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TEMA 1
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Características de los seres vivos
La vida se puede definir como una propiedad que emerge de las interacciones moleculares que se establecen entre los componentes organizados de un sistema complejo, capaces de utilizar fuentes de energía. Las tres funciones más importantes que todo ser vivo realiza son las siguientes:
Función de nutrición
Función de reproducción
Función de relación
Las características de los seres vivos son:
Obtención de energía. Los seres vivos necesitan un aporte continuo de energía para mantener su alto grado de organización, esta obtención de energía se lleva a cabo mediante la función de nutrición (esta puede ser autótrofa, el ejemplo de las plantas o heterótrofa, por ejemplo los animales). La obtención de energía ya sea mediante la luz o mediante alimentos se consigue mediante un complejo esquema de reacciones químicas, catalizadas por enzimas y que forman el metabolismo,
Autoperpetuación; los organismos vivos poseen la información genética necesaria para desarrollar estructuras y funciones que sean eficaces para sobrevivir y propagarse en el ambiente en el que viven. Se logra mediante las funciones de relación y reproducción.
- Función de relación; garantiza la supervivencia en un ambiente hostil y cambiante. Permite al individuo recoger información del ambiente externo o del ambiente interno, enterarse de lo que ocurre en su entorno y captar estímulos mediante los receptores para a continuación elaborar una respuesta para este estímulo
- Función de reproducción; prolonga la materia viva a lo largo del tiempo y del espacio, asegura la continuidad del individuo como especie (no como organismo aislado). Los seres vivos dan lugar a otros seres vivos que pueden ser idénticos a los padres (reproducción asexual) o con algunas características diferentes (reproducción sexual)
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Niveles de organización de la materia
El concepto de organización de la materia según J.Needham explica que dentro del universo tanto en el mundo inanimado como en el viviente existe una jerarquía de diversos niveles de complejidad y por tanto de organización, de manera quecada nivel contiene como componentes a todos los inferiores y a su vez un nivel determinado es componente de todos los superiores
¿Cómo se organiza la materia en una jerarquía de niveles de complejidad?
Niveles de organización abiótico: Según la teoría del Big Bang, la materia del universo comenzó en forma de partículas elementales (quarks y leptones) que se organizaron para dar lugar a las partículas subatómicas (protones y neutrones del núcleo y electrones de la corteza)
La asociación de patículas del núcleo y de la corteza forman átomos, que a su vez constituyen las moléculas al unirse mediante enlaces. Algunas de ellas pueden llegar a formar macromoléculas de gran peso molecular (proteínas, ácidos nucleicos)que a su vez forman orgánulos (núcleo, membranas, mitocondrias)
Niveles de organización bióticos: Solo puede hablarse de vida a partir del nivel celular
La célula es la unidad mínima estructural y funcional* de todos los organismos, manifiesta propiedades vitales gracias a las actividades coordinadas e integradas que llevan a cabo sus orgánulos y complejos supramoleculares
Una sola célula procariota o eucariota puede formar un organismo unicelular
Los organismos pluricelulares están formados por un número elevado de células eucariotas.
Dentro del nivel pluricelular se distinguen organismos sin verdaderos tejidos (esponjas, hongos...) y otros con verdaderos tejidos en los que las células se han especializado para realizar funciones distintas mediante una transformación estructural y fisiológica.
Los organismos más complejos poseen tejidos que se asocian formando órganos especializados en determinadas funciones (riñones, hígado). Varios órganos pueden evolucionar adaptándose para realizar una misma función, por lo que se encuentran integrados en el nivel de sistemas de órganos del organismo pluricelular
También pueden distinguirse otros niveles más complejos: los individuos de una especie que vive reunidos formando una población, el conjunto de poblaciones vegetales y animales que habitan en una misma área constituye la comunidad o biocenosis
Las interacciones entre la biocenosis y el biotopo forman el ecosistema, el conjunto de todos los ecosistemas forman la biosfera o ecosfera
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La unidad química de los seres vivos
LOS BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGÉNICOS:
Todos los seres vivos están formados por unas pocas decenas de elementos químicos que reciben el nombre de bioelementos o elementos biogénicos. Estos elementos fueron probablemente seleccionados por sus características en la primera etapa de la historia de la Tierra.
Las combinaciones de estos elementos dan lugar a las moléculas biológicas o biomoléculas
Biomoléculas mayoritarias: Constituyen más del 98% de la masa total de la materia viva y pueden de dos tipos
- Bioelementos mayoritarios primarios; forman el 95% de la materia viva y tiene una gran capacidad para combinarse mediante enlaces covalentes y formar las biomoléculas orgánicas e inorgánicas más importantes
- Bioelementos mayoritarios secundarios; son 5 bioelementos que aparecen en menor proporción en los organismos pero participan en importantes funciones biológicas.
Oligoelementos: constituyen el resto de los bioelementos que son imprescindibles para los seres vivos, aun que en proporciones muy pequeñas. Algunos son necesarios para todos los seres vivos y otros solamente en algunas especies.
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Las biomoléculas
Las biomoléculas son moléculas que forman la materia de los seres vivos, están formadas por distintas combinaciones de bioelementos y las hay de dos grandes tipos:
Biomoléculas inorgánicas
Biomoléculas orgánicas
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Biomoléculas inorgánicas
Las biomoléculas inorgánicas son moléculas sencillas, que también se encuentran en el medio natural, es decir, fuera de los seres vivos. Son el agua, las sales minerales y los gases.
EL AGUA:
El agua es la biomolécula más abundante en los seres vivos ya que forma entre un 65% y un 95% de su composición. Es abundante debido a sus propiedades ya que favorecen a los seres vivos.
La molécula de agua es una molécula neutra
Cada molécula de agua se encuentra rodeada de otras 4 moléculas mediante enlaces simples (puentes de hidrógeno) pero como el número de moléculas unidas es muy grande difícil romperlos.
Las propiedades del agua son las siguientes:
Acción disolvente; El agua es el disolvente universal, ya que casi todo se puede disolver en el agua. Tiene la capacidad de formar puentes de hidrógeno con otras moléculas. Casi todas las reacciones tiene lugar en el agua
Elevada fuerza de cohesión: las moléculas de agua se unen unas a otras con enlaces simples (puentes de hidrógeno) pero como el número de moléculas unidas es muy grande difícil romperlos.Esto significa que no es fácil reducir su volumen mediante la presión, pues las moléculas de agua están unidas entre sí manteniendo unas distancias intermoleculares más o menos fijas.
Elevada fuerza de adhesión: Muchos insectos pequeños pueden andar por encima del agua (por ejemplo, los piojos). No sólo se pueden unir moléculas de agua entre sí, también se pueden unir a otras moléculas
Elevado calor específico: El agua por su naturaleza tiene la capacidad de almacenar gran cantidad de calor/energía y sirve co regulador de temperatura (actúa como termoregulador)
Elevado calor latente de vaporización: El agua necesita mucha energía para cambiar de estado
Sólido -> Temperatura inferior a 0ºC
Líquido -> Temperatura entre 0ºC y 100ºC
Gaseoso -> Temperatura superior a 100ºC
El agua en estado sólido es menos densa que en estado líquido: En estado sólido el agua es menos densa que en estado líquido
LAS SALES MINERALES
Estas pueden ser solubles e insolubles en el agua y ambos tipos son importantes para los seres vivos.
Sales minerales solubles. Participan en la regulación del pH y de los procesos osmóticos, de los que depende el paso del agua a través de las membranas celulares y son importantes para ciertos procesos fisiológicos como la transmisión de impulsos nerviosos.
Sales minerales insolubles. Forman estructuras que desempeñan funciones de sostén y protección. Están presentes en el esqueleto de los vertebrados, en los caparazones y exoesqueletos de muchos invertebrados.
GASES
Los más importantes son el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono (CO2) que participan en los procesos de fotosíntesis y resporación
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Biomoléculas orgánicas
Las biomoléculas orgánicas son características e la materia viva y están formadas por cadenas de átomos de carbono unidos entre sí por enlaces covalentes y a lo que se les unen átomos de hidrógeno, nitrógeno u otros elementos.
Son moléculas lineales, ramificadas o cíclicas
Las grandes biomoléculas orgánicas (proteinas o ácidos nucleicos) se forman por polimerización de unas unidades o monómeros (moléculas orgánicas más sencillas) pueden estar unidas por diferentes tipos de enlaces:
Hay 4 grandes biomoléculas orgánicas; estas son:
Glúcidos
Lípidos
Proteínas
ácidos nucleicos
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Glúcidos
GLÚCIDOS:
Son biomoléculas formadas por C,H y O que desempeñan diferentes funciones en los organismos. Los más sencillos son monosacáridos, de los que derivan todos los demás por polimerización,oxidación, reducción o sustitución de grupos
El enlace típico por el cual se unen se denomina O-Glucosídico
Monosacáricos; Son polialcoholes, es decir, tienen un grupo hidroxilo en cada uno de sus átomos de carbono excepto en uno de ellos, que forma parte d eun grupo carbonilo. Esto da lugar a dos grandes grupos de monosacáridos:
Las aldosas (polihidroxialdehídos) que presentan el grupo carbonilo en el extremo de la cadena
Las cetosas (polihidroxicetonas) que presentan el grupo carbonilo en el interior de la cadena
Dependiendo del número de carbonos que tengan los monosacáridos puede ser:
3. Triosas
4. Tetrosas
5. Pentosas
6. Hexosas
7. Heptosas
Las funciones de los monosacáridos son:
Principal combustible celular; algunos proporcionan energía a las células (galactosa, fructosa, glucosa)
Forman parte de los ácidos nucleicos; como por ejemplo la ribosa y su derivado desoxirribosa
Es fijación de CO2 en el proceso de la fotosíntesis; un derivado de la ribulosa
Las propiedades son:
Son sustancias cristalinas
Son solubles en el agua
Tienen un sabor dulce
Presentan un poder reductor
Los que tienen más de 4 átomos de carbono forman moléculas cíclicas cuando se encuentran en disoluciones acuosas
Disacáridos; Son glúcidos formados por la unión de dos moléculas de monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico (este enlace se produce por la unión de dos grupos hidroxilo con la pérdida de una molécula de agua)
Son moléculas solubles en agua, tienen un sabor dulce (azúcares). Entre los disacáridos más importantes se encuentran:
Maltosa es el azúcar de malta. Formado por la hidrólisis parcial del almidón. La maltosa está formada por dos moléculas de glucosa.
Lactosa; es el azúcar de la leche. La lactosa está formada por una molécula de glucosa y otra de galactosa
Sacarosa muy abundante en el reino vegetal(azúcar de remolacha y caña). Está formada por una molécula de glucosa y otra de fructosa
Polisacáridos; Son glúcidos polímeros, formados por largas cadenas de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídico. Entre las funciones más importantes de los polisacáridos están la reserva de energía y la función estructural.
POLISACÁRIDOS DE RESERVA:
Almidón; Forman cadenas lineales o ramificadas de varios miles de moléculas de glucosa. Constituye un reserva de energía en las plantas (acumulada en semillas y tubérculos)
Glucógeno. Forma cadenas muy ramificadas de millares de moléculas de glucosa. Es una importante reserva de energía en los animales
POLISACÁRIDOS ESTRUCTURALES:
Celulosa; Forma largas cadenas lineales de glucosa que se unen entre sí por puentes de hidrógeno lo que le aporta una estructura fibrosa. Forma la parte más importante de la pared celular de las células vegetales
Quitina; Es muy semejante en su estructura a la celulosa, pero está formada por un derivado nitrogenado de la glucosa. Forma parte del exoesqueleto de los artrópodos y de la pared celular de los hongos.
LAS FUNCIONES (generales):
Combustible celular. Por ejemplo, la glucosa es el azúcar más utilizado por las células.
Almacén de energía. El almidón es la principal reserva de energía del reino vegetal y el glucógeno es la principal reserva de energía del reino animal.
Componente estructural. La ribosa y la desoxirribosa son componentes estructurales en los ácidos nucleicos. La celulosa en la pared celular de los vegetales y la quitina en los animales.
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Lípidos
LÍPIDOS
Los lípidos son biomoléculas formadas por C,H y O, aun que algunos pueden tener también P, S, N
Son compuestos apolares o de baja polaridad por lo que son prácticamente insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos como el éter o el cloroformo,
El enlace típico que se origina en los lípidos es el enlace tipo éster
Los lípidos se clasifican en dos grandes grupos saponificables e insaponificables dependiendo respectivamente de que presenten ácidos grasos o no en su composición.
Ácidos grasos; son ácidos orgánicos de cadena larga . Están formados por una cedan lineal de carbono e hidrógeno con un grupo carboxilo (COOH) en uno de sus extremos. Hay dos tipos de ácidos grasos:
- Ácidos grasos saturados; todos sus átomos de carbono (C) están unidos por enlaces simples. Son sólidos, de aspecto céreo a temperatura ambiente
- Ácidos grasos insaturados, presentan al menos un enlace doble entre sus átomos de carbono (C), aun que pueden tener varios y se les conoce como poliinsaturados. Son líquidos y aceitosos a temperatura ambiente
LÍPIDOS SAPONIFICABLES
Tiene uno o más ácidos grasos unidos con moléculas de alcoholes, con pérdida de una molécula de alcoholes mediante enlaces tipo éster.
En enlace ester se forma por la unión del grupo carboxilo del ácido con un grupo de alcohol, con la pérdida de una molécula de agua (H2O). Los más importantes son los siguientes.
1. Acilgliceroles o acilgricéridos; están formados por una molécula de glicerol única con una , dos o tres de ácidos grasos. Los más abundantes son los triacilgliceroles, trigliceridos o grasas que presentan tres moléculas de ácido graso. Las grasas sólidas tienen ácidos grasos saturados, mientras que los aceites presentan sobre todo ácidos grasos insaturados.
2. Ceras; son sustancias sólidas fuermetente apolares que están formadas por la unión mediante enlace de tipo éster tre un alcohol de cadena larga y un ácido graso. Debido a sus propiedades son utilizadas por los organismos (animales y vegetales) como aislamiento y protección frente a la humedad.
3. Fosfolípidos son lípidos que contienen ácido fosfórico en su composición. Son moléculas heteropolares (tienen un grupo polar y otro grupo no polar) y son componentes fundamentales de las membranas celulares
LÍPIDOS SAPONIFICABLES
Constituyen un grupo muy diverso de lípidos que no presentan ácidos grasos en su composición. Entre los más importantes están los lípidos isoprenoides y los esteroides
-Los lípidos isoprenoides o terpenos son derivados del isopreno (hidrocarburo de cinco átomos de carbono). Son sustancias muy abundantes, principalmente en el reino vegetal . Algunos de los más importantesson:
Carotenoides y xantofilas; son pigmentos vegetales como el B-caroteno de la zanahoria, que es el precursor de la vitamina A
Vitamina A. Participa en el proceso de la visión. Es antioxidante
Vitamina E. Participa en múltiples procesos fisiológicos. Es Antioxidante.
Vitamina K. Es un factor que interviene en la coagulación sanguínea.
- Esteroides. Son derivados del esterano(hidrocarburo cíclico que presenta 4 anillos) Algunos de los esteroides más importantes son:
Colesterol; componente de la bicapa lipídica de las membranas de las células animales e intermediario en el metabolismo de otros esteroides.
Vitamina D. Necesaria para la absorción y el transporte de calcio.
Hormonas esteroides. En este grupo se incluyen las hormonas que son segregadas por la corteza de las glándulas suprarrenalesue participan en la regulación del metabolismo de los glúcidos y en el control del baolance hídrico y las hormonas sexuales, de las que hay 3 tipos; andrógenos ( responsables de los caracteres sexuales masculinos), estrógenos ( responsables de los caracteres sexuales femeninos) y gestágenos ( son hormonas que preparan al útero para la implantación del embrión y el mantenimiento del embarazo)
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PROTEÍNAS
Las proteínas son macromoléculas que tienen un elevado peso molecular y que son polímeros de unas biomoléculas sencillas llamadas aminoácidos, los cuales se unen entre sí por enlaces peptídicos.
Aminoácidos: Los aminoácidos que forman parte de las proteínas son x-aminoácidos. Hay 20 aminoácidos proteicos, y puesto que cada proteína puede tener varios centenares de ellos , existe una gran diversidad química en estas macromoléculas.
Enlace peptídico. Es un enlace timo amida (O=C-N-H) que se forman entre los aminoácidos para formas péptidos y preteínas.
PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS.
Los péptidos son moléculas formadas por un número de aminoácidos que está entre 2 y 100. Un péptido formado por dos aminoácidos es un dipéptido, formado por 3 un tripéptido y si está formado por un numero más grande un polipéptido.
Entre los péptidos se encuentran algunas hormonas como la insulina o la oxitocina.
Un proteína es cuando una cdena polipeptídica tiene más de 100 aminoácidos.
La diferencia entre péptidos y proteínas es el tamaño de las moléculas.
LA ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS:
Las proteínas pueden presentar distintos niveles de estructuración:
La estructura primaria corresponde a la secuencia lineal de aminoiácidos que es característica de cada proteína. La información necesaria para elaborar cada proteína sin errores en su secuencia de aminoácidos se encuentra en el ADN.
La estructura secundaria aparece como consecuencia del plegamiento de la ena de aminoácidos debido al establecimiento de puentes de hidrógeno entre dicho aminoácidos.
La estructura terciaria da lugar a un nuevo nivel de plegamiento debido a la interacción de los grupos R de loa aminoácidos, que pueden ser polares o apolares y tener distinto comportamiento, entre ellos y con el medio acuoso o lipídico
La estructura cuaternaria corresponde a la asociación de varias cadenas y es característica de grandes proteínas como la hemoglobina , la miosina y la inmunoglobulinas.
PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS.
Las proteínas presentan unas propiedades que dependen en gran medida de los grupos R característico de sus aminoácidos.
Especificidad; cada proteína ene una combinación de aminoácidos exclusiva que la hacen idónea para la función que desempeñan.
Solubilidad; algunos proteínas son solubles en agua, otras en disoluciones salinas, otras en medios lipídicos y otras son insolubles. Depende de su conformación espacial y de los grupos expuestos hacia el interior de la molécula.
Desnaturalización; es la pérdida de la estructura espacial de la proteína como consecuencia de cambios en sus condiciones ( como la temperatura o el pH) provocando la pérdida de su función.
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS.
1) Reserva; no son combustibles celulares convencionales pero algunas pueden ser degradadas liberando así su energía.
2) Estructural; muchas proteínas actúan directamente en la construcción de estructuras como las membranas celulares
3) Transporte;algunas llevan a cabo el transporte de moléculas a través de las membranas celulares; las lipoproteínas transportan triglicéridos, colesterol... y la hemoglobina transporta el oxígeno en la sangre
4) Defensa; los anticuerpos o inmunoglobina son proteínas elaboradas por el sistema inmunitario y su función es la defensa específica del organismo frente al ataque de microorganismo potencialmente peligrosos.
5) Movimiento; las proteínas contráctiles y la miosina permiten el movimiento de las células. Otras son responsables del movimiento de los cilios y los flagelos.
6) Regulación; muchas hormonas tienen naturaleza proteica como la hormona del crecimiento.
7) Catálisis; las enzimas se encargan de la regulación de las reacciones químicas.
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Enzimas
Son proteínas que tienen como función la regulación catalítica de las reacciones metabólicas de la célula.
CARACTERÍSTICAS DE LA ACCIÓN ENXIMÁTICA:
- En las reacciones metabólicas los sustratos se transforman en productos
La acción de una enzima se lleva a cabo mediante la unión con el sustrato, esta unión se produce en una parte de la enzima que se conoce como centro activo
La unión da lugar a la formación de un complejo enzima-sustrato que se disocia y libera la molécula de enzima inalterada y el producto o productos de la reacción.
- Las enzimas son específicas, presentan una especificidad de sustrato y una especificidad de acción, lo que quiere decir que siempre actúan sobre el mismo sustrato y cataliza la misma reacción química
- Las enzimas son biocatalizadoras por lo que no se alteran ni se consumen en las reacciones.
Vitaminas: son sustancias imprescindibles en cantidades pequeñas en la dieta ya que el organismo no puede sintetizarlas. Hay vitamidas liposolubles y vitaminas hidroslubles estas últimas radican en que forman parte de las coenzimas
Coenzimas: moléculas no proteicas que forman parte de algunos enzimas y son responsables de su función catalítica.
Algunos ejemplos son: NAD, NADP, FAD.
Las vitaminas hidrosolubles más importantes son las vitaminas C (participan en la composición de algunas coenzimas y son antioxidante) y las vitaminas B (forman parte de las coenzimas)
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Ácidos nucleicos
Al ADN y el ARn son grandes moléculas formadas por la polimerización de moléculas más sencillas, los nucleótidos.
Nucleotidos; moléculas formadas por la unión de 3 moléculas más sencillas.
Una pentosa que puede ser ribosa o desoxirribosa
Una base nitrogenada. Puede haber dos grandes tipos de base:
- Base púricas; son la Adenina y la Guanina formada por dos anillos
- Bases pirimidinicas; son la Citosina, la Timina y el Uracilo, formadas por un solo anillo
Una molécula de ácidos fosfórico (H3PO4) en forma de grupo fosfato
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Ácido desoxirribonucleico (ADN)
El ADN es una macromolécula formada por polimerización de nicleótidos en los que la pentosa es desoxirribosa y las bases nitrogenadas son la Adenina, Guanina. Citosina y Timina.
ESTRUCTURA DEL ADN: Fue descubierta por James Watson y Francis Crick en el alño 1953
- La molécula de ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos dispuestas de forma antiparalela, se orientan en sentido opuesto (3' - 5' y 5' - 3')
- Las dos cadenas tienen secuencias complementarias
- Las dos cadenas del ADN están formando una doble hélice dextrógira, la base nitrogenada se sitúa en el interior y s eune con la base nitrogenada de la cadena complementaria
FUNCIÓN DEL ADN; es la molécula portadora de la información genética os seres vivos. En la secuencia de nucleótidos se almacena a información necesaria para sintetizar todas las proteínas sin ningún error.
Un gen es una región de la molécula de ADN que tiene información para la síntesis de una proteína o de una cadena peptídica.
Replicación; permite la obtención de copias idénticas a partir de una molécula de ADN.
Las cadenas de la molécula original sirven de plantilla para la incorporación e los nucleótidos de las cadenas nuevas sigueindo la complementariedad de las bases
Transcripción; consiste en la síntesis de moléculas de ARN utilizando la información contenida en los genes. Una de las dos cadenas del ADN se utiliza como molde.
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Ácido ribonucleico (ARN)
El ARN está formado por nucleótidos de ribosa, con Adenina, Guacina, Citosita y Uracilo.
Están formados por una sola cadena de nucleótidos excepto algunos virus.
ácido ribonucleico mensajero (ARNm). Tiene la información procedente de un gen del ADN del cual ha sido copiado en el proceso de transcripción, la información contenida es utilizada para sintetizar una proteína en los ribosomas (traducción)
3 nucleótidos -> 1 aminoácido/ codón
El código genético establerce la relación entre la secuencia de nucleótidos de los ácidos nucleicos y la secuencia se aminoácidos de las proteínas. Cada grupo de 3 aminoácidos recibe el nombre de codón
ácido ribonucleico de transferencia (ARNt). molécula relativamente pequeña, formada por una cadena que tiene entre 80 y 100 nucleótidos
Estructura en forma de hoja de trébol que se mantiene estable por puentes de hidrógeno entre bases complementarias de la misma cadena.
ácido ribonucleico ribosómico (ARNr). Forma una parte muy importante de la composición de los ribosomas, en los que participa directamente en el proceso de la síntesis.
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La organización acelular.
VIRUS:
Son estructuras con una organización muy simple
Su tamaño es muy pequeño (entre 10 y 400 nm) por lo que solo se pueden ver mediante microscopios
Carecen de organismo propio y por ellos utilizan a las células para desarrollar su ciclo biológico
Los virus están formados por un ácido nucleico que puede ser ADN o ARN responsable del material genético del virus y una cápsida de naturaleza proteica . Algunos tienen una envoltura membranosa procedente de la membrana de la célula hospedadora,
FASES DE CICLO BIOLÓGICO DE UN VIRUS BACTERIÓFAGO:
Fijación; el virus se adhiere a la superficie de la bacteria
Penetración; el ADN entra en la célula bacteriana
Biosíntesis; el ADN se replica y se sintetizan las proteinas de la cápsida.
Ensamblaje; se construyen las cápsidas entorno al ADN
Liberación; los nuevos virus salen de la bacteria produciendo su rotura.
Tipos de virus: Se conoce un amplio número de virus. Estos se dividen en dos grandes grupos dependiendo del ácido nucleico que tengan
Virus de ADN:
Virus del papiloma humano
Virus del herpes simple
Bacteriófagos
Virus de la viruela
Virus de ARN:
Virus del ébola
Virus del sida
Virus de la influenza
Virus de la rabia
PARTÍCULAS SUBVÍRICAS:
Viroides; moléculas de ARN que producen infecciones en células vegetales
Priones; formados por moléculas protéicas, son causantes de diversas enfermedades.
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Modelos de organización celular
Células procariota; guardan semejanza con las células ancestrales, son de pequeño tamaño no tienen citoplasma dividido en diferentes compartimentos ni núcleo.
Este tipo de organización solo lo tienen los seres unicelulares.
Células eucariota; son grandes, tienen núcleo y orgánulos membranosos. Esta complejidad organizativa abrió las puertas a la diferenciación celular y a la especialización de funciones.
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Célula procariota
Las células procariota no tienen un verdadero núcleo Su ADN es una doble hélice cerrada, sin extremos, que se encuentra libre en el citoplasma formando el nucleoide
Las bacterias son células procariotas típicas. Tienen un tamaño pequeño
Tienen una organización muy sencilla, la membrana plasmática delimita un único espacio interno ocupado por el citoplasma.
Elementos importantes:
Plásmidos; son pequeñas moléculas cíclicas de ADN que pueden unirse al nucleoide e incluso ser transferidas de unas bacterias a otras transmitiendo así algunas características.
Flagelo, prolongación no envuelta por la membrana plasmática que le permite movimiento a la célula.
Nucleoide; formado por una molécula de ADN, contiene el material genético de la célula
Ribosomas, orgánulos sin membrana que se encuentran dispersos por el citoplasma y su función es la síntesis de las proteínas.
Inclusiones; -
Cápsula; puede ser rígida o flexible y recubre la pared celular
Pared celular; ructura rígida que envuelve a las bacterias
Citoplasma; medio acuoso
Membrana plasmática; formado por una bicapa lipídica con proteínas, entre las que hay enzimas que regulan distintos procesos metabólicos
Pelos o pilli; son prolongaciones que permiten la unión de la célula bacteriana a un sustrato o a otras células.
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Célula eucariota
Tiene mayor tamaño y una organización más compleja que las células procariota.
las células eucariota, el material genético se encuentra en un verdadero núcleo que se encuentra separado del citoplasma por una doble membrana.
El citoplasma presenta una fase acuosa continua llamada citosol que envuelve a todos los orgánulos.
Orgánulos:
Membrana plasmática; bicapa lipídica con proteínas y glucidos presentes en su cara externa.ontrola la entrada y la salida de materiales, la recepción d einformación y la interacción con otras células.
Citosol; medio acuosos que baña a los orgánulos y el núcleo, en él se desarrolla una gran parte de las reacciones celulares.
Ribosomas; son más grandes que los de las células procariota. Llevan a cabo la síntesis de proteínas y pueden estar dispersos en el citoplasmas o unidos a la mamebrana del retículo endoplasmático rugoso.
Citoesqueleto; formado por microtúbulos y filamentos proteicos . Da soporte a las células y a sus orgánulos además de los movimientos celulares.
Centriolos; estructuras cilíndricas formadas por grupos de microtúbulos que forman parte del centrosoma cuya función es la organización del resto de los microtúbulos de la célula
Cilios y flagelos; son prolongaciones celulares formadas por microtúibulos. Están envueltos por la membrana plasmática y son responsables del movimiento de las células.
Sistemas internos de la memebrana; Dotan a la célula de compartimentos especializados en diferentes funciones:
- Retículo endoplasmático; forma una red de espacios membranosos interconectados y pueden ser de dos tipos; el retículo endoplasmático liso, que lleva a cabo la síntesis de lípidos y el retículo entoplasmático rugoso que tiene ribososmas que elaboran proteínas
- Apararo de Golgi; formado por vesículas membranosas cuya función es la síntesis,, distribución secreción de biomoléculas y la formación de lisososmas.
Mitocondrias; organulos que tienene una doble membrana. En ellas se lleva a cabo la repsiración celular, proceso metabólico cuya función es la obtención de energía.
Lisosomas; vesículas membranosas que tienen enzimas que realizan la digestión intracelular.
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El núcleo celular.
Presenta una envoltura por dos membranas, que delimitan entre sí un espacio perinuclear. Esta envoltura presenta poros por los que se produce el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citosol.
La membrana externa delimita con el retículo endoplasmático rugoso y presenta ribosomas adosados a su cara externa.
En el núcleo está la cromatina formada por el ADN e histonas. La cromatina se condensa formando los cromosomas en la división celular.
Célula diploide; tienen un número diploide de cromosomas (2n). Tienen un determinado número de pares de cromosomas homólogos, l los dos miembros tienen la misma forma y el mismo tamaño aun que la información que contengan no se ala misma ya que cada uno procede de un progenitor.
Célula haploide; tiene una única dotación cromosómica haploide (n)solo hay un miembro de cada par homólogo.
Un ejemplo de células haploide son los gametos, tanto los masculinos como los femeninos.
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La célula vegetal
La célula eucraiota vegetal presenta muchas similitudes con la célula eucariota animal, peor también tiene algunas diferencias, ellas son la presencia de pared celular, de vacuolas y de cloroplastos y la ausencia de centriolos.
PARED CELULAR; Envoltura externa producida por la propia célula, formada principalmente por celulosa. Entre sus funciones se encuentra:
Soporte mecánico de las plantas y protección frente a efectos de la ósmosis
Protección frente a ataques de insectos y microorganismos
Orienta el crecimiento de las células debido a la disposición
CLOROPLASTOS: Orgánulos que tienen una doble membrana exterior. Esta envoltura delimita el espacio interno llamado estroma y un sistema interno, el espacio tilacoidal delimitado por las membranas tilacoidales. Son los orgánulos en los que se desarrolla la fotosíntesis.
VACUOLAS: Espacios rodeados por membrana que participa en diversas funciones como la regulación osmótica, la digestión intracelular y el almacenamiento de sustancias de desecho.Ocupa la mayor parte del citoplasma celular.
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La reproducción celular.
Células procariota. Se reproducen mediante un proceso de división simple o bipartición dando lugar a células genéticamente idénticas a las células progenitoras. Es un proceso de reproducción asexual que permite aumentar rápidamente la población pero no la variabilidad, esta se puede conseguir cuando de una célula se transfiere genes hacia otra. Conjugación bacteriana
Células eucariota; Se dividen mediante mitosis o meiosis es un proceso muy complejo de divisón celular, obteniendo de este proceso células cuyas caracterísitcas son similares a las de sus progenitores.
CICLO CELULAR
INTERFASE; Es la fase de la vida de la célula que transcurre entre dos divisiones sucesivas. Consta de 3 periodos
- Periodo G1; la célula se recupera su actividad metabólica normal que ha sido interrumpida en la división celular. Cuando las células se diferencian y se especializan se detiene este periodo y no se produce la división periodo G0
- Periodo S; las células replican su ADN y en el caso de las células animales también sus centriolos
- Periodo G2; La célula se prepara para la división que se va a producir y se biosintetizan gran cantidad de proteínas y otras biomoléculas.
FASE M; es el momento en el que la célula se divide y puede ser la mitosis y la meiosis
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MITOSIS
Es un proceso continuo pero se divide en 4 etapas.
Profase; La cromatina se condensa formando los cromosomas
El núcleo desaparece
En el citoplasma los microtúbulos se reorganizan formando el huso mitótico
La envoltura nuclear se desintegra y algunos microtúbulos dle huso mitótico se unen a los centómeros de los cromosomas
Metafase; El huso mitótico sitúa a los cromosomas en el plano ecuatorial formando la placa ecuatorial
Anafase; a célula se agranda y los micotúbulos del huso mitótico unido a los centromeros de los cromosomas se acortan tirando de las cromátidas hermanas de los cromosomas (estas obtienen forma de V al ser arrastradas por el centrómero los brazos quedan de rastras) y las llevan a los polos opuestos
Telofase; Los cromosomas se descondensan formando nuevamente la cromatina tras haber alcanzado los polos opuestos
El núcleo y la envoltura nuclear se reconstruyen
El huso se desintegra
CITOSINESIS:
La división en las células eucariota animal se producen gracias a un surco de segmentación que estrangula a la célula en su mitad formando dos células más pequeñas
La división en las células vegetales no se puede producir por el surco de segmentación ya que estas poseen la pared celular y no se pueden estrangular, por ello en el centro de la célula se forma el fragmoplasto formando un tabique (conjunto de vesículas y Aparato de golgi)
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MEIOSIS
PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA: Es una división reducional, se reduce el número de creomosomas (2n -> n). En ellas se produce el entrecruzamiento que como consecuenta tienee la recombinación genética.
Profase I: Se forman los cromosomas debido a la condensación de la cromatina
Desaparecen los nucleolos
Los cromosomas homólogos se unene entre sí gracias a la sinapsis donde tiene lugar el entrecruzamiento que es un proceso en el que se produce el intercambio aleatorio de fragmentos entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. Los puntos en los que este proceso tiene lugar son denominados quiasmas
Se desintegran la envoltura nuclear
Se forma el huso mitótico
Metafase I: Se forma la placa ecuatorial en la que se encuentran los pares de cromosomas homólogos unidos por el centrómero a los microtúbulos del huso
Anafase I: Se produce la separación de las cromátidas del mismo cromosoma que ha sido modificado por el entrecruzamiento debido al acortamiento
Los microtúbulos tiran de las cromátidas hacia los polos opuestos e la célula, como consecuencia a cada futura célula hija va un solo cromosoma de cada par
Telofase I: Se reconstuyen los nucleolos de las células hijas y la envoltura nuclear
Al mismo tiempo se produce la división celular (CITOCINESIS) dando lugar a dos células haploides
SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA: Es igual que la mitosis pero en la interfase no se replica el ADN y tras el proceso de citocinesis se producen células haploides geticamente distintas.
Es un proceso continuo pero se divide en 4 etapas.
Profase; La cromatina se condensa formando los cromosomas
El núcleo desaparece
En el citoplasma los microtúbulos se reorganizan formando el huso mitótico
La envoltura nuclear se desintegra y algunos microtúbulos dle huso mitótico se unen a los centómeros de los cromosomas
Metafase; El huso mitótico sitúa a los cromosomas en el plano ecuatorial formando la placa ecuatorial
Anafase; a célula se agranda y los micotúbulos del huso mitótico unido a los centromeros de los cromosomas se acortan tirando de las cromátidas hermanas de los cromosomas (estas obtienen forma de V al ser arrastradas por el centrómero los brazos quedan de rastras) y las llevan a los polos opuestos
Telofase; Los cromosomas se descondensan formando nuevamente la cromatina tras haber alcanzado los polos opuestos
El núcleo y la envoltura nuclear se reconstruyen
El huso se desintegra
CITOSINESIS:
La división en las células eucariota animal se producen gracias a un surco de segmentación que estrangula a la célula en su mitad formando dos células más pequeñas
La división en las células vegetales no se puede producir por el surco de segmentación ya que estas poseen la pared celular y no se pueden estrangular, por ello en el centro de la célula se forma el fragmoplasto formando un tabique (conjunto de vesículas y Aparato de golgi)
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Ventajas evolutivas de la meiosis
La meiosis es la responsable de la gran variabilidad genética característica de la reproducción sexual, que es un fundamneto de la evolución
En este proceso se obtienen células haploides como los gametos.
La variabilidad se basa en dos hechos de la primera división meiótica:
En la profase I el entrecruzamiento da lugar a la recombinación genética de los genes de cada par homólogo lo que genera nuevas combinaciones de genes y aumenta la variabilidad genética en la descendencia.
En la anafase I el reparto de los cromosomas homólogos con las cromátidas recombinadas entra las células hijas se realiza al azar; cada una de ellas puede tener más cromosomas de origen paterno que materno y viceversa.
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Diferencias entre la mitosis y la meiosis
MITOSIS:
Se produce tanto en células haploides como diploides
Solo ocurre 1 división
No hay entrecruzamiento ni recombinación genética.
Los cromosomas se alinean de forma independiente durante la metafase y las cromátidas hermanas se separan en la anafase
Produce dos células hijas genéticamente idénticas entre sí, con el mismo número de cromosomas y contenido genético que la célula madre.
MEIOSIS:
Solo se produce en células diploides
Consta de dos divisiones celulares
Presenta entrecruzamiento y como consecuencia una recombinación
Durante la Metafase I se alinean los cromosomas homólogos unidos por quiasmas y en la Anafase I se separan los dos cromosomas de cada par
Produce 4 células hijas genéticamente diferentes entre sí, que tienen la mitad de cromosomas y disitnto contenido genético que la célula madre.
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La función de nutrición celular
Las células llevan a cabo la función de nutrición mediante la cual obtienen nutrientes y energía necesarios para mantener el alto grado e ordenamiento de sus estructuras y para autoperpetuarse mediante las funciones de relación y de reproducción.
La nutrición puede ser:
Autótrofa fotosintética.
Autótrofa quimiosintética.
Heterótrofa.
Autótrofa fotosintética; mediante un proceso denominado fotosíntesis utilizan la energía de la luz para transformar el dióxido de carbono, el agua y las sales minerales y fabricar sus propias biomoléculas. Este tipo de nutrición la llevan a cabo las células vegetales de plantas y algas, las cianobacterias y algunas bacterias.
Autótrofa quimisintética; Son un tipo de bacterias que obtienen la energía a partir de la oxidación de moléculas inorgánicas.
Heterótrofa; Obtienen la energía y los nutrientes de la degradación de materia orgánica que forma parte de su alimento. Este tipo de nutrición la llevan a cabo entre otros las células animales.
ENDOCITOSIS
FAGOCITOSIS
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El metabolismo celular.
Las reacciones químicas que tienen lugar en las células constituyen el metabolismo celular. Estas son catalizadas por las enzimas y pueden ser de dos tipos:
Catabolismo; es el conjunto de reacciones metabólicas de degradación de moléculas complejas que albergan energía en sus enlaces químicas. Desprenden energía que después será utilizada para otros procesos (por ejemplo procesos anabólicos)
Anabolismo; consiste en el conjunto de reacciones químicas cuyo fin es la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas. Estas reacciones necesitan energía.
ATP
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Reacciones catabólicas
La respiración celular; degradación de a glucosa para formar CO2 y H2O, incluye varios procesos diferentes que se desarrollan en el citosol y en la mitocondria:
Glucólisis; serie de reacciones en las que las moléculas de glucosa se transforman en moléculas de ácido pirúvico. Tiene lugar en el citosol
Ciclo de krebs; se lleva a cabo en la matriz mitocondrial, el ácido pirúvico es transformado en acetil-coenzima. Constituye un proceso de oxidación que produce CO2 y genera coenzimas reducidas.
Transporte de electrones. Tiene lugar en la cadena respiratoria de la membrana interna de la mitocondria, conjunto de complejos proteicos que transfieren electrones desde las coenzimas reducidas hasta su último aceptor, el O2 molecular para formar H2O
Fosforilación oxidativa: Aprovecha la energía liberada en la cadena respiratoria para producir ATP a partir de ADP y fosfato.
Las fermentaciones