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1 Carmen Díez Sánchez
Biología
I- Introducción
1- Biología: ciencia que estudia los seres vivos
2- Vida: conjunto de cualidades propias de los seres vivos
3- Características de los seres vivos:
- Nutrición: capacidad para captar materia del exterior y utilizarla en
provecho propio.
- Relación: capacidad para captar estímulos del exterior y dar una
respuesta adecuada.
- Reproducción: capacidad para originar nuevos individuos de la
misma especie.
4- Niveles de organización:
Nivel subatómicoNivel atómico
Nivel molecularBiomoléculas
MacromoléculasComplejos supramoleculares
OrgánulosNivel celular
Nivel pluricelularTejidosÓrganos
Aparatos y Sistemas
5 Carmen Díez Sánchez
5- Biología descriptiva: características
- observación de estructuras y funcionamiento
- descripción de lo observado
6- Biología experimental: se basa en la experimentación --> aplicación
del método científico
a- Método científico
Conjunto de operaciones mentales que tienen como finalidad resolver un
problema del conocimiento.
a) Observación y planteamiento de un problema
b) Recogida de datos
c) Formulación de hipótesis
d) Experimentación para contrastar la hipótesis
e) Análisis e interpretación de los resultados: conclusiones
f) Aceptación o rechazo de la hipótesis
g) Enunciado de teorías
h) Comunicación de los resultados
6 Carmen Díez Sánchez
b- Aplicación del método científico
Teoría de la generación espontánea
1- Observación e hipótesis: Redi (s. XVII): observó que cuando
las moscas se posaban en la carne, al cabo de unos días
aparecen larvas.
2- Experimentación:
Lo hizo sin aire y con aire
3- Resultados y conclusiones: sólo cuando las moscas se
posaban en la carne aparecían larvas --> Descartó la
generación espontánea.
7 Carmen Díez Sánchez
4- Comprobaciones posteriores: varios, entre otros Pasteur
5- Los trabajos de investigación científica: leer pag 14-17 del libro.
6- Proyección social de la ciencia: pag 18 del libro.
7- Ciencia y Bioética: pag 19 del libro.
Todos los seres vivos proceden de otros seres vivos
9 Carmen Díez Sánchez
3- Aplicaciones de la Biología
a- Investigación pura: finalidad, conocer el funcionamiento de los
seres vivos en todos sus niveles (molecular --> comportamiento),
sin buscar aplicación inmediata (Bioquímica, microbiología etc)
b- Investigación aplicada: finalidad utilizar los descubrimientos de la
biología en otras áreas (medicina, agricultura etc).
10 Carmen Díez Sánchez
c- El origen de la vida
I- Primeras teorías sobre el origen de la vida:
a. Creacionismo
b. Generación espontánea (Pasteur demostró que no era cierta)
c. Panspermia (Arrhenius s. XIX)
II- Teoría moderna sobre el origen de la vida: EVOLUCIÓN
Bioquímica: m. i. m. o. sencilla
Abiótica
Protobiológica: m. o. sencilla protobionte
Evolución
Celular: procariota ≠ tipos celulares
Biótica
Biológica: diversificación de seres vivos
11 Carmen Díez Sánchez
I- Evolución abiótica
A- Evolución bioquímica
Transformación de sustancias inorgánicas en biomoléculas (polímeros).
1- Síntesis de monómeros en atmósfera primitiva (Teoría de Oparín-
Haldane)
a- Atmósfera primitiva reductora: H2 , CH4 , NH3 , H2 O , He, neón
b- Aparición de las primeras moléculas orgánicas y caldo primitivo
- Tª >20ºC
- Fotones y radiaciones U-V del sol, descargas eléctricas, minerales
radiactivos, erupciones volcánicas sobre: CH4, NH3, H2, Vapor
de agua formación de: A. cianhídrico (CNH), Formaldehído
(CHOH) formación de moléculas orgánicas (monosacáridos, aa,
BN …)
Experimento de Miller
12 Carmen Díez Sánchez
2- Síntesis de polímeros en el mar primitivo
La elevada concentración de monómeros que se encontraba en la sopa o
caldo primitivo pudo reaccionar por la acción de las arcillas catalíticas,
dando polímeros y estructuras sencillas, según Oparín-Haldane.
B- Evolución protobiológica
Paso de polímeros y estructuras sencillas a progenota (= protobionte =
coacervado)
a- Teoría de Oparín-Haldane: (años 20) proponían:
* formación de coacervados (gotas microscópicas formadas por
macromoléculas).
* los coacervados evolucionaron hasta protobiontes (doble
membrana de fosfolípidos en cuyo interior con ácidos nucléicos,
proteínas y glúcidos) que, a su vez, evolucionaron hasta eubiontes
(célula primitiva).
b-Génesis mineral: la mayoría de los científicos actualmente no
acepta que los polímeros pudieran formarse en el agua (propuesta de
Oparín-Haldane) sugiriendo que estos podrían haberse sintetizado
sobre superficies arcillosas que actuarían como biocatalizadores
atrayendo y concentrando en su superficie las moléculas sencillas y
facilitando la polimerización.
Recientemente se ha propuesto también que la polimerización podría
haber tenido lugar entre las diferentes láminas que forman la mica.
13 Carmen Díez Sánchez
c- Hipótesis de las microesferas proteinoides y aparición del primer
gen. En las fuentes hidrotermales de las regiones volcánicas marinas
(130-180ºC), la formación de oligopéptidos con actividad catalítica
(Fox, 1977) pudo favorecer la síntesis de RNA y DNA primer
gen.
d-Panspermia: el hallazgo de compuestos orgánicos en el espacio
interestelar y en meteoritos caídos a la Tierra ha favorecido que
muchos investigadores del s. XX (Crick), piensen que una gran parte
de las moléculas orgánicas necesarias para la evolución química de la
vida fue sintetizada en el medio interestelar y sembradas en nuestro
planeta durante un periplo del Sistema Solar a través de nubes
interestelares, idea que ya había sido propuesta por Arrhenius un
siglo antes.
14 Carmen Díez Sánchez
Resumen de las etapas de la EVOLUCIÓN ABIÓTICA
1. Síntesis de pequeños precursores: aminoácidos, azúcares, ácidos grasos,
nucleótidos, cofactores
2. Condensación de precursores (oligopéptidos, mononucleótidos, lípidos)
3. Primera molécula de RNA, con capacidad de replicación
4. RNA con genes
5. Aparición del código genético primitivo: transcripción y replicación del
RNA
6. Aparición del DNA por copia a partir del RNA
7. Progenota
15 Carmen Díez Sánchez
II- Evolución biótica
A- Evolución celular
Hipótesis autógena (Taylor y Dobson): la célula eucariota procede de una gran célula procariota que se
compartimentó mediante membranas, formándose los orgánulos celulares.
Hipótesis de la endosimbiosis (Margulis y Sagan): la célula eucariota procede de una célula procariota
ancestral que habría englobado a otras células procariotas, estableciéndose una relación simbiótica y
transformándose cada una de ellas en un orgánulo celular.
17 Carmen Díez Sánchez
B- Evolución de los seres vivos:
B.1- Concepto de evolución: proceso de transformación de unas
especies en otras mediante variaciones que se han sucedido a lo largo de
millones de años.
B.2- El hecho evolutivo
Las evidencias del proceso evolutivo son el conjunto de pruebas que los
científicos han reunido para demostrar que la evolución es un proceso
característico de la materia viva y que todos los organismos que viven en
la Tierra descienden de un ancestro común. Las especies actuales son un
estadio en el proceso evolutivo, y su riqueza relativa es el producto de
una larga serie de eventos de especiación y de extinción.
Pruebas de la evolución
1- Paleontológicas (estudio de los fósiles): los sedimentos que se han
ido acumulando sobre la corteza de la tierra durante su historia geológica
dejan una huella inestimable, generalmente en forma de huesos o
esqueletos duros petrificados, de organismos muertos en el pasado: son
los fósiles.
.estudia los fósiles
.estructura series filogenéticas
.localiza formas intermedias entre otras conocidas
18 Carmen Díez Sánchez
2- Biogeográficas:
especies de islas son semejantes a las de los continentes próximos
la divergencia se explica por la adaptación al medio
3- Anatómicas:
estudia caracteres constitucionales básicos
caracteres adaptativos
órganos análogos: = función (muestran convergencia adaptativa)
órganos homólogos: tienen la misma organización (pueden tener
divergencia adaptativa).
19 Carmen Díez Sánchez
4- Embriología: demuestra la Ley biogenética fundamental:"La
Ontogenia es una recapitulación de la Filogenia" (Haeckel)
5- Taxonómicas: la clasificación de los seres vivos por sus semejanzas y
diferencias muestra un pasado común
20 Carmen Díez Sánchez
6- Inmunología:
la reacción Ag-Ac es específica
pueden darse reacciones cruzadas si las especies están próximas en la
escala evolutiva
7- Bioquímica:
principios inmediatos idénticos en todos los seres vivos
proteínas específicas, más parecidas cuanto más próximas estén las
especies, evolutivamente.
Código genético común a todos lo seres vivos
B.3-Teorías relacionadas con la evolución de los seres vivos
1- Fijistas
a. Linneo: defendía el creacionismo
b. Cuvier: catastrofismo y policreacionismo
2- Evolucionistas
a. Preevolucionista = Transformismo=Lamarckismo: Lamarck
. La función hace al órgano
. Los caracteres adquiridos se heredan
. Voluntad de los organismos para transformarse
21 Carmen Díez Sánchez
b. Darwinismo: basa la evolución en tres puntos importantes
-Elevada tasa de natalidad --> muchos individuos en la
población
-Pocos recursos
-Variabilidad intrapoblacional (Darwin no explicó el
origen de la variabilidad)
-Acción de la Selección natural: puesto que hay más
individuos que recursos --> sólo los más aptos accederán a
los recursos, se reproducirán y transmitirán sus
características a los descendientes.
c. T. Sintética (=Neodarwinismo): los descubrimientos de finales
del s. XIX y comienzos del XX determinó que surgiera esta
teoría para explicar el mecanismo evolutivo. Puntos
importantes:
- Sobre la variabilidad:
o En organismos con reproducción asexual: por mutaciones
o En organismo por reproducción sexual
Mutaciones: puede dar lugar a nuevos genes
Sobrecruzamiento
Disposición aleatoria de los cromosomas homólogos en los
planos de metafase I (Meiosis I)
Incrementar el pool genético por panmixia
22 Carmen Díez Sánchez
- Se acepta el concepto de población genética (estudiada por la
Genética de poblaciones) con sus Frecuencias genotípicas y
alélicas: 2 alelos p y q (p2 + 2pq +q2). Evoluciona la especie, no
el individuo.
- Se acepta el concepto de aislamiento de subpoblaciones para
los mecanismos de especiación (geográfico o reproductor)
- Concepto de especie en seres con reproducción sexual:
conjunto de individuos que pueden reproducirse originando
individuos fértiles (no por diferencias anatómicas).
- Proponen la evolución más o menos lineal y mantenida en el
tiempo.
d. T. del Equilibrio puntuado (1972, Eldredge y Gould)
i. Observaron en el registro fósil que las especies
permanecen estables durante un tiempo y después
desaparecen o se transforman de forma brusca. Proponen
que los cambios evolutivos se producirán exclusivamente
durante la especiación.
ii. Evolución ramificada y no constante
e. T. Neutralista (Kimura) propone que las mutaciones neutras,
que las nuevas formas se deben más al azar que a la selección
natural.
23 Carmen Díez Sánchez
f. T. de la simbiogénesis (Lynn Margulis): puesto que las
mitocondria, plastos y flagelos se cree que proceden de
bacterias simbiontes, propone que en la evolución ha influido
más la cooperación entre organismos que la lucha por la
supervivencia (selección natural)
B.5- Mecanismos evolutivos: factores que alteran las frecuencia alélicas
--> cambios de fenotipo
Mutaciones: aportan nuevos genes
Migraciones: aumentan el pool genético, si hay panmixia
Deriva génica: cambio en frecuencias génicas debido a que el
número de individuos reproductores es menor que el necesario
para que estén representados todos los genotipos posibles de la
población.
o Efecto fundador: la población se origina a partir de un
número muy pequeño de individuos
o Efecto cuello de botella: tras una reducción drástica de los
individuos de una población en condiciones adversas
Selección natural: vinculado a la eficacia biológica (capacidad de
un individuo de transmitir sus genes a la generación siguiente).
Actúa sobre los genotipos.
o Selección direccional: se favorece un genotipo extremo
24 Carmen Díez Sánchez
o Selección estabilizadora: se favorece un genotipo
intermedio
o Selección disruptiva: se favorecen los genotipos extremos
Aislamiento de subpoblaciones para los mecanismos de
especiación
o Aislamiento geográfico
o Aislamiento reproductor
B.6- Especiación: surge como consecuencia de todos los procesos
evolutivos anteriores
1. Especie conjunto de individuos que pueden reproducirse originando
individuos fértiles
2. Cambios evolutivos
- Anagénesis: cambio de una especie bajo la influencia
de la selección natural direccional. La especie va acumulando
cambios en las sucesivas generaciones hasta que puede
considerarse diferente de la especie ancestral
- Cladogénesis: separación de una especie en especies
diferentes. Se forman especies nuevas con un antepasado común.
Alopátrica: por aislamiento geográfico. Los mecanismos
evolutivos serán: efecto fundador, deriva génica, mutaciones y la
selección natural
25 Carmen Díez Sánchez
Simpátrica: por aislamiento reproductor
Según cuándo ocurren:
Mecanismos precigóticos: no se produce fecundación
Mecanismos postcigóticos: el cigoto no es viable o no
llega a adulto o sus descendientes no son fértiles
Tipos de aislamiento reproductor
Aislamiento ecológico: los individuos se adaptan a vivir
en hábitats diferentes
Aislamiento etológico: cambian las pautas de
comportamiento de la población, especialmente el cortejo
Aislamiento sexual: se producen cambios en los órganos
sexuales que impiden el acoplamiento.
Aislamiento genético: se deben a cambios cromosómicos
que producen esterilidad o falta de viabilidad en los
híbridos
Cuántica: por cambios cuantitativos en el genoma de la especie
original. El comienzo de la especiación es muy rápido, puede
aparecer una especie en una sola generación.
Autopoliploidía: interviene una sola especie original. Por mala
meiosis, puede duplicarse el número de cromosomas. La planta
resultante no puede cruzarse con su precursora diploide.
26 Carmen Díez Sánchez
Alopoliplodía: intervienen dos o más especies próximas que
pueden dar un híbrido estéril. Si ocurre una mutación por la
que se duplica el número de cromosomas posteriormente,
pueden originarse individuos fértiles que darán una nueva
especie.
B.7- Tipos de evolución
- Microevolucion: responsable de la formación de razas, especies y
géneros, como mucho. Es lenta y constante y se debe a la acumulación de
pequeñas mutaciones.
- Macroevolucion: responsable de la aparición de tipos, clases y órdenes.
Puede deberse a:
. macromutaciones
. acción sumativa de pequeñas mutaciones (microevolución)
B.8- Leyes de la evolución
1- Fenómeno vinculado a la población, no al individuo.
2- No se da siempre con la misma velocidad
3- La velocidad varía según el tipo de organismos
4- La evolución se presenta de forma ramificada
5- La evolución es irreversible: cualquier característica que se pierde, no
se vuelve a presentar.