1. LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA

CONCEPTO DE BIOLOGÍA

La biología estudia lo que tienen en común y también lo que distingue a las

diferentes formas de vida. De izquierda a derecha y de arriba a abajo se

muestran diversas formas de vida: E.

coli (bacteria), helecho(planta), Drosera (planta carnívora), F.

velutipes (hongo), escarabajo Goliat(insecto) y gacela (mamífero).

La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos de una forma

organizada y sistematizada.

Etimológicamente proviene de 2 voces griegas:

Bios= Vida

Logos= Estudio o tratado.

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. De este modo, 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 y los principios explicativos fundamentales de esta.

IMPORTANCIA DE LA BIOLOGÍA:

Es importante porque estudia a los seres vivos, la biología es muy importante

para el estudio y formación de las células que conforman a todos los seres

vivos.

Es muy importante que cada humano sepa acerca de su origen y de todo lo

que lo rodea puede ser tanto una célula y todo lo que la compone; La biología

se ocupa de todas sus manifestaciones, desde una reacción química hasta la

vida en una sociedad. Además de todo esto la biología se encarga de la

observación de seres vivos como se componen y su comportamiento, de

bacterias y así evitar enfermedades y pérdidas humanas.

HISTORIA DE LA BIOLOGÍA

En resumen la historia de la biología se divide en 3 etapas: Etapa milenaria, helénica y moderna.

ETAPA MILENARIA

Es en los siglos lll y lV A.C donde los chinos usaban a los gusanos para curar por medio de la seda también practicaban la acupuntura.

Los Indús curaban a las personas con el poder d la mente.

Los egipcios realizaban el embalsamiento de cadáveres y también crearon parque ecológicos, zoológicos para el deleite de reyes y reinas.

ETAPA HELÉNICA

Esta etapa inició en el siglo lV A.C en Grecia.

Comenzó con el descubrimiento de Anoximandro descubriendo los microorganismos en el agua.

Alcneón de Crotona fue el fundador del primer instituo de medicina.

En el siglo V Hipócrates creó varios tratados sobre “No a la muerte y si a la vida” y también creó el juramento hipocrático que todo médico debe de cumplir.

Aristóteles fue conocido en el año 384-322 A.C

Escribió el primer libro sobre las plantas y animales.

Los romanos visitaron la ciudad de Alejandria donde vieron que se practicaba la disección y experimentos en personas por lo que crearon un decreto el cual era de prohibir esto.

ETAPA MODERNA

Esta etapa toma sus inicios en el siglo XlV

En el siglo XlV se legaliza la disección y experimentos en las personas porque habían muchas universidades en Europa, Italia, Francia donde fue necesaria la práctica de esto.

En el siglo XVll Robert Hook descubre las células de un corcho de vino a través del microscopio.

Swammerda descubrió la estructura en los animales.

Grew descubrió la estructura en las plantas.

George Cuvier se dedicó a la taxonomía y paleontología.

Roberth Brown identificó el núcle de la célula y escribió el movimiento browniano.

Theodor Schuwan y Matías Schleiden enunciaron la teoría celular.

ETAPA DE LA BIOTECNOLOGÍA

Desarrolla la biotecnología agricultura ambiente Interviene en alimentación salud ganadería Se define como el tratamiento biológico de la materia y de la célula viva. Es decir, el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos, para obtener productos de valor para el ser humano. Historia de la biotecnología.

Aunque el nombre de biotecnología ha surgido recientemente, esta se ha aplicado desde la edad de piedra, cuando el ser humano comenzó a criar animales domésticos y a cultivar plantas para su alimentación.

WATSON Y CRICK SON LOS PADRES DEL ADN

Nueva York, 19 de octubre. El estadunidense James Watson, cuyas

declaraciones –interpretadas como racistas– al Sunday Timesgeneraron un

escándalo esta semana, es el descubridor junto al británico Francis Crick, hace

54 años, de la estructura en doble hélice del ADN, que le valió el Premio Nobel

en 1962.

Su trabajo, que en su momento pasó poco valorado, es actualmente

reconocido como “uno de los descubrimientos científicos más grandes de todos

los tiempos”.

Es, en efecto, gracias a ellos que se sabe que el patrimonio genético humano

se basa en 23 pares de cromosomas.

Y, sobre todo, que cada uno de ellos, situado en el corazón de las células, es

de hecho una larga doble hélice formada de ácido desoxirribonucleico (ADN).

El ADN está compuesto de cuatro letras (o bases) del alfabeto genético, cuyas

secuencias forman palabras comprensibles por la máquina celular. Este

enorme manual de instrucciones lleva 3 mil 500 millones de letras que se

encadenan a lo largo de la molécula del ADN y de las cuales solo una pequeña

parte, los genes, dan órdenes efectivas.

Se presenta sobre la genética y el 99.9% de los seres humanos somos

semejantes.

Los chimpancés son muy semejantes a los seres humanos puesto que tienen

un porcentaje de 98% de semejanza.

Las ratas también tienen semejanza con los seres humanos, tienen un 30% de

semejanza.

RELACIÓN DE LA BIOLOGÍA CON OTRAS CIENCIAS

“ESPECIAL”

ZOOLOGÍA

Entomología (insectos)

Helmintología (gusanos)

Ictiología (peces)

Herpetología (anfibios y reptiles)

Ornitología (aves)

Mastozoología (mamíferos)

Antropología (hombre)

BIOLOGÍA

ESPECIAL GENERAL APLICADA

BOTÁNICA

Ficología (algas)

Briología (musgos)

Pteriología (helechos)

Fanerogámica (plantas con semilla)

Criptogámica (plantas sin semilla)

MICROBIOLOGÍA

Virología (virus)

Bacteriología (bacterias)

Protistas (protozoarios)

MICOLOGÍA

Hongos

GENERAL

Bioquímica (Química de la vida)

Citología (célula)

Tristología (tejidos=

Anatomía (órganos)

Fisiología (funciones)

Taxonomía (clasificación)

Biogeografía (La distribución Geográfica)

Paleontología (Fósiles)

Filogenia (Desarrollo de especies)

Genética (herencia)

APLICADA

Medicina (aplicación de medicamentos)

Farmacia (elaboración de fármacos)

Agronomía (Mejoramiento de la agricultura)

ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

Átomos

Moléculas

Células

Tejido

Órgano

Aparato

Sistema

Ser vivo

2 DIVERSIDAD DE LOS ORGANISMOS, CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

DIVERSIDAD DE LOS ORGANISMOS

Existen 10 millones de diferentes especies.

La diversidad de especies en los ecosistemas tropicales, y en particular los marinos, ha sido muy poco estudiada. Si bien en estos se concentra más del 80 % de las especies del planeta, el número de científicos en esas regiones no sobrepasa el 6 %, y de ellos, muy pocos están especializados en biosistemática. Además, en estas regiones se concentran precisamente los países más pobres, con menores posibilidades económicas para sufragar las investigaciones que, en el ámbito marino, son particularmente costosas y logísticamente complejas. No obstante, a pesar de las limitaciones existentes en recursos materiales y humanos, la diversidad de especies de la plataforma de Cuba ha sido bastante estudiada, particularmente en los últimos 30 años.

CLASIFICACIÓN

1.REINO MONERAS:

Incluye a todos los organismos con células procariotas (organismos procariontes).

En este reino se incluye a las bacterias y a las cianobacterias.

2. REINO PROTISTAS O PROTOCTISTAS:

Son organismos eucariontes unicelulares, o

En este reino se incluye a los protozoos (seres unicelulares heterótrofos) y un grupo de organismos parecidos a los hongos denominados hongos mucilaginosos.

3. REINO HONGOS O FUNGI:

Son organismos eucariontes, en su mayoría pluricelulares.

Como por ejemplo las setas.

4. REINO PLANTAS O METAFITAS:

Son organismos eucariontes, pluricelulares,

Como por ejemplo el mango.

5. REINO ANIMAL:

Son organismos eucariontes, pluricelulares, heterótrofos sin pared celular. Forman tejidos y durante su desarrollo embrionario pasan por una fase denominada blástula.

Como por ejemplo el león.

CARACTERÍSTICAS

Una característica distintiva de los ecosistemas marinos es su pobre endemismo. Existe una notable conectividad y múltiples interrelaciones en el medio acuático y sus especies, por lo que sus provincias biogeográficas son muy poco definidas por su composición de especies únicas.

3. EL MICROSCOPIO Y SUS APLICACIONES

¿Qué es?

Es un instrumento que permite observar elementos que son demasiado pequeños a simple vista del ojo ocular, el microscopio más utilizado es del tipo óptico, con el cual podemos observar desde una estructura de una célular hasta pequeños microorganismos, 1 de los pioneros en observaciones de estructuras celulares es Robert Hooke (1635-1703)

Científico inglés que fue reconocido y recordado porque observó finísimos cortes de corcho. De su información se redujo que las celdillas observadas era células.

¿Quién y en qué año lo descubrió?

Zacharias Janssen 1590 2 lentes.

División Celular

La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial se divide para formar células hijas.1 Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los seres vivos. En los organismos pluricelulares este crecimiento se produce gracias al desarrollo de los tejidos y en los seres unicelulares mediante la reproducción vegetativa.

Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular y suele estar asociada con la diferenciación celular. En algunos animales la división celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Las células senescentes se deterioran y mueren debido al envejecimiento del cuerpo. Las células dejan de dividirse porque los telómeros se vuelven cada vez más cortos en cada división y no pueden proteger a los cromosomas como tal.

LA MITOSIS

En biología, la mitosis (del griego mitoss, hebra) es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucarióticas y que precede inmediatamente a la división celular, consistente en el reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico. Este tipo de división ocurre en las células somáticas y normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas.

La mitosis completa, que produce células genéticamente idénticas, es el fundamento del crecimiento, de la reparación tisular y de lareproducción asexual.

- Interfase:

Es la etapa previa a la mitosis donde la célula se prepara para dividirse, en esta, los centríolo y la cromatina se duplican, aparecen los cromosomas los cuales se observan dobles.

El primer proceso clave para que se de la división nuclear es que todas las cadenas de ADN se dupliquen (replicación del ADN); esto se da inmediatamente antes de que comience la división,

en un período del ciclo celular llamado interfase, que es aquel momento de la vida celular en que ésta no se está dividiendo.

Tras la replicación tendremos dos juegos de cadenas de ADN, por lo que la mitosis consistirá en separar esas cadenas y llevarlas a las células hijas. Para conseguir esto se da otro proceso

crucial que es la conversión de la cromatina en cromosomas.

- Profase:

La membrana nuclear se ha disuelto, y los microtúbulos (verde) invaden el espacio nuclear. Los microtúbulos pueden anclar cromosomas (azul) a través de los cinetocoros (rojo) o interactuar con microtúbulos emanados por el polo opuesto. La membrana nuclear se separa y los microtúbulosinvaden el espacio nuclear. Esto se denomina mitosis abierta. Los hongos y algunos protistas, como las algas o las tricomonas, realizan una variación denominada mitosis cerrada, en la que el huso se forma dentro del núcleo o sus microtúbulos pueden penetrar a través de la membrana nuclear intacta.

Cada cromosoma ensambla dos cinetocoros hermanos sobre el centrómero, uno en cada cromátida. Un cinetocoro es una estructura proteica compleja a la que se anclan los microtúbulos. Aunque la estructura y la función del cinetocoro no se conoce completamente, contiene variosmotores moleculares, entre otros componentes. Cuando un microtúbulo se ancla a un cinetocoro, los motores se activan, utilizando energía de la hidrólisis del ATP para "ascender" por el microtúbulo hacia el centrosoma de origen. Esta actividad motora, acoplada con la polimerización/despolimerización de los microtúbulos, proporcionan la fuerza de empuje necesaria para separar más adelante las dos cromátidas de los cromosomas.

Cuando el huso crece hasta una longitud suficiente, los microtúbulos asociados a cinetocoros empiezan a buscar cinetocoros a los que anclarse. Otros microtúbulos no se asocian a cinetocoros, sino a otros microtúbulos originados en el centrosoma opuesto para formar el huso mitótico.11 La prometafase se considera a veces como parte de la profase

- Metafase:

A medida que los microtúbulos encuentran y se anclan a los cinetocoros durante la prometafase, los centrómeros de los cromosomas se congregan en la "placa metafásica" o "plano ecuatorial", una línea imaginaria que es equidistante de los dos centrosomas que se encuentran en los 2 polos del huso. Este alineamiento equilibrado en la línea media del huso se debe a las fuerzas iguales y opuestas que se generan por los cinetocoros hermanos. El nombre "metafase" proviene del griego μετα que significa "después."

Dado que una separación cromosómica correcta requiere que cada cinetocoro esté asociado a un conjunto de microtúbulos (que forman las fibras cinetocóricas), los cinetocoros que no están anclados generan una señal para evitar la progresión prematura hacia anafase antes de que todos los cromosomas estén correctamente anclados y alineados en la placa metafásica. Esta señal activa el checkpoint de mitosis.

- Anafase:

Cuando todos los cromosomas están correctamente anclados a los microtúbulos del huso y alineados en la placa metafásica, la célula procede a entrar en anafase (del griego ανα que significa "arriba", "contra", "atrás" o "re-"). Es la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

Entonces tienen lugar dos sucesos. Primero, las proteínas que mantenían unidas ambas cromatidas hermanas (las cohesinas), son cortadas, lo que permite la separación de las cromátidas. Estas cromátidas hermanas, que ahora son cromosomas hermanos diferentes, son separados por los microtúbulos anclados a sus cinetocoros al desensamblarse, dirigiéndose hacia los centrosomas respectivos.

A continuación, los microtúbulos no asociados a cinetocoros se alargan, empujando a los centrosomas (y al conjunto de cromosomas que tienen asociados) hacia los extremos opuestos de la célula. Este movimento parece estar generado por el rápido ensamblaje de los microtúbulos.

Estos dos estados se denominan a veces anafase temprana (A) y anafase tardía (B). La anafase temprana viene definida por la separación de cromátidas hermanas, mientras que la tardía por la elongación de los microtúbulos que produce la separación de los centrosomas. Al final de la anafase, la célula ha conseguido separar dos juegos idénticos de material genético en dos grupos definidos, cada uno alrededor de un centrosoma.

- Telofase

La telofase (del griego τελος, que significa "finales") es la reversión de los procesos que tuvieron lugar durante la profase y prometafase. Durante la telofase, los microtúbulos no unidos a cinetocoros continúan alargándose, estirando aún más la célula. Los cromosomas hermanos se encuentran cada uno asociado a uno de los polos. La membrana nuclear se reforma alrededor de ambos grupos cromosómicos, utilizando fragmentos de la membrana nuclear de la célula original. Ambos juegos de cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha terminado, pero la división celular aún no está completa. Sucede una secuencia inmediata al terminar.

- Citocinesis:

La citocinesis es un proceso independiente, que se inicia simultáneamente a la telofase. Técnicamente no es parte de la mitosis, sino un proceso aparte, necesario para completar la división celular. En las células animales, se genera un surco de escisión (cleavage furrow) que contiene un anillo contráctil de actina en el lugar donde estuvo la placa metafásica, estrangulando el citoplasma y aislando así los dos nuevos núcleos en dos células hijas. Tanto en células animales como en plantas, la división celular está dirigida por vesículas derivadas del aparato de Golgi, que se mueven a lo largo de los microtúbulos hasta la zona ecuatorial de la célula. En plantas esta estructura coalesce en una placa celular en el centro del fragmoplasto y se desarrolla generando una pared celular que separa los dos núcleos. El fragmoplasto es una estructura de microtúbulos típica de plantas superiores, mientras que algunas algas utilizan un vector de microtúbulos denominado ficoplasto durante la citocinesis. Al final del proceso, cada célula hija tiene una copia completa del genoma de la célula original. El final de la citocinesis marca el final de la fase M.

LA MEIOSIS:

Meiosis es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glándulas sexuales para la producción de gametos. Es un proceso de división celular en el cual unacélula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n). En los organismos con reproducción sexual tiene importancia ya que es el mecanismo por el que se producen los óvulos y espermatozoides (gametos).1 Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas primera y segunda división meiótica o simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase.

Durante la meiosis los miembros de cada par homólogo de cromosomas se emparejan durante la profase, formando bivalentes. Durante esta fase se forma una estructura proteica denominada complejo sinaptonémico, permitiendo que se produzca la recombinación entre ambos cromosomas homólogos. Posteriormente se produce una gran condensación cromosómica y los bivalentes se sitúan en la placa ecuatorial durante la primera metafase, dando lugar a la migración de n cromosomas a cada uno de los polos durante la primera anafase. Esta división reduccional es la responsable del mantenimiento del número cromosómico característico de cada especie. En la meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen entre los núcleos de las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S (replicación del ADN). La maduración de las células hijas dará lugar a los gametos.

Profase I:

La primera etapa de Profase I es la etapa del leptoteno, durante la cual los cromosomas individuales comienzan a condensar en filamentos largos dentro del núcleo. Cada cromosoma tiene unelemento axial, un armazón proteico que lo recorre a lo largo, y por el cual se ancla a la envuelta nuclear. A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos pequeños engrosamientos denominadoscromómeros. La masa cromática es 4c y es diploide 2n.

Metafase I:

El huso cromático aparece totalmente desarrollado, los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial y unen sus centromeros a los filamentos del huso.

Anafase I:

Los quiasmas se separan de forma uniforme. Los microtúbulos del huso se acortan en la región del cinetocoro, con lo que se consigue remolcar los cromosomas homólogos a lados opuestos de la célula, junto con la ayuda de proteínas motoras. Ya que cada cromosoma homólogo tiene solo un cinetocoro, se forma un juego haploide (n) en cada lado. En la repartición de cromosomas homólogos, para cada par, el cromosoma materno se dirige a un polo y el paterno al contrario. Por tanto el número de cromosomas maternos y paternos que haya a cada polo varía al azar en cada meiosis. Por ejemplo, para el caso de una especie 2n = 4 puede ocurrir que un polo tenga dos cromosomas maternos y el otro los dos paternos; o bien que cada polo tenga uno materno y otro paterno.

Telofase I:

Cada célula hija ahora tiene la mitad del número de cromosomas pero cada cromosoma consiste en un par de cromátidas. Los microtubulos que componen la red del huso mitótico desaparece, y una membrana nuclear nueva rodea cada sistema haploide. Los cromosomas se desenrollan nuevamente dentro de la carioteca (membrana nuclear). Ocurre la citocinesis (proceso paralelo en el que se separa la membrana celular en las células animales o la formación de esta en las células vegetales, finalizando con la creación de dos células hijas). Después suele ocurrir laintercinesis, parecido a una segunda interfase, pero no es una interfase verdadera, ya que no ocurre ninguna réplica del ADN. No es un proceso universal, ya que si no ocurre las células pasan directamente a la metafase II.

MEIOSIS II:

La meiosis II es similar a la mitosis. Las cromatidas de cada cromosoma ya no son idénticas en razón de la recombinación. La meiosis II separa las cromatidas produciendo dos células hijas, cada una con 23 cromosomas (haploide), y cada cromosoma tiene solamente una cromatida.

Profase II:

Profase Temprana

Comienzan a desaparecer la envoltura nuclear y el nucleolo. Se hacen evidentes largos cuerpos filamentosos de cromatina, y comienzan a condensarse como cromosomas visibles.

Profase Tardía II

Los cromosomas continúan acortándose y engrosándose. Se forma el huso entre los centríolos, que se han desplazado a los polos de la célula.

Metafase II:

Las fibras del huso se unen a los cinetocóros de los cromosomas. Éstos últimos se alinean a lo largo del plano ecuatorial de la célula. La primera y segunda metafase pueden distinguirse con facilidad, en la metafase I las cromatides se disponen en haces de cuatro (tétrada) y en la metafase II lo

hacen en grupos de dos (como en la metafase mitótica). Esto no es siempre tan evidente en las células vivas.

Anafase II:

Las cromátidas se separan en sus centrómeros, y un juego de cromosomas se desplaza hacia cada polo. Durante la Anafase II las cromatidas, unidas a fibras del huso en sus cinetocóros, se separan y se desplazan a polos opuestos, como lo hacen en la anafase mitótica. Como en la mitosis, cada cromátida se denomina ahora cromosoma.

Telofase II:

En la telofase II hay un miembro de cada par homologo en cada polo. Cada uno es un cromosoma no duplicado. Se reensamblan las envolturas nucleares, desaparece el huso acromático, los cromosomas se alargan en forma gradual para formar hilos de cromatina, y ocurre la citocinesis. Los acontecimientos de la profase se invierten al formarse de nuevo los nucleolos, y la división celular se completa cuando la citocinesis ha producidos dos células hijas. Las dos divisiones sucesivas producen cuatro núcleos haploide, cada uno con un cromosoma de cada tipo. Cada célula resultante haploide tiene una combinación de genes distinta. Esta variación genética tiene dos fuentes: 1.- Durante la meiosis, los cromosomas maternos y paternos se barajan, de modo que cada uno de cada par se distribuye al azar en los polos de la anafase I. 2.- Se intercambian segmentos de ADN.