Características de los seres vivos y Niveles de organización de la materia

Estados de la materia

Características de las disoluciones

Oxidación de las moléculas orgánicas

Bioelementos Biomoléculas El agua 2 sesiones

Sales minerales 1 sesión

Glúcidos 6 sesiones

Lípidos 3 sesiones

Proteínas 4 sesiones

Ácidos Nucléicos 4 sesiones

Materia: Sólidos, líquidos, gaseosos.

Los sólidos y líquidos se mantienen de forma constante en

la materia viva, los gases no.

Los sólidos en la materia viva forma:

Estructuras y protecciones

Nivel celular Pared celular bacterias y c. vegetales

Nivel orgánico huesos y caparazones

Los líquidos H2O, la sustancia mas abundante

Disolvente de sustancia iónicas.Como sales (NaCl Na+ Cl-

La molécula de agua se interpone entre los dos iones

Disolvente de sustancias anfipáticas.

Disolvente de sustancias polares no iónicas.

Alcohol, aminas, glúcidos

Wilhelm Ostwald distingue tres tipos de

mezclas según el tamaño de las

partículas de soluto en la disolución:

1.-Dispersiones, suspensiones o falsas

disoluciones: cuando el diámetro de las

partículas de soluto excede de 0,1 μm

2.-Dispersoides, coloides o disoluciones

coloidales: el tamaño está entre 0,001 μm y 0,1 μm separación por

centrifugación, aspecto translucido.

Estado líquido o gelificado.

3.-Dispérsidos o disoluciones

verdaderas: el tamaño es menor a 0,001 μm sales, moléculas orgánicas

simples.

Estas últimas se clasifican en:

Disoluciones con

condensación molecular: la

partícula dispersa está

formada por una

condensación de moléculas.

Disoluciones moleculares:

cada partícula es una

molécula.

Disoluciones iónicas: la

partícula dispersa es

un ion (fracción de molécula

con carga eléctrica).

Disoluciones atómicas: cada

partícula dispersa es

un átomo.

1. Todos los organismos vivos están compuestos por

células. Puden estar formados por una, seres unicelulares, o

por muchas, seres pluricelulares.

2.La célula es la unidad estructural y fisiológica de los

seres vivos. La célula es capaz de realizar todos los procesos

metabólicos necesarios para permanecer con vida.

3. Cada célula procede de otra célula preexistente.

4. La célula es la unidad genética de los seres vivos. La célula contiene toda la información sobre la síntesis de su

estructura y el control de su funcionamiento, y es capaz de transmitirla a su descendencia.

La Biología es la ciencia que estudia a los seres

vivos.

Características comunes de todos los seres vivos:

La materia de la que estamos formados (composición

química): todos tenemos los mismos tipos de átomos

llamados Bioelementos, que se combinan formando

moléculas, llamadas Biomoléculas.

Éstas se organizan formando complejos

supramoleculares que a su vez forman orgánulos y

éstos componen las células, que forman la unidad

estructural y funcional de todos los seres vivos (Teoría

celular).

•Tejidos Células

parecidas, mismo

origen, misma función

•Órganos Distintos

tejidos que actuan

conjuntamente

•Sistemas Órganos

similares, misma

función, mismo tejido.

Sistema muscular

•Aparatos Agrupación

de órganos diferentes,

cada uno con su función y

que juntos realizan una

función superior. Aparato

locomotor, circulatorio.

•Individuo Pluri o unicelular

•Población Grupo de

individuos de la misma especie

•Comunidad o Biocenosis

Conjunto de poblaciones en un mismo espacio establecen

relaciones Plantas de un

bosque.

•Ecosistema Varias

comunidades (biocenosis) y las

mismas condiciones fisico -

químicas (biotopo).

•Ecosfera --> Conjunto de

ecosistemas marinos y terrestres.

Especialización celular:

Colonias: Agrupaciones de

células con reparto de trabajo,

cada una puede vivir aislada .

Estos cambios vienen dados por

el ADN

Los virus:

Estructuras microscópicas simples.

ADN o ARN envuelto en una

cápsida proteica.

No tienen metabolismo propio.

Utilizan la maquinaria de la célula

infectada para replicarse y

reproducirse.

Organización celular (biótico).

Organismos unicelulares y colonias. Formados por una sola

célula, que realiza todas las funciones vitales. A veces estas células

forman grupos sin especialización funcional (colonias).

Organismos pluricelulares. Con especialización celular. Las células

se especializan en la realización de funciones específicas, formando

tejidos. Estos forman órganos y aparatos o sistemas en niveles de

complejidad mayor.

La especialización celular conduce a que todas las funciones vitales del

organismo pluricelular se repartan entre los distintos tipos de células, de

manera que cada grupo realiza una actividad determinada. Estas

actividades deben estar coordinadas por lo cual es necesario la existencia

de un sistema de coordinación, el sistema nervioso de los animales y el

sistema hormonal en animales y plantas.

• REINO MONERAS no posee tejidos, vive de forma unicelular

independiente y en algunos casos en agregados o colonias.

• REINO PROTOCTISTA: Se suele afirmar que no existen tejidos en

ningún protoctista, pero en las algas rojas y en las algas pardas la

complejidad alcanza un nivel muy próximo al tisular, incluida la

existencia de plasmodesmos (p.ej. en el alga parda Egregia).

• REINO HONGOS: El micelio de los hongos, puede organizarse y

formar algo así como los tejidos de las plantas superiores.

Organización talofítica. El tejido de los hongos, se denomina:

Prosénquima y rizoides (una especie de raíces bien ramificadas,

propios de hongos saprofitos (se alimentan de materia orgánica en

descomposición) y sirven para fijarlo al sustrato y para la absorción

de nutrientes en los hongos parásitos)

• REINO PLANTAS Y REINO ANIMALES poseen tejidos verdaderos.•Los musgos tienen pseudotejidos protocormofíticas.

•Nutrición. Somos capaces de crecer y realizar todas nuestras

funciones a expensas de los alimentos que ingerimos, de donde

obtenemos los nutrientes mediante la digestión.

Los transformamos (reacciones metabólicas) en:

• Energía (catabolismo)

• Componentes celulares (anabolismo o biosíntesis).

•Relación. Somos capaces de detectar y reaccionar ante

distintos estímulos tanto externos como internos.

•Reproducción. Tenemos la capacidad de originar nuevos

individuos por reproducción asexsual o sexual.

Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la

glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la

glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía

retenida en sus enlaces químicos.

Ejemplos: LA RESPIRACION CELULAR QUE OCURRE EN LA

MITOCONDRIA (TANTO EN C.VEGETALES COMO EN C.

ANIMALES)…

Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía

liberada para recomponer enlaces químicos y construir

componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos

nucleicos.

Ejemplos: LA FOTOSINTESIS, REPLICACIÓN DEL

ADN, TRANSCRIPCIÓN (SÍNTESIS DE ARN), TRADUCCIÓN (SÍNTESIS

DE PROTEINAS POR LOS RIBOSOMAS)…

LA DIGESTIÓN, COMO LA RESPIRACIÓN O LA EXCRECIÓN NO SON

PROCESOS METABÓLICOS

¿Cuándo comenzó la vida?

• Hace 4500 millones de años Sopa primitiva

• Hace 4000 millones de años Primeras células procariotas

• Hace 2500 millones de años Primeras células eucariotas

¿Como comenzó la vida?Ambiente acuoso, anaerobio (reductor) con frecuentes descargas eléctricas y

constante bombardeo de meteoritos.

• Hipótesis de Oparin (1922) Mezcla de moléculas inorgánicas originan moléculas

orgánicas simples (azúcares, aminoácidos, etc).

• Experimento de Miller (1952) Mezcla de gases como metano, hidrógeno, agua y

amoniaco sometidos a descargas eléctricas originaron aminoácidos y otras moléculas orgánicas.

Teoría quimiosintética.

Diversas teorías

• Moléculas con capacidad de replicarse. Primero un ARN y después ADN y proteínas.

• Estas moléculas se rodearon de una membrana lipídica y adquirieron el control de su propia replicación originándose las primeras formas de vida .

• Moléculas inorgánicas originan moléculas orgánicas simples ( proteínas). Estas se reorganizan (coacervados).

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La vida es un sistema que se vale de un entorno para conseguir su

reproducción y perpetuación.

¿Cómo surge la vida?

• Aristóteles (siglo IV a. C.): teoría de la

generación espontánea, según la cual la vida

surgiría de la combinación de

agua, aire, fuego y tierra.

• Louis Pasteur (1863): refutó la teoría de

Aristóteles con la demostración de que el aire

contiene micoorganismos.

• Alexander Oparin (1922): las sustancias

inorgánicas (NH3, CH4, H, vapor de

H2O, CO2, N) pudieron generar moléculas

orgánicas, generándose la “sopa nutricia”.

Estos se agregarían formado estructuras

orgánicas cada vez mas complejas.

• Stanley Miller (1953): sintetizó algunas de las

biomoléculas (algunos aminoácidos)

esenciales de los seres vivos en su

laboratorio, límite entre lo orgánico y lo

inorgánico.

19

Con un solo experimento Pasteur refutó la validez de la generación espontánea.

20

Bacterias primitivas.

• Código genético primitivo.

• Metabolismo fermentativo.

• Respiración anaerobia.

Bacterias fotosintéticas (cianobacterias).

• Vías más eficientes de utilizar la energía.

• Fotosíntesis oxigénica (gran producción de oxígeno).

• Respiración aerobia.

Primeras células eucariotas.

Teoría endosimbiótica (Lynn Margulis, 1970)

• Aparición del núcleo: por la fusión de arquea + bacteria .

• Aparición de mitocondrias y cloroplastos: son sendos endosimbiontes

que son fagocitados y transfieren su información genética esencial,

perdiendo su independencia, a la célula hospedadora convirtiéndose

en orgánulos.

Organización celular

Componentes comunes

Membrana plasmática

Citoplasma:Citosol o hialoplasma (medio líquido).

Morfoplasma (estructuras funcionales).

ADN

Niveles de complejidad

Procariota con mayor variedad

de metabolismos.

Eucariota más evolucionadas y

complejas estructuralmente.

Está en la base evolutivaEs más simple estructuralmenteEs más pequeña que la eucariota

Estructura

o Membrana plasmática (sin esteroides)

o Pared celular (sin celulosa) mureina

o Citoplasma:• Ribosomas 70 S (svedberg)

• Mesosomas.

o Nucleoide:

• Material genético. Cromosoma principal (ADN

bicatenario circular).

Plásmidos( fragmentos de ADN

bicatenario circular).

o *Cápsulas, capas mucosas, flagelos, pilis, fimbrias, etc.

Es exclusiva del reino Moneras

• No citoesqueleto

Los plásmidos son pequeñas secuencias de ADN con la capacidad de autoreplicarse. Los plásmidos también cargan información relevante, por ejemplo: genes de virulencia, genes de

resistencia a antibióticos, genes que codifican enzimas para degradar moléculas complejas, etc. Y por si fuera poco, los plásmidos pueden introducirse en cualquier bacteria, sin importar la especie de la cual

proceden.

Esto es una ventaja evolutiva para las bacterias porque pueden intercambiar material genético entre especies completamente

diferentes en un proceso conocido como Transferencia Horizontal de Genes (THG).

Los plásmidos han sido encontrados en gran

abundancia en hábitats donde hay una gran cantidad de comunidades bacterianas diferentes, por ejemplo: en nuestro tracto digestivo. Si tan sólo nos imagináramos como es este caótico lugar no sería tan diferente a un mercado negro de armas del medio oriente, donde las bacterias intercambian genes a diestra y siniestra unos con otros sin control alguno.

El svedberg es una unidad para medir el coeficiente de sedimentación de una partícula o macromolécula cuando son centrifugados en condiciones normales. Esta magnitud tiene dimensiones de tiempo, de modo que un svedberg equivale a 10-13segundos.

Los valores en svedbergs no son aditivos, por ejemplo: los ribosomas eucarióticos están formados por dos subunidades, una 60 S y otra 40 S. Sin embargo, el valor final del conjunto del ribosoma no es 100 S, sino 80 S.

Más evolucionada

Es más compleja estructuralmente

Presenta división espacial de las funciones

Estructura

o Membrana plasmáticao *Pared celular, a veces glicocalixo Citoplasma:

• Ribosomas 80 S (svedberg)

• Orgánulos celulares:

o Citoesqueletoo Núcleo

Retículo endoplasmático y Complejo de

Golgi

Mitocondrias y cloroplastos

Vacuolas, lisosomas e inclusiones de reserva

• Doble membrana• Cromatina: ADN + Histonas

Actividad 1.

Realiza un cuadro comparativo de la estructura de una

célula procariota y de una célula eucariota y que además

se comparen células eucariotas animales y vegetales.

Consulta el libro de texto y cualquier otra publicación

que tengas.

Primarios o mayoritarios. CHONPS. Son el 96 % del total de la

materia viva. Componentes fundamentales de las biomoléculas.

Secundarios. Forman parte de la materia viva en menor

proporción (3,9 %). Se presentan en forma iónica. Na, K, Ca, Mg y Cl.El Calcio puede encontrarse formando parte de los huesos, conchas,

caparazones, o como elemento indispensable para la contracción muscular

o la formación del tubo polínico.

El Sodio y el Potasio son esenciales para la transmisión del impulso nervioso.

Junto con el Cloro y el Iodo, contribuyen al mantenimiento de la cantidad de

agua en los seres vivos.

El Magnesio forma parte de la estructura de la molécula de la clorofila y el Cloro forma parte de la estructura de proteína transportadoras.

Clasificación

Oligoelementos. En proporción inferior al 0,1 %. Son

imprescindibles porque actúan en procesos bioquímicos y fisiológicos

fundamentales.

Los oligoelementos también se denominan elementos traza, puesto

que aparecen en muy baja proporción.

Alguno de estos elementos no se manifiesta en ciertos seres. Sin

embargo, como el caso del Silicio, puede ser muy abundante en

determinados seres vivos, como diatomeas, Gramíneas o Equisetos.

Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co, Si, F, Cr, Li, B, Mo y Al.

Capas electrónicas externas incompletas. Forman enlaces

covalentes con facilidad.

Número atómico bajo. Los electrones compartidos en los

enlaces están próximos al núcleo. Moléculas estables.

Elementos electronegativos. Como el oxígeno y el nitrógeno

originando moléculas polares y por tanto solubles en agua.

Abundantes en el medio externo. Pueden ser captados de

manera sencilla. Asegura el intercambio de materia entre los

organismos y su medio ambiente.

Propiedades

Cuatro orbitales con electrones desapareados. Que se

disponen en estructura tetraédrica.

Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples. Si son

sencillos, puede formar enlaces hasta con cuatro elementos distintos,

lo que da una gran variabilidad molecular.

Enlaces covalentes con otros átomos distintos. Da lugar a

distintos grupos funcionales que interaccionan entre sí. Esto constituye

la base de las reacciones bioquímicas que integran las funciones

vitales.

Enlaces covalentes con otros átomos de carbono. Origina cadenas estables que permiten adquirir estructuras

espaciales complejas.

El carbono (C)

Procesos biológicos

GlúcidosLípidosProteínasAc. nucleicos

•Presente en todos los seres vivos

•Su proporción depende de:

•Especie: H.Sapiens (60%), Medusa (97%)

•Edad del individuo: Feto 94%), recién nacido 70%

•Tejidos: Más agua en los tejidos más activos, huesos (22%)

•Formas de ingerir agua: Bebida,

comida agua metabólica (grasa + O2 HcO), joroba del camello

es grasa.

Enlace covalente entre los

dos H y el O.

El O. tiene mayor

electronegatividad que el H.

porque tiene 4 electrones sin

compartir.

Ligera carga - hacia el O.

Forma piramidal, ángulo de

105º porque los 4 pares de

electrones de la capa

externa del O. se repelen

entre sí.

Test interesante, comprueba lo que

sabes sobre la molécula de agua:

http://personales.ya.com/geopal/biol

ogia_2b/unidades/ejercicios/act1agte

ma1.htm

Molécula eléctricamente

neutra. Nº protones = Nº

electrones.

Es un dipolo.

Puede interaccionar con otras

moléculas de agua mediante

enlaces de H.

4 puentes de hidrógneo.

Es cohesiva.

Los enlaces de hidrógeno son

débiles, se forman y se

destruyen fácilmente.

1.- Alto calor específico: 1 cal. Aumentar 1ºC 1L de agua.

2.- Alto calor de vaporización: Absorbe mucha energía antes de pasar de

líquido a gas.

3.- Alta tensión superficial: Debido a la cohesión de las moléculas por los enlaces de H. Incompresible

4.- Tiene capilaridad: Asciende debido a la cohesión de las moléculas de

agua.

5.- Alta constante dieléctrica: Debido al dipolo de la molécula de agua.

Rompe las moléculas y mantiene los iones separados.

6.- Bajo grado de ionización: la mayor parte de las moléculas de agua no

están disociadas. Sólo un reducido número de moléculas sufre disociación,

generando iones positivos (H+) e iones negativos (OH-). En el agua pura, a

25ºC, sólo una molécula de cada 10.000.000 está disociada, por lo que la

concentración de H+ es de 10-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a 7.

1.- Disolvente universal: De todas las sustancias polares cte.

Dieléctrica.

2.- En el agua se realizan todas las reacciones bioquímicas cte.

Dieléctrica y a su bajo poder de ionización.

3.- Función estructural: Gracias a la cohesión, da estructura, volumen

y resistencia.

4.- Función de transporte: por las 3 razones antes indicadas.

5.- Función amortiguadora: Gracias a la cohesión en las

articulaciones.

6.- Función termorreguladora: Gracias a su alto calor específico y

alto calor de vaporización.

-Biomoléculas inorgánicas, iones: Cl-, H2PO3, Na+, k+

-En los seres vivos los encontramos

Precipitados / insolubles.

Disueltas o solubles

Funciones:1.- Estructural sales precipitadas:

-Caparazones: CaCO3,

-Huesos Ca3(PO4), Silicio

-Inclusiones dentro de las células

2.- Funciones específicas Sales disueltas.

-Impulsos nerviosos Na+, K+

-Coagulación sanguínea, movimientos cardiacos Ca2+

Cada organismo debe mantener su proporción iónica determinada en su media interna para que no altere las funciones. HOMEOSTÁSIS

3.- Mantener las concentraciones osmóticas adecuadas. Ósmosis Paso del agua a través de una membrana

semipermeable del lugar del menor concentración hacia el de

mayor concentración para intentar igualar las concentraciones de

menos a más.

¿Qué es turgencia y plamólisis?

4.- Mantener el pH del medio interno. -pH del medio interno próximo a 7,2 neutro tirando a básico

-La acidez o basicidad del medio se mide con la concentración de

hidrogeniones. Un exceso haría que el medio fuera ácido y un defecto haría el

medio básico.

-Para que el pH se mantenga neutro existe el sistema “tampón” o “buffer” que

mantiene constante el medio interno. Cada líquido biológico tiene un pH

determinado que se puede alterar por las reacciones bioquímicas. Para evitar

estas reacciones entra el sistema “tampón” o “buffer”

Tampones o Buffers: Se les llama así a las sustancias químicas, cuya

presencia en una solución impide que la adición de un ácido o una

base produzca cambios bruscos en el pH de ésta. En este caso: es la

mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido

débil (H2CO3) y su base conjugada, es

decir, sales hidrolíticamente activas (NaCO3).

En el organismo humano, los tampones de importancia fisiológica

son siempre mezcla de un ácido débil con su sal alcalina, como es el

caso del ácido carbónico y el bicarbonato de sodio.

Explicación

más detallada

Ión bicarbonato HCO3-

Ác. CarbónicoH2CO3 (ac. débil)

Bicarbonato sódico

NaCO3H (tampón ácido)