANAS (PROCARIOTAS) TÍPICAS

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158 BACTERIAS TÍPICAS GRAM + :GRUESA PARED BACTERIANA DE PEPTIDOGLICANOS EN SU PARTE EXTERNA. COLOR AZUL CON LA TINCIÓN DE GRAM. GRAM - : PARED CON UNA CAPA EXTERNA DE LIPOPROTEÍNAS SOBRE UNA DELGADA CAPA DE PEPTIDOGLICANOS. SON MÁS RESISTENTES A LA PENICILINA. COLOR ROJO.

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160 ORGANIZACIÓN EUCARIOTA Núcleo verdadero delimitado por membranas. UNICELULAR: PROTISTAS: Protozoos, Protofitas (algas). HONGOS (Unicelulares). PLURICELULAR: HONGOS (Pluricelulares). METAFITAS (Plantas). METAZOOS (Animales).

161 REINO PROTISTAS (PROTOCTISTA) FORMADOS POR ORGANISMOS UNICELULARES EUCARIOTAS (CON NÚCLEO) Y MEMBRANAS CELULARES INTERNAS. INCLUYE A PROTOZOOS HETERÓTROFOS Y PROTOFITAS (ALGAS) AUTÓTROFOS. ES EL GRUPO DE ORIGEN EVOLUTIVO DE HONGOS, PLANTAS Y ANIMALES.

162 PROTISTAS Protofitas: algas Protozoos Paramecio

163 REINO HONGOS ORGANISMOS EUCARIOTAS HETERÓTROFOS SIN PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS (CLOROFILA) Y CON PARED CELULAR DE QUITINA. CARECEN DE MOVIMIENTO, FORMAN ESPORAS Y ABSORBEN EL ALIMENTO DESPUES DE HABERLO DIGERIDO EXTERNAMENTE CON ENZIMAS.

164 HONGOS UNICELULARES

165 HONGOS PLURICELULARES

166 REINO PLANTAS ORGANISMOS EUCARIOTAS PLURICELULARES CON PARED CELULAR DE CELULOSA. REALIZAN LA FOTOSÍNTESIS CON PIGMENTOS CLOROFÍLICOS: SON AUTÓTROFOS. INCLUYEN A: MUSGOS, HELECHOS Y PLANTAS CON SEMILLAS.

167 Plantas no vasculares Plantas vasculares sin semilla Plantas vasculares con semilla, pero sin frutos Plantas vasculares con semilla, con flores y frutos Monocotiledóneas Dicotiledóneas

168 Clasificación del Reino Plantas VASCULARES si PLANTAS tienen vasos conductores? no NO VASCULARES TIPO BRIOFITAS tienen semillas? si TIPO ESPERMATOFITAS forman frutos? si SUBTIPO ANGIOSPERMAS no no cuántos cotiledones tiene el embrión? uno dos TIPO PTERIDOFITAS SUBTIPO GIMNOSPERMAS CLASE MONOCOTILEDÓNEAS CLASE DICOTILEDÓNEAS

169 CÉLULA VEGETAL

170 Estructura de una célula vegetal Pared celular* Retículo endoplasmático Núcleo Célula vegetal (x7700) Mitocondria Las células vegetales carecen de centriolos y tienen algunos orgánulos exclusivos. Gran vacuola* Membrana plasmática Cloroplasto* * Estructuras y orgánulos exclusivos de células vegetales

171 LA PARED CELULAR VEGETAL

172 CLOROPLASTO: EL ORGÁNULO DE LA FOTOSÍNTESIS

173 EL CLOROPLASTO

174 DIÓXIDO DE CARBONO AGUA GLUCOSA OXÍGENO

175 VACUOLAS VEGETALES

176 REINO ANIMAL GRUPO MUY AMPLIO Y VARIADO DE ORGANISMOS EUCARIÓTICOS PLURICELULARES HETERÓTROFOS. CÉLULAS SIN PARED QUE TIENEN TENDENCIA A ASOCIARSE PARA FORMAR TEJIDOS Y ÓRGANOS. GENERALMENTE SE REPRODUCEN SEXUALMENTE.

177 VERTEBRADOS E INVERTEBRADOS

178 UN GRUPO DE VERTEBRADOS MAMÍFEROS: LOS PRIMATES

179 Estructura de una célula eucariótica animal Centriolos Retículo endoplasmático rugoso (RER) Nucleolo Núcleo Célula epitelial humana (x6400) La membrana plasmática es el límite externo de la célula. Lo que queda en su interior constituye el citoplasma. CITOPLASMA ORGÁNULOS MEMBRANOSOS ESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS Aparato de Golgi Retículo endoplasmático liso (REL) Lisosoma Mitocondria Membrana plasmática CITOSOL

180 Principales diferencias entre células animales y células vegetales Estructura Célula animal Célula vegetal Pared celular Ausente Pared celular constituida por celulosa. Centríolos Presente Ausente Vacuolas Vacuolas pequeñas Vacuolas grandes, puede ser una grande central Metabolismo Heterótrofo Autótrofo Cloroplastos Ausentes Presentes

181 Estructuras celulares (I) ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS APARATO DE GOLGI Pilas de sacos membranosos que almacenan macromoléculas para la secreción o el transporte. NÚCLEO Orgánulo voluminoso de doble membrana que contiene el ADN. MITOCONDRIAS Orgánulos ovalados rodeados de doble membrana dónde se obtiene energía por oxidación de moléculas orgánicas como la glucosa. LISOSOMAS Vesículas membranosas que contienen enzimas digestivas.

182 Estructuras celulares (II) ESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS CITOESQUELETO Conjunto de filamentos de proteínas que da forma a la célula y es responsable de sus movimientos. ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO Con ribosomas. Interviene en la síntesis de proteínas. CENTROSOMA Zona cercana al núcleo que se encarga de organizar el citoesqueleto. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO Sin ribosomas. Sintetiza los lípidos de membrana.

183 EL NÚCLEO CELULAR: LUGAR DE ALMACENAMIENTO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA DEL ADN

184 NÚCLEO DE UNA CÉLULA EUCARIÓTICA

185 NÚCLEO DE UNA CÉLULA EUCARIÓTICA

186 Los cromosomas humanos El ADN se encuentra en trozos (cromosomas) en las células de animales y plantas. En los seres humanos hay 46 cromosomas.

187 EN EL CROMOSOMA EUCARIÓTICO EL ADN SE UNE A PROTEÍNAS PARA EMPAQUETARSE Y PODER SER DIVIDIDO DE FORMA EQUITATIVA DURANTE LA MITOSIS CROMOSOMA METAFÁSICO FASES DE LA DIVISIÓN CELULAR O MITOSIS

188 LA MEMBRANA PLASMÁTICA: UNA DOBLE CAPA DE LÍPIDOS CON PROTEÍNAS INSERTADAS

189 MITOCONDRIAS: LAS FÁBRICAS ENERGÉTICAS DE LA CÉLULA (OBTENCIÓN DE ATP)

190 EL ATP: LA MONEDA ENERGÉTICA DE LA CÉLULA

191 RIBOSOMA EUCARIÓTICO: LOS LUGARES DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS FORMADO POR ARN Y PROTEÍNAS

192 EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

193 EL COMPLEJO DE GOLGI

194 SECRECIÓN DE SUSTANCIAS EN CÉLULAS EUCARIÓTICAS

195 LISOSOMAS: LOS ÓRGANULOS DE LA DIGESTIÓN CELULAR VESÍCULAS LLENAS DE ENZIMAS DIGESTIVAS

196 Digestión intracelular Se realiza en el interior de las células tras un proceso de fagocitosis. Productos de desecho 1 Las partículas alimenticias quedan englobadas en una vesícula dentro de la célula Los lisosomas vierten enzimas hidrolíticas al interior de la vesícula. En la vacuola digestiva se realiza una digestión química. Los nutrientes atraviesan la membrana hacia el citoplasma. Los productos de desecho son expulsados por medio de una vacuola fecal. Lisosoma Enzimas hidrolíticas 2 Vacuola digestiva Vacuola fecal 3 4 Nutrientes

197 EL CITOESQUELETO CELULAR

198 CITOESQUELETO ENTRAMADO DE FILAMENTOS PROTEICOS QUE SE ENCUENTRAN EN EL CITOPLASMA DE LAS CÉLULAS. ESTAN IMPLICADOS EN MÚLTIPLES FUNCIONES CELULARES COMO EL MANTENIMIENTO O MODIFICACIÓN DE LA FORMA CELULAR, LA ORGANIZACIÓN INTERNA DE LOS ORGÁNULOS SUBCELULARES Y EL MOVIMIENTO CELULAR.

199 COMPONENTES DEL CITOESQUELETO

200 POSIBLE ÁRBOL EVOLUTIVO DE LOS ORGANISMOS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

201 Moneras Protoctistas Hongos Plantas Animales

202 MILLONES DE AÑOS SUCESO Formación de la Tierra EQUIVALENCIA 1 AÑO Origen de la vida 1 enero, 0 horas Primeras células eucariontes Primeros organismos multicelulares 15 septiembre 500 Plantas, primeros vertebrados 10 noviembre 200 Primeros mamíferos 70 Expansión de los mamíferos 14 diciembre 4-5 Australopitecinos 31 diciembre, 14:15 H años Homo sapiens 31 diciembre, 23:15 H

203 ESCALA DEL TIEMPO EVOLUTIVO EN UN DÍA: Homo sapiens aparecería a las 23:59:56 LA ESPECIE HUMANA ES UNA RECIEN LLEGADA A ESTE PLANETA.