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Unidad didUnidad didáácticacticaI.I y Fisiología Celular7 temas y 5 prácticas de laboratorioBIOLOGÍA: PROGRAMATema 1ía y seres vivos. Tema 2 de la célula I: la membrana plasmática. Tema 3 de la célula II. Tema 4 de la célula III. Estructuras propias de la célula vegetal. Tema 5 energético. Respiraci...

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BIOLOGÍA: PROGRAMA

Unidad didááctica I. Estructura y Fisiología Celular 7 temas y 5 prácticas de laboratorio

Tema 1. Biología y seres vivos. Tema 2. Estructura de la célula I: la membrana plasmática. Tema 3. Estructura de la célula II. Tema 4. Estructura de la célula III. Estructuras propias de la célula vegetal. Tema 5. Metabolismo energético. Respiración celular. Tema 6. La fotosíntesis. Tema 7. La división celular. Mitosis y meiosis. PL 1. El microscopio óptico: manejo y cuidados. PL 2. Los cinco reinos. PL 3. Intercambios hídricos: turgencia y plasmolisis. PL 4. Actividad enzimática y su regulación. PL 5. La mitosis.

TEMA 1: BIOLOGÍA Y SERES VIVOS 1. LA BIOLOGÍA: CONCEPTO. 2. LOS SERES VIVOS. 2.1. CONCEPTO. 2.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS. 2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. 3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS. 4. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS PLANTAS. 4.1. PLANTAS NO VASCULARES. 4.2. PLANTAS VASCULARES.

Profesora: Soledad Almansa

1. LA BIOLOGÍA: CONCEPTO.

BIOLOGÍA (del griego: bios = vida y logía = ciencia): Ciencia que se encarga del estudio de los seres vivos, tanto animales como vegetales, a todos los niveles: estructura, funcionamiento, crecimiento, nutrición, reproducción, origen, evolución, relaciones con el medio ambiente, etc.).

• Estructura • Funcionamiento • Crecimiento • Nutrición • Reproducción • Origen • Evolución • Relación

Ramas de la Biología

2. LOS SERES VIVOS. 2.1. CONCEPTO.

Cuerpos naturales que poseen ácidos nucleicos (ADN y ARN) y proteínas y que son capaces de sintetizar tales moléculas por si mismos (excluye a los virus). • Forma

más sencilla d organización de un s vivo: CÉLULA

2.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS.

1. Estructura compleja y organizada: La unidad estructural de todos los organismos es la CÉLULA que tiene una organización específica, con tamaño y formas características por las cuales pueden ser reconocidas. Los organismos pueden estar formados por una sola célula: unicelulares, o ser más complejos: pluricelulares (las células que los componen suelen estar organizadas en tejidos, órganos, etc.).

2.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS.

2. Mantienen de forma activa su estructura y su ambiente interno por un proceso denominado homeostasis (del griego "permanecer sin cambio"). Deben regular la temperatura corporal, el pH, el contenido de agua, la concentración de electrolitos, etc.

3. Crecen y se desarrollan es decir aumentan de tamaño. El crecimiento puede durar toda la vida del organismo (árboles) o restringirse a cierta etapa y hasta cierta altura (animales). El desarrollo incluye todos los cambios que ocurren durante la vida de un organismo.

2.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS.

3. Se reproducen, es decir forman nuevos individuos de la misma especie ya sea de forma asexual (sin recombinación del material genético) o sexual (con recombinación del material genético).

4. Adquieren nutrientes y energía del medio y los convierten en diferentes compuestos mediante reacciones químicas (metabolismo) lo que permite su crecimiento, conservación y reparación. Anabolismo cuando se transforman moléculas sencillas en otras más complejas (almacenamiento de energía) y Catabolismo cuando se obtienen sustancias sencillas a partir de otras más complejas (liberación de energía).

2.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS.

5. Responden a los estímulos del medio. Detectan los cambios físicos y químicos del medio ya sea interno como externo (cambios de luz, presión, temperatura, composición química, tacto, etc.).

6. Responden a la presión evolutiva y se adaptan mediante cambios morfológicos, fisiológicos o de conducta, lo que les permite sobrevivir en un mundo en constante cambio.

2.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS.

7. Se mueven el movimiento de los animales es más obvio, pero las plantas también se mueven, aunque no se desplazan.

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. De los más de 100 elementos químicos que existen, solo 24 forman parte de la materia viva “bioelementos o elementos biogénicos”. •

Bioelementos primarios: Representan el 96 % del peso seco de cualquier ser vivo. Son indispensables para la formación de las biomoléculas orgánicas. Son: O, C, H, N, P y S.

•

Bioelementos secundarios. Representan un 4.5 % del peso seco. Aparecen formando sales minerales o como iones. Son: Ca, Na, K, Mg y Cl.

•

Oligoelementos (del griego oligo, que significa poco, escaso). Representan tan solo entre el 0.5-0.0001% del peso seco de un ser vivo. Sólo 14 se consideran comunes en casi todos los seres vivos: Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, Bo, Si, V, Co, Se, Mb y Sn.

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. A- GLÚCIDOS: Polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas y sus derivados (CH2O)n (carbohidratos). Monosacáridos

Azúcares simples

 Fuente de energía Glucosa = 673 kcal  Transporte (glucosa) de azúcares en animales Glucosa

Fructosa

Galactosa

 Forman parte del ADN y el ARN Ribosa

Desoxirribosa

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. A- GLÚCIDOS: Polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas y sus derivados (CH2O)n (carbohidratos). Disacáridos

Unión de 2 monosacáridos

Sacarosa (glucosa + fructosa)

 Transporte de azúcares en plantas

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. A- GLÚCIDOS: Polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas y sus derivados (CH2O)n (carbohidratos). Polisacáridos

Unión de muchos monosacáridos

Almidón (polímero de glucosa)

 Reserva energética en plantas

Glucógeno (polímero de glucosa)

 Reserva energética en animales y hongos

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. A- GLÚCIDOS: Polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas y sus derivados (CH2O)n (carbohidratos). Polisacáridos

Unión de muchos monosacáridos

Celulosa (polímero de glucosa)

 Estructural en plantas (pared celular)

Quitina (polímero de N-acetilglucosamina)

 Estructural en hongos (pared celular) y artrópodos (exoesqueleto)

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. B- LÍPIDOS: conjunto muy heterogéneo de biomoléculas insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Constituidos por ácidos grasos: saturados (sin dobles enlaces) o insaturados (con dobles enlaces).

A temperatura ambiente, los ácidos grasos saturados suelen encontrarse en estado sólido mientras que los insaturados suelen encontrarse en estado líquido (son más fluidos).

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. B- LÍPIDOS: conjunto muy heterogéneo de biomoléculas insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Constituidos por ácidos grasos: saturados (sin dobles enlaces) o insaturados (con dobles enlaces). ACIL-GLICÉRIDOS: Son moléculas formadas por la unión de uno, dos o tres ácidos grasos, con una glicerina por enlace éster: monoacilglicéridos, diacilglicéridos y triacilglicéridos.  Fuente de energía.  Reserva energética.  Aislante térmico.

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. B- LÍPIDOS: conjunto muy heterogéneo de biomoléculas insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Constituidos por ácidos grasos: saturados (sin dobles enlaces) o insaturados (con dobles enlaces). CERAS: Son moléculas formadas por la unión de un ácido graso de cadena larga (de 14 a 36 átomos de carbono) con un monoalcohol, también de cadena larga (de 16 a 30 átomos de carbono), mediante un enlace éster. El resultado es una molécula completamente apolar, muy hidrófoba.  Impermeabilizante (impedir la pérdida o entrada de agua)  Protección

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. B- LÍPIDOS: conjunto muy heterogéneo de biomoléculas insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Constituidos por ácidos grasos: saturados (sin dobles enlaces) o insaturados (con dobles enlaces). FOSFOLÍPIDOS: compuestos por dos ácidos grasos, una glicerina y un ácido fosfórico al que se le une otra molécula (colina, serina etanolamina, etc). Estas moléculas presentan una parte polar (cabeza) y una parte apolar (colas). Por este motivo, se dice que son anfipáticos.  Estructural (membranas celulares)

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. B- LÍPIDOS: conjunto muy heterogéneo de biomoléculas insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Constituidos por ácidos grasos: saturados (sin dobles enlaces) o insaturados (con dobles enlaces). GLUCOLÍPIDOS: formados por la unión de esfingosina (aminoalcohol), un ácido

graso y un azúcar.

 Estructural (membranas celulares)  Reconocimiento celular (glucocalix)

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. C- PROTEÍNAS: constituidas por aminoácidos unidos por enlace peptídico.

noácidos = dipéptido = polipétido e 100 = proteína

dipéptido

Proteína

polipéptido

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. C- PROTEÍNAS: constituidas por aminoácidos unidos por enlace peptídico.

En las proteínas solo encontramos 20 aminoácidos distintos

Sintetizados solo por plantas y bacterias fotosintéticas

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. C- PROTEÍNAS: constituidas por aminoácidos unidos por enlace peptídico. Estructura primaria

Estructura de las proteínas La estructura primaria de las proteínas está representada por la secuencia de aminoácidos en la cadena.

Estructura secundaria

La estructura secundaria representada por el plegamiento que la cadena polipeptídica gracias a la formación de puentes de hidrógeno entre los aminoácidos de la cadena (hélice  y hoja plegada ). La estructura terciaria es el modo en el que la cadena polipeptídica completa se pliega en el espacio. Es específica de la proteína y determina su función. La Estructura cuaternaria solo se presenta cuando la proteína está formada por varias cadenas y representa la disposición de estas en el espacio. Estructura cuaternaria Estructura terciaria

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. C- PROTEÍNAS: constituidas por aminoácidos unidos por enlace peptídico. Desnaturalización: se produce cuando la proteína pierde su estructura tridimensional (cambios de pH, altas tas, presencia de sales, agitación, agentes desnaturalizantes: detergentes, urea, etc.) y entonces pierde su función. A veces es un proceso reversible.

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. C- PROTEÍNAS: constituidas por aminoácidos unidos por enlace peptídico. Funciones de las proteínas  Enzimática: actúan como biocatalizadores las reacciones metabólicas, disminuyendo la energía de activación (todos los enzimas son proteínas).  Reserva energética: algunas como ovoalbúmina (huevo), la caseína (leche), la zeína (maíz) o la gliadina (trigo) se utilizan para obtener energía.  Transporte: algunas proteínas tienen la capacidad de transportar sustancias, como oxígeno (hemoglobina), lípidos (lipoproteínas), electrones (citocromos).  Movimiento y contracción: movimiento de los músculos (actina y miosina) y locomoción de organismos flagelados (flagelina).  Defensa: las inmunoglobulinas (anticuerpos) se unen a los antígenos y los neutralizan.  Protectora: queratina (pelo, plumas, piel, uñas, garras, cuernos).  Estructural: forman parte de estructuras celulares (m. plasmática, ribosomas, cilios y flagelos, ADN). Colágeno, proteínas ribosomales, histonas, etc.  Hormonal: algunas proteínas funcionan como hormonas (hormona de crecimiento, insulina).

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. D- ÁCIDOS NUCLEICOS: constituidos por largas cadenas de nucleótidos. Son el ADN y el ARN. Nucleótidos se forman por la unión de una base nitrogenada (púrica o pirimidínica), una pentosa (ribosa y desoxirribosa) y uno o más ácidos fosfóricos.

Ribosa

Desoxirribosa

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. D- ÁCIDOS NUCLEICOS: constituidos por largas cadenas de nucleótidos. Son el ADN y el ARN. Estructura del ADN y el ARN

ADN

• Desoxirribosa. • A, T, G, C. • Bicatenario.

ARN

• Ribosa. • A, U, G, C. • Monocatenario.

2.3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS. D- ÁCIDOS NUCLEICOS: constituidos por largas cadenas de nucleótidos. Son el ADN y el ARN. Funciones de los ácidos nucleicos  ADN: almacena de la información genética, la transmite a la descendencia (duplicación) y dirige el funcionamiento de la célula (transcripción y traducción).  ARN: lleva la información genética del núcleo al citoplasma (ARNm), dirige la síntesis de proteínas (ARNm) y forma la maquinaria necesaria para la traducción (ARNr forma los ribosomas; ARNt transporta los aminoácidos individuales y específicos).

Anima lia

Pla nta e

Fung i

Pro tista

Mo ne ra

3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS.

3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS. Clasificación de los seres vivos en 5 reinos (Robert H. Whittaker, 1969):  Según si son uni o pluricelulares: unicelulares (monera y protista), los demás pluricelulares (plantae, fungi y animalia).  Según organización celular procariota o eucariota: procariotas (monera), los demás eucariotas.  Plantae, fungi y animalia son pluricelulares eucariotas y se diferencian por su forma de adquirir nutrientes: Plantae: Fotosíntesis. Fungi: Absorbe. Animalia: Ingiere.

• Robert H. Whittaker (1969) «New concepts of kingdoms or organisms. Evolutionary relations are better represented by new classifications than by the traditional two kingdoms». Science, 163: 150-194.

3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS. Fotosíntesis

Absorción

Ingestión ANIMALIA

Pluricelulares Unicelulares

PROCARIOTAS

Unicelulares

EUCARIOTAS

FUNGI

PLANTAE

PROTISTA

MONERA

3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS. REINO MONERA: • Bacterias y algas verdeazuladas. • Procariotas (sin núcleo definido, pocos orgánulos celulares). • Unicelulares. • Autótrofos (fotosintetizan) / heterótrofos (absorben). • Móviles / no móviles. • Reproducción asexual (bipartición). • Pared celular proteica.

Algas verdeazuladas

Bacterias

3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS. REINO PROTISTA: • Euglenas, protozoos, hongos mucilaginosos, algas unicelulares. • Eucariotas (con núcleo definido, todos los orgánulos celulares). • Unicelulares, a veces colonias. • Autótrofos (fotosintetizan) / heterótrofos (absorben o ingieren). • Móviles / no móviles. • Reproducción sexual y asexual. • Pared celular de composición variada.

Spirogyra

Ciliado

Flagelado

Diatomeas

3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS. REINO FUNGI: • Hongos. • Eucariotas (con núcleo definido, todos los orgánulos celulares). • La mayoría pluricelulares. • Heterótrofos (absorben). • No móviles. • Reproducción sexual y asexual. • Pared celular de quitina. Penicillium Hifas

Amanita muscaria

3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS. REINO ANIMALIA: • Animales. • Eucariotas (con núcleo definido, todos los orgánulos celulares). • Pluricelulares (tejidos especializados que forman órganos). • Heterótrofos (ingieren). • Móviles, al menos en alguna etapa. • Reproducción sexual y asexual. • No pared celular.

3. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS SERES VIVOS. LOS CINCO REINOS. REINO PLANTAE: • Plantas. • Eucariotas (con núcleo definido, todos los orgánulos celulares). • Pluricelulares (tejidos especializados que forman órganos). • Autótrofos (fotosintetizan). • No móviles (no se desplazan, pero se mueven). • Reproducción sexual y asexual. • Pared celular de celulosa. Briófitos

Pteridófitos

Gimnospermas

Angiospermas

4. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS PLANTAS Atendiendo a la presencia o ausencia de verdaderos tejidos conductores, de sostén y protectores:

CRIPTÓGAMAS (sin semilla)

• PLANTAS NO VASCULARES: No verdaderos tejidos conductores, de sostén ni protectores: - ALGAS (Algas verdes, rojas y pardas) - BRIÓFITOS (Musgos y Hepáticas) • PLANTAS VASCULARES: Verdaderos tejidos conductores, de sostén y protectores:

FANERÓGAMAS (con semilla)

- PTERIDÓFITOS (sin semillas ni flores) - ESPERMATÓFITOS (con semillas y flores): • Gimnospermas (semillas desnudas, no fruto) • Angiospermas (semillas encerradas en fruto): - Dicotiledóneas (2 cotiledones) - Monocotiledóneas (1 cotiledón)

4.1. Plantas no vasculares: Algas y Briófitos. Las primeras plantas fueron las algas:  Evolucionaron en el mar, por tanto no necesitaban sistemas de transporte de agua y de nutrientes.  No tienen verdaderas raíces, tallos, hojas ni estructuras reproductoras complejas.  Dominio de gametofito (n).

Algas verdes

Algas rojas

Algas pardas

4.1. Plantas no vasculares: Algas y Briófitos. A partir de las algas aparecieron las primeras plantas terrestres, los Briófitos.  Tampoco tienen sistemas conductores de agua y nutrientes (plantas muy pequeñas).  Tampoco tienen tallos, raíces ni hojas verdaderas.  Sin embargo tienen sus estructuras reproductoras encerradas para impedir que se sequen, aunque son muy sencillas.  Viven en zonas húmedas.  Domina el gametofito (n).

MUSGOS

HEPÁTICAS

• La selección natural favoreció la aparición de plantas más altas con tejidos de sostén y conductores de agua y nutrientes. Aparecen las plantas vasculares (del latín vascularius, que significa que contiene vasos).

4.2. Plantas vasculares: Pteridófitos y Espermatófitos. Las plantas vasculares (con verdaderos tejidos conductores, de sostén y protectores) se distribuyen en dos grandes grupos:  Plantas vasculares sin semilla: Pteridófitos.  Plantas vasculares con semilla: Espermatófitos. 4.2.1. Plantas vasculares sin semilla: Pteridófitos (criptógamas vasculares). Las plantas vasculares sin semilla: importancia).

Licopodios, equisetos y helechos (mayor

 Alcanzan tamaños de árbol.  Empieza a p...