Biología General B-106 Grupo 01

Transcripción

1 Biología General B-106 Grupo 01 Profesores Marta Valdez y Manfred Sandí (II Parte) Genética y Biotecnología de Plantas Oficina 39, 2do piso Atención a estudiantes: Lunes, Martes y Miércoles de 10:00 a 12:00 m

2 Presentación del Programa del Curso

3 Características de los seres vivos Sesión 1, Capítulo 1: 1- Niveles jerárquicos de organización biológica 2- Principios Generales en Biología

4 LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA 1. Importancia de la Biología 2. Relación entre la Biología y otras disciplinas 3. Impacto de la Biología y la tecnología en la sociedad 4. Perspectivas de la Biología Moderna y sus alcances 5. Naturaleza de la Investigación Científica

5 Importancia de la biología La biología, del griego βíos vida, y λogía estudio, es la ciencia que tiene como objeto de estudio a los seres vivos en cuanto a su origen, evolución y sus propiedades: nutrición, morfogénesis, reproducción, patogenia, etc. Se ocupa tanto de la descripción de las características y los comportamientos de los organismos individuales como de las especies en su conjunto, así como de la reproducción de los seres vivos y de las interacciones entre ellos y el entorno. Trata de estudiar la estructura y la dinámica funcional comunes a todos los seres vivos, con el fin de establecer las leyes generales que rigen la vida orgánica.

6 Por qué estudiar la biología? Para aprender cómo los organismos están construidos, cómo funcionan, dónde viven y qué hacen Para ayudarnos a desarrollar, modificar y definir ideas acerca de la vida

7 Niveles de Organización de la vida La Naturaleza es todo en el universo, excepto lo que los humanos han fabricado. A niveles profundos la diferencia entre lo vivo y lo no vivo parece no existir, ya que toda la naturaleza está compuesta por los mismos materiales: protones, electrones, neutrones. La diferencia está en el grado de organización

8 Patrón de organización en la naturaleza Atomos Bloques constitutivos fundamentales de todas las sustancias vivas o inanimadas. Moléculas Consisten de dos o más atomos. Acá se encuentran los carbohidratos, lípidos complejos, proteínas y ácidos nucleicos (biomoléculas) Células: Son las unidades más pequeñas con vida que pueden sobrevivir y reproducirse por sí mismas. Organismos Es un individuo que consta de una o más células

9 Patrón de organización en la naturaleza Población Individuos de la misma especie en la misma área Comunidad Poblaciones de todas las especies en la misma área Ecosistema Una comunidad y su ambiente Biosfera Todas las regiones de la tierra donde viven los organismos

10 átomo molécula célula tejido órgano Sistema de órganos

11 Organismo multicelular población comunidad ecosistema biosfera

12 Niveles de Organización Estudiamos el mundo de la vida a diferentes niveles de organización, que se extienden desde los átomos hasta la biosfera La calidad: vida emerge al nivel de las células

13 Unidad de la vida Todos los seres vivos tienen características similares: Entrada contínua de energía y reciclaje de materiales mantienen la compleja organización de la vida Los organismos son sensibles y responden al cambio El ADN heredado de los padres es la base para el crecimiento y la reproducción de todos los organismos

14 Energía y Niveles de Organización Energía Capacidad para realizar un trabajo Nutrientes Atomos o moléculas esenciales para el crecimiento y supervivencia, y que un organismo no puede elaborar por sí mismo.

15 Productores y Consumidores Productores Adquieren energía y materia prima del ambiente. Construyen su propio alimento (fotosíntesis) Consumidores No pueden elaborar su propio alimento. Adquieren la energía al comerse a los productores y otros organismos.

16 Entrada de energía, luz del sol PRODUCTORES Plantas y otros productores Ciclo de nutrientes CONSUMIDORES Animales, hongos, protistas, bacterias Salida de energía, principalmente de calor

17 Organismos sienten y responden al cambio Los organismos perciben cambios en su entorno y responden a ellos Receptor Una molécula o estructura celular que responde a una forma específica de estimulación Los receptores detectan formas específicas de energía (estímulos) Esto permite el mantenimiento de la homeostasis

18 Respuesta al estímulo

19 Homeostasis Homeostasis Los organismos usan receptores que les ayudan a mantener las condiciones de su medio interno dentro de los límites que sus células pueden tolerar

20 Los Organismos crecen y se reproducen Los organismos crecen, se desarrollan y se reproducen utilizando la información de su ADN, un ácido nucléico heredado de sus padres. La información codificada en el ADN es la fuente de todas las distintas características individuales.

21 Unidad de la Vida Todos los organismos: Están compuestos por las mismas sustancias Tienen metabolismo Perciben y responden al ambiente Tienen la capacidad de reproducirse según las instrucciones del ADN

22 Moléculas de la Vida Los seres vivos están compuestos por ciertas moléculas: Ácidos nucleicos Proteínas Carbohidratos Lípidos

23 ADN (ácido desoxirribonucleico) Es la molécula de la vida Es la molécula de la herencia Determina el ensamblaje o secuencia de los aminoácidos para formar las proteínas

24 ADN y herencia Herencia Adquisición de caracteres a través de la transmisión de ADN de padres a la descendencia Reproducción Mecanismo por medio del cual un organismo produce descendencia Gobernada por instrucciones del ADN

25 Muchos productos, mismos materiales 20 aminoácidos son los bloques del edificio de la vida, y generan una gran variedad de proteínas

26 Las instrucciones del ADN guían el desarrollo

27 Diversidad de la Vida Millones de especies vivientes Millones de especies extintas De un estimado de 100 mil millones de organismos que han vivido en la tierra, unos 100 millones viven con nosotros en la actualidad

28 Nomenclatura científica Introducido por Carolus Linnaeus ( ) A cada tipo de organismos se le dá un nombre con dos palabras: género y especie Género Un grupo de especies que comparten características únicas Especie Individuos que comparten una o más características hereditarias y que se reproducen entre sí. Ej. Homo sapiens

29 Nomenclatura científica El pez papagayo, Scarus gibbus

30 Sistema de Clasificación Agrupa especies según las características heredadas que comparten. Todos los organismos se clasifican en tres dominios Bacteria, Archaea, y Eukarya Eukarya incluye plantas, animales, protistas y hongos

31 Comparación de los tres Dominios Bacteria Archaea Eukarya Unicelulares, procariontes (sin núcleo), linaje más antiguo Unicelulares, procariontes, evolutivamente más emparentados con los eucariontes Células eucariontes (con núcleo). Especies unicelulares y multicelulares categorizadas como protistas, plantas, hongos y animales

32 Reinos

33 Diversidad de la Vida: Bacterias

34 Diversidad de la Vida: Archaea

35 Diversidad de la Vida

36 Un punto de vista evolutivo de la diversidad La teoría de la evolución por medio de selección natural constituye una explicación para la diversidad de los seres vivos

37 Variación y Mutación La información codificada en el ADN es la base de las características que un organismo comparte con otros de su misma especie Mutaciones son la fuente original de variación de las características. Son pequeños cambios en el ADN

38 Adaptación Algunas características son más adaptativas que otras, entonces sus portadores tendrán mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse A través de las generaciones, las características adaptativas tienden a aumentar en una población, y las menos adaptativas tienden a ser menos comunes y desaparecer

39 Evolución y Selección Natural Evolución es un cambio en un linaje Los rasgos que caracterizan a una especie pueden cambiar a través de las generaciones en poblaciones que evolucionan. Cambia la población, no los individuos. Selección Natural es un proceso evolutivo Es la sobrevivencia y reproducción diferencial entre los individuos que varían en sus características

40 Selección Artificial y Natural Halcón peregrino depreda una paloma, actúa como un agente silvestre de selección natural

41 Explicando la Unidad en la Diversidad La teoría de la evolución por selección natural ayuda a explicar porqué la vida muestra tanto una unidad como una diversidad La teoría evolutiva guía la investigación en todos los campos de la biología.

42 LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA 1. Importancia de la Biología 2. Relación entre la Biología y otras disciplinas 3. Impacto de la Biología y la tecnología en la sociedad 4. Perspectivas de la Biología Moderna y sus alcances 5. Naturaleza de la Investigación Científica

43 Relación entre la biología y otras disciplinas La biología es una disciplina científica que abarca un amplio espectro de campos de estudio que se tratan como disciplinas independientes, y que juntas estudian la vida en un amplio rango de escalas. La vida se estudia a escala atómica y molecular en biología molecular, en bioquímica y en genética molecular. Desde el punto de vista celular biología celular-, la fisiología, ecología, etología, y así sucesivamente. Incluso hay un nuevo campo, la astrobiología (o xenobiología)

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46 Junto con la Química y la Ingeniería, es una de las tres disciplinas madres de la biotecnología.

47 Naturaleza de la Investigación Científica Pensamiento Crítico: es juzgar la información antes de aceptarla (valorar qué ideas están basadas en opiniones, suposiciones o en evidencia) Una guía para el pensamiento crítico: Qué mensaje se me pide que acepte? Qué evidencia apoya este mensaje? Es válida la evidencia? Hay otra forma de interpretar la evidencia? Qué otra evidencia me ayudaría a evaluar las alternativas? Es este el mensaje más razonable que puede derivarse de esas evidencias?

48 Naturaleza de la Investigación Científica Ciencia: es el estudio sistemático de lo observable, es decir de aquellos objetos o eventos para los cuales se puede recopilar evidencia válida. No aborda lo sobrenatural ni lo subjetivo.

49 Como trabaja la ciencia? Los científicos elaboran y prueban predicciones potencialmente refutables (falseables) sobre cómo funciona el mundo natural. Son las HIPÓTESIS

50 Observaciones, hipótesis y pruebas Los investigadores hacen observaciones, elaboran hipótesis (suposiciones comprobables), hacen predicciones sobre lo que podría ocurrir si la hipótesis es correcta.

51 Ejemplo de un enfoque científico 1. Observación Las personas contraen cáncer 2. Pregunta Por qué las personas contraen cáncer? 3. Hipótesis Fumar cigarrillos puede ocasionar cáncer 4. Predicción Si el tabaquismo provoca cáncer, entonces los individuos que fuman contraerán cáncer con mayor frecuencia que aquellos que no fuman 5. Reunir información Experimento de laboratorio 6. Evaluar resultados Realizar una inspección entre individuos fumadores e individuos que no fuman. Determinar qué grupo tiene mayor incidencia de nuevos cánceres en cada uno de los grupos Establecer grupos idénticos de ratas de laboratorio. Exponer a un grupo al humo de cigarrillo. Comparar la incidencia de nuevos cánceres en cada uno de los grupos. Recopilar los resultados de la prueba y llegar a conclusiones a partir de ellos. 7. Informe Someter los resultados y las conclusiones a la comunidad científica para su revisión y publicación

52 Investigación en laboratorio y en campo

53 Sobre el término Teoría Una hipótesis que no es consistente con los resultados de las pruebas científicas es modificada o eliminada. Una teoría científica es un concepto de causa y efecto que ha sido extensamente probado, que es congruente con toda evidencia y que se ha mantenido por largo tiempo. Se emplea para realizar predicciones acerca de otros fenómenos.

54 Ejemplos de Teorías Científicas Teoría Teoría Atómica Gravitación Descripción Todas las sustancias están formadas por átomos. Los objetos se atraen mutuamente con una fuerza que depende de su masa y de su cercanía. Teoría Celular Tectónica de Placas Evolución Selección Natural Todos los organismos constan de una o más células, la célula es la unidad fundamental de la vida y todas las células derivan de células pre-existentes. La corteza terrestre está fragmentada en piezas que se mueven en relación de unas a otras. Los organismos cambian en el tiempo, en las líneas de descendencia La variación en los rasgos hereditarios influye sobre la supervivencia y reproducción de los individuos de una población.

55 Algunos términos utilizados en experimentación científica Experimentos: pruebas que apoyan o rechazan una hipótesis. Suelen estar diseñados para probar los efectos de una sola variable Variable Es una sola característica que difiere entre individuos o eventos

56 Algunos términos utilizados en experimentación científica Grupo Experimental: es un conjunto de individuos que tiene ciertas características o que recibe determinado tratamiento Grupo Control Idéntico al grupo experimental, excepto por la variable, es decir, la característica o el tratamiento que está siendo probado. Cualquier diferencia en los resultados experimentales entre los dos grupos será un efecto de la variable cambiante

57 El Poder de las Pruebas Experimentales Los investigadores elucidan o desentrañan las causas y los efectos en los complejos procesos naturales mediante el estudio de los efectos de una sola variable al mismo tiempo. ejemplo: test o prueba de la predicción de que el sustituto sintético de grasas Olestra (elaborado a partir de azúcar y aceite vegetal) en papas fritas ocasionaba dolor estomacal. n= 1,100 personas de 13 a 38 años de edad: Grupo Experimental : papas fritas en Olestra Grupo Control : papas fritas normales

58 Experimento: Olestra y Dolores Estomacales

59 Error de muestreo en experimentos Los investigadores experimentan con subconjuntos de un grupo Error de muestreo: es la diferencia entre resultados de un subconjunto y los resultados de todo el grupo. Un tamaño de muestra pequeño incrementa la probabilidad de un error de muestreo en los experimentos.

60 Límites de la Ciencia Valores subjetivos (morales, estéticos o filosóficos), varían de una sociedad a otra y no pueden ser probados por el método científico. La ciencia no considera lo sobrenatural o cualquier cosa más allá de lo natural

61 Límites de la Ciencia Los científicos suelen causar controversia cuando descubren una explicación natural para algo que se pensaba que no tenía ninguna. Su trabajo tiene que ver sólo con el mundo natural y sus ideas deben ser comprobadas de manera que otros puedan repetirlas. Los científicos deben seguir el método científico