Biología y Biofísica

1. Biología y Biofísica • Significado del término Biología • Campo de estudio • Definición

2. BIOLOGÍA “CIENCIA QUE ESTUDIA LAS MULTIPLES FORMAS QUE PUEDEN ADOPTAR LOS SERES VIVOS, SU ESTRUCTURA, FUNCIÓN, EVOLUCIÓN, DESARROLLO Y SU RELACIÓN CON EL MEDIO AMBIENTE” Término que significa Es una Se define como CIENCIA BIOS= VIDA LOGOS= ESTUDIO Est udia a los Acuñado por SERES VIVOS Con esto englobamos a LAMARCK Y TREVIRANUS De ellos estudia RELACIÓN CON EL MEDIO ESTRUCTURA FUNCIONES EVOLUCIÓN FORMAS QUE ADOPTAN Ejem. Ejem. Ejem. Ejem. Ejem. EVOLUCIÓN HUMANA CORAZÓN PULMONES CELULAR NUTRICIÓN REPRODUCCIÓN SÍNTESIS DONDE VIVE HÁBITOS ANIMAL VEGETAL BACTERIA

3. ETAPAS DE LA BIOLOGÍA SE IDENTIFICAN TRES ANTIGUA MODERNA MOLECULAR INICIA EN INICIA INICIA 500 A.C. A MEDIADOS DEL SIGLO XVII. 1920 DESTACAN DESTACA DESTACA PRIMERAS IDEAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA ESTUDIO DE LA ES- TRUCTURA CELULAR Y SUS FUNCIONES A NIVEL MOLECULAR ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA CELULAR Y SUS FUNCIONES SE DESCRIBEN LAS ES-TRUCTURAS QUE FORMAN PARTE DE LOS ANIMALES Y VEGETALES SURGEN LA TEORÍA BIOGE- NÉTICA, CELULAR Y LA SELECCIÓN NATURAL AVANCES EN GENÉTICA SURGEN LOS CAMPOS DE LA BOTÁNICA, ZOOLOGÍA Y TAXONOMÍA BIOLOGÍA ACTUAL SURGE LA MICROBIOLOGÍA, GENÉTICA Y EVOLUCIÓN

4. Biología Antigua Introducción Biología Antigua 500 A.C.

5. LOS FENÓMENOS NATURALES TENÍAN UNA EXPLICACIÓN TEORÍA DE LA GENE-RACIÓN ESPONTÁNEA POSTULARON QUE ANATOMÍA HUMANA FILÓSOFOS NATURALISTAS POSTULÓ LA ESTUDIARON LA ARISTÓTELES GALENO Y VESALIUS DESTACAN EN ESTA ÉPOCA BIOLOGÍA ANTIGUA HIERONIMUS FABRICIUS WILLIAN HARVEY EXPLORADORES Y COLONI- ZADORES DEL SIGLO XVI ESTUDIARON LA CON ELLOS SURGEN CIRCULACIÓN SANGUÍNEA Y ESTRUCTURA DEL CORA-ZON BOTÁNICA: PLANTAS ZOOLOGÍA: ANIMALES TAXONOMÍA: CLASIFICACIÓN

6. FILÓSOFOS NATURALISTAS • El comportamiento de la naturaleza es cíclico. • Este comportamiento, puede ser explicado y duplicado por el hombre si lo observa cuidadosamente. ARISTÓTELES • La vida surge de manera espontánea a partir de la materia inerte. • La materia inerte puede convertirse en materia viva debido a que posee un principio activo que es capaz de generar vida. • En esto se fundamenta la teoría de la GeneraciónEspontánea.

7. Biología Moderna Microscopistas Estructura celular Nuevas teorías De 1650 a 1920 7

8. INVENCIÓN DEL MICROSCOPIO LOS VASOS CAPILARES UNEN A LAS ARTERIAS CON LAS VENAS M I C R O S C O P I S T A S SE LES ATRIBUYE LA OBSERVÓ QUE • GIOVANNI FARBER • ZACCHARIAS JANNSEN MARCELO MALPIGHI DESTACAN EN ESTA ÉPOCA BIOLOGÍA MODERNA ANTON VAN LEEUWENHOECK JAN SWAMMERDAM PRIMERO EN OBSERVAR ESTUDIÓ LA MICROORGANISMOS EN EL AGUA ANATOMÍA INTERNA DE INSECTOS: MOSCAS Y ABEJAS

9. LOS ÓRGANOS ES- TAN FORMADOS POR CÉLULAS LA CÉLULA ES LA UNIDAD BÁSICA DE LA ESTRUCTURA E S T R U C T U R A C E L U L A R LA PALABRA CÉLULA OBSERVÓ QUE PRIMERO EN UTILIZAR POSTULÓ QUE MARIE FRANCOIS BICHAT ROBERT HOOKE RENE DUTROCHET DESTACAN EN ESTA ÉPOCA BIOLOGÍA MODERNA RUDOLF VIRCHOW ROBERT BROWN THEODOR SCHWANN MATHIAS SCHLEIDEN ESTABLECIO QUÉ LA CÉLULA ES LA CÉLULA ES LA UNIDAD DE ORI- GEN DE LOS SERES VIVOS TODAS LAS CÉLU- LAS TIENEN NÚCLEO LA UNIDAD ANATÓMICA Y ESTRUCTURAL DE LOS SERES VIVOS

10. TEORÍA DE LA SELECCIÓN NATURAL: EN UN MEDIO AMBIENTE DETERMINADO SOLO SOBREVIVE EL MÁS APTO LA TEORÍA CELULAR: LA CÉLULA ES LA UNIDAD DE ORIGEN, ESTRUCTURA Y FUNCIÓN N U E V A S T E O R Í A S POSTULARON POSTULÓ LA THEODOR SCHWANN MATHIAS SCHLEIDEN CHARLES DARWIN DESTACAN EN ESTA ÉPOCA BIOLOGÍA MODERNA NUEVOS CAMPOS LUIS PASTEUR GREGOR JOHANN MENDEL SURGEN LA CON EL SE INICIA EXPLICÓ LA IDEA DE BIOGÉ-NESIS: LA VIDA SUR-GE DE VIDA PRE-EXISTENTE • MICROBIOLOGÍA • CITOLOGÍA • GENÉTICA • EVOLUCIÓN LOS MECANISMOS DE LA HERENCIA

11. Imagen observada por Hooke Microscopio de Leeuwenhoeck Corte del ápice de la raíz de cebolla donde se aprecian los núcleos celulares Matraces empleados por Pasteur

12. CLONACIÓN, TERAPIA GÉNICA MEJORAMIENTO DE ESPECIES VEGETALES Y ANIMALES EJEMPLO ESTUDIO DE LA ESTRUC- TURA CELULAR A NIVEL MOLECULAR AVANCES EN GENÉTICA QUE HAN PERMITIDO DONDE INTERVIENEN DESTACAN MIC. ELECTRÓNICO ULTRACENTRÍFUGA ING. GENÉTICA MANEJO DEL DNA CARBOHIDRATOS LÍPIDOS PROTEÍNAS AC. NUCLÉICOS BIOLOGÍA MOLECULAR DESTACAN ¿QUÉ FUNCIÓN REALIZAN? TALES COMO ES LA AVANCES TECNOLOGÍCOS ESTUDIO DE LA FUN-CIÓN CELULAR A NI- VEL MOLECULAR BIOLOGÍA ACTUAL

13. Organización Biológica de la materia ¿CÓMO ESTÁ ORGANIZADA LA MATERIA? • POR UNA SERIE DE SUBUNIDADES QUE LE PERMITEN UN ORDENAMIENTO QUE VA DE LO SIMPLE A LO COMPLEJO. • LA SUMA DE SUBUNIDADES HACE QUE LA MATERIA ADQUIERA MAYOR COMPLEJIDAD O NIVEL DE ORGANIZACIÓN. ¿CÓMO SE CLASIFICA LA MATERIA? DESDE EL PUNTO DE VISTA BIOLÓGICO SE CLASIFICA COMO MATERIA NO VIVA Y MATERIA VIVA

14. ¿SIGNIFICA LO MISMO INANIMADO QUE MUERTO? • INANIMADO:SE APLICA A LA MATERIA QUE NUNCA HA REALIZADO FUNCIONES VITALES, ES DECIR, LA MATERIA NO VIVA. • EJEMPLO: PLÁSTICO, MINERALES, ROCAS. • MUERTO:CON ESTE TÉRMINO NOS REFERIMOS A LA MATERIA VIVA QUE HA DEJADO DE REALIZAR SUS FUNCIONES VITALES. • EJEMPLO: MADERA, CADÁVERES DE ANIMALES. ¿CUÁLES SON LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA DE LA MATERIA?

15. MATERIA SE DIVIDE EN DOS GRUPOS VIVA NO VIVA SUS NIVELES DE ORGANIZACIÓN SON LOS SIGUIENTES PARTÍCULAS ELEMENTALES POBLACIÓN CÉLULA COMUNIDAD TEJIDOS ÁTOMOS SI AGRUPAMOS FORMAN ECOSISTEMA ÓRGANOS COMPUESTOS AGRUPADOS FORMAN BIOSFERA SISTEMAS ORGANELOS ORGANISMOS

16. Organismos Vivos Funciones vitales Definición Características generales

17. TIENEN VIDA ORGANISMOS LOS IDENTIFICAMOS POR SUS DEBIDO A SUS CARACTERÍSTICAS GENERALES FUNCIONES VITALES HACEN POSIBLE LA SON DE DOS TIPOS ENTRE ELLAS REGULA AL POSEEN CÉLULAS ORGANIZACIÓN TRANSFORMAN LA ENERGÍA REPRODUCCIÓN IRRITABILIDAD HOMEOSTASIA CRECIMIENTO DESARROLLO ADAPTACIÓN MOVIMIENTO METABOLISMO AUTOPERPETUACIÓN SON SON LAS QUE PERMITEN LA SUPER-VIVENCIA DE LOS OR- GANISMOS, COMO IN-DIVIDUOS Y COMO ESPECIE REACCIONES QUÍMICAS QUE HACEN POSIBLE LA VIDA ESTAS PRODUCEN PARA LA NUEVOS MATERIALES Y ENERGÍA BIOLÓ-GICAMENTE ÚTIL A TRAVÉS DE LA REPRODUCCIÓN, REGULACIÓN, ADAPTACIÓN, ETC.

18. DEFINICIÓN DE ORGANISMO VIVO “Material fisicoquímico que tiene un alto grado de complejidad, que posee metabolismo y se autoperpetúa a través del tiempo”

19. Campo de estudio de la Biología Campos relacionados Importancia de la Biología

20. CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS FUNCIÓN A NIVEL ORGÁNICO DESARROLLO DE LOS EMBRIONES ESTUDIA ESTUDIA ESTUDIA FISIOLOGÍA TAXONOMÍA EMBRIOLOGÍA EVOLUCIÓN GENÉTICA CAMPOS RELACIONADOS CON LOS ORGANISMOS ESTUDIA ESTUDIA VARIACIÓN Y HERENCIA CAMBIOS EN EL TIEMPO MORFOLOGÍA BIOQUÍMICA Y BIOFÍSICA ECOLOGÍA ESTUDIA ESTUDIA ESTUDIA FORMA Y ESTRUCTURA RELACIÓN DE LOS ORGA- NISMOS CON SU MEDIO AMBIENTE ESTRUCTURA Y FUNCIÓN HASTA NIVEL MOLECULAR

21. ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA BIOLOGÍA? • La Biología juega un papel relevante en la sociedad, ya que la aplicación de sus principios permite: Producción masiva de alimentos de origen animal y vegetal. Mejoramiento genético de especies animales y vegetales. Control y cura de enfermedades a través del uso de antibióticos, vacunas, terapia génica. Saneamiento y conservación del medio ambiente. Protección de especies animales y vegetales en peligro de extinción. Control biológico, Etc.

22. BIOFÍSICA • Es una disciplina cuyo estudio cubre áreas extensas que van desde los aspectos físicos en la descripción molecular de los procesos biológicos, al análisis de la organización de los seres vivos, pasando por la descripción rigurosa de los fenómenos fisicoquímicos que ocurren a nivel de las células y tejidos, especialmente en el caso de las membranas biológicas.

23. CONTENIDOS BÁSICOS • BIOMECÁNICA • HOMEOSTASIS (TERMO REGULACIÓN Y OSMO REGULACION) • METABOLISMO (ANABOLISMO Y CATABOLISMO) • TERMODINÁMICA • TENSIÓN SUPERFICIAL Y FLUIDOS • LA RESPIRACIÓN • CIRCULACIÓN SANGUÍNEA • BIOELECTRICIDAD Y BIOMAGNETISMO • BIOFÍSICA SENSORIAL ( AUDICIÓN Y VISIÓN) • BIOFÍSICA DE LAS RADIACIONES • TERMODINÁMICA DE PROCESOS IRREVERSIBLES

25. METABOLISMO Origen del término Definición

26. METABOLISMO O R I G E N D E L A P A L A B R A SE DERIVA DE METABOLE SE DEFINE COMO QUE SIGNIFICA CAMBIO O TRANSFORMACIÓN ¿QUE TRANSFORMAMOS ? A LOS NUTRIENTES PARA OBTENER LOS CUALES SON A TRAVÉS DE NECESARIAS • CARBOHIDRATOS • LÍPIDOS • PROTEÍNAS • VITAMINAS • MINERALES • AGUA REACCIONES QUÍMICAS MATERIA Y ENERGÍA NECESARIA PARA CONOCIDAS COMO REACCIONES METABÓLICAS CRECER, REPARARSE REPRODUCIRSE, ETC.

27. CO2 + H2O + En. REACCIONES METABÓLICAS Anabolismo Catabolismo

28. REACCIONES METABÓLICAS EL INTERIOR DE LA CÉLULA SON DE DOS TIPOS OCURREN EN DEL GRIEGO DEL GRIEGO ANABÓLICAS CATABÓLICAS CATABOLE ANABOLE QUE SIGNIFICA SON LAS QUE SON LAS QUE DESTRUIR CONSTRUIR PRODUCEN MOLÉCU- LAS COMPLEJAS A PARTIR DE MOLÉCU-LAS SIMPLES DEGRADAN MOLÉCU- LAS COMPLEJAS HAS TA MOLÉCULAS SIM- PLES POR LO QUE POR LO QUE SE DESGASTAN MATERIALES SE PRODUCEN NUEVOS MATE-RIALES Y SE AL-MACENA ENER-GÍA CRECER, REPARARSE REPRODUCIRSE, ETC. Y SE PRODUCE NECESARIO PARA ENERGÍA Y MA-TERIA PRIMA EJEMPLO EJEMPLO CARBOHIDRATOS CO2 + H2O + ENERGÍA

29. DE LO COMPLEJO A LO SIMPLE DE LO SIMPLE A LO COMPLEJO CATABOLISMO CO2 + H2O + En. ANABOLISMO GLUCOSA

30. CO2 + H2O + En. Procesos vitales del metabolismo Nutrición Respiración Síntesis

31. PROCESOS VITALES DEL METABOLISMO SON TRES + = RESPIRACIÓN SÍNTESIS NUTRICIÓN UTILIZADA EN LA FABRICA PRODUCE PERMITE OBTENER ENERGÍA BIOLÓGICAMENTE ÚTIL MATERIALES CELULARES NUTRIENTES DE TIPO POR MEDIO DE UTILIZANDO LAS PASAN A LA • ORGÁNICO • INORGÁNICO REACCIONES QUÍMICAS DEL CATABOLISMO REACCIONES QUÍMICAS DEL ANABOLISMO EJEMPLO PARA ELLO NECESITA • BIOLMOLÉCULAS • CO2, AGUA, SALES Y COMO MATERIA PRIMA

32. Nutrición autótrofa y heterótrofa Tipos de organismos Autótrofos Heterótrofos

33. FORMAN SUS PROPIOS NUTRIENTES ORGÁNICOS A PARTIR DE SUSTANCIAS INORGÁNICAS FOTOAUTÓTROFOS LUZ SOLAR PUEDEN SER SU FUENTE DE ENERGÍA ES ENERGÍA QUÍMICA QUIMIOAUTÓTROFOS SON LOS QUE DEL GRIEGO AUTO = POR SI MISMO TROPHOS = EL QUE SE NUTRE AUTÓTROFOS CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS DE ACUERDO AL TIPO DE NUTRICIÓN SON DOS GRUPOS DE ORGANISMOS DEPENDEN DE LOS DEL GRIEGO HETEROS = DIFERENTE TROPHOS = EL QUE SE NUTRE HETERÓTROFOS ESTOS NO PUEDEN FORMAR SUS PROPIOS NUTRIENTES ORGÁNICOS A PARTIR DE SUSTANCIAS INORGÁNICAS EJEMPLOS ANIMALES Y HONGOS

34. FUNCIONES DE AUTOPERPETUACIÓN Definición Funciones

35. AUTOPERPETUACIÓN SIGNIFICA REQUIERE DE TRES TIENE COMO FINALIDAD MANTENERSE POR SI MISMO FUNCIONES LA SUPERVIVENCIA COMO ESTAS SON DEL • ORGANISMO • ESPECIE DE LA REGULACIÓN DEL ESTADO DE EQUILIBRIO CON ELLAS SE LOGRA REPRODUCTORAS ADAPTATIVAS

36. Regulación del Estado de Equilibrio Definición Función

37. FUNCIONES DE REGULACIÓN DEL ESTADO DE EQUILIBRIO CONTROLAN AL SON HOMOIS = SIMILAR STASIS = PERMANECER PROCESOS HOMEOSTÁTICOS QUE SIGNIFICA METABOLISMO QUE PERMITEN UN FUNCIONAMIENTO AUTOCONSERVADOR PARA LOGRAR PARA DE LOS ESTÁN RELACIONADOS CON PROCESOS DEL ORGANISMOS LOS CUALES UTILIZAN UN • HAMBRE = NUTRICIÓN • HERIDA = CICATRIZ • PELIGRO = MOVIMIENTO • TEMPERATURA = SUDOR SISTEMA DE ESTÍMULO-RESPUESTA EJEMPLO

38. FUNCIONES DE AUTOPERPETUACIÓN Reproducción

39. FUNCIONES REPRODUCTORAS IMPLICAN PERMITEN LA REJUVENECIMIENTO Y DESARROLLO AUTOPERPETUACIÓN DE LA ESPECIE YA QUE GENERA YA QUE LA HEREDA NUEVAS NUEVA DESCENDENCIA • FUNCIONES METABÓLICAS Y • FUNCIONES DE AUTOPERPETUACIÓN

40. La reproducción es el proceso mediante el cual se producen nuevos individuos. La reproducción no es necesaria para la supervivencia individual pero si para la supervivencia del grupo (extinción). La reproducción puede ser asexual o sexual. En la reproducción asexual un solo reproductor da origen a uno o mas individuos. La reproducción sexual envuelve la unión de dos células especializadas. Estas células las pueden producir progenitores distintos o un solo progenitor. La reproducción

41. Reproducción asexual de organismos unicelulares Reproducción asexual de organismos pluricelulares Reproducción por esporas (helechos)

42. Reproducción sexual con dos progenitores Reproducción sexual con un solo progenitor

43. FUNCIONES DE AUTOPERPETUACIÓN Adaptación

44. FUNCIONES ADAPTATIVAS PERMITEN LA DEPENDEN DE PERPETUACIÓN CARACTERÍSTICAS HEREDADAS DEL O DE LA POR EJEMPLO INDIVIDUO ESPECIE • CAPACIDAD PARA RETENER AGUA • CAPACIDAD PARA RETENER O RA- DIAR CALOR • CAPACIDAD PARA CONFUNDIRSE CON EL AMBIENTE QUE LO RODEA • ETC. DENTRO DE UN MEDIO AMBIENTE EJEMPLO TALES COMO ZORRILLOS, CACTUS DESIERTO POLAR ACUÁTICO ADAPTADOS AL OSO POLAR, FOCAS ADAPTADOS AL FRIO

45. TEORÍA CELULAR • Introducción. • Aportaciones • Postulados

46. INTRODUCCIÓN • La materia viva y las células están estrechamente ligadas. • La materia viva se distingue por su capacidad para metabolizar y autoperpetuarse. • La estructura más pequeña de la materia con capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, es la célula. El trabajo realizado en poco más de 200 años, llevó al establecimiento de los tres postulados de la teoría celular.

47. APORTACIONES Muchas fueron las aportaciones que ayudaron a establecer la estructura y la importancia de la célula, entre ellas tenemos: Microscopio: Algunos consideran que fue Giovanni Farber quien lo inventó (1550); otros le otorgan el crédito a Zaccharias Jannsen (1590). Robert Hooke: Fue el primero en utilizar la palabra célula (1665), al observar un corte de corcho. René Dutrochet: Fue el primero en establecer que la célula era la unidad básica de la estructu-ra(1824).

48. Mathias Schleiden: Botánico de origen alemán, estableció que todos los tejidos vegetales estaban formados por células (1838). Theodor Schwann: Zoologo de origen alemán, estableció que todos los tejidos animales estaban formados por células (1839). Propuso una base celular para toda forma de vida. Rudolf Virchow: Médico que estudiaba citogénesis de los procesos cancerosos, concluyó que las células surgen de células preexistentes (1858). Todo lo anterior lo podemos resumir en tres postulados, los cuales fundamentan la Teoría celular:

49. POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR La célula es la unidad de origen (Virchow). La célula es la unidad de estructura (Dutrochet). La célula es la unidad de función Por sus aportaciones, Theodor Schwann y Mathias Schleiden son considerados los fundadores de la Teoría Celular Moderna, al postular que la célula era la unidad anatómica y estructural de los seres vivos.