Niveles De Organización De Los Seres Vivos PDF

BIOLOGÍA NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS Alumnos del II Ciclo de Estudios Generales Prof. Dr. Julio César Chávez Galarza  NIVELES DE ORGANIZACIÓN  Un ser vivo, también llamado organismo, es un conjunto de...

BIOLOGÍA NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS Alumnos del II Ciclo de Estudios Generales Prof. Dr. Julio César Chávez Galarza  NIVELES DE ORGANIZACIÓN  Un ser vivo, también llamado organismo, es un conjunto de átomos y moléculas que forman una estructura material muy organizada y compleja.  La materia que compone a los seres vivos está formada en un 95% por cuatro átomos principales: Carbono(C), Nitrógeno (N), Oxígeno (O) y Fósforo (P) y 5 % de otros elementos: Calcio (Ca), Azufre (S), Cloro (Cl), Sodio (Na), etc.  Todos estos elementos forman las denominadas biomoléculas orgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) y biomoléculas inorgánicas (H2O, sales minerales y gases). Niveles de organización de los seres vivos Los seres vivos están muy organizados y estructurados, siguiendo una jerarquía que puede examinarse en una escala de pequeña a grande. Niveles de organización de los seres vivos El átomo es la unidad de materia más pequeña y fundamental. Consiste en un núcleo rodeado de electrones. Los átomos forman moléculas que son estructuras químicas que constan de al menos dos átomos unidos por uno o más enlaces químicos.  Niveles de organización de los seres vivos Muchas moléculas que son biológicamente importantes son macromoléculas, moléculas Un polímero es una molécula grande que se forma combinando unidades más pequeñas grandes que se forman típicamente por llamadas monómeros, que son más simples polimerización. que las macromoléculas Las macromoléculas son cadenas largas compuestas de subunidades moleculares repetitivas Ejemplos de macromoléculas son las proteínas, membranas plasmáticas y el ácido desoxirribonucleico (ADN), que contiene las instrucciones para la estructura y el funcionamiento de todos los organismos vivos. Niveles de organización de los seres vivos De orgánulos a biosferas Las macromoléculas pueden formar agregados dentro de una célula que están rodeados por membranas; estos se llaman orgánulos. Los orgánulos son pequeñas estructuras que existen dentro de las células. Niveles de organización de los seres vivos De orgánulos a biosferas Las macromoléculas pueden formar agregados dentro de una célula que están rodeados por membranas; estos se llaman orgánulos. Los orgánulos son pequeñas estructuras que existen dentro de las células. Ejemplos de estos incluyen: mitocondrias y cloroplastos, que llevan a cabo funciones indispensables. Las mitocondrias producen energía para alimentar la célula, mientras que los cloroplastos permiten que las plantas verdes utilicen la energía de la luz solar para producir azúcares. Niveles de organización de los seres vivos De orgánulos a biosferas Todos los seres vivos están hechos de células, y la célula en sí es la unidad fundamental más pequeña de estructura y función en los organismos vivos. (Este requisito es la razón por la que los virus no se consideran vivos: no están hechos de células. Para producir nuevos virus, tienen que invadir y secuestrar el mecanismo reproductivo de una célula viva; solo entonces pueden obtener los materiales que necesitan para reproducirse). Todas las formas de vida están compuestas por ellas. Algunas formas de vida están hechas de una sola célula; otros contienen billones. Niveles de organización de los seres vivos De orgánulos a biosferas Algunos organismos constan de una sola célula y otros son multicelulares. Las células se clasifican en procariotas o eucariotas. Los procariotas son organismos unicelulares o coloniales que no tienen núcleos unidos a la membrana; por el contrario, las células de los eucariotas tienen orgánulos unidos a la membrana y un núcleo unido a la membrana. Niveles de organización de los seres vivos En organismos más grandes, las células se combinan para formar tejidos, que son grupos de células similares que llevan a cabo funciones similares o relacionadas. Niveles de organización de los seres vivos Los órganos son colecciones de tejidos agrupados que realizan una función común. Los órganos están presentes no solo en los animales sino también en las plantas. Un sistema de órganos es un nivel superior de organización que consta de órganos relacionados funcionalmente. Niveles de organización de los seres vivos Los mamíferos tienen muchos sistemas de órganos. Por ejemplo, el sistema circulatorio transporta sangre a través del cuerpo y hacia y desde los pulmones; incluye órganos como el corazón y los vasos sanguíneos. Además, los organismos son entidades vivientes individuales. Por ejemplo, cada árbol de un bosque es un organismo. Los procariotas unicelulares y los eucariotas unicelulares también se consideran organismos y normalmente se denominan microorganismos. Niveles de organización de los seres vivos Todos los individuos de una especie que viven dentro de un área específica se denominan colectivamente población. Por ejemplo, un bosque puede incluir muchos pinos. Todos estos pinos representan la población de pinos en este bosque. Niveles de organización de los seres vivos Diferentes poblaciones pueden vivir en la misma área específica. Por ejemplo, el bosque de pinos incluye poblaciones de plantas con flores y también poblaciones de insectos y microbios. Una comunidad es la suma de poblaciones que habitan un área en particular. Por ejemplo, todos los árboles, flores, insectos y otras poblaciones de un bosque forman la comunidad del bosque. Niveles de organización de los seres vivos El bosque en sí es un ecosistema. Un ecosistema consiste en todos los seres vivos en un área particular junto con las partes abióticas e inertes de ese ambiente, como el nitrógeno en el suelo o el agua de lluvia. Al más alto nivel de organización, la biosfera es la colección de todos los ecosistemas y representa las zonas de vida en la tierra. Incluye tierra, agua e incluso la atmósfera hasta cierto punto. En conjunto, todos estos niveles comprenden los niveles biológicos de organización, que van desde los orgánulos hasta la biosfera. Niveles de organización de los seres vivos Los seres vivos están muy organizados y estructurados, siguiendo una jerarquía que puede examinarse en una escala de pequeña a grande.  LA DIVERSIDAD DE LA VIDA Descrito alrededor de 2 millones de especies y se especula que falta millones identificar. El estudio de la diversidad de los organismos y sus relaciones evolutivas se denomina sistemática. Taxonomia, es la ciencia que se dedica a nombrar, describir y clasificar a los organismos. Clasificación se refiere a la disposición de los organismos en grupos con base en sus semenjanzas o relaciones. La diversidad de la vida El hecho de que la biología tenga un alcance tan amplio como ciencia tiene que ver con la enorme diversidad de la vida en la Tierra. La fuente de esta diversidad es la evolución, el proceso de cambio gradual durante el cual surgen nuevas especies a partir de especies más antiguas. Los biólogos evolucionistas estudian la evolución de los seres vivos en todo, desde el mundo microscópico hasta los ecosistemas. La diversidad de la vida La evolución de varias formas de vida en la Tierra se puede resumir en un árbol filogenético usando filogenia. Un árbol filogenético es un diagrama que muestra las relaciones evolutivas entre especies biológicas basadas en similitudes y diferencias en rasgos genéticos o físicos o ambos. Un árbol filogenético se compone de nodos y ramas. Los nodos internos representan a los antepasados ​y son puntos en la evolución cuando, según la evidencia científica, se cree que un antepasado divergió para formar dos nuevas especies. La longitud de cada rama es proporcional al tiempo transcurrido desde la división. Árbol filogenético de la vida : este árbol filogenético fue construido por el microbiólogo Carl Woese utilizando datos obtenidos de la secuenciación de genes de ARN ribosómico. El árbol muestra la separación de los organismos vivos en tres dominios: Bacterias, Archaea y Eukarya. Las bacterias y las arqueas son procariotas, organismos unicelulares que carecen de orgánulos intracelulares. La diversidad de la vida Carl Woese y el árbol filogenético En el pasado, los biólogos agruparon los organismos vivos en cinco reinos: animales, plantas, hongos, protistas y bacterias. El esquema organizativo se basó principalmente en las características físicas, a diferencia de la fisiología, la bioquímica o la biología molecular, todas las cuales son utilizadas por la sistemática moderna. El trabajo pionero del microbiólogo estadounidense Carl Woese a principios de la década de 1970 ha demostrado, sin embargo, que la vida en la Tierra ha evolucionado a lo largo de tres linajes, ahora llamados dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya. Las dos primeras son células procariotas con microbios que carecen de núcleos y orgánulos encerrados en membranas. El tercer dominio contiene los eucariotas e incluye microorganismos unicelulares junto con los cuatro reinos originales (excluyendo las bacterias). Woese definió Archaea como un nuevo dominio, y esto resultó en un nuevo árbol taxonómico. Muchos organismos pertenecientes al dominio Archaea viven en condiciones extremas y se denominan extremófilos. Para construir su árbol, Woese utilizó relaciones Árbol filogenético de la vida : este árbol filogenético fue construido por el microbiólogo Carl genéticas en lugar de similitudes basadas en la morfología Woese utilizando datos obtenidos de la secuenciación de genes de ARN ribosómico. El árbol (forma). muestra la separación de los organismos vivos en tres dominios: Bacterias, Archaea y Eukarya. Las bacterias y las arqueas son procariotas, organismos unicelulares que carecen de orgánulos intracelulares. CATEGORIAS TAXONÓMICAS CATEGORIAS TAXONÓMICAS Modelo propuesto por Cavalier-Smith, 2006).  CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS ▪ La primera clasificación de los organismos fue propuesta por Aristóteles.  CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS Antes del siglo XVIII, las especies presentaban un largo nombre descriptivo, a veces compuesto de 10 a más palabras. Linneo propone el sistema binomial de nomenclatura, cada especie recibe un nombre compuesto de dos palabras denominado nombre científico. Primera palabra és denominada género y la segunda és especie, Homo sapiens. El sistema de clasificación taxonómica El sistema de clasificación taxonómica (también llamado sistema Linneo en honor a su inventor, Carl Linnaeus, un botánico, zoólogo y médico sueco) utiliza un modelo jerárquico. Moviéndose desde el punto de origen, los grupos se vuelven más específicos, hasta que una rama termina como una sola especie. Por ejemplo, después del comienzo común de toda la vida, los científicos dividen los organismos en tres grandes categorías llamadas dominio: Bacterias, Archaea y Eukarya. Dentro de cada dominio hay una segunda categoría llamada reino. Después de los reinos, las categorías subsiguientes de creciente especificidad son: filo , clase , orden , familia , género y especie El sistema de clasificación taxonómica El reino Animalia proviene del dominio Eukarya. Para el perro común, los niveles de clasificación serían los que se muestran en la Figura 1. Por lo tanto, el nombre completo de un organismo tiene técnicamente ocho términos. Para el perro, es: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae, Canis y lupus. Tenga en cuenta que cada nombre está en mayúscula, excepto las especies, y los nombres de género y especie están en cursiva. Los científicos generalmente se refieren a un organismo solo por su género y especie, que es su nombre científico de dos palabras, en lo que se llama nomenclatura binomial. Por tanto, el nombre científico del perro es Canis lupus familiaris. El nombre en cada nivel también se llama taxón. El sistema de clasificación taxonómica En otras palabras, los perros son carnívoros. Carnivora es el nombre del taxón a nivel de orden; Canidae es el taxón a nivel familiar, etc. Los organismos también tienen un nombre común que la gente suele usar, en este caso, perro. Tenga en cuenta que el perro es además una subespecie: el " familiaris " en Canis lupus familiaris. Las subespecies son miembros de la misma especie que son capaces de aparearse y reproducir descendencia viable, pero se consideran subespecies separadas debido al aislamiento geográfico o conductual u otros factores. El sistema de clasificación taxonómica En otras palabras, los perros son carnívoros. Carnivora es el nombre del taxón a nivel de orden; Canidae es el taxón a nivel familiar, etc. Los organismos también tienen un nombre común que la gente suele usar, en este caso, perro. Tenga en cuenta que el perro es además una subespecie: el " familiaris " en Canis lupus familiaris. Las subespecies son miembros de la misma especie que son capaces de aparearse y reproducir descendencia viable, pero se consideran subespecies separadas debido al aislamiento geográfico o conductual u otros factores. El sistema de clasificación taxonómica En cada subnivel del sistema de clasificación taxonómica, los organismos se vuelven más similares. Los perros y los lobos son la misma especie porque pueden reproducirse y producir descendencia viable, pero son lo suficientemente diferentes como para ser clasificados como subespecies diferentes.  DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA Un concepto que ilustra los mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética. Propuesto por Francis Crick en 1970.  BACTERIAS Son seres generalmente unicelulares. Sus medidas varian de 0,1 – 0,2 um de ancho a más de 50 um de diametro. Presenta una estructura menos complejo que las células eucarióticas. Núcleo formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear. Carecen de organelos citoplásmaticos com excepción del ribosoma TIPOS MORFOLÓGICOS  ESTRUCTURA DE LA CÉLULA BACTERIANA Capsula: No es constante. Fimbrias o flagelos: Presente en algunas especies. Pared celular: Presente en la mayoria de las bacterias. La membrana citoplásmica: Es el soporte de numerosas enzimas, en particular las respiratorias. Presenta los mesosomas.  PARED CELULAR Responsables de la forma y rigidez de la célula. Debido a la estructura de la pared celular, las bacterias se dividen en dos grupos: Gram positivos y Gram negativos. La capa rígida responsable de la rigidez de la pared celular está formado de peptidoglucano (mureína).  PARED CELULAR Mureína formado por N-acetilglucosamina y N-acetilmurámico (B 1,4), y otros aminoácidos L-alanina, D-alanina, D- glutámico o bien lisina o ácido diaminopimélico (DAP). Gram positivos presentan 90% de pepetidoglucano más ácidos teicoicos y pueden presentar varias capas adicionales. Ácidos teicoicos dan carga negativa a la superficie de las células y puede intervenir en el pasado de iones. Gram negativos presentan solo aproximadamente el 10% de peptidoglucano, y presenta una capa adicional lipopolisacárido (segunda bicapa lipídica).  PARED CELULAR Solo Dominio Bacteria presenta peptidoglucano. Dominio Archaea presenta polisacaridos similar al peptidoglucano, denominado pseudo peptidoglucano formado por N- acetilglucosamina y N-acetiltalosaminurónico (B 1,3). N-acetiltalosaminurónico reemplaza al N-acetilmurámico.  PARED CELULAR Otras Archaeas carecen de pseudo peptidoglucano y presentan polisacáridos, glicoproteina o proteinas. Más común en las Archaeas és la presencia de una capa paracristalina (Capa S glicoproteína) dispuesta en simetría hexagonal. PARED CELULAR  MEMBRANA CITOPLÁSMICA Presenta aproximadamente 8 nm de espesor. Bicapa lipídica. Parte exterior presenta proteínas periplásmicas (permite la unión de sustratos y el procesamiento de grandes moléculas para su interior).  MEMBRANA CITOPLÁSMICA No presenta esteroles principal diferencia con eucariotas (excepto bacterias metanotroficas y micoplasmas). Hopanoides esta presente en bacterias y papel similar a esteroles. El glicerol y los ácidos graso en Bacteria y Eukaryota presentan enlace éster.  MEMBRANA CITOPLÁSMICA Archaea presenta enlace éter entre glicerol y moléculas de isopreno formando diéteres y tetraéteres de glicerol. Archaea presenta una monocapa (lo cual le dá más estabilidad y resistencia).  FLAGELOS Apéndices largos y finos (20 nm). Presentan diferentes disposicón en la bácteria: 1. Disposición polar (Monotrica - A y Anfitrica - C) 2. Disposición lofotrofica (B) 3. Disposición peritrica (D)  FLAGELOS La forma de los flagelos és helicoidal. Formado por la proteína flagelina. La arquitectura flagelar básica varia poco entre las especies del Dominio Bacteria. Archaea si varía existiendo varios tipos de flagelinas.  RESPUESTA SENSORIAL Quimiotaxis Fototaxis Aerotaxia Osmotaxia  ESTRUCTURAS DE SUPERFICIE E INCLUSIONES EN PROCARIOTAS  Fimbrias y pelos (pili) no confieren movilidad. Son más corotos que flagelos y más numerosos.  Fimbrias cumplen una función de fijación.  Pili son mas largos que las fimbrias, receptores específicos de algunos tipos de virus.  Participan en procesos de conjugación.  ESTRUCTURAS DE SUPERFICIE E INCLUSIONES EN PROCARIOTAS Capa S (Archaea). Capas y Cápsulas mucosas: Glucocálix, función de adherencia y fijación. Polímeros carbonados de reserva (almacenan energía). Ácido poli B- hidroxibutírico. Granulos de polifosfato (fuente de fosfato). Azufre elemental. ESTRUCTURAS DE SUPERFICIE E INCLUSIONES EN PROCARIOTAS Magnetosomas: Estructuras que presentan F3O4 (magnetita). Presenta magnetotaxia. Vesículas de gas (flotación). Endosporas (resistentes al calor y difícil de destruir). Presentan Bacillus y Clostridium.  DIVERSIDAD FISIOLÓGICA DE PROCARIOTAS Los microorganismos pueden obtener energía a partir de tres modos: Compuestos orgánicos, inorgánicos y luz. Microorganismos que obtienen su energía en presencia de oxígeno (aerobios), en ausencia (anaerobios) y algunos tanto en presencia y ausencia.  DIVERSIDAD FISIOLÓGICA DE PROCARIOTAS Quimiorganotróficos: Usan materia orgánica. Quimiolitotrófico: Usan materia inorgánica. Fototrófico: Usan la luz. Quimiotrófico: Usan compuestos químicos.  DIVERSIDAD DE PROCARIOTAS: DOMINIO BACTERIA Presenta individuos patógenos y no patógenos. Phylum Proteobacteria es el más grande. Un representante característico E. coli así como otros fotótrofos y quimiolitotróficos. Estos últimos usando H2S. Azotobacter bacteria fijadora de N2. Bacillus y Clostridium forman esporas  DIVERSIDAD DE PROCARIOTAS: DOMINIO BACTERIA Streptomyces nodosus produce antibióticos (Anfotericina B). Streptococcus agalactiae (Meningitis neonatos). Lactobacillus acidophillus (Preparación del yogurt). Mycoplasma sin pared celular (Mycoplasma pneumoniae).  DIVERSIDAD DE PROCARIOTAS: DOMINIO BACTERIA ▪ Cianobacterias, fototróficos productores de O2 (Nostoc, Anabaena). ▪ Spiroquetas, helicoidales enfermedades sífilis (Treponema pallidum) y Lyme (Borrelia burgdorferi). ▪ Planctomyces (bacteria marina) células com pedúnculos. ▪ Bacterias verdes del azufre (Chlorobium spp.) y no del azufre (Chloroflexus – importante en la evolución de la fotosíntesis) dentro del Filo Chloroflexi (Chlorobacteria). DIVERSIDAD DE PROCARIOTAS: DOMINIO BACTERIA Clamidias causan enfermedades respiratorias y venéreas (Chlamydia trachomatis). Deinococcus radiodurans usado en estudios de radiación, pared celular poco común. Thermus aquaticus (Taq polimerasa). Aquifex y Thermotoga (temperaturas extremas).  DIVERSIDAD DE PROCARIOTAS: DOMINIO ARCHAEA Son extremófilos (temperaturas elevadas y pH variable). Halobacterium usa luz para producir ATP (excepción). Mayoria son quimiolitotrófico, solo algunos usan compuestos orgánicos. DIVERSIDAD DE PROCARIOTAS: DOMINIO ARCHAEA Algunos requieren O2, otros evitan y algunos crecen en rangos de pH más inferior y superior. Metanógenos: Methanobacterium son anaerobios estrictos, mueren en O2. Halófilos: Son parientes cercanos de los metanógenos, pero fisiologicamente muy distintos a ellos. Necesitan O2 y NaCl.  DIVERSIDAD DE PROCARIOTAS: DOMINIO ARCHAEA Natranobacterium se desarrolla en concentraciones altas de sal y pH alto (alcalófilos). Thermoplasma, termoacidófilo, carecen de pared celular, temperaturas moderadamente altas y pH bajo. Picrophilus más acidófilos.  DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: PROTOZOA Organismos unicelulares, coloniales o pluricelulares. Pueden presentar seudópodos, cilios, flagelos y algunas alternan diversoso tipos de movimiento. Son de vida libre, simbióticos y parásitos. Reproducción asexual o sexual. No presentan estructuras reproductivas. Grupo polifilético.  DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: PROTOZOA Filo Amoebozoa: Desplazan por seudópodos, los cuales también sirven para la alimentación al rodear a la partícula alimenticia. Presente en suleo, agua dulce y oceanos. Reproducción asexual. Entamoeba histolytica Acanthamoeba spp. Disenteria amebiana del hombre Parásito del hombre  DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: PROTOZOA Filo Foraminifera: Presentan un capazón denominado testa y pueden hacer proyecciones citoplasmáticas a través de ella. Son organismos marinos. Testas son indicadores de petróleo. Globigerina bulloides Textularia spp. Vida libre Vida libre  DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: PROTOZOA Subreino Biciliata: Organismos unicelulares esféricos o alargados. Movimiento con rapidez. Vida libre, simbiontes o parásitos. Giardia lamblia Trypanosoma cruzi Endoparásito del Hombre Enfermedad de Chagas -Hombre  DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: PROTOZOA Filo Ciliophora: Usan cilios para su locomoción, cubierta externa llamada película. Presentan tricocistos que ayudan a capturar presas. Presentan vacuolas contráctiles. Presentan micro y macronúcleo. Reproducción asexual y sexual (conjugación). Paramecium caudatum Vida libre  DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: PROTOZOA Subfilo Apicomplexa: Parásitos. Se desplazan por flexión. Forman espora en alguna fase de su vida. Pueden presentar diferentes tipo de huésped según sea su fase de vida. Plasmodium spp. Malaria Ciclo de vida  DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: CHROMISTA Heterótrofos y autótrofos. Si presenta pared celular (celulosa) o no. Pueden presentar flagelos y cilios u otras estructuras para locomoción y capturar a sus presas. Son de vida libre, simbiontes y parásitos.  DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: CHROMISTA Reproducción sexual y asexual. Pueden presentar dos o más núcleos (Opalinea: Zelleriela, Opalina, endosimbiontes). Viven en agua marina y continentales, presentan exoesqueleto, presentan plastidios y cloroplastos. Organelo haptonema (Haptophyta: Emiliania huyleyi, vida libre). DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: CHROMISTA Se menciona como algas que han perdido sus cloroplastos, mohos acuáticos (Oomycota: Saprolegnia spp., parásito de peces) Forma ameboidea y presentan axopodios, viven en ambientes marinos y agua dulce (Heliozoa grupo en studio: Actinophaerium eichorni, vida libre).  ESPECIES DE CHROMISTAS ▪ Opalina spp. Saprolegnia spp.  ESPECIES DE CHROMISTAS ▪ Actinophaerium eichorni Emiliania huxleyi DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: FUNGI ZIGOMICETOS Rhizopus nigricans Mucor spp ASCOMICETOS EJEMPLO DE ASCOMICETOS Saccharomyces cerevisae BASIDIOMICETOS EJEMPLO DE BASIDIOMICETOS Agaricus campestris DEUTEROMICETOS  EJEMPLO DE DEUTEROMICETOS Aspergillus niger IMPORTANCIA DE LOS HONGOS DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: PLANTAE DIVERSIDAD DE EUCARIOTAS: DOMINIO EUKARYOTA: ANIMALIA