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.
______________________________________________________________________
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.
______________________________________________________________________
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.
______________________________________________________________________
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.
______________________________________________________________________
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)
______________________________________________________________________
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.
______________________________________________________________________
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.
______________________________________________________________________
