unidad 1 fundamentos e interacciones de la biologíafcm.ens.uabc.mx/~yschramm/biología/unidad 1...
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1.1. ¿Qué es la vida?
1.2. ¿A qué se dedica la Biología?
1.3. Aspectos históricos de la Biología
1.3.1. De la Historia Natural a la Biología Contemporánea
Unidad 1
Fundamentos e interacciones de la Biología
1.4. Relaciones de la Biología con otras disciplinas
1.4.1. La Biología y el entorno social
1.5. Identificación de las moléculas biológicas
Biología= del griego «βίος» bíos, vida, y «-λογία» -logía,
tratado, estudio, ciencia
Ciencia que tiene como objeto de estudio a los seres vivos,
su origen, su evolución y sus propiedades.
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
y los principios explicativos fundamentales de ésta.
Unidad 1¿Qué es la Biología?
Fundamentos e interacciones de la Biología
Unidad 1¿Qué es la vida?
Fundamentos e interacciones de la Biología
Unidad 1¿Qué es la vida?
Fundamentos e interacciones de la Biología
Unidad 1¿Qué es la vida?
Fundamentos e interacciones de la Biología
Características de los seres vivos
1. Organización y complejidad
2. Reproducción
3. Crecimiento y desarrollo
4. Metabolismo
5. Irritabilidad
6. Homeostasis
7. Evolución
(orden)
(descendencia)
(rxs bioquímicas y procesos físico-químicos para
realizar todas sus funciones vitales)
(respuesta al ambiente)
(autorregulación)
Todas las formas de vida comparten propiedades
1. Organización y complejidad (orden): La vida se
caracteriza por tener una estructura altamente ordenada.
2. Reproducción: La habilidad de los
organismos de producir nuevos individuos
Propiedades comunes a todos los seres vivos
Tipos de Reproducción
La reproducción asexual es un proceso donde un organismo
produce copias idénticas o similares de sí mismo sin la
contribución de material genético de otro organismo.
1) Gemación
2) Fisión Binaria (bipartición)
3) Fragmentación
4) Formación de Esporas
5) Partenogénesis
6) Propagación Vegetativa
sexual o asexual
Ejemplos de reproducción asexual
Partenogénesis
Propagación Vegetativa
1) Gemación: Desarrollo de una yema en una planta, a
partir de la cual se forma un individuo, una rama, una
hoja o una flor. En animales inferiores se produce una
yema o protuberancia que se convierte en un nuevo
individuo.
2) Fisión Binaria (bipartición): Es el equivalente a la
mitosis (división celular en un organismo pluricelular),
pero en este caso se trata de un organismo unicelular.
3) Fragmentación: Parte del cuerpo de un animal que
puede formar otro organismo completo, puede ser
accidental como en la estrella de mar o como estrategia
reproductiva como en la lombriz de tierra o gusanos
planos (generalmente parásitos).
Tipos de reproducción asexual
4) Formación de Esporas: La espora es una estructura
microscópico unicelular o pluricelular que se forma con fines de
dispersión y supervivencia en condiciones adversas, y que
generalmente es una célula haploide.
En muchos seres eucariotas es parte fundamental de su
reproducción, originándose un nuevo organismo al dividirse la
espora como en hongos, musgos, helechos y algas.
5) Partenogénesis: Capacidad de producir un organismo animal a
partir de un óvulo sin fecundar.
6) Propagación Vegetativa: Término usado principalmente en
Agronomía o jardinería; se refiere a la capacidad de generar un
nuevo organismo a partir de alguna parte de la planta en
cuestión.
Tipos de reproducción asexual
Reproducción sexual
La reproducción sexual es un proceso donde se crea un
nuevo organismo por combinación de material genético de
dos organismos.
3. Crecimiento y desarrollo:
Incremento de la masa de un
ser vivo / adquisición de
nuevas formas o funciones al
madurar.
Propiedades comunes a todos los seres vivos
3. Crecimiento y Desarrollo.
En sentido biológico, crecimiento es el aumento del tamaño
celular, del número de células o de ambas.
El crecimiento puede durar toda la
vida del organismo como en los
árboles, o restringirse a cierta etapa
y hasta cierta altura, como en la
mayoría de los animales.
Sequoiadendron giganteum (3,266 años)
4. Metabolismo o procesamiento de
la energía
El uso de la energía química para
permitir las actividades del organismo y
las reacciones químicas.
Los organismos necesitan materiales y
energía para mantener su elevado
grado de complejidad y organización,
para crecer y reproducirse.
Los átomos y moléculas que forman los
organismos pueden obtenerse del aire,
agua, del suelo o a partir de otros
organismos.
Propiedades communes a todos los seres vivos
La suma de todas las
reacciones químicas de la
célula que permiten su
crecimiento, conservación y
reparación, recibe el nombre
de METABOLISMO (anabolismo
y catabolismo).
4. Metabolismo.
El metabolismo es anabólico cuando estas reacciones
químicas permiten transformar sustancias sencillas para
formar otras complejas, lo que se traduce en un consumo
de energía, producción de nuevos materiales celulares y
crecimiento.
Catabolismo quiere decir desdoblamiento de sustancias
complejas (para dejar disponible materia prima y pueda
circular por el organismo) con liberación de energía
(almacena energía).
5. Irritabilidad o respuesta al ambiente:
La habilidad de responder a un estímulo ambiental.
Propiedades comunes a todos los seres vivos
5. Irritabilidad o respuesta al ambiente
La irritabilidad es la capacidad de un organismo o de una
parte del mismo para identificar un cambio en el medio
ambiente y poder reaccionar.
Los seres vivos son capaces de detectar y responder a los
estímulos que son los cambios físicos y químicos del
ambiente, ya sea interno como externo. Entre los estímulos
generales se cuentan:
• Luz
• Presión
• Temperatura
• Composición química (olor, sabor, hormonas)
6. Homeostasis o regulación
Tardigrado. Descubierto en 1774,
puede sobrevivir en el vacío del
espacio, a presiones muy altas -
6000 atm, resiste la deshidratación
prolongada (hasta 10 años) o a
la radiación ionizante.
La habilidad de un organismo para controlar su ambiente
interno dentro de los límites que mantienen la vida.
Propiedades comunes a todos los seres vivos
Para mantenerse vivos y funcionar correctamente los
organismos vivos deben mantener la constancia del
medio interno de su cuerpo, proceso denominado
HOMEOSTASIS (del griego "permanecer sin cambio").
Entre las condiciones que se deben
regular se encuentra: la temperatura
corporal, el pH, el contenido de agua,
la concentración de electrolitos, etc. Gran parte de la energía
de un ser vivo se destina a
mantener el medio
interno dentro de límites
homeostáticos.
Por ejemplo, para regular los niveles de Ca2+
en el cuerpo actúan coordinandamente los
huesos, riñones, glándula paratiroides,
intestino delgado, etc.
Sudar
(enfriamiento evaporativo)
Respuesta fisiológica
Jadear
Comportamiento
7. Evolución o adaptación evolutiva
Las adaptaciones de una especie cambian a lo largo de los años o
generaciones. El observador lo registra como individuos con mejores
características para sobrevivir en un determinado ambiente, tener
mayor éxito reproductivo y pasar esas características a su
descendencia.
Propiedades comunes a todos los seres vivos
HISTORIA DEL TÉRMINO BIOLOGÍA
El término biología fue empleado por primera vez
en Francia en 1802, por parte de Jean-Baptiste Lamarck
(1744-1829) en su tratado de Hidrogeología.
No obstante, a pesar de la reciente
acuñación del término, la biología tiene
una larga historia como disciplina… SOPA
(~500 años a. C.)
El mismo año, el naturalista alemán Treviranus había
creado el mismo neologismo en una obra en seis tomos
titulada Biología o Filosofía de la naturaleza viva: "la
biología estudiará las distintas formas de vida, las
condiciones y las leyes que rigen su existencia y las
causas que determinan su actividad."
De la historia natural a la Biología Contemporánea…
Sócrates Platón Aristóteles
Para poder estudiar la vida se trabaja en diferentes niveles o escalas…
A nivel global o del planeta, hasta las moléculas…
Por lo tanto la Biología se ha subdivido en ramas o subdisciplinas para estudiar la vida…
Existe un método para estudiar la vida…
Como en todas las CIENCIAS
Para
pod
er
est
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vid
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dif
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…
Para
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Biosfera: Todos los ambientes de la Tierra que contienen vida.
Ecosistema: Todos los organismos vivos que se encuentran en un
área en particular y sus componentes físicos con los que
interactúan los organismos (elementos bióticos y abióticos).
Comunidad: Todos los organismos que ocupan el mismo
ecosistema (incluye diferentes especies).
Población: Todos los individuos de una especie que viven en un
área específica y separada de otra población (de la misma
especie).
Para poder estudiar la vida se trabaja en diferentes niveles o escalas…
Organismo: Un individuo vivo.
Aparato o Sistema: Varios órganos que cooperan en una función
común.
Órgano: Estructura compuesta de tejidos que tiene una función
específica dentro de un organismo.
Para poder estudiar la vida se trabaja en diferentes niveles o escalas…
Tejido: Grupo de celulas similares que realizan una
función específica.
Célula: Unidad fundamental de la vida.
Organelo: Estructura delimitada por una membrana
dentro de la célula y realiza una función específica.
Molécula: Grupo de pequeñas unidades químicas
llamadas átomos que se unen a través de enlaces
químicos.
La Biología se ha subdivido en ramas o subdisciplinas para estudiar la vida…
Escala celular: CITOLOGÍA, BIOLOGÍA CELULAR
Escala atómica y molecular: BIOLOGÍA
MOLECULAR, BIOQUÍMICA y GENÉTICA
MOLECULAR
Escala pluricelular (tejidos, órganos, individuos):
FISIOLOGÍA y ANATOMÍA
Escala tisular o tejidos: HISTOLOGÍA
Escala poblacional, comunidades, ecosistemas,
etc.: ECOLOGÍA, EVOLUCIÓN, FILOGENIA
Poblaciones animales: ZOOLOGÍA, MASTOZOOLOGÍA,
ICTIOLOGÍA, MALACOLOGÍA, ANTROPOLOGÍA,
ENTOMOLOGÍA, ORNITOLOGÍA
Poblaciones vegetales: BOTÁNICA, MICOLOGÍA
DEFINICIÓN DE CIENCIA
La ciencia (del latín scientĭa 'conocimiento') es el
conjunto de conocimientos sistemáticamente
estructurados, y susceptibles de ser articulados
unos con otros.
Rama del saber humano constituida por el conjunto
de conocimientos objetivos y verificables sobre una
materia determinada que son obtenidos mediante la
observación y la experimentación, la explicación de
sus principios y causas y la formulación y verificación
de hipótesis y se caracteriza, además, por la
utilización de una metodología adecuada para el
objeto de estudio y la sistematización de los
conocimientos.
En esencia, la ciencia no es un conjunto de hechos e ideas,
sino UN PROCESO de estudio por medio del cual logramos
entender la naturaleza.
¿Cuál es ese proceso?
• Observación
• Planteamiento del Problema o Pregunta
• Formulación de Hipótesis
• Experimentación
• Rechazo o comprobación de hipótesis
• Formulación de Teorías
• Pronunciamiento de Leyes
Pasos del Método Científico
Teoría: Es un sistema lógico-deductivo constituido
por un conjunto de hipótesis.
Ejemplo de Teoría: Teoría de la Evolución
Hipótesis: Es una suposición de algo, basado
en conocimiento previo.Ejemplo de hipótesis: La distancia que viajan las focas desde
sus colonias para alimentarse en E.U. vs. México.
Ley: Es un enunciado conciso, verbal o matemático, de una
relación entre fenómenos que siempre es la misma bajo las
mismas condiciones.
LEY DE LA GRAVITACIÓN
UNIVERSAL, la fuerza con la que
se atraen dos cuerpos con masa:
F=G(m1*m2/r2)
Observation
Question
Hypothesis 1:
Dead batteries
Hypothesis 2:Burned-out bulb
EL M
ÉT
OD
O C
IE
NT
ÍF
IC
O
Observation
Question
Hypothesis 1:
Dead batteries
Hypothesis 2:Burned-out bulb
Prediction: Prediction:
Replacing batteries
will fix problem.
Replacing bulb
will fix problem.
Experiment: Experiment:
Test prediction by
replacing batteries.
Test prediction by
replacing bulb.EL M
ÉT
OD
O C
IE
NT
ÍF
IC
O
Test falsifies
hypothesis. Revise
hypothesis or
pose new one.
Observation
Question
Hypothesis 1:
Dead batteries
Hypothesis 2:Burned-out bulb
Prediction: Prediction:
Replacing batteries
will fix problem.
Replacing bulb
will fix problem.
Experiment: Experiment:
Test prediction by
replacing batteries.
Test prediction by
replacing bulb.EL M
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Test falsifies
hypothesis. Revise
hypothesis or
pose new one.
Observation
Question
Hypothesis 1:
Dead batteries
Hypothesis 2:Burned-out bulb
Prediction: Prediction:
Replacing batteries
will fix problem.
Replacing bulb
will fix problem.
Experiment: Experiment:
Test prediction by
replacing batteries.
Test prediction by
replacing bulb.
Test does not
falsify hypothesis.
Make additional
predictions and
test them.
EL M
ÉT
OD
O C
IE
NT
ÍF
IC
O
Ciencia, Tecnología y Sociedad
La comunidad de investigadores o científicos forma parte de la sociedad.
La relación entre la ciencia y la sociedad es más clara cuando se incluye
a la tecnología.
El objetivo de la ciencia es entender los fenómenos naturales, mientras
que la tecnología busca aplicar el conocimiento científico para un
propósito específico.
Los científicos generan “descubrimientos”, los ingenieros producen
“inventos”.
La interdependencia entre los dos campos lleva a que los científicos
usen nuevas tecnologías en sus investigaciones y sus descubrimientos
llevan al desarrollo de nuevas tecnologías por los ingenieros…
ESTA COMBINACIÓN TIENE UN FUERTE EFECTO SOBRE LA SOCIEDAD
Ciencia, Tecnología y Sociedad
UN EJEMPLO
El descubrimiento de la estructura del ADN, hace más de 60 años, por
Watson y Crick, ayudados por la tecnología (cristalografía de rayos X)...
Aparentemente un conocimiento básico (sin aplicación directa).
Permitió desarrollar tecnologías sobre manipulación genética que ha
permitido grandes avances en la Medicina, Agricultura, Ganadería,
Ciencia Forense, etc.
También repercute en la sociedad por cuestiones éticas, políticas,
legales, económicas o valores culturales.
Detección de
propensión a
enfermedades
ETC.
MOLÉCULAS BIOLÓGICAS
Los organismos están formados por elementos que se combinan para
formar compuestos.
ELEMENTO: Sustancia
que no se puede dividir
en otras sustancias,
desde un significado
químico.
COMPUESTO: Sustancia
constituida por 2 o más
elementos, con características
diferentes a los elementos que
lo forman.
Ejemplos: Cloruro de sodio (NaCl), el
sodio es un metal y el cloro un gas
venenoso. Agua (H2O), ambos elementos
existen como gas de manera
independiente.
MOLÉCULAS BIOLÓGICAS
La mayoría de los compuestos de los organismos vivos contienen
al menos 4 elementos: azúcar (carbón, C, oxígeno, O, hidrógeno,
H), proteínas (carbón, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y pequeñas
cantidades de azufre, S).
Elementos esenciales
para la vida: Los
requerimientos son
similares entre los
organismos, pero no
iguales. Los humanos
requieren 25 elementos,
pero las plantas sólo 17.
O, C, H y N: Son los
principales elementos de
las proteínas, carbohidratos
y lípidos.
OJO: No evaluable
en esta unidad.