Biología

Citología e Histología Vegetal y Animal

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TEMA 1. INTRODUCCIÓN.

Propiedades de los seres vivos.

Estructuras muy organizadas capaces de mantenerse y renovarse, autorreplicarse y ensamblarse, efectuando un consumo continuo de energía.

Composición química de los seres vivos.

Las moléculas presentes en todos los seres vivos son iguales, lo que hace pensar en un ancestro común.

Elementos que forman parte de los seres vivos:

Tienen que ser escogidos del entorno, formando parte de la corteza terrestre o de la atmósfera. La primera limitación es la composición de la corteza y la atmósfera. Los criterios son que sea abundante y asequible. La composición de un ser vivo no es la misma que la de la corteza o la atmósfera sino que unos elementos se escogen antes que otros.

Elementos más abundantes: son abundantes y necesarios para los seres vivos. C, N , H y O.

Elementos traza: presentes en mínima proporción, como el Al.

El He es inerte, no forma parte de los seres vivos.

El C abunda mucho porque es capaz de formar moléculas muy largas con enlaces distintos, lo que da lugar a muchos compuestos diferentes. El Si también forma cadenas pero más cortas (menos variación) y la energía del enlace Si-O es muy alta, formando moléculas muy estables, prácticamente inmutables e imposibles de sintetizar.

Respuesta frente al agua:

La vida transcurre en entorno acuoso por lo que si un elemento debe formar parte de una célula debe responder bien al agua. El Al está en forma de hidróxidos muy insolubles, pero como el Fe es más soluble se escoge antes.

Bioelementos:

Se escogen los elementos más pequeños de cada grupo porque forman enlaces más estables. El Co o el V son más grandes pero cumplen funciones especiales.

- El P y el S son componentes de todos los seres vivos (S de proteínas y P de ácidos nucleicos).

- Iones: Na, Mg, Cl, K, Ca...

Al y Si: a pesar de ser abundantes no son mayoritarios de seres vivos.

- Eltos traza: Fe, Cu, Co, Zn, Mn... presentes en todos los organismos en pequeña cantidad. Y, Mo sólo en algunos.

Enlaces:

C-H, C-C, C=C, O-H, C-O, C=O, N-H, C-N, C=N, P-O, P=O ...

Los enlaces no covalentes son muy importantes para la estructura tridimensional de la proteína.

Enlaces esenciales:

Amida: aminoácidos para dar proteínas. -N-CO-

Tioéster: aporta energía en metabolismos. -C-S-CO-

Fosfoanhidro: aporta energía en metabolismos. O- O-

- P - O - P -

O- O-

Biomoléculas.

Reactividad de las biomoléculas:

Depende de los grupos funcionales:

Hidroxilo, carbonilo, carboxilo, aldehído, amino, imino, tiol, fosfato, pirofosfato, fosforito.

Todas las reacciones de la célula están catalizadas de manera específica, tanto que distinguen hasta estereoisómeros. Por ello de todas las reacciones posibles sólo ocurren algunas.

Abundancia de las biomoléculas:

El 70% del peso de una célula es agua.. Las moléculas más abundantes son:

macromoléculas 20% (hidratos de carbono, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos) y moléculas pequeñas e iones en menor proporción.

Las moléculas pueden ser muy grandes como el DNA porque porta mucha información, si una proteína debe unir varios ligandos ha de ser grande. Para sintetizar moléculas grandes hacen falta muchas reacciones y muchos intermediarios, que ocupan espacio. Por ello las macromo-léculas están formadas por monómeros.

Macromoléculas.

Hidratos de carbono.

Polisacáridos formados por monosacáridos. Como tienen muchos grupos OH son polares y solubles. Las pentosas son importantes por constituir los ácidos nucleicos.

Funciones:

- Almacén de energía: glucógeno, almidón.

- Estructural: celulosa en paredes celulares.

Los monosacáridos se unen por medio de enlaces glicosídicos.

Lípidos

Apolares e hidrofóbicos. El ácido graso es el lípido más sencillo (cadena hidrocarbonada con carboxilo al final). Los lípidos son ácidos grasos más glicerol, lo que da una grasa (triglicéri-do), Su función es exclusivamente reserva de energía. Cuando sobra energía se sintetizan grasa para luego movilizarlas. Si en lugar de reaccionar con 3 ácidos grasos un sustituyente es un derivado del fosfato se crea un fosfolípido que tiene 2 partes, una apolar (ácido graso) y otra muy polar (fosfato). Es una molécula anfipática muy importante en la constitución de membranas.

Ácidos nucleicos

Son polinucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster. Cada nucleótido está formado por 3 partes:

Ribosa + base nitrogenada + fosfato

Como hay 5 bases nitrogenadas derivadas de purinas y pirimidinas hay 5 nucleótidos distintos.

Los genes se localizan en el DNA . El DNA y el RNAm cumplen funciones de expresión e información.

Hay nucleótidos que tienen función propia como el ATP.

El RNA tiene ribosa y el DNA desoxirribosa (porque le falta 1 OH).

Proteínas.

Aminoácidos unidos en polipéptidos unidos por enlaces amida (peptídicos). En el mismo carbono (ð) tiene el grupo amino y el carboxilo, las diferencias surgen en los huecos, pues puede tener sustituyentes polares y apolares. Las proteínas están formadas por 20 aminoácidos esenciales. Son las moléculas más diversas en cuanto a tipo de función y estructura. Funciones:

- Enzimática: catalizadores de todas las reacciones.

- Transportadora: transporte de O2 por la hemoglobina.

- Estructural: colágeno, queratina.

- Defensa celular: anticuerpos.

- Señalización celular: hormonas.

Tal diversidad se consigue combinando monómeros para formar moléculas muy largas. Número de posibilidades: NL donde N es el número de monómeros existentes y L número de monómeros de la molécula.

Reactividad entre biomoléculas.

En la célula hay muchas moléculas juntas, por lo que hay muchas reacciones posibles.

Degradación:

Hay reacciones que degradan las moléculas convirtiendo los polímeros en monómeros que se pueden volver a utilizar o hidrolizarlos para obtener energía.

Síntesis:

Se sintetizan monómeros y luego a partir de ellos polímeros, igual para estructuras supramoleculares. Sintetizar algo implica aumentar el orden, los seres vivos se ordenan y mantienen su orden. Los procesos desfavorecidos termodinámicamente se hacen a expensas del entorno, desordenándolo por cesión de calor. Es necesario un aporte contínuo de energía para impulsar procesos no favorables. La energía se extrae del entorno, se transforma y se usa para trabajos de la célula (movimiento, síntesis).

La célula.

Nota: en esta imagen se puede observar todos los organelos que integran una célula vegetal

Unidad estructural y funcional de los seres vivos más pequeña. La célula se puede definir como pequeños corpúsculos integrados por:

-Una masa de citoplasma envuelta por una membrana, en esta membrana se encuentra otro corpúsculo llamado núcleo.

-Individualidad: Todas las células están rodeadas de una envoltura,que puede ser una bicapa lipídica que las separa y comunica con el exterior.

-Contienen un medio interno acuoso, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares.

-Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese.

-Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo.

Las células pueden tener gran diversidad de tamaños, desde 0.5 ðm hasta centímetros. Las células se clasifican en:

Procariotas:

Bacterias, carecen de compartimentos interiores, ni siquiera para el DNA.

Eucariotas:

Más complicadas y grandes, tienen muchos orgánulos y compartimentos de membrana definida. La composición de cada compartimento es definida.

Morfología de las procariotas:

- Membrana plasmática: rodea a la célula manteniendo la individualidad. Hay muchos transportadores para meter o sacar moléculas. Además tiene la función de producir energía creando un gradiente de concentración para que cuando se deshaga usar esa energía. Para crear este gradiente se usa energía procedente de nutrientes o del sol.

- Pared celular: tienen un papel importante en actividades como absorción, transpiración, tras locación, secreción y reacciones de reconocimiento, como en los casos de germinación de tubos polínicos y defensa contra bacterias u otros patógenos.

- Citoplasma: parte interior de la membrana, donde están el resto de componentes celulares: proteínas, casi todos los enzimas, ribosomas... El DNA en procariotas tiene una estructura fibrosa irregular y es de forma circular.

-Retículo Endóplasmatico liso y rugoso: sistema de canales membranosos que pueden o no estar tapizados ribosomas, que son partículas de ARN y proteínas. Son conductos que atraviesan el citoplasma y van de la membrana celular a la membrana nuclear.

- Pili: filamentos cortos empleados en la adhesión.

- Filamentos: movimiento celular y citoesqueleto.

Morfología de las eucariotas:

- Membrana plasmática: permite entrada o salida de componentes mediante multitud de transportadores específicos. Así mismo tiene muchos receptores de señales. No está relacionada con la producción de energía.

-Núcleo: es un organelo que se encuentra en el centro de las células. Tiene una bicapa y tiene poros, y además, la capa que lo rodea se le conoce como membrana nuclear. Dentro del núcleo se encuentra el ADN.

-Nucleolo: La función principal del nucleolo es la producción y ensamblaje de los componentes ribosómicos.

Formaciones membranosas.

-Mitocondria: usina energética donde la energía almacenada en los enlaces de los hidratos de carbono se convierte en energía útil para la célula, en forma de ATP.

- Retículo endoplásmico: serie de sacos membranosos

-Aparato de Golgi: pilas de sacos membranosos que modifican las proteínas y los lípidos, sintetizan carbohidratos y empacan moléculas para su transporte

Cloroplastos: se encuentra cerca del núcleo, forma vesículas secretoras que van de la superficie de la célula.

- Mitocondrias: es donde se fabrica mayor cantidad de energía (ATP) en la célula. La membrana interna de las mitocondrias es igual a la membrana plasmática de los procariotas. Membrana interior presenta múltiples pliegues y se supone que parasitaban células hasta que se integraron, pues poseen su propio DNA para sintetizar sus proteínas.

Lisosomas: bolsas de pH muy ácido donde se hidrolizan los compuestos.

Por lo tanto podemos inferir que:

Membrana plasmática:

Presente en organismos o células Eucariotas