Membrana plasmática: composición y funciones

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La célula

MEMBRANA PLASMÁTICA

•Las células están separadas del mundo externo por una estructura delgada y frágil llamada membrana plasmática que sólo mide 5 a 10 nm de espesor.

GENERALIDADES DE LAS FUNCIONES DE LA MEMBRANA

•COMPARTAMENTALIZACION

•ANDAMIAJE PARA ACTIVIDADES BIOQUIMICAS

•PROVISION DE UN BARRERA CON PERMEABILIDAD SELECTIVA

•TRANSPORTE DE SOLUTOS

•RESPUESTA A SEÑALES EXTERNAS

•INTERACCION CELULAR

•TRANSDUCCION DE ENERGIA

Cómo esta conformada la membrana plasmática?

Principalmente es una bicapa continua de moléculas lipídicas entremezcladas con proteínas

COMPOSICION DE LA MEMBRANA

•Las membranas contienen una gran diversidad de lípidos, todos los cuales son Anfipáticos; o sea, contienen regiones hidrofílicas e hidrófobas.

•Hay tres tipos principales de lípidos de membrana: fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol.

•La mayoría de los lípidos de la membrana contiene un grupo fosfato, lo que los convierte en fosfolípidos.

•Como casi todos los fosfolípidos de la membrana están formados sobre una columna de glicerol, se llaman fosfoglicéridos.

•Esfingolípidos Una clase menos abundante de lípidos de membrana son los esfingolípidos, son derivados de la esfingosina.

•Otro componente lipídico de ciertas membranas es el esterol colesterol.

LA ESTRUCTURA Y FUNCIONES

DE LAS PROTEÍNAS DE LA MEMBRANA

•Las proteínas de membrana pueden agruparse en tres clases distintas:

1.Proteínas integrales que penetran la bicapa lipídica.

●

2.Proteínas periféricas que se sitúan completas fuera de la bicapa lipídica, ya sea en el lado citoplásmico o el extracelular.

●

3.Proteínas ancladas al lípido que se localizan fuera de la bicapa lipídica, en la superficie extracelular o en la citoplásmica, pero que tienen enlaces covalentes

SISTEMA

ENDOMEMBRANOSO

•La estructura y funciones del retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, endosomas, lisosomas y vacuolas.

•Considerados en conjunto, estos organelos forman un sistema de endomembrana en el que los componentes individuales funcionan como parte de una unidad coordinada.

•Su principal función es sintetizar lípidos, enzimas y proteínas para secreción o inserción en las membranas de la célula.

•También destruye toxinas, recicla desperdicios y tiene otras funciones especializadas.

NÚCLEO

•El núcleo contiene todo el ADN de la célula eucarionte. Una molécula de ADN es suficientemente grande y el núcleo de la mayoría de los tipos de células eucariontes tiene muchas de ellas.

•El núcleo realiza dos funciones importantes:

1.Mantiene el material genético de la célula (su única copia de ADN) muy seguro.

2.La membrana nuclear controla el paso de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.

EL NUCLEOLO

•El núcleo también contiene por lo menos un nucleolo, región densa, de forma irregular, donde las subunidades de ribosoma se ensamblan para formar proteínas y ARN.

RETICULO ENDOPLASMICO

•El retículo endoplásmico (ER) se divide en dos subcompartimientos, el retículo endoplásmico rugoso (RER) y el retículo endoplásmico liso (SER).

•STRAIGHT = LISO

•ROUGH = RUGOSO

•Ambos tipos de retículo forman un sistema de membranas que rodean un espacio, o luz, que está separado del citosol circundante.

EL RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO

•El SER está muy desarrollado en diversos tipos celulares, entre ellos los del músculo esquelético, túbulos renales y glándulas endocrinas productoras de esteroides

LAS FUNCIONES DEL SER INCLUYEN:

•Síntesis de hormonas esteroideas en las células endocrinas de las gónadas y la corteza suprarrenal.

•Desintoxicación en el hígado de diversos compuestos.

•La desintoxicación la realiza un sistema de enzimas que transfieren oxígeno (oxigenasas), incluida la familia del citocromo P-450.

•Captación y liberación de iones calcio para contracción muscular.

RETICULO ENDOPLASMICO RUGOSO

•El retículo endoplásmico rugoso es el punto inicial de la vía biosintética: es el punto donde se sintetizan las proteínas, cadenas de carbohidratos y fosfolípidos que viajan por los compartimientos membranosos de la célula.

APARATO DE GOLGI

•En los últimos años del siglo xix, un biólogo italiano, Camillo Golgi, inventó nuevos procedimientos de tinción.

•En 1898, Golgi aplicó una tinción metálica a las células nerviosas del cerebelo y descubrió una red teñida de oscuro localizada cerca del núcleo celular.

•Esta red, que más tarde se identificó en otros tipos celulares y se llamó aparato de Golgi, llevó a su descubridor a obtener el Premio Nobel en 1906

•El aparato de Golgi se divide en varios compartimientos con funciones diferentes dispuestos a lo largo de un eje, desde la cara cis, o de entrada más cercana al ER, hasta la cara trans o de salida, en el lado opuesto de la pila.

GLUCOSILACIÓN EN EL APARATO DE GOLGI

•El aparato de Golgi tiene una función esencial en el ensamble del componente carbohidrato de las glucoproteínas y glucolípidos.

•El aparato de Golgi también es el sitio donde se sintetiza la mayor parte de los polisacáridos complejos de la célula.

LISOSOMAS

•Los lisosomas son los organelos digestivos de una célula animal.

•Las enzimas de un lisosoma comparten una propiedad importante: todas alcanzan su actividad óptima en un pH ácido, por lo que son hidrolasas acidas.

•Los lisosomas también tienen una función clave en el recambio de organelos, o sea en la destrucción regulada de los propios organelos celulares y su remplazo.

•Durante este proceso, que se denomina autofagia, un organelo, se rodea con una doble membrana para producir una estructura llamada autofagosoma.

ENDOCITOSIS

•En términos amplios, la endocitosis puede dividirse en dos categorías:

•la endocitosis por volumen y

•la endocitosis mediada por receptor.

•La endocitosis por volumen (también conocida como pinocitosis) es la captación inespecífica de líquidos extracelulares.

•En cambio, la endocitosis mediada por receptor se refiere a la captación de macromoléculas extracelulares específicas (ligandos) después de su unión con receptores en la superficie externa de la membrana plasmática.

FAGOCITOSIS

•La fagocitosis (cuando la “célula come”) es tarea extensa de unos cuantos tipos de células especializadas en la captación de partículas relativamente grandes (>0.5 μm de diámetro) del ambiente.

ESTRUCTURA CELULAR

•Las células eucariotas también poseen un “sistema esquelético”, un citoesqueleto, que tiene funciones análogas al esqueleto de un vertebrado.

•El citoesqueleto se compone de tres estructuras filamentosas bien definidas, MICROTÚBULOS, MICROFILAMENTOS Y FILAMENTOS INTERMEDIOS, que en conjunto constituyen una red interactiva.

•Los microtúbulos son tubos largos, huecos y sin ramificaciones compuestos por subunidades de la proteína tubulina.

•Los microfilamentos son estructuras sólidas más delgadas, a menudo organizadas en una red ramificada y formados por la proteína actina.

•Los filamentos intermedios son fibras resistentes, similares a cuerdas, formadas por diversas proteínas relacionadas.

Respiración celular

•Durante los primeros 2 000 millones de años de vida en la Tierra, la atmósfera estaba formada sobre todo con moléculas reducidas H2, amoniaco (NH3) y H2O.

•En este periodo, el planeta estaba poblado por anaerobios; capturaban y utilizaban energía mediante metabolismo independiente del oxígeno = anaeróbico.

•Luego, hace 2 400 a 2 700 millones de años, aparecieron las cianobacterias, una nueva clase de organismo que realizaba un nuevo tipo de proceso fotosintético

•Los organismos que incorporaron O2 en su metabolismo podían oxidar por completo compuestos hasta CO2 y H2O; lo cual generaba más energía.

•Estos organismos fueron los primeros aerobios de la Tierra y al final dieron origen a todas las especies procariotas y eucariotas dependientes de oxígeno.

•En los eucariotas, este proceso ocurre en un organelo especializado, la MITOCONDRIA. Datos indican que la mitocondria evolucionó a partir de una bacteria aerobia ancestral que fijó su residencia dentro del citoplasma de una célula hospedadora anaerobia.

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN

DE LA MITOCONDRIA

•En un extremo del espectro, las mitocondrias pueden verse como organelos individuales con forma arriñonada con longitud de 1 a 4 μm.

•En el otro extremo del espectro, se observan como una red tubular interconectada muy ramificada.

•Lo más importante es que las mitocondrias pueden fusionarse entre sí o dividirse (fisionarse) en dos.

•Cuando la fusión se vuelve más frecuente que la fisión, las mitocondrias tienden a volverse más alargadas e interconectadas, mientras que el predominio de la fisión conduce a la formación de mitocondrias más numerosas, pequeñas y distintivas.

•Las mitocondrias ocupan 15 a 20% del volumen de una célula hepática promedio de mamífero y contienen más de mil proteínas diferentes.

•Estos organelos se conocen por su función en la generación del ATP que se usa en la mayor parte de las actividades celulares que requieren energía.

•Las mitocondrias también participan en otras actividades por ejemplo:

•Las mitocondrias son el sitio de síntesis de muchas sustancias, incluidos ciertos aminoácidos y los grupos hem.

•También tienen una participación vital en la captación y liberación de iones calcio, junto con el retículo endoplásmico.

•El proceso de muerte celular, también se regula en gran medida por fenómenos que ocurren en las mitocondrias

MEMBRANAS MITOCONDRIALES

•El límite externo de una mitocondria contiene dos membranas: la membrana mitocondrial externa y la membrana mitocondrial interna.

•La primera rodea por completo a la mitocondria, sirve como límite externo.

•La membrana mitocondrial interna se subdivide en dos dominios interconectados

•Uno de éstos, la membrana limitante interna, se encuentra justo por dentro de la membrana mitocondrial externa, forma una envoltura externa de doble membrana.

•La membrana limitante interna es muy rica en las proteínas encargadas de importar a las proteínas mitocondriales.

•El otro dominio de la membrana mitocondrial interna se encuentra en el interior del organelo como una serie de hojas membranosas invaginadas, llamadas CRESTAS.

•Las crestas contienen una gran cantidad de superficie de membrana que aloja la maquinaria para la respiración aeróbica y la formación de ATP

•Las membranas de la mitocondria dividen al organelo en dos compartimientos acuosos:

•Uno en el interior de la mitocondria, llamado matriz, y

•El segundo entre las membranas interna y externa, llamado espacio intermembranal.

•La matriz tiene una consistencia gelatinosa por la elevada concentración (hasta 500 mg/ml) de proteínas hidrosolubles.

•La membrana interna es rica en un fosfolípido inusual, la cardiolipina.

•La cardiolipina tiene una función importante para facilitar la actividad de las proteínas participantes en la síntesis de ATP.

LA MATRIZ MITOCONDRIAL

•Además de tener varias enzimas, la matriz mitocondrial contiene ribosomas y varias moléculas de DNA.

•Por lo tanto, las mitocondrias tienen su propio material genético y los mecanismos para producir su propio RNA y proteínas.

•El DNA mitocondrial humano también codifica dos RNA ribosómicos y 22 RNA de transferencia (tRNA) que se utilizan en la síntesis de proteínas.

GENERALIDADES DE LA RESPIRACIÓN AEROBIA

•En la siguiente ecuación se resume la respiración aerobia:

•C6H12O6 + O2 CO2 + H2O

LA GLUCÓLISIS: INICIO DE LA DESCOMPOSICIÓN DE LA GLUCOSA

•La glucolisis es una serie de reacciones que da comienzo a las vias de descomposición de carbohidratos en la mayoría de los tipos de células.

•Las reacciones, que tienen lugar en el citoplasma, transforman la molécula de glucosa en dos piruvatos para un rendimiento neto de dos ATP y dos NADH.

•La palabra “glucolisis” (del griego gluc–, dulce; y –lisis, aflojamiento) se refiere a la liberación química de los azucares.

•La glucolisis se inicia cuando una molécula de glucosa entra a la célula a través de una proteína de transporte de membrana.

LA FUNCIÓN DE LA MITOCONDRIA EN

LA FORMACIÓN DE ATP

•La segunda etapa de la respiración aerobia tiene lugar dentro de la mitocondria, e incluye dos conjuntos de reacciones:

•La formación de acetil-CoA y

•El ciclo de Krebs, para descomposición del piruvato producido en la glucolisis.

FORMACIÓN DE ACETIL-COA

•Las reacciones de la segunda etapa se inician cuando dos piruvatos formados por la glucolisis entran al compartimiento interno de la mitocondria.

•Una enzima divide cada piruvato de tres carbonos en una molécula de CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos.

•El CO2 por difusión de la célula y el grupo acetilo se combina con la coenzima A (se abrevia CoA), para formar acetil-CoA.

•Los electrones y los iones hidrogeno liberados en la reacción se combinan con la coenzima NAD+ formando NADH.

EL CICLO DE KREBS

•En el ciclo de Krebs se descompone la acetil-CoA para dar CO2.

•Este ciclo no es un objeto físico, como una rueda; es una vía, es decir, una secuencia de reacciones mediadas enzimáticamente. Se le llama ciclo porque la ultima reacción de la secuencia regenera el sustrato de la primera.

•En el ciclo de Krebs, el sustrato de la primera reacción (que es el producto de la ultima) es un oxaloacetato de cuatro carbonos.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

•Las mitocondrias emplean un gradiente iónico a través de su membrana interna para impulsar muchas actividades que requieren energía, en particular la síntesis de ATP.

•Cuando la formación de ATP se impulsa con la energía liberada de los electrones retirados durante la oxidación de un sustrato, el proceso se conoce como FOSFORILACION OXIDATIVA.

•La tercera etapa de la respiración aerobia, la fosforilación con transferencia de electrones, también tiene lugar dentro de la mitocondria.

•Su nombre se refiere al flujo de electrones a través de las cadenas de transferencia de electrones de la mitocondria dando como resultado en ultimo termino, la unión de fosfato al ADP para formar ATP.

1.La energía liberada con el movimiento del protón no se usa para impulsar la fosforilación del ADP en forma directa, sino que se emplea en cambiar la afinidad de unión del sitio activo por el producto ATP.

•ADP soluble + Pi soluble → ATP soluble + H2O

•En ese proceso se forma ATP de manera directa por la transferencia de un grupo fosfato de una molécula de sustrato a ADP.

RESUMEN DE LA COSECHA DE ENERGÍA

•En la tercera etapa de la respiración aerobia se forman de manera típica 32 ATP.

•Si le sumamos cuatro ATP de la primera y la segunda etapa, el rendimiento total de la descomposición de una molécula de glucosa son 36 ATP.

Sintesis de proteínas

¡La síntesis del ARN o transcripción ocurre en el interior del núcleo. Como requisitos previos necesita:

¡a) Una cadena de ADN que actúe como molde. De las dos cadenas de nucleótidos que forman el gen, sólo una, la denominada molde, se transcribe realmente, mientras que la otra, llamada informativa, no lo hace.

¡b) Enzimas. El proceso está catalizado por las ARN-polimerasas.

En los eucariotas existen tres:

1.ARNpolimerasas I (formación del ARNr),

2.II (síntesis de todos los ARNm) y

3.III (ARNt y ARNr de pequeño tamaño).

¡c) Ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U.

¡La síntesis de proteínas se lleva a cabo en dos etapas: la primera etapa (transcripción) ocurre dentro del núcleo de las células eucariotas, aquí la secuencia se transcribe en una molécula de ARN, el cual es denominado ARN mensajero (ARNm).

¡La segunda etapa (traducción - síntesis de proteína propiamente dicha) el ARNm pasa del núcleo al citoplasma donde el mensaje es traducido por los ribosomas que arman una proteína.

Transcripción

Para formar la cadena de ARN a partir del ADN se debe tener en cuenta que cada nucleótido del ADN se ensambla con un determinado nucleótido del ARN.

¡La enzima (polimerasa del ARN) que controla la reacción detecta una región de la secuencia del ADN, llamada promotor, que marca el punto de inicio de la síntesis.

¡Los nucleótidos se añaden uno por uno en orden complementario, de esta manera la adenina del ADN se combina con el uracilo del ARN (A – U), en el mismo orden, la timina se ensambla con la adenina (T – A), y la citosina se combina con la guanina y viceversa (C – G, G – C).

¡Al conservar la información impresa en una parte del genoma (dotación genética), el ARN se constituye en portador de las instrucciones que determinan la secuencia de aminoácidos de una proteína.

¡Dichas instrucciones, en clave, se descifran leyendo los nucleótidos de tres en tres ("tripletes"), y cada triplete de nucleótido, que determina uno de los 20 aminoácidos existentes, recibe el nombre de codón.

¡Durante la traducción, a medida que se "leen" los codones, se van añadiendo los aminoácidos correspondientes a la proteína que se está formando.

Traducción

¡La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma celular.

¡Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARNm queda libre y puede ser leído de nuevo.

¡Es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARNm, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente, esta estructura se conoce con el nombre de POLIRRIBOSOMA (POLISOMA).

¡El trabajo de los ARNt consiste en tomar del citosol a los aminoácidos y conducirlos al ribosoma en el orden marcado por los nucleótidos del ARNm, que son los moldes del sistema.

¡La síntesis de las proteínas comienza con la unión entre sí de dos aminoácidos y continúa por el agregado de nuevos aminoácidos -de a uno por vez- en uno extremos de la cadena.

Como se ha explicado, la clave de la traducción reside en el código genético, compuesto por combinaciones de tres nucleótidos consecutivos -o tripletes- en el ARNm.

Leyes de Mendel

Leyes de Mendel son un conjunto de reglas básicas sobre la transmisión por herencia de las características de los organismos padres a sus hijos.

Se consideran reglas más que leyes, pues no se cumplen en todos los casos, por ejemplo cuando los genes están ligados, es decir, se encuentran en el mismo cromosoma. Estas reglas básicas de herencia constituyen el fundamento de la génetica.

Las leyes se derivan del trabajo realizado por Gregor Mendel publicado en el año 1865 y el 1866, pero éste fue ignorado por largo tiempo hasta su redescubrimiento en 1900.

El descubrimiento de los cromosomas y su comportamiento durante la división celular, a finales del siglo XIX, así como la mayor utilización de las Matemáticas en los trabajos de Biología, propiciaron que, en 1.900, volvieran a salir a la luz las leyes de Mendel.

Se inicia el camino de una nueva ciencia que, en 1.906, se llamó Genética

Genética

La Genética es la ciencia que estudia la transmisión, expresión y evolución de los genes, segmentos de ADN, que controlan el funcionamiento, el desarrollo y la apariencia final de los organismos.

En 1902, Walter Sutton y Theodor Boveri, de forma independiente, plantean la teoría cromosómica de la herencia en la que se indica que los genes están situados en los cromosomas.

Gregor Mendel

Gregor Mendel considerado el padre de la genética, fue un monje austriaco cuyos experimentos sobre la transmisión de los caracteres hereditarios se han convertido en el fundamento de la actual teoría de la herencia.

Nació el 22 de julio de 1822 en Heizendorf (hoy Hyncice, República Checa), en el seno de una familia campesina.

Comenzó sus trabajos estudiando las abejas, coleccionando reinas de todas las razas, con las que llevaba a cabo distintos tipos de cruces.

Entre 1856 y 1863 realizó experimentos sobre la hibridación de plantas. Trabajó con más de 28.000 plantas de distintas variantes del guisante oloroso o chícharo, analizando con detalle siete pares de características de la semilla y la planta: la forma de la semilla, el color de los cotiledones, la forma de la vaina, el color de la vaina inmadura, la posición de las flores, el color de las flores y la longitud del tallo.

Sus exhaustivos experimentos tuvieron como resultado el enunciado de dos principios que más tarde serían conocidos como «leyes de la herencia». Sus observaciones le permitieron acuñar dos términos que siguen empleándose en la genética de nuestros días: dominante y recesivo. “Factor” e “híbrido” son, asimismo, dos de los conceptos establecidos por Mendel de absoluta vigencia en la actualidad

Tuvieron que pasar treinta y cinco años para que la olvidada monografía de Mendel saliera a la luz. En 1900 se produjo el redescubrimiento, de forma prácticamente simultánea, de las leyes de Mendel por parte de tres botánicos: el holandés Hugo de Vries en Alemania, Eric Von Tschermak en Austria y Karl Erich Correns en Inglaterra.

Asombrados por el sencillo planteamiento experimental y el análisis cuantitativo de sus datos, repitieron sus experimentos y comprobaron la regularidad matemática de los fenómenos de la herencia, al obtener resultados similares.

Al conocer de forma fortuita que Mendel les había precedido en sus estudios, estuvieron de acuerdo en reconocerle como el descubridor de las leyes que llevan su nombre.

El británico William Bateson otorgó un gran impulso a dichas leyes, considerándolas como base de la genética (hoy llamada genética clásica o mendeliana), término que acuñó en 1905 para designar la «ciencia dedicada al estudio de los fenómenos de la herencia y de la variación de los seres»

Genotipo y fenotipo

La constitución genética que tiene un ser para sus rasgos hereditarios, representa su GENOTIPO.

El aspecto externo de un ser, vale decir, la forma como se manifiesta el Genotipo constituye el FENOTIPO.

La constitución genética que tiene un ser para sus rasgos hereditarios, representa su GENOTIPO.

El aspecto externo de un ser, vale decir, la forma como se manifiesta el Genotipo constituye el FENOTIPO.

Establece que si se cruzan dos razas puras para un determinado carácter, los descendientes de la primera generación son todos iguales entre sí (igual fenotipo e igual genotipo) e iguales (en fenotipo) a uno de los progenitores.

SEGUNDA LEY DE MENDEL: Ley de la segregación

Establece que los caracteres recesivos, al cruzar dos razas puras, quedan ocultos en la primera generación, reaparecen en la segunda en proporción de uno a tres respecto a los caracteres dominantes.

Los individuos de la segunda generación que resultan de los híbridos de la primera generación son diferentes fenotipicamente unos de otros; esta variación se explica por la segregación de los alelos responsables de estos caracteres, que en un primer momento se encuentran juntos en el híbrido y que luego se separan entre los distintos gametos.

SEGUNDA LEY DE MENDEL: Ley de INDEPENDENCIA DE CARÁCTERES

Establece que los caracteres son independientes y se combinan al azar. En la transmisión de dos o más caracteres, cada par de alelas que controla un carácter se transmite de manera independiente de cualquier otro par de alelos que controlen otro carácter en la segunda generación, combinándose de todos los modos posibles

DETERMINACIÓN GENÉTICA DEL SEXO

Los primeros indicios de que el sexo es un rasgo hereditario surgieron cuando se descubrió, en la Drosófila Melanogaster, que había diferencias entre los cromosomas del Figura 9 macho y de la hembra. En ambos sexos, tres de los cuatro pares de cromosomas homólogos son idénticos en forma y tamaño, pero el cuarto es diferente. En la hembra está constituído por dos componentes rectos llamados cromosomas X; mientras que el macho tiene un cromosoma recto (Cromosoma X) y otro más pequeño en forma de bastón (Cromosoma Y).

La pareja de cromosomas que diferencia el macho de la hembra se llama heterocromosomas o cromosomas sexuales.

De acuerdo a lo anterior:

XX corresponde a una hembra

XY corresponde a un macho

La hembra sólo produce un tipo de gametos (homogamética), caracterizados por contener cromosoma X; en cambio el macho puede formar dos clases de gametos (espermatozoides) (heterogámico) en igual proporción: 50% con el cromosoma X y 50 % con el cromosoma Y. El sexo de la Drosófila depende del tipo de espermio que fecunda al óvulo (el gameto masculino determina el sexo)

La determinación del sexo en la especie humana pertenece a este tipo de determinación sexual. La mujer posee 22 pares de autosomas y 2 heterogromosomas XX. Su genotipo es 44 A + XX (forma óvulos con 22 A + X). El hombre posee 22 pares de autosomas y 2 heterocroma s XY. Su genotipo es 44 A + XY (forma espermatozoides con 22 A + X, y espermatozoides con 22 A+Y)

Biodiversidad

•En 1980, Edward O. Wilson, entomólogo especialista en hormigas y apasionado conservacionista, acuñó por vez primera el término Biodiversidad para referirse al conjunto de organismos que pueblan una región y las relaciones que se establecen entre ellos y el medio que les rodea.

•“Biodiversidad es la variedad de todos los tipos y formas de vida, desde los genes a las especies a través de una amplia escala de ecosistemas”.

•Niveles de estudio

•La Biodiversidad comprende 3 niveles principales de estudio y que están directamente relacionados:

1.El genético (que estudia la diversidad de genes dentro de y entre las especies, ya que hay una variabilidad genética entre especies e individuos de la misma especie),

2.El taxonómico (que trata sobre la diversidad de los distintos taxones: especies, géneros, etc.),

3.El ecológico (que investiga la variedad a un nivel superior de organización como son los ecosistemas).

•En el mar Mediterráneo, a más de 3.000 metros de profundidad, el equipo del Dr. Roberto Danovaro (Italia) localizó los primeros organismos multicelulares capaces de vivir sin oxígeno.

•La extinción de especies, es decir, la pérdida de biodiversidad es un hecho natural y, desde el punto de vista de la evolución o de la escala de tiempo geológica, una rutina.

•Sabemos que la mayoría de las especies que han existido se han extinguido, y que la duración media de una especie es de unos 2-10 millones de años.

•Por lo tanto, la diversidad biológica, nunca ha sido la misma. Desde los albores de la vida cuando las primeras células se formaron hará unos 3.700 millones de años, los seres vivos se han diversificado y adaptado a casi todos los hábitats y ambientes imaginables.

•La amenaza más obvia sobre la biodiversidad viene del ser humano y su impacto continúa aumentando entre las comunidades naturales con las cuales comparte el planeta.

•Más del 50% de la producción biológica está actualmente canalizada hacia su uso por nuestra especie.

•La destrucción de hábitats y su pérdida representa la mayor amenaza actual a la biodiversidad. Algunos ejemplos son la pérdida del bosque tropical, utilizado para la producción de madera y papel, o de terrenos agrícolas y ganaderos, la conversión de los humedales en áreas de acuicultura, campos de arroz o pastos, mientras que las aguas continentales están siendo de arrasadas de manera sistemática en busca de pesca.

•“EFECTO FRANKENSTEIN”

•La habilidad de las especies invasoras para causar extinciones y, por lo tanto, para reducir la biodiversidad.

•Patogenicidad o actuación como vectores de patógenos

•Competencia entre especies

•Modificación del hábitat y producción de regresiones de las especies autóctonas

•Depredación y cambios genéticos

•Efectos mediados por una tercera especie

CAMBIO GLOBAL

•El conjunto de transformaciones que se están produciendo en el ambiente como consecuencia de nuestras actividades le hemos dado el nombre de cambio global.

•Uno de los efectos principales del mismo es el cambio climático, el cual, es un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante períodos de tiempo comparables.

•El Cambio Climático es consecuencia del incremento de los llamados “gases de invernadero”, como el dióxido de carbono, que atrapan el calor y calientan la superficie de la Tierra.

• Las emisiones provenientes de actividades humanas como la quema de combustibles fósiles y los cambios en el uso del suelo son las responsables de este incremento.

•La Taxonomía puede definirse como la ‘exploración y descubrimiento de especies’ o como ‘la base empírica de la especiación’.

•Decir Taxonomía implica buscar, descubrir, identificar, describir, modelizar, categorizar y clasificar el mundo orgánico.

Genética

humana

�Dada la naturaleza del ser humano, no es posible emplear para su estudio genético los mismos métodos empleados con otros organismos, por eso la genética humana tiene que recurrir a la confección de árboles genealógicos o pedigríes, en los que se estudia la transmisión de un determinado carácter a través de varias generaciones.

ÁRBOL GENEALÓGICO

Cada individuo se representa mediante un símbolo:

�Los círculos representan a las mujeres y los cuadrados a los hombres.

�Los círculos y cuadrados oscuros indican personas con el carácter estudiado, mientras que los blancos representan personas normales.

�Cada fila horizontal de círculos y cuadrados representa una generación, de tal manera que las situadas en la parte inferior del árbol genealógico son las más recientes.

�Para distinguir una generación de otra se utilizan los números romanos: el I es la primera, el II la segunda, el III la tercera, el IV la cuarta y así sucesivamente.

�Para distinguir a las personas que pertenecen a una misma generación se numeran de izquierda a derecha, 1, 2, 3, 4, etc.

�Los matrimonios se indican mediante una línea uniendo a las dos personas.

� Los hijos de una misma pareja se unen con una línea horizontal, que estará unida por una línea vertical a la que liga a los padres.

�Los hijos se disponen de izquierda a derecha según su orden de nacimiento.

HERENCIA LIGADA AL SEXO

�Caracteres ligados al sexo son aquellos que están determinados por genes localizados en los cromosomas sexuales.

�Se trata de caracteres que aparecen en uno solo de los sexos o bien, si lo hacen en ambos, con más frecuencia en uno de ellos que en el otro.

HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA Y

�Todos los genes que se encuentran situados en el segmento diferencial del cromosoma Y son heredados únicamente por los hijos varones.

�Por ejemplo la presencia de pelos en las orejas (hipertricosis) y la ictoiosis, enfermedad de la piel caracterizada por la formación de escamas y cerdas.

HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA X

�Dado que el número de genes ligado al segmento diferencial del cromosoma X, es más numeroso que el de los ligados al Y, se generaliza como ligada al sexo todos los que se encuentren en el cromosoma X.

�Lo mismo que en la herencia autosómica, el carácter puede estar controlado por un gen dominante o recesivo.

La herencia dominante ligada al cromosoma X se reconoce porque:

� El carácter se manifiesta con una frecuencia aproximadamente el doble en las mujeres que en los hombres.

� El varón que presenta la enfermedad la transmite a todas las hijas y a ninguno de los hijos.

� La mujer heterocigótica, que presenta un carácter, lo transmite a la mitad de los hijos y a la mitad de las hijas.

� Este tipo de herencia es poco frecuente. Un ejemplo es el raquitismo resistente a la vitamina D.

La herencia recesiva ligada al cromosoma X se reconoce porque:

�En el hombre se manifiesta simplemente con que sea portador del gen; en la mujer, el gen debe estar en homocigosis. La aparición del carácter queda prácticamente restringida al hombre y es raro en la mujer.

� Se transmite de generación en generación a través de las mujeres portadoras.

� El padre que presenta el carácter nunca lo transmite a sus hijos varones. Lo transmite a sus nietos varones a través de sus hijas, que serán portadoras del mismo.

�El daltonismo y la hemofilia dos enfermedades provocadas por un gen recesivo situado en el segmento diferencial del cromosoma X.

�El daltonismo es un defecto visual que hace que la persona afectada tenga dificultades para distinguir con claridad el color rojo del verde.

�La hemofilia es una enfermedad que provoca problemas de coagulación de la sangre debido a la carencia de alguno de los factores proteicos responsables de la misma.

COMPUESTOS RELACIONADOS CON LA MATERIA

LIPIDOS

•Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y generalmente oxígeno, y en menor medida fósforo, azufre y nitrógeno.

2 características:

•1. Son insolubles en agua.

•2. Son solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo.

•En el uso coloquial, a los lípidos se les llama vulgar e incorrectamente grasas, aunque las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales.

•Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).

CLASIFICACIÓN

•Atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean (Lípidos insaponificables).

ÁCIDOS GRASOS

•Son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada con un número par de átomos de carbono (12-22) y un cuyo extremo hay un grupo carboxilo terminal (-COOH).

ACILGLICERIDOS

•Son lípidos saponificables en cuya composición química sólo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

•Las cadenas carbonadas de los ácidos que reaccionan con el glicerol, pueden ser saturadas o insaturadas. Si son saturadas son llamadas GRASAS.

•Si las cadenas son insaturadas son llamadas ACEITES, son solamente fabricados por las plantas.

TIPOS DE ACILGLICEROLES

1.Monoglicéridos

2.Diacilglicéridos

3.Triacilglicéridos. Llamados comúnmente TRIGLICÉRIDOS, puesto que la glicerina está unida a tres ácidos grasos; son los más importantes y extendidos de los tres.

•Triglicéridos: Su marcado carácter hidrofóbico hace que se encuentren en las células formando grandes gotas.

•En los animales se acumulan en el tejido adiposo, siendo los lípidos más abundantes del organismo y su mayor reserva de energía.

CERAS

•Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga. Su misión más frecuente es formar cubiertas protectoras e impermeabilizantes.

•Una de las ceras más conocidas es la que segregan las abejas para confeccionar su panal.

•Otro caso especial es la cera de los oídos, secretada para dificultar el acceso de parásitos al interior de los oídos.

FOSFOLIPIDOS

•Son lípidos saponificables complejos en cuya estructura molecular además de carbono, hidrógeno y oxígeno, poseen un grupo fosfato que les otorga una marcada polaridad.

•También se llaman LÍPIDOS DE MEMBRANA.

ESTEROIDES

•Son un grupo particular de terpenos que comparten estructuras y origen.

•En todos ellos podemos encontrar un conjunto de cuatro anillos pegados entre sí, forman el llamado ESTERANO.

•Los principales son el colesterol, los ácidos biliares, las hormonas esteroideas y la vitamina D.

PROTEINAS Y AMINOACIDOS

ESTRUCTURA GENERAL DE AMINOÁCIDOS

•Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos, uno a continuación de otro, sin ramificaciones.

•En todos los seres vivos hay 20 tipos diferentes de aminoácidos que pueden formar parte de las proteínas.

•Los aminoácidos que no puede sintetizar un organismo se llaman esenciales, y deben ser incorporados con la dieta. En la especie humana hay 9 aminoácidos esenciales.

CLASIFICACION DE LOS AMINOACIDOS

Los aminoácidos se clasifican atendiendo a las características de su grupo radical, según su ionización, polaridad y reactividad, en:

•Neutros: tiene afinidad por el agua.

•Neutros no polares: muy hidrofóbico.

•Ácidos: tienen carga eléctrica negativa neta.

•Básicos: tienen carga eléctrica positiva neta.

PRINCIPALES FUNCIONES DE LAS PROTEINAS

1.Regulación de intercambios de la célula con el exterio

2.Trasporte y acumulación de sustancias

3.Movimiento

Soporte y estructura

5.Defensa

6.Respuesta a estímulos

7.Control de la multiplicación y diferenciación celular

8.Reserva de aminoácidos

CLASIFICACION DE PROTEINAS

Según su forma:

•1. Fibrosas

•2. Globulares

•3. Mixtas

•Según su composición química

•1. Simples u holoproteínas

•2. Conjugadas o heteroproteínas

Niveles de Organización de la Materia

O La materia es extremadamente compleja.

O Organizarla para estudiarla

O Todo según el grado de complejidad

O De menor a mayor organización y complejidad

O Cada nivel engloba a otro

NIVELES DE ORGANIZACION

1.Partículas Fundamentales

2.Subatómico

3.Atómico

4.Molecular

5.Celular

6.Pluricelular

1.Tisular

2.Organular

3.Sistémico o de Aparatos

7.Organismo

8.Población

9.Comunidad

10.Ecosistema

11.Paisaje

12.Región

13.Bioma

14.Biosfera

PARTICULAS FUNDAMENTALES

QUARKS Y LEPTONES

OHasta ahora se han descubierto seis tipos de quarks dándoles los nombres de

O“arriba” “abajo”

O“raro” “encanto”

O“abajo” y “arriba”,

OAsí como también seis tipos de leptones , tres cargados eléctricamente:

O“electrones”, “muón” y “tauón”,

O y tres eléctricamente neutros llamados “neutrinos”

OQuarks = neutrones y protones

OLeptones = electrones

SUBÁTOMICA

OELECTRONES

OPROTONES

ONEUTRONES

ÁTOMICO

OConstituido por los átomos que forman toda la materia

OCualquier elemento químico

OLos átomos que forman a los seres vivos se denomina BIOELEMENTOS

OPrimarios = función estructural= hidrógeno, oxigeno

OSecundarios= Estructural y catalítica = electrolitos

OOligoelementos= solo función catalítica = cobalto, zinc

Molecular

OLa unión de diferentes átomos por enlaces químicos

OORGANICAS = CARBONO

INORGANICAS= GASES

Celular

OUNIDADES CELULARES CON VIDA PROPIA Y CAPACIDAD DE AUTORREPLICACION.

OEUCARIOTAS = HUMANA

OPROCARIOTAS = SIN ENVOLTURA CELULAR = BACTERIAS

Pluricelular

OMas de una célula

O3 subniveles:

OTEJIDOS

OORGANOS

OAPARATOS O SISTEMAS

Organismo

OCONSTITUIDO POR LOS ANTERIORES.

OORGANIZACIÓN SUPERIOR COMO SERES VIVOS

Población

OCONSIDERA LOS ORGANISMO DE LA MISMA ESPECIE

OCONJUNTO Y SUS RELACIONES

OCOICIDEN ADEMAS EN TIEMPO Y ESPACIO

Comunidad

ODIFERENTES ESPECIES

OUN MISMO LUGAR

Ecosistema

ODIFERENTES ESPECIES INTERRELACIONADAS EN UN MISMO LUGAR

OINTERACCION BIOLOGICA CON EL MEDIO FISICO

OECOLOGIA

Paisaje

OVARIOS ECOSISTEMAS DENTRO DE UNA UNDAD DE SUPERFICIE

OVID, OLIVAR Y ALMENDROS = AGROSISTEMAS

REGION

O UNA SUPERFICIE GEOGRAFICA QUE ABARCA VARIOS PAISAJES

BIOMA

O ECOSISTEMAS DE GRAN TAMAÑO ASOCIADOS A DETERMINADAS CARACTERISTICAS AMBIENTALES

O DOMINANCIA DE UNA ESPECIE AUNQUE NO SEA HOMOGENEA.

O TODOS DEPENDEN UNOS DE OTROS.

BIOSFERA

O CONJUNTO DE SERES VIVOS Y COMPONENTES INERTES QUE COMPRENDEN EL PLANETA TIERRA

O CAPA DE LA ATMOSFERA EN LA QUE EXISTE VIDA, SOBRE LA LITOSFERA