BIOLOGÍA - GENERALIDADES

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BIOLOGÍA
Conceptos básicos
SEMANA 1
Mg. Blgo. José J. Guerrero-Rojas 
Docente
jose.guerrero@uwiener.edu.pe 
¿QUE TIENEN EN COMÚN?
¡¡VIDA!!
¿Qué es BIOLOGÍA?
BIOLOGÍA (del griego βίος [bíos], «vida», y -λογία [-logía], «tratado, estudio, ciencia») : ciencia que estudia la vida.
En términos simples: ESTUDIO DE LOS ORGANISMOS VIVOS y las interacciones entre ellos y su medio ambiente o entorno.
Biología estudia cualquier forma de organismos, desde las dimensiones microscópicas o submicroscópicas de las células hasta los ecosistemas y el planeta entero.
Fuente: Clark, Choi y Douglas OpenStax. Biology. 2018. [Documento de Internet] Recuperado de 
https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/Biology2e-WEB_ICOFkGu.pdf 
y los VIRUS … ¿qué son?
https://www.youtube.com/watch?v=jwDisQmMkGg
RAP DE BIOLOGÍA: https://www.youtube.com/watch?v=OiWrphmT-1A 
Allen RE y Lidström S . Life, the Universe, and everything—42 fundamental questions. Phys. Scr. 92 (2017) 012501 doi:10.1088/0031-8949/92/1/012501 
¿QUÉ ES LA VIDA?
Walker SI. Origins of life: a problem for physics, a key issues review. Rep. Prog. Phys. 80 (2017) 092601 (21pp) https://doi.org/10.1088/1361-6633/aa7804 
¿QUÉ ES LA VIDA?
“LA GENTE SE RESISTE A LA IDEA, PERO LA VIDA ES SOLO QUÍMICA”
Ganador del Nobel e hijo de otro galardonado, Roger Kornberg sugiere que la ciencia hace innecesarias las explicaciones religiosas
FUENTE: Diario EL PAIS (España) – 13 Julio 2019 . https://elpais.com/elpais/2019/07/08/ciencia/1562590067_810342.html 
Roger Kornberg ganó, en 2006, el Premio Nobel de Química, por dilucidar la estructura tridimensional del complejo enzimático ARN polimerasa II de la levadura. Su padre, Arthur Kornberg, ganó el Nobel de Medicina en 1959 por iluminar los mecanismos de transferencia de información en el ADN. 
"Sufrimos dos trillones de daños en el ADN cada día y todos deben ser corregidos, porque uno solo podría causar un cáncer"
Pregunta. Conocer nuestra base química tiene un aspecto filosófico.
Respuesta. Sí, ese es el quid de la cuestión. La vida es química: nada más y nada menos. El funcionamiento del cerebro se comprende tan poco que se lo asocia a significados mágicos o místicos. Pero químicamente el cerebro es una colección de cables e interruptores. Todos los cerebros humanos son más o menos iguales y las pequeñas diferencias son el resultado de distintos patrones en los interruptores, basados en una combinación de nuestra genética y de nuestras experiencias. Pero, al final, es química, nada más y nada menos, aunque la gente se resiste a la idea. Muchas personas quieren asociar a sus experiencias algún significado especial, como la religión. Pero es QUÍMICA.
«Todo —desde la forma de nuestro cuerpo a los detalles de nuestro funcionamiento— es una consecuencia de la información genética. Pero averiguar cómo es exactamente este proceso sigue siendo un gran desafío. Sabemos que la información en nuestros genes se copia en otra molécula llamada ARN, que entonces dirige la síntesis de proteínas. Y las proteínas hacen todo. La idea esencial es que la información en los genes es la base de todo lo que hay que saber sobre nosotros, pero también hay modificaciones. Cada célula del cuerpo contiene las mismas instrucciones genéticas, todo el ADN, pero sin embargo tenemos 200 tipos diferentes de células: nerviosas, del hígado, del músculo, de la sangre, de la piel. La diferencia entre ellas es qué genes se utilizan en cada tejido. Y esta decisión se toma a la hora de copiar la información desde el ADN al ARN. Si se comete un error, si se activa el gen equivocado en un tejido en el que debería estar silenciado, muy a menudo se genera un cáncer. Un cambio en una sola de las miles de letras de un gen puede causar una enfermedad.»
«Por supuesto, porque la vida es química. Cuando entendemos las bases químicas de las enfermedades, automáticamente podemos concebir estrategias químicas para corregirlas. No hay duda de que esto se puede aplicar a enfermedades hereditarias y al envejecimiento. Obviamente, cuando aprendamos a prevenir el envejecimiento crearemos nuevos problemas para la sociedad. Pero la respuesta a la pregunta es sí. El hecho esencial es que todo en la vida es química y todas las enfermedades reflejan una distorsión de la química.»
A lo largo de los años, el hombre siempre se ha interesado por saber el origen de la vida en el planeta, por lo que se han realizado varias hipótesis o teorías.
Se han propuesto algunas teorías basadas en explicaciones religiosas y mitológicas, y más recientemente en investigaciones científicas:
Generación espontánea o Abiogénesis;
Panspermia; 
Evolución química. 
¿Cómo se originó la vida?
Generación Espontanea o ABIOGENESIS
Siglo XVII: Dios creador de las plantas y los animales.
Aristóteles cuestionó el origen de la vida y creyó que la vida podría haber aparecido de forma espontánea. La generación espontánea aborda la idea de que la materia no viviente puede originar vida por sí misma (algunas porciones de materia contienen un «principio activo»).
Francisco Redi (1668) demostró que las larvas de las moscas no se originaban de los alimentos descompuestos si se impedía que las moscas no se posaran en ellos para depositar sus huevos. 
1765: abad Lázaro Spallanzani introdujo nuevas evidencias: «la generación espontanea era una idea errónea». Sus experimentos consistían en hervir caldos de cultivo y luego taparlos. Se podían mantener largo tiempo sin que se generara vida. 
En 1862, Luis Pasteur puso fin a la teoría de la generación espontanea. Experimentos demostraban la presencia de microorganismos en el aire y que los resultados obtenidos por todos los científicos en cientos de años se debía a contaminaciones por microorganismos, y no a fuerzas vitales misteriosas.
Experimento de Johann Van Helmont
Experimento de Lázaro Spallanzani
Experimento de Francisco Redi
Propone que la vida existe en todo el Universo, ​​ distribuida por polvo espacial, ​ meteoroides, ​ asteroides, cometas, ​ planetoides, y también por naves espaciales que transportan contaminación no intencionada por microorganismos.​​ 
La hipótesis original fue propuesta por S.A. Arrhenius, suponía que la vida en la Tierra se originó gracias a la contribución cósmica de seres vivientes provenientes de algún punto del Universo. 
Existen dos versiones de esta teoría:
Panspermia dirigida, que defiende que la vida se propaga por todo el universo mediante bacterias extremófilas muy resistentes que se transportan en los cometas y asteroides. Es en esta variante donde algunos llegan a especular que este es un proceso controlado y deliberado en el que mentes inteligentes deciden donde “sembrar” la vida.
Panspermia molecular, que estima que lo que viaja por el espacio son moléculas orgánicas complejas que al reaccionar bajo determinadas condiciones, constituyen la base material para la génesis de la vida.
PANSPERMIA
FUCA y LUCA
First Universal Common Ancestor (FUCA)
Last Universal Common Ancestor (LUCA)
pre-cellular organisms
FUCA aparece en el momento en el que los replicadores del RNA-world pudieron ser capaces de catalizar la unión de aminoácidos en oligopéptidos. FUCA se considera una entidad Madura cuando el sistema de traslación se ha ensamblado junto con el primer código genético.
highly complex genome
Considerado el ancestor común dd todos los organismos celulares que han originado los tres dominios de la vida: Bacteria, Archaea and Eukarya.
Prosdocimi, F., José, M.V., de Farias, S.T. (2019). The First Universal Common Ancestor (FUCA) as the Earliest Ancestor of LUCA’s (Last UCA) Lineage. In: Pontarotti, P. (eds) Evolution, Origin of Life, Concepts and Methods. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-30363-1_3 
HISTORIA Y DESARROLLO DE LA BIOLOGIA
La biología es una ciencia antigua (50 mil años) desde que el hombre observa su entorno y lo representa en el arte rupestre, era una manera primitiva como hacían biología a través de su conocimiento empírico para garantizar su supervivencia.Como ciencia la biología en si misma nace en el siglo XIX, las ciencias biológicas surgieron de tradiciones médicas e historia natural que se remontan a el Āyurveda, la medicina en el Antiguo Egipto y los trabajos de Aristóteles y Galeno en el antiguo mundo grecorromano.
Para su estudio, en tres grandes etapas.
Antigua: Teorías y descubrimientos realizados desde la prehistoria hasta la edad media. 
Moderna: Teorías y descubrimientos realizados en el siglo XIX 
Molecular: Teorías y descubrimiento realizado en el siglo XX 
BIOLOGÍA ANTIGUA: 
En la Prehistoria, la evidencia se basa en el estudio de resto humanos, utensilios y pintura. En esta etapa de vida sedentaria, el hombre empezó a observar los fenómenos de la naturaleza: cambios de estaciones, mareas, lluvias y trato de explicárselo atribuyéndolos a la acción de diferentes dioses. Las enfermedades se justifican por la existencia de espíritu malignos, hecho que perdura hasta el siglo VI A.C., periodo en que aparecen varios filósofos Griegos llamados naturalistas. 
Los filósofos naturalistas mas conocidos fueron: Tales de Mileto, Anaxímenes y Anaximandro. Fueron en el siglo C y IV A.C., cuando aparecieron los primeros documentos de biología. Muchos de ellos son atribuidos a Hipócrates, se le recuerda con el Juramento Hipocrático. 
Aristóteles escribió numerosos tratados sobre ciencias naturales. Realizó el primer intento de clasificar los animales, y es considerado como el padre de la zoología. 
Galeno. Fue el ultimo gran medico de la antigüedad En su época prohibieron las disecciones humanas. Los escritos de Galeno le proporcionaron una fama extraordinaria  que perduran hasta la fecha, y se le considera el padre de la anatomía 
BIOLOGÍA MODERNA 
Se inicia la época moderna de la biología durando hasta fines del siglo XIX. En ella ocurrieron los grandes cambios biológicos y se inventaron algunos aparatos y herramientas que hicieron mas fructífera la investigación. 
SIGLO XVI-VII 
Andres Versalio realizo disecciones de cadáveres que lo llevaron a señalar errores de Galeno. 
William Harvey: Se considera a este descubre la correlación sanguínea 
SIGLO XVII-VII 
Entre los avances de este siglo se encuentra la invención del microscopio atribuidas a los hermanos Jose y Zacarias Jansen. 
Leuwenhoech y Hooke, observo por primera ves los glóbulos rojos, espermatozoides
Robert Hooke observo por primera vez la célula vegetal en el corcho. 
Carlos Linneo. Ideo el sistema para la clasificación taxonómica de los animales. 
http://biociclocomun.blogspot.pe/2011/06/historia-de-la-biologia.html 
http://biociclocomun.blogspot.pe/2011/06/historia-de-la-biologia.html 
SIGLO XIX
Robert Brown; estableció que el núcleo es una estructura presente en casi todas células 
Felix Dujardin describió el citoplasma como cuerpo homogeneo, elástico y transparente. 
Theodor Shwan y Matias Scheleiden establecieron de manera independiente que todas plantas y animal están formados por células 
Charles Darwin; propuso una teoría para explicar la evolución de los seres vivos. la cual se baso en selección natural. 
Luis Pasteur demuestra que cualquier forma de vida proviene de otra vida. 
Gregorio Mendel. Estudios la herencia, la transmisión de los caracteres de los padres a sus hijos 
BIOLOGIA MOLECULAR. 
se fundamenta en la base de la constitución celular. la vida molecular, que en cierto modo puede denominarse biología de nuestro tiempo. 
Thomas Morgan. Propuso la teoría cromosómica de la herencia. 
W.H Sutton señala la existencia de los cromosomas como los controladores de la herencia de los caracteres físicos
Max Knoll y Ernest Ruska idearon y construyeron el microscopio electrónico 
Oparin formulo la hipótesis sobre el origen de la vida, a partir de la evolución química 
D.J Watson y F. H. Crick propusieron un modelo para explicar la estructura del acido desoxirribonucleico (ADN). 
Un ser vivo u organismo es un conjunto material de organización compleja, en la que intervienen sistemas de comunicación molecular que lo relacionan internamente y con el medio ambiente en un intercambio de materia y energía de una forma ordenada, teniendo la capacidad de desempeñar las funciones básicas de la vida que son la nutrición, la relación y la reproducción, de tal manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte. 
La materia que compone los seres vivos está formada en un 95 % por cuatro elementos (bioelementos) que son el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, a partir de los cuales se forman biomoléculas:
Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Biomoléculas inorgánicas: agua, sales minerales y gases.
SER VIVO
Estas moléculas se repiten en todos los seres vivos, por lo que el origen de la vida procede de un antecesor común, pues sería muy improbable que hayan aparecido independientemente dos seres vivos con las mismas moléculas orgánicas.
Todos los seres vivos están constituidos por células. En el interior de éstas se realizan las secuencias de reacciones químicas, catalizadas por enzimas, necesarias para la vida. 
CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS
Podemos reconocer a los seres vivos porque tienen en común las siguientes características:
NACEN: proceden de otros seres vivos.
SE NUTREN: necesitan ingerir alimentos, aunque cada uno ingiera un tipo de alimento diferente.
CRECEN: aumentan de tamaño a lo largo de sus vidas.
SE RELACIONAN: pueden percibir los cambios que ocurren en su entorno, llamados estímulos, y responden de alguna manera.
SE REPRODUCEN: mediante la reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores.
MUEREN: dejan de funcionar en algún momento, por lo tanto, dejan de estar vivos.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Un ser vivo es resultado de una organización muy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando relacionadas éstas actividades unas con otras, por lo que todos los seres vivos poseen una organización específica y compleja a la vez, las cuales están reflejadas, según la teoría celular, en la cualidad de que todo ser vivo conocido está conformado por células. 
La célula es la unidad fundamental de la vida, todo ser vivo está formado por células, algunos individuos pueden ser unicelulares (de una sola célula) o pluricelulares (dos o más células). Pueden ser eucariotas (con núcleo y material genético) o procariotas (solo tiene material genético)
Fuente: Clark, Choi y Douglas OpenStax. Biology. 2018. [Documento de Internet] Recuperado de 
https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/Biology2e-WEB_ICOFkGu.pdf 
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS
LOS TRES DOMINIOS DE LA VIDA
Fuente: OpenStax. Biology. 2017. [Documento de Internet] Recuperado de 
https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/Biology-OP.pdf
Campbell, Neil A. & Reece, Jane B. Biología. Médica Panamericana. 7ª. Ed. 2007. Buenos Aires, p. 14
Dimensiones de la vida
El micrómetro, micrón o micra es una unidad de longitud equivalente a una milésima parte de un milímetro. Su símbolo es µm. 
SUBDIVISIONES DE LA BIOLOGIA
MICROBIOLOGIA: Microorganismos
 Bacteriología: Estudio de las Bacterias
 Micología : Estudio de los Hongos
 Virología : Estudio de los Virus
Biología Molecular y Bioquímica: estudio de los procesos a nivel molecular y químico, incluyendo la interacciones entre moléculas como DNA, RNA, proteínas entre otros procesos. 
Paleontología, rama de la biología que estudia fósiles o animales y plantas antiguas.
Ciencia Forense, aplicación de principios biológicos para responder a interrogantes planteadas por la ley.
ZOOLOGIA: 
Estudio de los animales que abarca las siguientes especializaciones:
 Protozoología: Animales Unicelulares
 Entomología: Insectos
 Ictiología: Peces
 Ornitología: Aves
 Herpetología: Anfibios y reptiles
 Mastozoología: Mamíferos
 Antropología : Hombre
BOTÁNICA: 
Estudia alas plantas
Criptogamica: Plantas sin Semillas
Fanerogamica: Plantas con semillas 
El método científico es una serie ordenada de procedimientos de que hace uso la investigación científica para observar la extensión de nuestros conocimientos. 
Podemos concebir el método científico como una estructura, un armazón formado por reglas y principios coherentemente concatenados.
El método científico fue documentado por primera vez por Francis Bacon (1561 – 1626).
La biología estudia el mundo viviente al cuestionarlo y buscar las respuestas con sustento científico.
El método científico no es exclusivo de las ciencias biológicas, también puede ser aplicado a casi todos los campos de estudio.
¿APLICAMOS EL METODO CIENTÍFICO EN NUESTRO DÍA A DÍA?
1.- ENFERMEDAD
2.- MENSTRUACIÓN Y EMBARAZO
3.- MERCADO
4.- NOTICIAS
5.- ¿PORQUÉ?
ETAPAS:
Observación: Percibir “captar”
Planteamiento del Problema: Es el asunto a resolver
Hipótesis: Posible solución al problema
Experimentación: Poner a prueba la hipótesis.
Verificación Científica: Poner a conocimiento los resultados.
Conclusiones: Es la solución encontrada al problema que se debe dar a conocer. 
¿PORQUÉ?
INVESTIGAR EN LA UNIVERSIDAD
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