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CONCEPTOS BÁSICOS DE
BIOLOGÍA.
Historia de la biología.
- Aristóteles, considerado el padre de la Zoología, describe y ordena en grupos (primera división taxonómica) a animales.
- San Alberto Magno: De vegetalibus libri y De animalibus libri.
- Leonardo da Vinci estudia la anatomía humana.
- Francisco Redi rebate experimentalmente la idea de la generación espontánea.
- Robert Hooke introduce el término de célula al observar el tejido suberoso del corcho. Primeras observaciones microscópicas.
- Van Leeuwenhoek perfecciona las lentes de aumento microscópicas que permiten observar bacterias, glóbulos rojos…
- Carl von Linneo establece el sistema binominal de nomenclatura de los seres vivos (género, especie…)
- Lamarck defiende la evolución orgánica, creando la teoría del lamarckismo, aunque al final admite que los caracteres se heredan.
- Jenner descubre la vacunación en general y la vacuna contra la viruela.
- Cuvier, conocido como el padre de la anatomía animal moderna.
- Darwin, defiende la evolución de las especies por selección natural.
- Schwann y Schleiden propusieron la teoría celular, admitiendo la célula como unidad elemental. Virchow la confirmó.
- Louis Pasteur: descubre la vacuna antirrábica. Fundación de la microbiología moderna (fermentaciones y putrefacciones).
- Gregor Mendel: publica las leyes sobre la herencia biológica. De Vries, Correns y Tschermack las redescubren.
- Pavlov estudia la fisiología de la digestión.
- Koch descubre el bacilo que produce la tuberculosis.
- Golgi y Ramón y Cajal, grandes avances en el estudio de la citología. El primero descubrió el aparato de Golgi y su funcionalidad, mientras que Ramón y Cajal descubrió la individualidad de las neuronas como células y el tejido nervioso.
- Morgan estudia la recombinación genética y la elaboración de mapas cromosómicos. Teoría cromosómica de la herencia.
- Oparin establece la hipótesis de el origen abiótico de la vida.
- Müller descubre el efecto mutagénico de los rayos X.
- Fleming descubrió el antibiótico de la penicilina.
- Avery y McCarthy establecen que el ADN es la molécula portadora de los caracteres hereditarios.
- Watson y Crick determinaron la estructura del ADN.
- Miller obtiene aminoácidos.
- Severo Ochoa descubre la ARN-polimerasa.
- Lynn propone la teoría endosimbiótica acerca del origen de las eucariotas.
- Monod y Jacob descubren el funcionamiento de los genes y del operón.
- Niremberg y Khorana descifran el código genético.
- Mitchell establece la teoría quimiosmótica de la fosforilación oxidativa de las mitocondrias.
- Milstein, Köler y Jerne logran la síntesis de anticuerpos monoclonales.
- Varmus y Bishop descubren los oncogenes.
Características de los seres vivos.
- Los seres vivos están compuestos de macromoléculas como los glúcidos (polisacáridos), lípidos, ácidos nucleicos y proteínas. Además de iones y otras sustancias, las cuales son catalizadas por las enzimas, dando lugar a monómeros.
- El organismo elemental de los seres vivos es la célula, pero toda su estructura se comporta como un sistema sincronizado.
- La nutrición en los sistemas abiertos se basa en la captación de fotones para finalmente ceder sustancias pobres en energía, se produce un metabolismo continuo. Hay dos grandes tipos de nutrición: autótrofa (foto y quimio) y heterótrofa.
- Movimiento, las células poseen motilidad, igual que muchos organismos. Aunque hay fases de reposo (esporas, semillas).
- Captación de estímulos procedentes del medio ambiente exterior y reacción y respuesta frente a ellos.
- Desarrollo y crecimiento, ya que no se mantienen de forma duradera en una cierta estructura alcanzada.
- Reproducción: hay una sucesión de generaciones con ciclos vitales o reproductivos que se disponen de forma cronológica, heredando los caracteres de una generación a otra y permitiendo
una atmósfera reductora (mientras que la actual es oxidante). A su vez presentaba pequeños gases reducidos como H2, H2S…
Además se caracterizaba por presentar una actividad energética provocada por las tormentas eléctricas, una intensa radiación solar que alcanzaba la superficie del planeta sin ningún filtro atmosférico y un fuerte vulcanismo.
En esas condiciones, la alta reactividad de los gases y la energía existente en el ambiente determinó la reacción de las moléculas precursoras formando moléculas orgánicas sencillas, es decir, las precursoras de las células. Se produjo una síntesis abiótica de enlaces orgánicos, apareciendo los primeros monómeros.
Experimentalmente Stanley Miller reprodujo las condiciones atmosféricas primitivas obteniendo urea, aminoácidos, ácido fórmico y ácido láctico mezclado con agua, formando un líquido denso que denominó sopa prebiótica o primigenia. A partir de estas moléculas orgánicas, por polimerización se pueden obtener macromoléculas orgánicas del tipo de los péptidos y nucleótidos. Algunos de estos demuestran capacidad de autorreplicación y enzimáticas. Hoy en día estas capacidades fundamentales para la vida las desempeñan los ácidos nucleícos (la autorreplicación) y las proteínas enzimáticas (la catálisis). Se formarían los primeros polímeros prebióticos.
Algunos ARN son capaces de actuar conjuntamente como enzimas y como moléculas autorreplicativas. Además pudo haber acción conjunta de moléculas que actuaban como biocatalizadores. Un paso necesario en la evolución prebiótica tuvo que ser el aislamiento de las hipotéticas moléculas polivalentes de ARN, llamadas ribozimas, mediante unas membranas sencillas formadas por fosfolípidos. De esta manera se formarían las primeras precursoras de las células: membranas de fosfolípidos que encierran ribozimas con capacidad replicativa (génetica o reproductora) y enzimática (metabolismo con reacciones químicas controladas). Estas estructuras evolucionadas desde los coacervados (el nombre dado por Oparin) habrían ya adquirido las características de “protocélulas”, con propiedades muy cercanas a las de los seres vivos.
La sustitución del ARN por ADN y por proteínas enzimáticas, mediante la acción de catalizadores proteínicos que replicaban los ácidos nucleicos (código genético) daría lugar a las primeras células verdaderas.
Las formas primitivas de las células fueron llamadas protobiontes o progenotes, por Woese. De ellas surgirían las estirpes procariotas modernas, diferenciándose desde el primer momento en las arqueobacterias o arqueas y las eubacterias (bacterias). Un tercer tipo de procariotas llamadao urcariotas, daría lugar por endosimbiosis con las otras a las células eucariotas modernas.
Evolución de los seres vivos.
Por tanto, hace unos 4.000 mda surgieron las células procariotas, y poco después comenzaron a darse los primeros procesos fotosintéticos, de modo que la atmósfera anoxigénica comenzó a ser rica en oxígeno y pasar de reductora a oxidante. Hace 2.300 mda comenzó la evolución acelerada de las células eucariotas gracias a este hecho. Hace 1700 mda aparecen los primeros pluricelulares para dar lugar, posterioremente, a los primeros animales acuáticos y terrestres, hasta el surgimiento de los dinosaurios y las diferente etapas de la evolución de la vida en la tierra (precámbrico, cámbrico, cuaternario…) y la aparición del ser humano hace unos 2 millones de años.
Clasificación de los seres vivos.
La ciencia sistemática estudia la diversidad de los organismos y sus relaciones evolutivas, pero la taxonomía, derivada de ésta, es la encargada de clasificar a los organismos y denominarlos. Actualmente existen unos 14 millones de especies, entendiendo especie como grupo de organismos con características fisiológicas, morfológicas y genéticas comunes que son capaces de producir descendencia fértil.
▪ Caracteres morfológicos. Se llevan haciendo divisiones de los seres vivos desde la época de
Demócrito, aunque el sistema binomial lo estableció Carl von Linneo, el cual observó los caracteres anatómicos y fisiológicos de los seres vivos, dando lugar a la taxonomía moderna. Actualmente se utilizan nuevos criterios basados en técnicas moleculares. (Género, especie)
▪ Caracteres moleculares: Una especie filogenética es un grupo de organismos que comparten
un único carácter derivado o apomórfico (sinapomórfico) (no presente en sus ancestros o afines). Una especie críptica es aquella morfológicamente similar pero genéticamente diferente. Un carácter lesiomórfico es el que está presente en una especie y en sus ancestros. Grupo: monofiléctico (ancestro), polifiléctico (no hay ancestro común, se ha extinguido la especie intermedia).
Sistema de los tres dominios.
- DominioEubacteria: Se trata de las bacterias, poseen una organización procariota y la mayoría son heterótrofas excepto las cianobacterias. (Bacterias verdes, púrpuras, Gram positivas, espirotecas, cianobacteria, acidobacteria, Flavobacterias…)
- Dominio Arquea: organización procariota pero diferencias genéticas y moleculares con las bacterias. Se consideran más cercanas a las eucariotas. Incluyen las extremófilas, es decir, células capaces de vivir en ambientes muy extremos de acidez, temperatura…. (metanógenas, termófilas, halófilas…) (Euryarcheota, nanoarchaeota crenarchaeota)
- Dominio Eukarya: incluye a todos los organismos unicelulares y pluricelulares con organización eucariota. (Animales, Algas, Honglos, Plantas, Ciliados, Flagelados, Microsporidios, Protoctistas…)
