La organización y estructura de los seres vivos Los niveles de organización de la materia viva

las propiedades emergentes. La materia se encuentra organizada en diferentes estructuras, desde las más pequeñas hasta las más grandes, desde las más complejas hasta las más simples. Esta organización determina niveles que facilitan la comprensión de nuestro objeto de estudio: la vida. Cada nivel de organización incluye a los niveles inferiores y constituye, a su vez, los niveles superiores. Y lo que es más importante, cada nivel se caracteriza por poseer propiedades que emergen en ese nivel y no existen en el anterior: las propiedades emergentes.

Organización Jerárquica de Organismos Multicelulares Sistema (aparato digestivo) Órgano (hígado) Organización Jerárquica de Organismos Multicelulares Tejido (Tejido hepático) Célula (hepatocito) Orgánulo (núcleo) Molécula (DNA) Átomo (carbono)

Propiedades emergentes Nivel Propiedades emergentes Célula Síntesis de macromoléculas, división nuclear (mitosis y meiosis). Organismo Estructura, función y coordinación de tejidos, órganos y sistemas. Población Estructuras sociales, sistemas de emparejamiento, distribución por edades.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA Descritos por Noedhan científico holandés en 1936 NIVELES ABIÓTICOS: sin vida propia SUBATÓMICO ATÓMICO MOLECULAR “MACROMOLECULAR” NIVELES BIÓTICOS: con vida CELULAR ORGÁNICO POBLACIONAL ECOSISTEMA

Organización Atómica y Molecular

NIVEL ATÓMICO: LOS BIOELEMENTOS CONCEPTO B) CLASIFICACIÓN: * PRIMARIOS: 99% MASA MATERIA VIVA. C, H, O, N, P, S. ESTRUCTURALES * SECUNDARIOS:>0,1%. FUNCIONES ESPECIFICAS. K, Ca, Na, Mg, Cl. OLIGOELEMENTOS:<0,1%. INDISPENSABLES. FUNCIONES ESPECÍFICAS. Fe, I, Cu, Co.

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VENTAJAS DEL CARBONO Forma enlaces covalentes, que son estables y acumulan mucha energía. Puede formar enlaces, hasta con cuatro elementos distintos, lo que da variabilidad molecular. *Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples. Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas. * Los compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser transformados por reacciones químicas. *El carbono unido al oxígeno forma compuestos gaseosos.

Las biomoléculas son las que naturalmente se encuentran en los sistemas biológicos donde cumplen funciones específicas. Entre ellas se encuentran: Biomoléculas H2O Proteínas Lípidos Glúcidos Nucleótidos y ácidos nucleicos. Fosfatos, bicarbonato, nitratos, ácidos orgánicos. Gases como CO2 y O2. 12

I.- BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS * AGUA: LAS BIOMOLÉCULAS I.- BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS * AGUA: ESTRUCTURA: DIPOLO POSIBILIDAD DE FORMACIÓN DE ENLACES POR PUENTES DE HIDRÓGENO CON OTRAS MOLÉCULAS POLARES. *El agua *Sólidos minerales: fosfato de calcio insolubles (formación de tejidos duros huesos y dientes) *Iones (disueltos en líquidos corporales y protoplasma celular) esenciales para funciones vitales

EL AGUA PROPIEDAD FÍSICO-QUÍMICA FUNCIÓN BIOLÓGICA VALOR DE CTE. DIELÉCTRICA DISOLVENTE CALOR ESPECÍFICO TERMORREGULADOR COHESIÓN INTERNA TENSIÓN SUPERFICIAL ASCENSO SAVIA BRUTA FORMAS VIDA SUPERFICIE REACTIVIDAD QUÍMICA MEDIO REACCIONES QUÍMICAS MENOR DENSIDAD ESTADO SÓLIDO (HIELO) CAPA AISLANTE AGUAS CLIMAS FRÍOS

FENÓMENOS OSMÓTICOS ÓSMOSIS: * Movimiento de agua desde una región MENOS CONCENTRADA DE SOLUTO (medio  HIPOTÓNICO ) a otra MÁS concentrada ( medio HIPERTÓNICO ). La ósmosis se realiza a través  de una proteína integral especializada que se conoce con el nombre de ACUAPORINA.

* SALES MINERALES. SEGÚN SU ESTADO: SÓLIDAS: Funciones estructurales. Esqueletos DISUELTAS: Funciones específicas (tampón, impulso nervioso, contracción muscular…)

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS CONCEPTO. LOS POLÍMEROS LOS GRUPOS FUNCIONALES CLASIFICACIÓN GLUCOSA MONÓMERO AMILIPECTINA POLÍMERO

GRUPOS FUNCIONALES Grupo Nombre Importancia biológica Hidroxilo           Hidroxilo Polar, y por esta razón soluble en agua; forma puentes de hidrógeno              Carboxilo Ácido débil (dador de hidrógeno); cuando pierde un ión hidrógeno adquiere carga negativa:                                 Amino Base débil (aceptor de hidrógeno); cuando acepta un ión hidrógeno adquiere carga positiva:                 Aldehído Polar, y por esta razón soluble en agua; caracteriza a algunos azúcares Cetona Polar, y por esta razón soluble en agua; caracteriza a otros azúcares Metilo Hidrofóbico (insoluble en agua)                  Fosfato Ácido (dador de hidrógeno); en solución presenta habitualmente carga negativa:                             GRUPOS FUNCIONALES carbonilo

-CONCEPTO. EL ENLACE O-GLUCOSÍDICO LOS GLÚCIDOS I.- CONCEPTO. II.- TIPOS: MONOSACÁRIDOS: CETOSAS ALDOSAS B) DISACÁRIDOS: -CONCEPTO. EL ENLACE O-GLUCOSÍDICO

-EJEMPLOS MÁS IMPORTANTES C.- POLISACÁRIDOS: -CONCEPTO. -EJEMPLOS MÁS IMPORTANTES ALMIDÓN CELULOSA

LÍPIDOS SAPONIFICABLES: LOS LÍPIDOS CONCEPTO. CLASIFICACIÓN: LÍPIDOS SAPONIFICABLES: CONCEPTO TIPOS PRINCIPALES. La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos en la cual reaccionan con álcalis o bases obteniéndose un sal del ácido graso, denominada jabón.

FOSFOLÍPIDOS Tipo de lípidos anfipáticos compuestos por una molécula de alcohol (glicerol o de esfingosina), a la que se unen dos ácidos grasos (1,2-diacilglicerol) y un grupo fosfato.

PROTEÍNAS FÓRMULA GENERAL Las proteínas (del francés: protéine, y este del griego' πρωτεῖος, proteios, ‘prominente’, ‘de primera calidad’) o prótidos son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH).  IONIZACIÓN DE UN aá

FUNCIONES DE LAS PROTEINAS reserva DEFENSA CONTRÁCTIL FUNCIONES DE LAS PROTEINAS

ÁCIDOS NUCLEICOS BASES NITROGENADAS I.- CONCEPTO II.- LOS NUCLEÓTIDOS Grandes moléculas constituidas por la unión de monómeros, llamados nucleótidos. Los ácidos nucleicos son el ADN y el ARN. Los nucleótidos son moléculas que se pueden presentar libres en la Naturaleza o polimerizadas, formando ácidos nucleicos.

ESTRUCTURA PRIMARIA ÁCIDOS NUCLEICOS ENLACE FOSFO-DIÉSTER

ADN-ARN COMPOSICIÓN

ESTRUCTURA ADN-ARN

ESTRUCTURA SECUNDARIA ADN WATSON Y CRICK 1956

CADENAS ANTIPARALELAS ADN

TIPOS DE ARN

FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS 1.- ALMACENAMIENTO Y EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA 2.- TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN MEDIANTE LA DIVISIÓN CELULAR

NIVEL MACROMOLECULAR: son asociaciones de moléculas que dan origen a diferentes polímeros (la unidad que se repite se denomina monómero) ALMIDÓN (polímero de glucosa) PROTEÍNAS (polímero de aminoácidos) GRASAS (polímeros de ácidos grasos) ÁCIDOS NUCLEICOS (polímeros de nucleótidos) VARIAS MACROMOLÉCULAS PUEDEN ASOCIARSE PARA DAR ORIGEN A UN COMPLEJO SUPRAMOLECULAR GLUCOPROTEÍNAS LIPOPROTEÍNAS GLUCOLÍPIDOS PROTEOLÍPIDOS

Moléculas inorgánicas Compuestas por carbono Bases químicas de la vida Moléculas orgánicas Lípidos Glúcidos Ácidos nucleicos Proteínas Agua Sales minerales Compuestas por carbono Bases químicas de la vida

LAS PROTEÍNAS (que forman la cápsula) LOS VIRUS son complejos supramoleculares ya que están constituidos por dos tipos de macromoléculas: LAS PROTEÍNAS (que forman la cápsula) LOS ÁCIDOS NUCLEICOS puede ser ADN O ARN) Los complejos supramoleculares pueden estar asociados formando ESTRUCTURAS SUBCELULARES U ORGÁNULOS CELULARES (LISOSOMAS, RETÍCULO ENDOPLÁSMICO, MITOCONDRIAS, ...)

NIVEL CELULAR: CONSIDERA TODAS LAS CÉLULAS. Las células son la parte mas pequeña de la materia viva que puede existir libre en el medio ambiente. A veces las células se asocian formando colonias, para lograr una mayor adaptación al medio. Existen dos tipos de células: PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

Jerarquía de la organización molecular de las células Orgánulos Núcleo Mitocondria Cloroplasto Cuerpos de Golgi Asociaciones Supramoleculares peso de partícula 106 - 109 Ribosomas Complejos enzimáticos Sistemas contráctiles Microtúbulos Jerarquía de la organización molecular de las células Célula Macromoléculas peso molecular 103 - 109 Ácidos nucleicos Proteínas Polisacáridos Lípidos Unidades ó sillares estructurales 100 - 350 Nucleótidos Aminoácidos Monosacáridos Ácidos grasos Glicerina Célula Intermediarios peso molecular 50 - 250 Piruvato Citrato Malato Gliceraldehído 3-fosfato Precursores del entorno 18 - 44 Dióxido de carbono Agua Oxígeno Amoníaco Nitrógeno

Jerarquía en la Estructura Celular

Niveles de organización H CH2OH Celular Célula Nerviosa Orgánulos Mitocondria Cloroplasto Núcleo Molecular Agua Glucosa ADN Atómico Hidrógeno Carbono Nitrógeno Oxígeno Subatómico Protón Neutrón Electrón

Niveles de organización Organismo Berrendo Sistema de Órganos Sistema Nervioso Órgano Cerebro Tejido Tejido Nervioso

Los átomos son las partículas más pequeñas de un elemento – una sustancia que no puede ser desintegrada en otra sustancia por medios químicos ordinarios –. Los átomos están constituidos por partículas subatómicas. La búsqueda de partículas subatómicas es objeto de investigación permanente, lo que lleva a realizar otros nuevos descubrimientos que originan nuevas hipótesis, en un sinfín de preguntas y respuestas.

Las moléculas están constituidas por átomos Las moléculas son los componentes fundamentales de las células. Existen moléculas orgánicas e inorgánicas. En los seres vivos se encuentran una gran variedad de moléculas de estructura y función diversas.

Iones (Na+, K+, Mg++, Ca++ ) =1% El análisis químico de la materia viva revela que está formada por una serie de elementos y compuestos químicos. Estos se denominan bioelementos; y, en los seres vivos, forman biomoléculas, que se pueden clasificar en: Inorgánicas Agua 50-95% Sales minerales Iones (Na+, K+, Mg++, Ca++ ) =1% Algunos gases: O2, CO2, N2, ... Orgánicas (c/C,H,O,S,P) Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos

Biomoléculas • Inorgánicas – Agua 50-95% – Iones (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, ...) 1% • Orgánicas – Derivados de hidrocarburos • Combinaciones de carbono (principal), hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. – Forman enlaces covalentes estables – Importancia del carbono: • Puede participar hasta en 4 enlaces covalentes fuertes (Complejidad y estabilidad estructural) • Permite formar cadenas largas lineales o ramificadas

Las estructuras complejas macromoleculares están formadas por distintas macromoléculas. Las macromoléculas cumplen funciones esenciales en la célula. Algunas son componentes estructurales, otras cumplen funciones reguladoras y otras actúan como directoras de toda la actividad celular. Las macromoléculas pueden estar constituidas por moléculas semejantes o diferentes.

Las macromoléculas constituyen estructuras complejas tales como las membranas y los orgánelos. Algunas estructuras están presentes tanto en procariotas como en eucariotas, pero difieren en ambos tipos de organismos.

NIVEL PLURICELULAR (= ORGÁNICO) : Abarca todas las agrupaciones que están formados por más de un tipo celular. Se pueden distinguir varios grados de complejidad o subniveles: TEJIDOS: conjunto de células que tienen la misma función y tienen el mismo origen embriológico. Ejemplo tejido muscular. ÓRGANOS: formados por diversos tejidos que actúan conjuntamente. Ejemplo corazón. SISTEMAS: son el conjunto de órganos similares que realizan la misma función y están formados por un mismo tipo de tejido. Ejemplo sistema muscular APARATOS: son un conjunto de órganos que pueden ser muy diferentes entre si, pero que sus funciones están estrechamente coordinadas. Ejemplo aparato digestivo.

NIVEL INDIVIDUO: formado por varios aparatos y sistemas NIVEL INDIVIDUO: formado por varios aparatos y sistemas. Por ejemplo una planta o un animal. NIVEL POBLACION: en este se consideran todos los organismos que pertenecen a la misma especie que viven en un mismo lugar, al mismo tiempo. Por ejemplo la población de conejos de la zona central de Chile. NIVEL COMUNIDAD O BIOCENOSIS: está formada por un conjunto de poblaciones distintas que comparten un mismo espacio y entre las que se establecen relaciones. Por ejemplo todos los animales de un bosque.

NIVEL ECOSISTEMA: en el se incluyen tanto el conjunto de poblaciones que viven interrelacionadas (biocenosis) como el lugar donde se encuentran viviendo (biotopo) NIVEL ECOSFERA: corresponde al conjunto de ecosistemas marinos y terrestres que integran toda la superficie del planeta.