Trimestral de Biología (trimestre I)

Composición química de los seres vivos:

Toda la materia que compone la Tierra esta constituida por la combinación de alrededor de 100 elementos químicos diferentes, pero no todos los elementos están presentes en la composición de los seres vivos. En el 99% del cuerpo de los organismos conocidos solo está presente 6 de los elementos existentes en la Tierra. Están formados principalmente por elementos que no abundan en la corteza terrestre. Si bien los seres vivos y los entes inanimados están formados por los mismos componentes químicos, la diferencia entre ellos radica en el modo en que se organiza la materia que los constituye.

Niveles de organización de la materia:

La materia se organiza de lo más simple a lo más complejo en los siguientes niveles: partícula subatómica à átomo à molécula à célula à tejido à órgano à sistema de órganos à organismo complejo.

Cada nuevo nivel presenta propiedades nuevas, variadas y diferentes de las de cada uno de sus componentes. La cantidad, la proporción y el modo de combinarse de los componentes determina las propiedades del nuevo nivel de organización. Las moléculas son estructuras sin vida que al organizarse pueden dar origen a una célula.

Sin embargo, no todas las células son iguales; en una célula se pueden encontrar miles de clases de moléculas y a pesar de que muchas de ellas se forman a partir de los mismos elementos su modo de organización les permite características particulares y funciones específicas dentro del organismo. Las moléculas principales que forman a los seres vivos son: agua, minerales, carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y vitaminas.

Las biomoléculas:

Las sustancias que integran a los seres vivos de pueden dividir en 2 grupos: Sustancias inorgánicas (agua y sales minerales) sustancias orgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas, vitaminas y ácidos nucleicos).

Las moléculas que la forman se denominan biomoleculares porque desempeñan 3 funciones fundamentales: Estructural: Constituyen los materiales de construcción para formar nuevas células y remplazar dañadas. Enérgica: Aporta energía para mantener la organización y el funcionamiento del organismo. Reguladora: Regula reacciones químicas en las que interviene.

Las moléculas de agua son el principal componente del organismo constituyendo entre el 50% y el 95%. También predominan 4 grupos de biomoléculas: lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y carbohidratos.

Las moléculas de sustancias orgánicas tienen “esqueleto” (estructura formada por átomos de carbono unidos entre sí) que pueden ramificarse, plegarse y adoptar formas diversas. De esta forma se origina una gran variedad de moléculas diferentes, que determinan la diversidad de funciones que desempeñan

Los aminoácidos:

Todas las proteínas tienen una estructura química similar, formada a partir de la unión de subuniones denominadas aminoácidos. Existen 20 tipos de aminoácidos. A partir de 20 tipos de aminoácidos, es posible formar la enorme variedad de proteínas que constituyen a los seres vivos.

La fabricación de proteínas se lleva a cabo en estructuras especiales de la célula denominada ribosomas. Cada proteína se caracteriza por tener una cantidad y tipo particular de aminoácidos, ubicados en un orden particular. Ese orden esta determinado por la información contenida en el material genético de la célula.

Esta secuencia particular de aminoácidos determina la forma que adoptará la molécula proteica, sus propiedades y las funciones que desempeñará en el organismo.

Una cadena polipeptídica se pliega sobre sí misma o se enrolla adoptando una forma tridimensional muy compleja que es importante para su función.

La secuencia de aminoácidos que constituyen una proteína se denomina “estructura primaria”. La cadena polipeptídica se pliega (con lo que se forma la denominada “estructura secundaria”), enrolla y adapta la forma tridimensional o espacial, llamada “estructura terciaria”. Algunas proteínas están integradas por más de una cadena polipeptídica, y se dice que tienen una estructura cuaternaria.

Se denomina Proteína a un polipéptido que tiene una forma particular en el espacio y que puede cumplir con su función.

Estructura de los aminoácidos: Las moléculas de aminoácidos se forman a partir de la unión de átomos de carbono, oxígeno, carbono y nitrógeno. Todos tienen una porción común y una parte que varía que es la que determina la diferencia entre un tipo de aminoácido y otro.

Las Proteínas:

En los seres vivos existe una gran variedad de proteínas con formas y tamaños diferentes, que cumplen funciones muy variadas.

Función	Explicación
Estructural	Forman material de construcción de las células y estructuras de protección de numerosos organismos
Enzimática	Actúan como catalizadores biológicos: aceleran reacciones químicas
De Transporte	Unen otras moléculas y las transportan en el organismo
Nutritiva	En condiciones normales, las proteínas no cumplen la función energética pero tienen un valor nutritivo importante para el embrión y la cría.
Reguladora	Controla numerosas funciones del organismo
Contráctil	Tienen la capacidad de acortarse, lo que permite el movimiento del organismo
De defensa	Interviene en la defensa contra agentes extraños para el organismo

Proteínas:

Hay 20 aminoácidos. De esos hay 8 que no pueden ser producidos en el organismo y deben incorporarse en el alimento.

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Concepto de monómero y polímero

Algunos biomoleculares están formados por monómeros. Estos se unen entre sí formando moléculas de gran tamaño llamadas polímero. El monómero de azucares de llama monosacáridos y el polímero polisacáridos. El monómero de las proteínas se llama aminoácidos y el polímero, polipéptido

Los Carbohidratos:

También conocidos como hidratos de carbono o glúcidos. Sus moléculas están formadas por átomos de C, H y O.

Se llama "Hidratos de Carbono" ya que en la molécula de agua, la relación hidrógeno-oxígeno es de "el doble que" y carbono ya que tiene una estructura de átomos de carbono.

Los glúcidos se denominan azúcares y están formadas por moléculas pequeñas. Los azúcares más censillos se denominan Monosacáridos, ya que están compuestas por una sola unidad de azúcar. La fórmula molecular de la glucosa es C6H12O6, pero esta representación no da cuenta del modo que los átomos se unen en la molécula. Para conocer la formula en la que se unen, se puede observar su fórmula estructural.

Los monosacáridos pueden unirse y formar moléculas de glúcidos más grandes, como los disacáridos, formados a partir de la unión de 2 unidades de azúcar.

Existen otros glúcidos denominados polisacáridos (unión de muchos monosacáridos), son moléculas muy grandes que no tienen sabor dulce. Los 3 tipos de polisacáridos se constituyen  a partir del mismo tipo de unidades, el modo en que se enlazan y ordenan las moléculas es ligeramente diferente.

Las principales de glúcidos en los seres vivos son:

1.- Energética: Son la principal fuente de energía de las células.

2.- Reserve energética: Los polisacáridos se almacenan en las células y a los cuales el organismo puede recurrir para utilizar como fuente de energía.

3.- Estructural: Algunos polisacáridos tienen una función importante como material de construcción y de sostén de las células.

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Los lípidos:

Las moléculas que constituyen a los lípidos son muy variadas y están formadas por los átomos de C, O, H, y en algunos casos P y S.

Los lípidos cumplen fundamentalmente 3 funciones:

1.- Reserva energética: Los lípidos se almacenan en un tejido adiposo o graso de muchos animales y e las semillas y frutos de algunos vegetales. Son utilizados para la obtención de energía en aquellos casos en la que hay poca disponibilidad de glúcidos.

2.- Estructural: Ciertos lípidos son de la membrana celular. Algunos lípidos cubran alrededor de las semillas y frutos de los vegetales y piel, pelos y plumas de algunos animales para brindarles protección.

3.- Reguladora: Algunos lípidos se utilizan en el organismo como materia prima para la fabricación de otras sustancias.

Clasificación de lípidos:

1) Triglicéridos: Las moléculas que constituyen las grasas y los aceites se forman a partir de la unión de 3 ácidos grasos con una molécula de glicerol. Las largas cadenas de ácidos grasos formados por formados por átomos de carbono e hidrógeno les dan las propiedades de ser hidrofobicas.

2) Fifolípidos: se caracteriza por tener una cabeza hidrofilica y una cola hidrofóbica.

3) Carotinoides: Son pigmentos que colorean flores y frutos.

4) Ceras: Cubren la superficie externa de la hoja y la impermeabiliza.

5) Esteroides: Están formados por hormonas sexuales.

Membrana celular: Está formada por una doble capa de fosfolípidos que se orientan de manera tal que sus partes hidrofílicas se hallan en contacto con el medio acuoso del interior y del exterior de la célula, mientras que la parte hidrofóbica se encuentran entre sí. Los fosfolípidos permiten la entrada de ciertas sustancias a la célula y la salidas de otros.

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Los ácidos nucleicos:

En los seres vivos se encuentran 2 tipos de ácidos núclidos denominados ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).

Aunque las funciones que desempeñan el ADN y el ARN son distintas, ambos son responsables de la manifestación de todas las características y las funciones del organismo.

El ADN es el portador de la información genética. Es la forma en la que se transmite de progenitor a hijo en el proceso de reproducción. Las moléculas de ARN intervienen en el proceso que permite expresar la información contenida en el ADN.

Las moléculas que constituyen el ADN y el ARN son largas cadenas formadas a partir de unidades llamadas nucleótidos. Existen solo 4 tipos de nucleótidos.

Si el ADN esta en reposo estará enmarañado y se encuentra en forma de cromatina. Cuando se está dividiendo la cromatina se corta y se hidrata y se forman unidads individuales que se llaman cromosomas.

Los nucleótidos: Se constituyen a partir de un azúcar, un grupo que contiene el elemento fósforo y otro que posee nitrógeno que recibe el nombre de base nitrogenada.

Los nucleótidos que forman el ADN se diferencian de los que forman el ARN por tener  un oxígeno menos en la molécula de azúcar.

Estructura del ADN y ARN:

Una cadena de ADN está constituida por dos cadenas de nucleótidos enfrentados. La molécula de ADN se enrolla alrededor de la proteína y constituyen los cromosomas. El ARN está formado por una única cadena de nucleótidos.

Un dexorribonucleico está formado por fósforo, azúcar desoxirribosa y bases nitrogenadas. Las bases nitrogenadas son: Adenina (A), Tinina (T), Citosina (C) y Guanina (G).

A lo largo de la hélice están ubicados todos los dexirribonucleicos. Las de una cadenas unidas a las otras por una unión química débil llamada fuente de hidrógeno, y lo harán a través de sus bases nitrogenadas.

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Las vitaminas:

Constituyen un grupo heterogéneo de sustancias orgánicas, que se diferencian unas de otras. Sin embargo, se las agrupan ya que todas son esenciales en cantidades mínimas para que se lleve a cabo una reacción química en las que participan las asociaciones con las enzimas. Las vitaminas cumplen una función reguladora. Tanto la carencia como el exceso de vitaminas pueden causar trastornos en el funcionamiento del organismo.

Hay más de 15 vitaminas que se pueden clasificar en2 grupos: liposolubles (vitaminas A, D, E y K) e hidrosolubles (complejo B y C)

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El agua:

El agua es la sustancia más abundante en todo el organismo. Se encuentra dentro de las células, rodeándolas, en la sangre, en la linfa y en los fluidos vegetales. Pero el agua es fundamental para la vida no solo por esto sino porque sus propiedades físicas y químicas hacen de ella una sustancia poco corriente de la que depende la actividad de todos los seres vivos en la Tierra.

Funciones biológica del agua:

1.- Es un buen disolvente.

2.- Es el principal medio de transporte de nutrientes, deshechos y sustancias reguladoras

3.- Aporta un medio acuoso necesario para que se lleve a cabo la reacción química del organismo.

4.- Actúa como termorregulador.

5.- Colabora en el mantenimiento de la forma y la estructura de las células

Los minerales:

Los minerales como el sodio, fósforo, magnesio, hierro, calcio y potasio son fundamentales para el organismo. Algunos de ellos son necesarios en cantidades mínimas. Otros tienen una función estructural importante. Algunos forman parte de la estructura de otras biomoléculas.

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Propiedades físicas y químicas del agua:

El agua que hay en la Tierra se encuentra principalmente en estado líquido. Constituye entre el 50% y 90% del peso de los seres vivos y es esencial para que las reacciones químicas se lleven a cabo.

Cada molécula de agua está constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Cada átomo de hidrógeno está unido al de oxígeno por unión covalente (cada átomo comparte electrones con el otro). Los electrones compartidos se encuentran atraídos por más fuerza por el núcleo de oxigeno que por el de hidrógeno, haciendo que la región cercana al núcleo de hidrogeno sea positiva y la cercana al de oxigeno, negativa. A esto se lo llama polaridad.

Cuando las regios de cargas opuestas se aproximan, la fuerza de atracción ente ellas forma un enlace conocido como puente de hidrógeno.

La posibilidad de establecer puentes de hidrógeno confiere al agua propiedades particulares:

· Elevado nivel de cohesión: Las moléculas se mantienen unidas entre sí por fuerza mayor a la de los otros líquidos.

· Elevado nivel de adición: Las moléculas tienden a unirse a las otras sustancias.

· Ambas propiedades dan como resultado el fenómeno llamado tención superficial.

· La combinación de las propiedades de cohesión y adición hace que el agua hacienda por tubos finos o que avance hacia los espacios libres alrededor de una célula. Esto se llama capilaridad.

· Posee un determinado calor: Es la sustancia de que más tarda en cambiar su temperatura. Esto se debe a que los puentes hidrogenados limitan el movimiento de las moléculas.

· Los ambientes acuáticos resultan constantes para permitir el desarrollo de la vida.

· El agua en estado sólido forma cristales, en los cuales cada molécula se haya unida a otras 4 por puentes de hidrógeno. Debajo del hielo hay agua en estado líquido en el

Las células: Una de las características de los seres vivos es que están formados por células (unidad funcional y estructural de los seres vivos).

La teoría celular:

Recién en el S. XVI se construyeron los primeros microscopios que permitieron ver un mundo más allá de la visión del ojo humano, pero hasta mediados del siglo XVII la palabra “célula no fue aplicada en el sentido biológico.

En 1665 Hooke utilizando un microscopio observó láminas muy delgadas de corcho. Descubrió en ese preparado unas estructuras similares a las celdillas de panales de abejas, a las que llamó celdas (células). Pudo ver que en casi todos los vegetales existía una estructura similar. Debieron pasar casi 200 años para que el concepto de célula sea aceptada.

En 1838, Schleiden llegó a la conclusión de que todos los vegetales estaban formados por células. 1 año después, Schwann extendió las conclusiones a los tejidos animales y propuso la base celular para todos los seres vivos. A mediados del S XIX Virchow estableció la división celular.

Desde el conocimiento biológico actual es posible afirmar:

ü  Las células constituyen las unidades morfológicas y funcionales de todos los organismos.

ü  Las propiedades de un organismo dado dependen de las células individuales.

ü  Las células se originan únicamente de células.

La forma de las células

Las células no son iguales. Existe una gran variedad de tamaño, forma y estructura.

Las células tienen distintas formas que se relacionan con la existencia de paredes celulares o de la disposición del esqueleto celular.

Entre las células animales existen:

ü  Célula esférica, adaptada a la flotación del medio acuático.

ü  Células poliédricas: Protegen.

ü  Células estrelladas: Captan y transmiten los impulsos nerviosos.

ü  Células en forma de huso, forman los pares y tienen la posibilidad de contraerse y alargarse.

Algunas células pueden cambiar de forma según el medio en el que se encuentran o la función que están desarrollando.

El tamaño de las células:

Las células de un determinado tejido suelen tener dimensiones similares, aunque pertenecen a organismos de tamaño diferente.

Los distintos tipos de células tienen un tamaño que los caracteriza.

La gran mayoría de las células miden entre 10 y 100 micrómetros. Este tamaño tan pequeño facilita el intercambio de materia que establecen entre cada célula y su medio. Algunas células pueden ser observadas a simple vista (como al alga marina que es monocelular con una célula de entre 2 y 5 cm) y células más pequeñas (bacterias de 1 micrómetro).

Los materiales necesarios para satisfacer las necesidades de una célula permanecen en la célula a través de la superficie. Cuanto mayor sea la superficie, más eficiente será la entrada y salida de materiales y su circulación interna.

Tipos de Células:

Las células comparten 3 características básicas:

ü  Están rodeadas por una membrana celular.

ü  Posee citoplasma

ü  Lleva la información genética (ADN)

Se diferencian 2 grupos básicos de células: las procariotas y las eucariotas.

La célula eucariota tiene varios cromosomas rodeados por una membrana nuclear, que forman un núcleo bien definido. Se encuentra una serie de organelas. Algunas están rodeadas por pared celular.

En las células procariotas, el material genético forma un único cromosoma circular. No posee núcleo. Carece de membranas en el interior del citoplasma, por lo que no se encuentran organelas en ella. Todas las células procariotas presentan pared celular cuya composición química es diferente a la de las células eucariotas.

Según los registros fósiles (el más antiguo de 3.500 millones de años), los primeros organismos eran células simples parecidas a las procariotas.

La estructura celular:

En las células eucariotas es posible reconocer:

ü  Una membrana que las rodea y que controla el paso de los materiales hacia el interior y exterior de la célula.

ü  Un citoesqueleto(estructura de sostén)

ü  Varias organelas.

El nombre de organelas fue dado por los primeros microscopistas que creyeron encontrar pequeños órganos. Las técnicas modernas han confirmado que no son órganos poro que cumplen funciones específicas.

La célula es un sistema cuyos componentes trabajan de manera interdependiente y coordinada.

El núcleo Celular:

Si se utiliza el microscopio electrónico puede observarse que el núcleo está envuelto por una membrana nuclear. Esta no es continua ya que presenta poros a través de los cuales se lleva a cabo intercambio de sustancias entre núcleo y citoplasma. En el interior del núcleo puede observarse el nucleoplasma, donde se encuentra el material genético. Este material está formado por ADN, asociados a proteínas dispuestas en largas hebras (cromosomas). Cuando la célula está próxima a dividirse, la cromatina se condensa formando los cromosomas. También puede observarse en el interior del núcleo el nucleolo encargado de formar los cromosomas.

El citoplasma:

Es el espacio celular que se encuentra entre el núcleo y la membrana plasmática y que está ocupado por un conjunto de organelas. Se encuentra el citol. El citoplasma de las células eucariotas está surcado por miles de filamentos proteicos entrelazados. Algunas células pueden desplazarse gracias a estructuras diversas del citoplasma.

Las organelas:

Entre las organelas citoplasmáticas y la célula eucariota animal se encuentran:

ü  Ribosomas: Intervienen en la fabricación de proteínas.

ü  Mitocondrias: Son organelas que se encuentran en todas las células eucariotas y tienen forma de gránulos.

ü  Desmosona: Son prolongaciones de la membrana plastmática que sirve para conectar una célula con otra.

ü  Sistema de membrana: Si se observa el citoplasma con microscopio electrónico, se puede distinguir un complejo sistema de membranas que compartimentan a la célula en espacios que llevan a cabo funciones diferentes. Este sistema está restituido por el retículo endoplasmático y el complejo de Golgi. El retículo endoplasmático está formado por túbulo y vesículas. Una porción de aspecto granuloso se denomina retículo endoplasmático rugoso. Otra porción carente de robosoma se denomina retículo endoplasmático liso. El Complejo de Golgi es una continuación de los sistemas de membranas. Están formadas por sacos aplastados. Resibe los productos sintetizados en los retículos anteriores, la modifica y la rodea con la membrana que delimita vesículas.

Diferencia entre la celula animal y vegetal

ü Presencia de pared celular: la célula está constituida por una pared celular que cumple la función de sostener a la planta.

ü Presencia de Vacuola: La célula animal posee vacuola en el interior de la célula. Esta amacena y sostiene. La célula animal también tiene vacuola pero está distribuida por todo el citoplasma.

ü Presencia de plástidos: organelas exclusivas de la célula vegetal. Existen 2 tipos: leucolípidos (almacenan almidón)  y cromoplastos (Contiene almidón. Tiene pigmentos que colorea frutos, flores y las tonalidades de la hoja en otoño)

ü Centro celular: La célula animal la posee. Formada por 2 centriolos. Su función es intervenir en la división de células.

La entrada y salida de materia:

El mantenimiento del ambiente interno de la célula requiere que la membrana celular desempeñe una doble función: hacia adentro, debe evitar la entrada de ciertas sustancias y permitir el ingreso de otras, y hacia fuera, debe mantener ciertos materiales y permitir la salida de otros.

En la composición química de la membrana participan lípidos y proteínas que se disponen de una forma particular. La comunidad científica acepta el modelo que fue descripto en el año 1972 por Singer y Nicholson. Estos postularon que el fosfolípidos se dispone de una doble capa. Una parte importante de la molécula de proteínas que forman la membrana, atraviesan esta doble capa y sobresales hacia el exterior. Esas proteínas son importantes porque forman poros por los que pasan algunas sustancias. Otras proteínas no atraviesan la doble capa y reciben el nombre de proteínas periféricas y funcionan como enzimas.

Las moléculas que forman la membrana plasmática tienen cierta movilidad y se desplazan hacia los lados.

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