ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS TEMA 1 ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

COMPARATIVA ELEMNTOS QUE COMPONEN MATERIA VIVA E INERTE. Se produce una organización diferencial en materia viva e inerte. El carbono es la base de la materia viva y gracias a su estructura confiere mayor complejidad a esta.

ESTRUCTURA ATÓMICA DEL CARBONO El carbono está formado por seis protones y seis neutrones que forman el núcleo y seis electrones que giran en órbitas. Posee 4 electrones desapareados en la última capa que permiten formar 4 enlaces por cada átomo de carbono.

ENLACES - ENLACE IÓNICO: Se realiza entre dos átomo en el que uno cede electrones y el otro los acepta. - ENLACE COVALENTE: Se realiza entre átomos que comparten electrones, por ello es más estable ( enlace fuerte)

ENLACES COVALENTES DEL CARBONO El carbono se une mediante enlaces covalentes, que son muy estables, pudiendo formar hasta cuatro.

UNIONES DEL CARBONO El carbono puede unirse consigo mismo con enlaces sencillos, dobles y triples, puede formar largas cadenas, formar ramificaciones e incluso ciclarse. ( esqueleto de las biomoléculas)

FORMACIÓN DE GRUPOS FUNCIONALES El carbono puede unirse con el hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, formando numerosos grupos funcionales con propiedades distintas (alcoholes, aldehidos,cetonas y ácidos)

¿POR QUÉ EL C Y NO EL Si? Fuerza del enlace y economía de peso.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN Son los diferentes grados de complejidad en los que se organiza la materia (viva en este caso)

Niveles de organización globales

CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS Composición química: es similar y su base es el agua Complejidad y organización mayor que la materia inerte Necesidad de materia y energía para mantener los niveles de organización. Necesidad de aceleración de reacciones metabólicas ( catálisis) Mantenimiento del equilibrio = Homeostasis Crecimiento y desarrollo Respuesta ante estímulos: Relación con el entorno Capacidad de reproducción Capacidad de evolución.

BIOELEMENTOS Son los elementos químicos que aparecen en la materia viva y se diferencian según en la proporción en la que aparecen. ( Primarios, Secundarios y Oligoelementos)

TIPOS DE BIOELEMENTOS

CARACTERÍSTICAS DE BIOELEMENTOS

ESTRUCTURA ATÓMICA

MASA ATÓMICA

MASA ATÓMICA DE BIOELEMENTOS Economía de peso.

BIOMOLÉCULAS Las moléculas asociadas a la materia viva. Las biomoléculas inorgánicas aparecen asociadas y materia viva y no viva y las biomoléculas orgánicas sólo se asocian a materia viva.

Biomoléculas inorgánicas: El Agua PROPORCIÓN EN LOS SERES VIVOS: No todos los seres vivos tienen la misma proporción de agua. Esto depende del medio de vida, los animales acuáticos suelen tener más agua. Algunos animales poco evolucionados utilizan el agua como soporte esquelético.

PROPORCIÓN DE AGUA SEGÚN LA EDAD La edad del ser vivo también es un factor condicionante. El hombre va perdiendo proporción de agua desde el estado de feto hasta el anciano.

PROPORCIÓN DE AGUA EN LOS TEJIDOS Dentro de un ser vivo la función de los diferentes tejidos condiciona la proporción de agua.

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN SERES VIVOS Del agua que contiene un ser vivo 2/3 es agua intracelular, en el interior de la célula y el 1/3 restante es agua extracelular. De éste agua que se encuentra fuera de las células, el 80% es fluido intersticial y el 20% restante el plasma sanguíneo

ESTRUCTURA DEL AGUA La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces covalentes.

CARÁCTER DIPOLAR DEL AGUA El oxígeno es un elemento muy electronegativo y tiene mucha afinidad por los electrones. Este atrae a los electrones de los hidrógenos con más fuerza, que estos los retienen. La parte del oxígeno queda cargada parcialmente negativa y la de los hidrógenos parcialmente positiva . Así se forma un dipolo que puede disolver a moléculas polares.

UNIÓN DE LAS MOLÉCULAS DE AGUA Las moléculas de agua se unen entre ellas por puentes de hidrógeno. Estos enlaces se producen entre un elemento electronegativo y un hidrógeno que está unido a su vez a otro elemento electronegativo. Los puentes de hidrógeno son enlaces débiles, pero muchos juntos dan estabilidad a las moléculas

Red de puentes de hidrógeno

PROPIEDADES DEL AGUA I ALTA CONSTANTE DIELÉCTRICA: Es la tendencia que tiene un disolvente al interponerse en la atracción entre iones. El agua al ser un dipolo disuelve a todos los compuestos polares, al interponerse entre la atracción de los componentes del compuesto (disolvente universal)

FUNCIÓN DE TRANSPORTE

ELEVADO CALOR ESPECÍFICO Y DE VAPORIZACIÓN: Debido a la presencia de puentes de hidrógeno, se necesita mucha energía para romperlos y por tanto para aumentar la temperatura. Por ello presenta un papel termorregulador tanto a nivel organismo como a nivel sistema. El agua mantiene la temperatura corporal, ya que parte del calor el organismo lo pierde al evaporarse el agua por el sudor. Pero gracias al elevado calor de vaporización permite termorregular sin deshidratarse.

ALTA COHESIÓN MOLECULAR: Debido a la presencia de puentes de hidrógeno, el agua mantiene la forma de las células y de algunos animales primitivos funcionando como esqueleto hidrostático.

LÍQUIDO A Tª AMBIENTE: El agua es líquida entre 0 y 100ºC gracias a los puentes de hidrógeno. Esto permite que el agua interviene en numerosas reacciones metabólicas, en ocasiones en reacciones de formación de compuestos y otras como producto que se libera

ALTA TENSIÓN SUPERFICIAL: Debido a la presencia de puentes de hidrógeno, las moléculas de agua forman una lámina que permite la flotación de seres vivos, hojas etc

ALTA FUERZA DE ADHESIÓN: Debido a la presencia de los puentes de hidrógeno, el agua se pega a las paredes de los conductos finos y facilita el ascenso de la savia en las plantas y de la sangre por los vasos sanguíneos. ASCENSO POR CAPILARIDAD.

SALES MINERALES FORMAS DE APARICIÓN - Precipitadas: Son insolubles y aparecen en estado sólido y suelen formar parte de esqueletos, conchas y caparazones. Por tanto realizan función estructural. CO3Ca : Conchas y esqueletos en moluscos, corales, huesos. (PO4)2 Ca3 : Huesos. SiO3Ca : Esqueletos de esponjas, protozoos radiolarios y algas diatomeas. - En forma de iones: Forman parte de numerosas moléculas. Mg : Forma la clorofila. Fe : forma la hemoglobina. I : forma la tiroxina. - Disueltas: De esta forma se encuentran la mayoría de las sales al disociarse estas en aniones( Cl-, HCO3-, PO4-….) o cationes( Na+, K+, Ca++….). En este caso realizan funciones generales como mantener la salinidad, regular la presión osmótica, regular el pH, regular la actividad enzimática… FUNCIONES: -Regulación de la presión osmótica - Regulación del pH

Regulaciones de concentración y presión osmótica TIPOS DE DISOLUCIONES: Si dos disoluciones separadas por una membrana tienen diferente concentración, se llama hipotónica a la menos concentrada e hipertónica a la más concentrada. Si presentan la misma concentración son ambas isitónicas

DIFUSIÓN Si dos disoluciones están separadas por una membrana permeable, los solutos pasan de una disolución a otra hasta igualar las concentraciones

ÓSMOSIS Es el paso de agua desde el medio hipotónico hacia el hipertónico, para igualar las concentraciones, cuando la membrana que separa las dos disoluciones es semipermeable.

M. ISOTÓNICOS CON M. SEMIPERMEABLES

ÓSMOSIS EN LAS CÉLULAS

C. ANIMAL Y ÓSMOSIS ¿ Qué está ocurriendo?

C. VEGETAL Y ÓSMOSIS

CONSECUENCIAS DE LA ÓSMOSIS

REGULACIÓN DEL pH El pH señala el grado de acidez de un medio. Las reacciones metabólicas deben mantener los niveles de pH adecuados, que en la mayor parte de los casos se trata de pH neutros o fisiológicos Mediante las sales se puede regular las variaciones de pH a través de las llamadas disoluciones reguladoras, tampón o buffer.

GLÚCIDOS. AZÚCARES.HIDRATOS DE CARBONO Están formados por C,H,O. La unidad fundamental son los monosacáridos, que se diferencian en el número de carbonos( 3 a 7) y pueden tener estructura lineal o ciclada. Todos los C de la molécula van a tener un grupo alcohol salvo uno que tendrá grupo aldehido o cetona. (aldosas o cetosas)

TIPOS DE AZUCARES Hasta 10 monosoacáridos se conocen como oligosacáridos.

AZÚCARES IMPORTANTES

Principales Funciones Estructural: como la celulosa en vegetales o la quitina en animales Reserva energética: almidón en vegetales y glucógeno en animales.

LÍPIDOS Es un grupo muy heterogéneo, formado por C,H,O y en algunos casos por P , N. Son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Se dividen en saponificables y no saponificables. No existe un eslabón como en los glúcidos.

ÁCIDOS GRASOS Son los lípidos más sencillos y presenta una parte polar o hidrófila y una apolar o hidrófoba ( carácter anfipático) son saponificables.

COMPORTAMIENTO EN EL AGUA Cuando deben estar en el agua se organizan de tal forma que esconden la parte apolar y dejan hacia el exterior la polar. De esta manera pueden permanecer en el agua, a pesar de ser insolubles Se organizan en micelas, monocapas, liposomas y bicapas

Acilgliceridos Conocidos como “grasas” vulgarmente Son ésteres de la glicerina y uno, dos o tres ácidos grasos. ( mono , di o triacilglicéridos) Su principal función es reserva energética. Son insolubles por tratarse de moléculas sin carácter anfipático

Esteroides Lípidos no saponificables. Colesterol en animales y ergosterol en vegetales Dan fluidez y resistencia a la membrana plasmática Precursor de hormonas sexuales y de vitmina D En cantidades excesivas, puede depositarse en las arterias y provocar problemas.

LÍPIDOS IMPORTANTES

FUNCIONES: Reserva energética : tanto en animales como en vegetales, ya que aportan mucha más energía que los glúcidos. Se quema dando calor por lo que tb interviene en el mantenimiento de la temperatura. Protección mecánica e impermeabilización. Precursores de vitaminas: como la A, D y K Precursores de hormonas: hormonas esteroideas Pigmentos.

PROTEÍNAS Están formadas por C,H,O,N,S. Los eslabones de las proteínas son los aminoácidos. Existen 20 aa diferentes, y la combinación de éstos es lo que forma las proteínas.

20 aminoácidos clasificados según su resto

ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS Primaria, Secundaria, terciaria y cuaternaria.

Estructura primaria Estructura primaria. Unión de aminoácidos de forma lineal a través del enlace peptídico. Esta unión forma polipéptidos.

Estructura secundaria Existen 2 tipos: La helice α : repligue de la extructura primaria de forma helicoidal formando puentes de hidrógeno para mantenerla y dejando los restos hacia el exterior La hoja plegada β : una estructura en zigzag que une dos estructuras primarias por puentes de hidrógeno.

Estructura terciaria Se producen enlaces entre los restos que quedaron hacia el exterior Es un repliegue de la propia estructura secundaria Permite empaquetar mucho la proteína y formar las proteínas denominadas globulares

Estructura cuaternaria Consiste en la unión de varias proteínas con estructura terciaria. Cada unidad se denomina monómero

Funciones de las proteínas: ESTRUCTURAL: Constituyendo estructuras como la membrana plasmática o el citoesqueleto. TRANSPORTADORA: actuando como vehículos de tte. Como la hemoglobina que transporta el 0₂ en la sangre. ENZIMÁTICA: biocatalizadores orgánicos esenciales en toda ruta metabólica. HORMONAL: función reguladora y homeostática. DEFENSIVA: formando parte del sistema inmunitario, como los anticuerpos que son proteínas que defiende ante agentes extraños. MOVIMIENTO: contráctil, como la actina y la miosina de los músculos. PROPIEDADES: -Especificidad de función, de especie y de organismo -Desnaturalización: por temperatura y/o cambios en el pH

Propiedades de la proteínas -Especificidad de función, de especie y de organismo Es una de las propiedades más características y se refiere a que cada una de las especies de seres vivos es capaz de fabricar sus propias proteínas (diferentes de las de otras especies) y, aún, dentro de una misma especie hay diferencias protéicas entre los distintos individuos. Esto no ocurre con los glúcidos y lípidos, que son comunes a todos los seres vivos. La enorme diversidad protéica interespecífica e intraespecífica es la consecuencia de las múltiples combinaciones entre los aminoácidos, lo cual está determinado por el ADN de cada individuo. La especificidad de las proteínas explica algunos fenómenos biológicos como: la compatibilidad o no de trasplantes de órganos; injertos biológicos; sueros sanguíneos; etc... o los procesos alérgicos e incluso algunas infecciones.

Desnaturalización de las proteínas: La desnaturalización de una proteína se refiere a la ruptura de los enlaces que mantenían sus estructuras cuaternaria, terciaria y secundaria, conservándose solamente la primaria. En estos casos las proteínas se transforman en filamentos lineales y delgados que se entrelazan hasta formar compuestos fibrosos e insolubles en agua. Los agentes que pueden desnaturalizar a una proteína pueden ser: calor excesivo; sustancias que modifican el pH; alteraciones en la concentración; alta salinidad; agitación molecular; etc... El efecto más visible de éste fenómeno es que las proteínas se hacen menos solubles o insolubles y que pierden su actividad biológica. La mayor parte de las proteinas experimentan desnaturalizaciones cuando se calientan entre 50 y 60 ºC; otras se desnaturalizan también cuando se enfrían por debajo de los 10 a 15 ºC. La desnaturalización puede ser reversible (renaturalización) pero en muchos casos es irreversible.

ÁCIDOS NUCLEICOS Están formados por C,H,O,P,N. La unidad fundamental son los nucleótidos, que a su vez están formados por un azúcar, una base nitrogenada y un ácido fosfórico, unidos entre si por distintos tipos de enlaces.

Formación de un nucleótido

TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS

ESTRUCTURA DEL ADN

Empaquetamiento del ADN

Tipos de ADN PROCARIONTES Una molécula de ADN circular y bicatenario, que alcanza solo estructura secundaria. EUCARIONTES ADN asociado a histonas, que alcanza estructura cuaternaria, formando un conjunto llamado cromatina, que se condensa en cromosomas para duplicarse. En mitocondrias y cloroplastos es circular y bicatenaria. (similar a procariontes) VIRUS Pueden presentar ADN monocatenario o bicatenario, que a la vez puede ser lineal o circular

Funciones del ADN El ADN es la molécula que contienen la información genética y que transmite dicha información a la descendencia. Con dicha información, se fabrican las proteínas necesarias. Tiene la capacidad de hacer copias (autoreplicación). No necesariamente hay relación entre el grado evolutivo y la cantidad de ADN, ya que no todo el ADN contiene información. La secuencia del ADN de un individuo se denomina genoma

Características del ARN - El azúcar del nucleótido es la ribosa. -Se descubre casi a la vez que el ADN - Las bases nitrogenadas son A, G, C, U. - Presenta sólo una hebra (monocatenario). - Sólo presenta estructura primaria y una especie de “secundaria” de diferentes formas.( esta estructura pseudo-secundaria recibe los nombres de horquillas y bucles) - Es más corta como molécula. - Aparece en el núcleo y citoplasma - Su función es dirigir la síntesis de proteínas.

Tipos de ARN Mensajero: transcripción del ADN en el nucleo que porta la información al citoplasma para realizar la síntesis de proteinas. ( “el pedido”) Transferente: El ARN responsable de llevar los aa necesarios al ribosoma y comenzar la síntesis ( el proveedor de materia prima) Ribosomal o ribosómico: Es el ARN que forma el ribosoma donde se produce la síntesis de proteínas ( la fábrica)

TEORIA CELULAR. HISTORIA - En 1665 Robert Hooke utiliza por primera vez el término de célula, al ver los huecos o celdas que quedan limitados por la pared celular en el corcho. - En 1675 Anton van Leeuwenhoek construye un microscopio con el que observa animáculos que se mueven libremente en el agua. Son organismos unicelulares. - En 1831 Robert Brown describe el núcleo celular. - En 1838 M. Schleiden propone que todos los tejidos vegetales están organizados en células. - En 1839 T. Schwann propone que todos los seres vivos están formados por células y productos celulares. - En 1855 Virchow amplia la teoría y propone que todas las células proceden de otra preexistente. (omnis cellula ex cellula) - Ramón y Cajal resolvió el problema del tejido nervioso que también está formado por células independientes desmonta la teoría reticularista

APORTACIONES DE ROBERT HOOKE

1) La célula es la unidad anatómica 2) La célula es la unidad fisiológica 3) La célula es la unidad genética 4) Toda célula proviene de otra célula ( “omnis cellula est cellula” Virchow)

CÉLULA PROCARIONTE / PROCARIOTA

ESTRUCTURAS DE LA CÉLULA PROCARIONTE MESOSOMAS: La membrana de las células procariontes presentan unos repliegues en la membrana, que aumentan la superficie. En ellos se localizan las enzimas y moléculas implicadas en la respiración celular, fotosíntesis y duplicación del ADN.

NUCLEOIDE: El ADN bacteriano está organizado en un cromosoma bacteriano circular y bicatenario y unos trozos de ADN circulares y bicatenarios, que tienen que ver con la resistencia a antibióticos y que reciben el nombre de plásmidos o episomas si llegan a integrarse en el cromosoma bacteriano.

FIMBRIAS Y FLAGELOS

TIPOS DE BACTERIAS SEGÚN SU FORMA.

CÉLULA EUCARIOTA: CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL. DIFERENCIAS

Función de relación La célula, responderá a estímulos de su entorno de distintos modos: De forma estática: formando estructuras protectoras y pasando a vida latente hasta que mejoren las condiciones. De forma dinámica: realizando algún tipo de movimiento denominado tactismo hacia, o en contra del estímulo.

FUNCIÓN DE RELACIÓN

NUTRICIÓN: Importancia de la membrana plasmática. Además de la importancia estructural tiene la importancia de transporte de entrada y salida de la célula. Se inicia en ella la función de nutrición celular

TRANSPORTE PASIVO. DIFUSIÓN SIMPLE Se produce a favor de gradiente y sin gasto de energía. Pasan lípidos , gases, moléculas pequeñas de baja polaridad. Se realiza a través de la bicapa o por proteínas canal.

T. PASIVO. DIFUSIÓN FACILITADA. Permite el paso de sustancias a favor de gradiente y sin gasto de energía. Pasan moléculas polares con la ayuda de permeasas

TRANSPORTE ACTIVO Se realiza en contra de gradiente y con gasto energético : Se necesita la ayuda de bombas. https://www.youtube.com/watch?v=Q-pgypwEYgA

ENDOCITOSIS

EXOCITOSIS ( excrección)

Nutrición metabolismo Tras la entrada de sustancias en la célula y la digestión a nivel macro de estas, comienza una serie de reacciones químicas a las que denominamos metabolismo celular. Estas reacciones son complejas y dependientes unas de otras, y encontraremos reacciones con gasto de energía y con producción de energía-

METABOLISMO

CATABOLISMO: se rompen moléculas complejas en otras más sencillas con liberación de energía. Ejemplo : respiración celular aerobia, en la que la glucosa se degrada hasta CO2 liberando energía. ANABOLISMO: a partir de moleculas sencillas se consigue construir moléculas más complejas, con gasto de energía. Ej Fotosíntesis: a partir de CO2 y luz solar y con gasto de energía se consigue glucosa.

CATABOLISMO

RESPIRACIÓN AEROBIA Y ANAEROBIA

ANABOLISMO

INTERMEDIARIOS ENERGÉTICOS. ( moneda de cambio energético)

FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN: CICLO CELULAR

ETAPAS DE LA INTERFASE

CROMATINA Cuando la célula está en interfase, el núcleo está bien definido y el ADN se encuentra el forma de cromatina, con el que consigue, debido a las estructuras que alcanza, el máximo empaquetamiento y protecicón.

CROMATINA Y CROMOSOMAS Cuando la célula va a entrar en división, la cromatina se condensa en unidades independientes denominadas cromosomas

CROMOSOMAS. CROMOSOMAS HOMÓLOGOS

MITOSIS. ETAPAS

PROFASE. La cromatina se condensa en cromosomas y estos se hacen visibles Desaparece la membrana nuclear y el nucleolo. Los centriolos emigran a los polos y organizan el huso acromático o huso mitótico formado por microtúbulos La membrana nuclear desaparece y los cromosomas se dispersan. Los cromosomas se unen al huso mitótico por los centrómeros. METAFASE, Los cromosomas alcanzan el máximo grado de empaquetamiento o condensación. Se termina de formar el huso acromático, extendido entre los dos polos de la célula. Los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial o metafásica empujados por los microtúbulos y quedan unidos a las fibras de huso acromático por el centrómero, quedando cada una de las cromátidas orientadas hacia un polo.

ANAFASE. Los cromosomas se dividen en cromátidas y comienzan a emigrar hacia los polos de forma sincronizada. Son los microtúbulos los que dirigen la migración. Concluye al llegar las cromátidas a los polos y va desorganizándose el huso acromático ( que deja de ser necesario). Se prepara el inicio de la citocinesis ( división del citoplasma). TELOFASE. Las cromátidas en los polos se descondensan y se forma la cromatina de nuevo. Reaparecen el nucleolo y la membrana nuclear. ( uno en cada polo), delimitándose, 2 zonas nucleares, una en cada polo. Desaparece definitivamente el huso mitótico al disgregarse los microtúbulos Comienza la citocinesis

MITOSIS

CITOCINESIS ANIMAL

CITOCINESIS VEGETAL

LA MEIOSIS La meiosis, también conocida como división reduccional, tiene por objeto conseguir células con la mitad de la dotación cromosómica que tenía la célula madre.

MEIOSIS. DIVISIÓN I

TÉTRADA. BIVALENTE

QUIASMAS. SOBRECRUZAMIENTO

MEIOSIS. DIVISIÓN II

Algunos videos sobre mitosis y Meiosis http://www.youtube.com/watch?v=w4hey-7-sTg http://www.youtube.com/watch?v=a1qc5UtCAag (animación mitosis) https://www.youtube.com/watch?v=WAGjRcoolds ( mitosis 3D) https://www.youtube.com/watch?v=CBNWrIxda2A ( coreografía mitosis) https://www.youtube.com/watch?v=vA8aMpHwYh0 ( Meiosis en Inglés) https://www.youtube.com/watch?v=mA4UU3nZqfs ( meiosis para bobos) https://www.youtube.com/watch?v=xv7VqIda4ck ( mitosis vs meiosis)

Evolución celular De los autótrofos a los heterótrofos, por la primitiva ausencia de O₂ Primeros autótrofos quimiosintéticos y posteriormente fotosintéticos. Primero anaerobios y posteriormente aerobios que liberarían CO₂ que usarían a su vez los autótrofos. Primero los procariotas y posteriormente los eucariotas: TEORÍA ENDOSIMBIONTE postulada por Lynn Margulis que decía que mitocondrias y cloroplastos, son antiguos procariontes que viven en simbiosis con las células eucariontes. https://www.youtube.com/watch?v=URUJD5NEXC8

ORGANIZACIONES ACELULARES- VIRUS CARACTERÍSTICAS. ESTRUCTURA Son estructuras acelulares, no son seres vivos y tienen que parasitar a una célula para replicarse. La forma extracelular se denomina virión y es inerte. Está formado por un ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN pero nunca los dos. Una cubierta proteica llamada cápsida, formada por capsómeros Algunos virus presentan una cubierta exterior o envoltura formada por lipoproteínas y azúcares. Puede formarse al salir de la célula o a partir del retículo endoplásmico; en ella se encuentran proteínas de reconocimiento que a veces sobresalen y son muy visibles.