Materia viva

Biología. Propiedades. Composición. Biomoléculas orgánicas e inorgánicas. Morfología celular. Célula animal y vegetal

  • Enviado por: Catusa
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
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PROPIEDADESDE LA MATERIA VIVA

NIVELES DE LA MATERIA:

Átomo: constituidos de U. Subatómicas.

Moléculas: existen orgánicas e inorgánicas.

Macromoléculas: asociaciones de moléculas.

Célula: unidad estructural y funcional de los seres vivos.

Tejidos: asociación de células con funciones específicas.

Órganos y sistemas de órganos: asociación de tejidos especializados que en conjunto forman un organismo, sin embargo no todos los organismos multicelulares alcanzan el nivel de organización de sist. De órganos.

Individuos y poblaciones: Individuos: segunda U. Operacional de la materia. poblaciones: conjunto de individuos de la misma especie que se cruzan entre sí y que conviven en el espacio y tpo.

Comunidad: poblaciones que habitan un ambiente común en tpo determinado.

Ecosistema: componentes bióticos y abióticos que interactúan entre sí (tercera U. Operacional de la materia)

Biosfera: parte de la tierra en la que existe vida.

METABOLISMO:

Anabolismo: se sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas simples. Son reacciones endergónicas (captan energía).

Catabolismo: se desintegran moléculas grandes en moléculas pequeñas. Son exergónicas (liberan energía).

IRRITABILIDAD: capacidad del organismo de responder frente a un estímulo. Clases de irritabilidad:

Tactismo: repuestas propias de animales frente a estímulos del ambiente, el tactismo lleva el nombre del estímulo que lo provoca. Ej: fototactismo; respuesta a un estímulo luminoso.

Tropismo: respuestas de plantas frente a estímulos del ambiente, ej: fototropismo.

REPRODUCCIÓN

ADAPTACIÓN: ajustamiento al ambiente como resultado de la selección natural.

COMPOSICIÓN DE LA MATERIA VIVA

Enlace iónico

Enlace covalente: es el que da estabilidad a las moléculas biológicas.

Enlaces débiles

Enlaces de hidrógeno (puentes de hidrógeno): un átomo de hidrógeno es compartido por dos átomos, se encuentra en el agua.

Interacciones hidrofóbicas: asociación de grupos apolares (proteínas globulares), excluyendo al agua.

REACCIONES QUÍMICAS

REDOX: son importantes en el metabolismo celular porque liberan energía necesaria para producir ATP.

Hidrólisis y condensación: hidrólisis (enzimas digestivas y lisosomales): ruptura de un enlace covalente por la acción de una molécula de agua. Condensación: formación de un compuesto complejo con la liberación de una molécula de agua.

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

Agua: Constituye entre el 50% y 90% de la masa de los seres vivos y ocupa el 75% de la superficie terrestre.

  • Propiedades:

Alta tensión superficial: el líquido se comporta como una superficie elástica, capaz de sostener pequeñas partículas.

Alto calor específico: la cantidad de energía necesaria para subir en un grado la temperatura del agua es muy alta, gracias a lo que los seres vivos mantienen su temperatura constante.

Alto calor de vaporización: cantidad de calor requerido para que se evapore. Esto la convierte en un eficiente regulador de la temperatura externa.

Solvente universal: se puede separar en moléculas cargadas, haciendo que las moléculas polares se disuelvan en ella.

Tendencia a ionizarse: agua + agua = ión hidroxilo (OH-) + ión hidronio (H3O+)

Sales minerales:

  • Sodio (Na+) y potasio (K+): participan en la conducción del impulso nervioso.

  • Calcio (Ca+2): forma parte de huesos y dientes. Participa en la contracciñon muscular, coagulación sanguínea y en la sinapsis.

  • Fierro (Fe+2): forma parte de la hemoglobina (transporte de oxígeno).

  • Magnesio (Mg+2): forma parte de la clorofila (fase clara de la fotosíntesis).

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

Hidratos de carbono: formadas por C, H y O. Se clasifican por la cantidad de monómeros (azúcares) que poseen:

  • Monosacáridos: tienen hasta 7 carbonos, son blancos y solubles en agua. Su función es energética. Ej: glucosa.

  • Disacáridos: son 2 monosacáridos unidos por enlace covalente llamado glucosídico. Su función es energética. Ej: sacarosa o azúcar común (glucosa+ fructosa), maltosa o azúcar de malta (2 glucosas) y lactosa o azúcar de la leche (glucosa + galactosa).

  • Oligosacáridos: 3 o más monosacáridos, su función es de reconocimiento celular ya que están en la membrana celular como glucolípidos o glucoproteínas.

  • Polisacáridos: sabor dulce, insolubles en el agua y no forman cristales. Los de importancia biológica están constituidos por cadenas de glucosa y son:

Glucógeno: reserva energética en animales. Se almacena en el hígado y músculos estriados.

Almidón: reserva energética vegetal.

Celulosa: forma la pared celular en vegetales. Posee enlaces beta que no podemos romper

Lípidos: son hidrofóbicos, se clasifican por función:

  • DE RESERVA ENERGÉTICA:

    • Ácidos grasos: formados por una cadena de hidrocarburos (CH) con un grupo carboxilo en sus extremos:

    Ácidos grasos saturados: presentan enlaces simples en su molécula.

    Ácidos grasos insaturados: presentan enlaces dobles en su molécula. De éstos se puede obtener energía.

    • Triglicéridos: formados por un glicerol (alcohol) y de uno a tres ácidos grasos unidos por enlaces éster. Son reservas energéticas en animales y vegetales, también son aislantes térmicos.

  • ESTRUCTURALES:

    • Ceras: son lubricantes o impermeabilizantes.

    • Fosfolípidos: formados por un glicerol, dos ácidos grasos y un ácido fosfórico a la que se une un grupo polar. Constituyen membranas biológicas.

    • Esteroides: sales biliares, colesterol, hormonas sexuales, de la corteza suprarrenal y vitamina D. El colesterol es el más abundante y se encuentra en membranas celulares y es precursor de hormonas sexuales.

    • Terpenos

    Proteínas: funciones:

    • Transporte: hemoglobina y bomba sodio potasio.

    • Movimiento

    • Estructural: colágeno y elastina.

    • Inmunológica: anticuerpos o inmunoglobulinas.

    • Generación y transmisión de señales:

    Su unidad básica es el aminoácido, que está formado por un grupo amino (NH2), y un grupo carboxilo (COOH) unidos a un C central más un radical. Se unen por enlaces peptídicos (covalentes).

    Niveles de organización:

    • Primaria: secuencia de aminoácidos. Ej: insulina.

    • Secundaria: plegamiento de la cadena de aminoácidos en hélice alfa o plegada beta.

    • Terciaria: puede ser esférica o globular.

    • Cuaternaria: unión de 2 o más cadenas de polipéptidos. Ej: hemoglobina.

    Ácidos nucleicos: su unidad básica es el nucleótido, compuesto una pentosa (ADN: desoxirribosa, ARN: ribosa) , un grupo fosfato que establece un enlace fosfodiéster y

    de bases nitrogenadas , las cuales se dividen en :

    • Pirimídicas: tiene un anillo y son citosina, timina (ADN) y uracilo (ARN)

    • Púricas : tienedos anillos y son adenina y guanina.

    Éstas se unen de la siguiente forma: adenina--timina o uracilo , guanina---citocina. (- son los puentes de hidrógeno).

    Los nucleótidos puedes estar conformando ácidos nucleicos o sueltos, participando en el metabolismo como el ATP, que es la fuente energética de todas las células.

    • ADN: está formado por 2 hebras antiparalelas que forman una hélice en sentido 5' a 3'y de 3' a 5'. Se desnaturaliza por calor o pH extremos.

    • ARN: se sintetiza del ADN , está formada por una hebra y hay 3 tipos en eucariontes como en procariontes:

    • ARN mensajero: transporta la información copiada desde el ADN hasta los ribosomas.

    • ARN transferencia: transporta aminoácidos hasta los ribosomas.

    • ARN ribosomal: junto a proteínas constituye los ribosomas (sitios de síntesis protéica).

    MORFOLOGÍA CELULAR

    Teoría celular:

    • La célula es la unidad estructural de todos los seres vivos.

    • La célula es la unidad funcional de todos los seres vivos.

    • Toda célula proviene de otra preexistente.

    Variables que afectan la función y forma celular: de origen genético, la interacción que tengan con otras células, la relación del tamaño del núcleo y su citoplasma.

    Procariontes: no poseen un núcleo organizado ni ningún organelo aparte de los ribosomas. Como no tiene mitocondrias obtiene energía de unas invaginaciones de su membrana llamadas mesosomas. Su ADN está en el citoplasma en forma circular y no asociado a proteínas. También poseen pared celular. Ej: bacterias y cianobacterias.

    Eucariontes: tienen membrana nuclear (carioteca), y su ADN se encuentra dentro y está asociado a proteínas (cromatina), poseen organelos y su metabolismo es aeróbico.

    Organización estructural y funcional de la célula animal:

    • Membrana plasmática o celular:

    • Composición qca:

    • Lípidos: ordenados en doble capa o Bicapa lipídica en la que se insertan proteínas. Este modelo se llama mosaico fluido. Los lípidos que la constituyen son :

    Fosfolípidos: son anfipáticos, por lo que sus cabezas polares están en contacto con el medio acuoso, mientras que sus colas hidrofóbicas, forman su estructura interna. Su estructura es fluida por lo que permiten el movimiento dentro de ella.

    Colesterol: se encuentran intercalados entre los fosfolípidos, proporcionando estabilidad mecánica y reduciendo su permeabiliadad.

    • Proteínas: están insertadas en la bicapa lipídica. Existen dos tipos:

    Transmembrana o integrales: atraviezan completamente la membrana. Pueden ser proteínas canal, que forman poros para que pasen los iones (canales iónicos), o proteínas transportadoras o carrier, que hacen pasar a sustancias de mayor tamaño, para lo que deben experimentar un cambio conformacional o alostérico (carrier de glucosa).

    Periféricas: sobresalen solo por una cara de la membrana.

    • Transporte por la membrana:

    Transporte pasivo: no requiere de energía (ATP) y se realiza a favor de la gradiente de concentración (de mayor concentración a menor concentración):

    • Difución simple: moléculas pequeñas y sin carga eléctrica como los gases.

    • Difución facilitada: iones y aminoácidos son transportados a través de proteínas transmembrana.

    • Osmosis: movimiento del agua.

    En solución hipertónica: la célula liberará agua, arrugándose en el fenómeno de crenación (cel animal) o plasmólisis (cel vegetal).

    En solución hipotónica: la célula captará agua, rompiendo la membrana celular en el fenómeno de citólisis (cel animal) o generará una presión en su pared celular, presión de turgencia (cel vegental).

    En solución isotónica: no hay movimiento de agua, ya que su concentración es igual dentro y fuera de la célula.

    Transporte activo: va en contra de la gradiente de concentración y requiere de energía. Ej: bomba sodio potasio.

    Transporte de macromolécula: utilizan vesículas rodeadas de membrana plasmática en cuyo interior viajan las sustancias, requiere de energía:

    • Endocitosis: incorporación de sustancias a la célula. Tipos:

    Fagocitosis: microorganismos o moléculas muy grandes. Se lleva a cabo en células especializadas (glóbulos blancos, protozoos, etc..).

    Pinocitosis: moléculas pequeñas. Se lleva a cabo en todo tipo de células.

    Una vez que han penetrado en el interior celular, los lisosomas se unen a las sustancias, para luego procesarlas.

    • Exocitosis: partícula transportada hacia el exterior de la célula.

    • Diferenciaciones de la membrana:

    Microvellosidades: son proyecciones en forma de dedos que aumentan la superficie de absorción de la membrana.

    Uniones celulares: tipos:

    • Estrechas u oclusivas: se sella el espacio intercelular.

    • Intermedias: una banda circunda las células.

    • Desmosomas: uniones puntuales entre células.

    • De hendidura, comunicación celular o nexus: proteínas de membrana conectan a dos células.

    • Citoplasma: formado por citosol, citoesqueleto y organelos.

    • Citosol: agua en que se disuelven sustancias orgánicas.

    • Citoesqueleto: red de proteínas filamentosas. Formado por:

    • Microfilamentos: tienen aspecto de hebras y están formados por actina. Su función es ayudar al movimiento celular como en la citodiéresis y contracción celular.

    • Filamentos intermedios: son asociaciones de proteínas fibrosas, conformando al componente más estable del citoesqueleto. Forma parte de los desmosomas y las uniones intermedias.

    • Microtúbulos: están formados por la proteína tubulina , participan en los movimientos celulares de la mitosis y en la estructura de flagelos, cilios, centriolos y cuerpos basales.

    • Centríolos: formados por 9 tripletes de microtúbulos.

    • Cilios y flagelos: constituidos por microtúbulos, están envueltos en membrana plasmática y el movimiento que generan consume ATP. Los flagelos son pequeños y numerosos, en cambio los cilios son más largos y generalmente no hay más de uno por célula. Los cilios participan en la locomoción activa de organismos unicelulares y los flagelos, de células unicelulares como los espermatozoides.

    • Organelos:

    • Ribosomas: se encuentran en eucariontes y procariontes, pueden estar libres en el citoplasma o asociados al retículo endoplasmático rugoso. Están constituidos por ARN ribosomas y proteínas. Su función es la síntesis de proteínas.

    • Retículo endoplasmático: existen dos tipos:

    • Retículo endoplasmático liso (REL): sintetiza lípidos, detoxifica a la célula de sustancias provenientes del medio externo, como drogas y medicamentos y regula la cantidad de calcio presente en las células musculares, almacenándolo.

    • Retículo endoplásmico rugoso (RER): los ribosomas están adheridos a él. Sintetiza proteínas de exportación al adherirles un hidrato de carbono y luego las envía al aparato de golgi.

    • Membrana nuclear o carioteca: es la envoltura del núcleo y se continúa con el REL y el RER. Está constituída por dos membranas y presenta poros.

    • Aparato de golgi: se presenta en casi todas las células, siendo más abundante en las excretoras. Entre sus funciones están la maduración y acondicionamiento de las sustancias provenientes del retículo endoplásmico, la formaciñon del acrosoma en los espermatozoides y concentración y empaquetamiento de las enzimas hidrolíticas dentro de una vesícula, dando origen a los lisosomas.

    • Lisosomas: vacuolas originadas del aparato de golgi. Contienen enzimas hidrolíticas, son responsables de la digestión celular y de la destrucción de las células que ya han cumplido su función, por lo tanto, también son responsables del envejecimiento celular.

    • Peroxisomas: degradan al agua oxigenada a agua y oxígeno, protegiendo a la célula del acumulamiento de peróxido de hidrógeno.

    • Vacuolas: existen digestivas, de secreción y de almacenamiento de agua (en células vegetales).

    • Mitocondrias: formadas por dos capas, una externa lisa, y otra interna y plegada, que forma las crestas mitocondriales y sobre éstas, se encuentran las partículas F, donde están las enzimas necesarias para la fosforilación oxidativa. En el espacio interior de las mitocondrias hay un material gelatinoso llamado matriz mitocondrial, donde están las enzimas encargadas del ciclo de Krebs, ADN y ribosomas.

    La función ppal. De las mitocondrias es generar ATP, a través de la respiración celular.

    Organización estructural y funcional de la célula vegetal:

    Es en general muy parecida a la célula animal, a excepción de:

    • Pared celular: está al exterior de la membrana plasmática. Es rígida, fuerte y muy porosa, está compuesta por 3 tipos de polisacáridos (celulosa, hemicelulosa y pectina) y varias glucoproteínas. También se distinguen una pared primaria y secundaria.

    La pared celular protege a la célula de tracciones mecánicas, da consistencia a los diferentes órganos de la planta y actúa como límite resistente.

    • Citoplasma: poseen una gran vacuola que almacena agua y ocupa casi todo el espacio del citoplasma.

    • Organelos característicos:

    • Glioxisomas: están relacionados con el metabolismo de los triglicéridos.

    • Plastidios: están limitados por una membrana y los más importantes son los cloroplastos.

    • Cloroplastos: se encuentran exclusivamente en las células vegetales fotosintéticas. Su envoltura celular presenta dos membranas. Poseen el estroma, que es su cavidad interna y está compuesta por enzimas implicadas en el metabolismo fotosintético. También poseen tilacoides, que son sacos aplanados y apilados como monedas, estas pilas se llaman granas. En la membrana de los tilacoides se encuentran los pigmentos fotosintéticos (clorofila y carotenoides), la cadena transportadora de electrones y la enzima ATP sintetaza, entre otros.

    METABOLISMO CELULAR

    Es la totalidad de transformaciones bioquímicas que ocurren en un organismo.

    Se divide en catabolismo (reacciones exergónicas en donde hay oxidación de un sustrato ) y anabolismo (reacciones endergónicas en donde hay reducción de un sustrato).

    Los procesos celulares obedecen a las leyes de la termodinámica:

    1ª ley de termodinámica: la energía no se crea ni destruye, solo se transforma.

    2ª ley de termodinámica: en cada transformación química, una parte de la energía se libera en forma de calor.

    • Catabolismo celular y respiración celular:

  • Catabolismo de la glucosa: la respiración aeróbica es la oxidación de la glucosa en dióxido de carbono y agua. Etapas:

    • Glucólisis: lisis de la glucosa, se realiza en el citoplasma celular en ausencia de oxígeno. La glucosa se divide en dos moléculas de 3 carbonos llamadas ácido pirúvico. De este modo se obtiene ATP y NADH.

  • Catabolismo del piruvato: puede hacerse anaeróbica o aeróbicamente.

    • Anaeróbicamente o fermentación: con la fermentación alcohólica (vegetales y levaduras) se convierte en etanol y por fermentación láctica ( músculo esquelético y procariontes), en ácido láctico. Regenera el NAD para que se continúe realizando la fase productora de ATP de la glucólisis pero es considerada un proceso energéticamente pobre.

    • Aeróbicamente: sigue un proceso oxidativo:

    Acetilación: se degrada el ácido pirúvico a acetil coA en la matriz mitocondrial.

  • Ciclo de krebs: es una vía anfóbica (se realiza en procesos anabólicos y catabólicos) y se realiza en la matriz mitocondrial, donde la acetil coA es oxidada a CO2 y H2O. El NAD y el FAD son convertidos en NADH y FADH, quienes donarán electrones para la siguiente etapa.

  • Transporte de electrones y síntesis de ATP: se lleva a cabo en la membrana mitocondrial interna e implica la oxidación liberadora de energía. Hay una cadena de electrones que proporciona la enrgía necesaria para que la ATP sintetaza forme ATP, en un proceso llamado fosforilación oxidativa.

    • Anabolismo celular y fotosíntesis: la fotosíntesis es la transformación de la energía luminosa en energía qca, y se realiza en el cloroplasto. Consta de dos fases:

  • Fase clara : es dependiente de luz y la clorofila la captura, se realiza la fotolisis del agua, rompiéndola en e-, p+ y oxígeno y finalmente se sintetiza ATP y NADPH en el proceso llamado fosforilación.

  • Fase oscura o fijación del carbono: se lleva a cabo en el estroma y al utilizar el ATP y NADPH, se reduce el CO2 en glucosa en el ciclo de calvin.

  • NÚCLEO CELULAR

    Compuesto por carioteca, cromatina y matriz nuclear.

  • Carioteca: es la envoltura nuclear y está formada por dos membranas concéntricas perforadas por poros, formando el complejo poro. Su función es separar al material genético del citoplasma y regular el paso de sustancias a través de ella.

  • Cromatina: está constituido por ADN y proteínas (histonas) que están asociadas al material genético.

  • Cromosomas: es cromatina condensada y aparecen solo en la división celular.

  • Clases de cromosomas:

    • Matacéntrico: brazos iguales.

    • Submetacéntrico: brazos de distinto largo.

    • Acrocéntrico: un brazo muy corto.

    • Telocéntrico: el centrómero está en uno de los extremos.

    Componentes del cromosoma:

    • Cromátida: los dos elementos simétricos que podemos diferenciar en un cromosoma se llaman cromátidas y están formadas por solo una molécula de ADN.

    • Centrómero: región del cromosoma donde convergen las fibras del huso mitótico.

    • Cinetocoro: disco protéico que se encuentra dentro del centrómero.

    • Cromómeros: acúmulos de material cromatínico que aparecen como cuentas de collar y que participan en el apareamiento de los cromosomas homólogos en la meiosis.

    • Telómero: extremos de los cromosomas.

    • Constricción secundaria: lugar donde el cromosoma se hace más “flaquito”.

    • Satélites: cuerpo esférico separado del resto por una constricción secundaria.

    Los cromosomas se presentan en número par en la especie, y cada uno de los componentes del par, se llama cromosoma homólogo.

    Las células somáticas tienen dos juegos de cromosomas y se les designa diploides (2n), mientras que las sexuales poseen solo uno y se les llama haploides (n). El número diploide es el característico de la especie.

    El cariotipo son todas las características de un conjunto cromosómico característico de una especia, como el número de cromosomas, su forma, etc...

  • Nucléolo:están constituidos por ARN ribosomal y proteínas ribosomales (ribonucleoproteínas) y ciertos pigmentos de ADN (donde se encuentran los genes para el ARN mensajero). La cantidad de nucléolos es el mismo para todas las células de un individuo y este organelo desaparece durante la división celular. En los nucléolos se sintetiza ARN ribosomal y se ensamblan las unidades ribosomales.

  • CICLO CELULAR

  • Interfase: en él, las células realizan sus tareas específicas, por lo que actúa su batería enzimática. Se divide en G1, S y G2.

  • G1: viene después de la mitosis, y aquí es donde la célula se diferencia. Algunas células se salen del ciclo hacia la etapa G0, en donde alcanzan un grado máximo de diferenciación y no entran en mitosis, como las neuronas. Al final de esta etapa, los centríolos comienzan a separarse y duplicarse.

  • S: aquí se replica el ADN de la célula, también se sintetizan proteínas nucleares.

  • G2: se producen los preparativos para la división celular y se completa la división de los centríolos.

  • Para el desarrollo correcto de un individuo, se debe controlar el ciclo celular, por lo que también hay una muerte celular programada, conocida como apoptosis.

  • Mitosis: es la división del núcleo (la división del citoplasma se denomina citodiéresis). Se divide en 4 etapas:

  • Profase: la cromatina comienza a condensarse para formar cromosomas. Los centríolos emiten fibras llamadas áster y comienzan a migrara hacia los polos. Desaparece la envoltura nuclear.

  • Metafase: se distinguen los cromosomas y se ordenan en la línea media de la célula, formando la placa ecuatorial. Las fibras del huso se insertan en el centrómero de los cromosomas, en una estructura llamada cinetocoro.

  • Anafase: el centrómero de cada cromosoma se separa y ocurre la migración de los cromosomas.

  • Telofase: los cromosomas ya están en los polosy el huso comienza a dispersarse. Se reorganiza la carioteca y en cada núcleo reaparecen los nucléolos.

  • Citodiéresis o citosinesis: aparece un surco en la membrana plasmática, que estrangula al citoplasma y lo separa en las células animales. En las células vegetales, aparece un tabique en la región central de la célula, separándola en dos. También en las células vegetales no hay centríolos, por lo que el huso mitótico se organiza a partir de los centros amorfos de la célula (centro organizador nucleolar).

  • Control del crecimiento y reproducción celular: hay 3 métodos:

    • Factores de crecimiento provenientes de otros lugares del organismo.

    • Se detiene cuando el espacio disponible se agota (inhibición por contacto).

    • Se detiene por la acumulación de desechos de la propia célula (retroacción negativa).

  • Diferenciación celular: no es el resultado de un pérdida de genes, si no de una activación y/o represión selectiva de diferentes sistemas genéticos.