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Guía del Curso
2008-2009
de
Botánica FarmacéuticaImpartido por la Prof. Ana Crespo
Catedrática de Botánica de la Facultad de Farmacia
UCM
(i) Generalidades
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BOTÁNICA FARMACÉUTICA
Estudia la diversidad biológica (= biodiversidad) de los hongos, y vegetales (algas y plantas) que viven en el planeta desde una perspectiva filogenética (= sistemática) y desde su interés práctico (farmacéutico y ambiental)
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La magnitud actual de la diversidad de los seres vivos se estima en 14. 106
especies (Nature, vol 405 11 Mayo 2000 Nature insight Biodiversity)
1.500.000 especies
300.000 especies
10.000.000 especies
300.000 especies
1.000.000 especies
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FOTOSÍNTESIS
EUCARIOSIS
VIDA
FOTOSÍNTESIS 3400.106
VIDA 3500.106
EUCARIOSIS 1500.106
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http://www.scotese.com/future2.htm
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Gases volcánicos: Nitrógeno gaseoso, dióxido de carbono y vapor de agua.
Radiación solar no filtrada
Sulfuro de hidrógeno, amoníaco y metano
ANAEROBIA: Vida primitiva (primeras células). El O2 gaseoso es consecuencia de la fotosíntesis.
HADEANA / ARQUEANA
C, H, O, N, S
VIDA PRIMITIVA
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Experimento de Stanley Miller 50’
Reproducción experimental
“efecto tormenta”
Amoníaco
Metano
Vapor de agua
Y luego ...mucho tiempo para evolucionar
CUÁNTO TIEMPO??
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VIDA 3500.106
EUCARIOSIS 1500.106
FOTOSÍNTESIS 3400.106
+ 1900. 106
+ 100. 106
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Hipótesis para resolver el problema del TIEMPO
Astrobiología ???
Endosimbiosis
Ambos procesos y otros (relacionados con expresión génica)
Se necesita mucho tiempo para que los seres vivos hayan acumulado el alto número de cambios evolutivos para alcanzar la actual biodiversidad. Demasiado?
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Astrobiología
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Foton M1
L.G.Sancho & al 2007 Astrobiology
LICHENS
Astrobiología
En la nave Soyuz
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ENTRE 3400 Y 1500 MILLONES DE AÑOS
ENDOSIMBIOSIS: el origen de la célula eucariótica (L. Margulis 70’)
Un procariota ingiere bacterias aerobias. Las bacterias quedarían protegidas y producirían energía
ENTRE 3400 Y 1500 MILLONES DE AÑOS
Un procariota ingiere una bacteria aerobia. Asi los areobios quedan protegidos y proporcionan energía
A lo largo del tiempo las bacterias aerobias se transforman en mitocondrias y ya son incapaces de vivir libremente
Un procariota primitivo ingiere una cianobacteria que contiene pigmentos fotosintéticos
Las cianobacterias se transforman en cloroplastos y ya son incapaces de vivir libremente
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ENDOSIMBIOSIS: el origen de la célula eucariótica (L. Margulis 70’)
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La magnitud actual de la diversidad de los seres vivos se estima en 14. 106 especies (Nature, vol 405 11 Mayo 2000 Nature insight Biodiversity)
1.500.000 especies
300.000 especies
10.000.000 especies
300.000 especies
1.000.000 especies
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E A 1 2 3 4 5 6
2. Opisthokonta
1. Amebozoa
3. Rhizaria
6. Excavata
5. Chromalveolata
4. Archaeplastida (=Arqueoplástidos)
E. EUBACTERIAS
A. ARQUEBACTERIAS
Eucariosis
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TaxonomíaSistemática
Filogenia
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SISTEMÁTICA Y/O TAXONOMÍA
FILOGENIA
Caracteres:
1. Morfológicos: macromorfológicos y micromorfológicos
2. Químicos
3. Moleculares (obviamente filogenéticos)
Para construir una sistemática se comparan los caracteres de los individuos sujeto de estudio.
Los que tienen en común mayor número de caracteres se situarán mas cerca en la clasificación sistemática.
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REPRESENTACIÓN DE SEMEJANZAS EN ÁRBOL
(CLADÍSTICA*)
Caráctera
Carácterb
Carácterc
Carácterd
Caráctere
Planta 1
+ + _ + +
Planta 2
+ _ + _ _
Planta 3
+ + + _ +
*clado significa rama
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REPRESENTACIÓN DE SEMEJANZAS EN ÁRBOL
(CLADÍSTICA)
Planta 1
Planta 2
Planta 3
Planta 1
5 1 3
Planta 2
1 5 2
Planta 3
3 2 5
1 3 2
1 3 2
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A
B
C
D E
F
GH
I
J
Arboles no-enraizados (Unrooted)
No enraizado
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RAIZA
B
C
D E
F
GH
I
J
Arboles no-enraizados (Unrooted) y enraizados (Rooted)
No enraizado
A B C D E F G H I J
ENRAIZADO
Enraizado
CLADOGRAMA EN V (slanted cladogram)
A B C D E F GH I J
ENRAIZADOCLADOGRAMA RECTANGULAR
(rectangular cladogram)
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A B C D E F G H I J
Raiz
politomía
Ramas terminales
ramasinteriores
nodo 1 nodo 2
Elementos terminales
(SLANTED) CLADOGRAMA V
Árbol filogenético
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Eukaryote 1
Bacterium 1
Bacterium 3Bacterium 2
Eukaryote 4Eukaryote 3
Eukaryote 2
Grados de confianza: probabilidades
100 95
Eukaryote 1
Bacterium 1
Bacterium 3Bacterium 2
Eukaryote 4Eukaryote 3
Eukaryote 2100
98
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Grados de confianza: probabilidades
Eukaryote 1
Bacterium 1
Bacterium 3Bacterium 2
Eukaryote 4Eukaryote 3
Eukaryote 2
Eukaryote 1
Bacterium 1
Bacterium 3Bacterium 2
Eukaryote 4Eukaryote 3Eukaryote 2
Árboles de distancia y árboles filogenéticos
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Grupo hermano
En taxonomía un grupo es parafilético cuando incluye al ancestro común de sus miembros, pero no a todos los descendientes de éste. Un grupo se constituye como parafilético cuando a un clado (rama evolutiva) se le sustraen uno o más grupos holofiléticos (monofiléticos).
En taxonomía, un grupo es monofilético si todos los organismos incluidos en él han evolucionado a partir de un ancestro común, y todos los descendientes de ese ancestro están incluidos en el grupo.
un grupo taxonómico que contiene organismos pero carece de un ancestro común se llama polífilético
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Grupos hermanos
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Relaciones filogenéticas:
monofilético, parafilético y polifilético
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Seleccionar grupos:
Monofiléticos
Polifiléticos
Parafiléticos
Comentar grupos:
Bien respaldados
Mal respaldados
Para discusión
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Seleccionar grupos:
Monofiléticos
Polifiléticos
Parafiléticos
Comentar grupos:
Bien respaldados
Mal respaldados
Para discusión
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Monocotiledoneas
Dicotiledoneas
Ninfa de agua
Anís estrellado
Amapola
Rosa
Girasol
Tomate
Magnolio
Peperomia
Alisma
Orquídea
lirio
jengibre
maíz
Relaciones filogenéticas:
monofilético, parafilético y polifilético
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SISTEMÁTICA Y/O TAXONOMÍA
FILOGENIA
Caracteres:
1. Morfológicos: macromorfológicos y micromorfológicos
2. Químicos
3. Moleculares (obviamente filogenéticos)
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Aristóteles:
Linneo
Plantas y Animales
Clasificación plantas por órganos reproducción sexual.
Nomenclatura binomial
LAS CLASIFICACIONES
Evolución:
Clasificaciones Filogenéticas
Nace 12 Febrero 1809 en 1859 publica el origen de las especies por selección natural
Darwin
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Filogenia
Caracteres MolecularesSon var iab le s
Son numerosos (centenares)
Son genéticos y no adaptativos
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Cada posición es un carácter y cada posibilidad (A, C, T, G) es un estado
CARACTERES MOLECULARES: CARÁCTER Y ESTADO DEL CARÁCTER
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CARACTERES MOLECULARES: DATOS PARA INFERIR LA
FILOGENIA (O PARENTESCO EVOLUTIVO)
Los cambios o variables entre los organismos se producen por las mutaciones que ocurren en el genoma.
A A T A C T A C GA A C - C A T C GA A C A C A T C G
M. de sustitución:
Transiciones: entre purinas (A, G) y entre pirimidinas (T y C)
Transversiones: de purinas a pirimidinas
INDEL
M. de posición
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Intrones de diversos tipos
Separadores
ITS
Exones de
los genes de
proteinas
y
gran parte de las subunidades ribosómicas
CARACTERES MOLECULARES: VARIABILIDAD
A D N
NO CODIFI CANTE
CODIFI CANTE
Microsatelites
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El marcador molecular se selecciona según el tipo de análisis que se quiera realizar
CARACTERES MOLECULARES: SELECCIÓN
Microsatellites
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Malus communis Parmelia saxatilis
Especie
Malus Parmelia
Género
Rosaceae Parmeliaceae
-áceas, aceaeFamilia
RosalesLecanorales
-alesOrden
RosidaeLecanoromycetidae
-idas, idea(-micétidas, -mycetidae)
Subclase
MagnoliopsidaPhaeophyceaeLecanoromycetes
-ópsidos, -fíceas, opsida, -phyceae(-micetes, -mycetes)
Clase
MagnoliophytinaPezizomycotina
-fitina, -phytina(-micotina, -mycotina)
Subdivisión
MagnoliophytaEumycota
-fitos, -phyta(-micota, -mycota)
DivisiónPlanta, FungiReino
EjemplosSufijoscastellano, latín (hongos)
Categorías
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CATEGORÍASUFIJO (sufijo hongos)
EJEMPLOS HONGOS EJEMPLOS (plantas, algas)
Reino
División-phyta (-mycota)
Subdivisión-phytina (-mycotina)
Clase- opsida, -phyceae(-micetes, -mycetes)
Subclaseidea (-mycetidae)
Orden-ales
Familia-aceae
Género
Especie Parmelia sulcata, Peziza abieticola, Agaricus bisporus, Mucor mucedo, Aspergillus nidulans
Pinus pinaster, Quercus suber, Poa annua, Capsella bursa-pastoris, Fucus vesiculosus