Conocimientos Científicos y Vulgares

Conocimiento Vulgar

Es aquel que el hombre aprende del medio donde se desenvuelve, se transmite de generación en generación.

Conocimiento Científico

Es aquel que se obtiene mediante procedimientos con pretensión de validez, utilizando la reflexión, los razonamientos lógicos y respondiendo a una búsqueda intencional por la cual se delimitan los objetos y se previenen los métodos de indagación.

Características de los Seres Vivos

Los seres vivos se caracterizan por:

• Nacer
• Alimentarse
  • Autótrofos: Obtienen energía a partir de moléculas inorgánicas.
  • Heterótrofos: Se alimentan de organismos muertos o en proceso de descomposición.
• Crecer
• Relacionarse
• Reproducirse
• Morir

Las Biomoléculas

Son sintetizadas principalmente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por los elementos químicos carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en mucha menor proporción.

Las biomoléculas pueden agruparse en cinco grandes tipos:

Glúcidos

Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales. La glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos, especialmente los vegetales (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón en estructuras denominadas amiloplastos, en cambio los animales forman el glucógeno, entre ellos se diferencia por la cantidad y el número de ramificaciones de la glucosa. Algunos glúcidos forman importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.

Lípidos

Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células: por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de las membranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales. Los lípidos insaponificables, como los isoprenoides y los esteroides, desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas).

Proteínas

Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante el estado de la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén de la planta y el tallo.

Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que heredarán la información.

Algunas, como ciertos metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etcétera) no encajan en ninguna de las anteriores categorías citadas.

ADN

ADN es la abreviatura de ácido desoxirribonucleico. Éste es en gran medida responsable de cómo se ven físicamente las personas (fenotipo) y cómo actúan, así como también de ciertas condiciones de salud y rasgos que las distinguen. Es responsable además, de almacenar la información genética acerca de cómo y qué trabajo debe hacer cada célula.

ARN

El ácido ribonucleico (ARN) es una molécula de cadena sencilla que juega un papel vital en la codificación, decodificación, la regulación y expresión de los genes. Similar al ADN, se compone de los mismos nucleótidos, pero éstos se encuentran en cadenas más cortas.

El ARN es una molécula de una sola cadena. Cada nucleótido se compone de azúcar ribosa con carbonos numerados del 1 al 5. Los átomos de carbono se componen de cuatro bases diferentes: Adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U).

Hay varios tipos de ARN: ARN de transferencia (ARNt), ARN mensajero (ARNm), ARN ribosómico (ARNr). Todos estos realizan diferentes funciones en el cuerpo. La ARN polimerasa es responsable de la decodificación de los datos genéticos del ADN, que el ARNm utiliza entonces para dirigir cómo las proteínas deben actuar en el cuerpo. El ARNt es responsable de la entrega de aminoácidos a los ribosomas, donde el ARNr une los aminoácidos para crear proteínas específicas. Por lo tanto, las proteínas se componen de una combinación de diferentes aminoácidos.

Diferencias Clave entre ARN y ADN

• El ADN y el ARN se diferencian en su estructura y función.
• El ARN tiene una estructura de cadena sencilla, mientras que el ADN está formado por largas cadenas de nucleótidos. El ARN se compone de cadenas más cortas de nucleótidos.
• La columna vertebral del ADN consiste en azúcar desoxirribosa, mientras que la del ARN contiene el azúcar ribosa.
• En el ADN, la complementaria a la adenina (A) es timina (T); mientras que en el ARN es el uracilo (U).
• El ADN es responsable de almacenar la composición genética, mientras que el ARN es responsable de transmitir dicha composición y ayudar a crear las proteínas.

Vitaminas

Las vitaminas son precursoras de coenzimas, (aunque no son propiamente enzimas) grupos prostéticos de las enzimas. Esto significa, que la molécula de la vitamina, con un pequeño cambio en su estructura, pasa a ser la molécula activa, sea esta coenzima o no.

Metabolismo

Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos fisicoquímicos que ocurren en una célula y en el organismo.

Catabolismo

Es el conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. Esos procesos incluyen degradación y oxidación de moléculas de alimento, así como reacciones que retienen la energía del Sol.

Anabolismo

Es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en los que la energía liberada por el catabolismo se utiliza para sintetizar moléculas complejas. En general, las moléculas complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas a partir de precursores simples. El anabolismo comprende tres etapas: en primer lugar, la producción de precursores como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y nucleótidos; en segundo término, su activación en reactivos mediante el empleo de energía del ATP y, por último, el montaje de esos precursores en moléculas más complejas como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.

Reproducción

La reproducción es un proceso por medio del cual los organismos perpetúan la especie y es tan necesaria como sus necesidades más básicas, tales como la alimentación; y se divide en sexual y asexual de acuerdo a qué tan especializado esté un determinado organismo. Comenzaremos describiendo la reproducción asexual y los tipos de ésta.

Reproducción Asexual

Algunos organismos se pueden reproducir de forma asexual, es decir, no intervienen las células sexuales. En este caso, una célula hija del progenitor se separa y forma un individuo completo. En este tipo de reproducción un solo progenitor interviene y para lo cual no existen células u órganos reproductores especiales.

La reproducción asexual resulta del proceso de división celular o mitosis.

Fisión Binaria y Múltiple

Es un tipo de reproducción asexual que se caracteriza por la división de un cuerpo en dos o más partes, cada una de las cuales forma un individuo completo.

Esporulación

En los hongos y ciertas plantas, la reproducción asexual se efectúa por la formación de esporas. Estas son cuerpos pequeños que contienen un núcleo y una pequeña porción de citoplasma.

Gemación

Muchas esponjas y cnidarios, como la hidra y algunas anémonas se reproducen por gemación. Una versión en miniatura del animal (una yema) crece directamente sobre el cuerpo del adulto, obteniendo los nutrimentos de su progenitor. Cuando ha crecido lo suficiente, la yema se desprende y se hace independiente.

Reproducción Sexual

Esta implica la presencia y actividad de ciertas estructuras encargadas de formar gametos de uno y/u otro sexo (gónadas). Implica la unión de 2 células (sexuales), especialmente de sus núcleos. Fecundación.

La Membrana Plasmática

Es una estructura laminar formada por fosfolípidos (con cabeza hidrofílica y cola hidrofóbica) y proteínas que engloban a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de éstas. Además, se asemeja a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas. También delimita la célula y le da forma.

Células Eucariotas: Características

Las células eucariotas son el tipo de células menos antiguo que existe. Se cree que estas surgieron por evolución de algún tipo de célula procariota primigenia, gracias a un mecanismo denominado endosimbiosis. Las características de este tipo de células son:

• Puede formar tanto organismos unicelulares (protistas), como pluricelulares (hongos, vegetales y animales).
• Poseen un núcleo diferenciado, formado por una membrana nuclear, dentro del cual se encuentra todo el material genético agrupado en cromosomas.
• Se alimentan por endocitosis.
• Poseen una cantidad elevada de orgánulos diferentes, cada uno con una función determinada: ribosomas, mitocondrias, cloroplastos, aparato de Golgi, centríolos, lisosomas, etc.
• Se reproducen por división celular (mitosis), en la cual se produce un reparto equitativo de material genético y orgánulos entre las células resultantes del proceso de división.
• En las células de los hongos y los vegetales hay pared celular, sin embargo, en el resto de las células eucariotas no existe pared celular. En estos casos solo una membrana celular separa el medio interno del externo en una célula.

Células Procariotas: Características

Las células procariotas son el tipo de células más antiguo que existe. Las características de este tipo de células son:

• Casi siempre suelen formar organismos unicelulares (es muy difícil encontrar seres pluricelulares hechos con este tipo de células).
• Carecen de núcleo (el ADN se encuentra disperso en el citoplasma).
• Se alimentan por absorción de los nutrientes, no por endocitosis.
• El citoplasma no tiene muchos orgánulos celulares, destacando principalmente la existencia de ribosomas.
• Se reproducen por fisión binaria.
• Tienen pared celular, que tiene una composición diferente a la que tienen las paredes celulares de las células vegetales o la de los hongos.
• El metabolismo es muy variado, pudiendo encontrarse células procariotas en ambientes con unas condiciones extremas de temperatura y acidez.

Los Cloroplastos

Son los orgánulos celulares que en los organismos eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía lumínica en energía química, como la clorofila.

El cloroplasto está rodeado de dos membranas, con una estructura continua que delimita completamente el cloroplasto. Entre ambas queda un espacio intermembranario llamado a veces indebidamente espacio periplastidial. La membrana externa es muy permeable gracias a la presencia de porinas, en mayor medida que la membrana interna, que contiene proteínas específicas para el transporte. La cavidad interna llamada estroma, en la que se llevan a cabo reacciones de fijación de CO2, contiene ADN circular bicatenario, ribosomas (de tipo 70S, como los bacterianos), gránulos de almidón, lípidos y otras sustancias.

El cloroplasto es el orgánulo donde se realiza la fotosíntesis de los organismos eucariotas autótrofos. El conjunto de reacciones de la fotosíntesis es realizada gracias a todo un complejo de moléculas presentes en el cloroplasto, una en particular, presente en la membrana de los tilacoides, es la responsable de tomar la energía del Sol, es llamada clorofila.

La Fotosíntesis

Es el proceso de elaboración de los alimentos por parte de las plantas. Los árboles y las plantas usan la fotosíntesis para alimentarse, crecer y desarrollarse.

Para realizar la fotosíntesis, las plantas necesitan de la clorofila, que es una sustancia de color verde que tienen en las hojas. Es la encargada de absorber la luz adecuada para realizar este proceso. A su vez, la clorofila es responsable del característico color verde de las plantas.

El Proceso Completo de la Alimentación de las Plantas Consiste Básicamente en:

a- Absorción: Las raíces de las plantas crecen hacia donde hay agua. Las raíces absorben el agua y los minerales de la tierra.

b- Circulación: Con el agua y los minerales absorbidos por las raíces, hasta las hojas a través del tallo.

c- Fotosíntesis: Se realiza en las hojas, que se orientan hacia la luz. La clorofila de las hojas atrapa la luz del Sol. A partir de la luz del Sol y el dióxido de carbono, se transforma la savia bruta en savia elaborada, que constituye el alimento de la planta. Además la planta produce oxígeno que es expulsado por las hojas.

d- Respiración: Las plantas, al igual que los animales, tomando oxígeno y expulsando dióxido de carbono. El proceso se produce sobre todo en las hojas y en los tallos verdes. La respiración la hacen tanto de día como por la noche, en la que, ante la falta de luz, las plantas realizan solamente la función de respiración.

Fase Luminosa o Clara

Necesita de la luz solar para llevarse a cabo, por lo tanto sólo se lleva a cabo durante el día. Primero, la clorofila de las plantas y de las algas captura la energía luminosa. Esta energía queda atrapada entre la clorofila. Con esa energía, las células fragmentan las moléculas de agua que hay en su interior en sus dos componentes: hidrógeno (H) y oxígeno (O). Las moléculas de oxígeno se unen en pares, para formar el oxígeno que es liberado hacia la atmósfera y las de hidrógeno se quedan para formar energía química o ATP.

Fase Oscura

Se va a utilizar la energía química obtenida en la fase luminosa y se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire y da como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Este proceso se desencadena gracias a la glucosa, una energía almacenada en moléculas de ATP.

Las Mitocondrias

Son organelas celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular (respiración celular). Actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). La mitocondria presenta una membrana exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros llamados porinas o VDAC (canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de moléculas de hasta 10 kDa de masa y un diámetro aproximado de 2 nm.

La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa en forma alargada. Su tamaño oscila entre 0,5 y 1 μm de diámetro y hasta 7 μm de longitud. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular.

Las Mitocondrias Están Rodeadas de Dos Membranas Claramente Diferentes en sus Funciones y Actividades Enzimáticas, que Separan Tres Espacios:

El citosol (o matriz citoplasmática), el espacio intermembranoso y la matriz mitocondrial.

Membrana Externa

Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas de hasta 5.000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas.

Membrana Interna

La membrana interna contiene más proteínas (80%), carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamados crestas mitocondriales, que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas. En la mayoría de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal.

La Cadena de Transporte de Electrones, Compuesta por Cuatro Complejos Enzimáticos Fijos y Dos Transportadores de Electrones Móviles:

• Complejo I o NADH deshidrogenasa que contiene flavina mononucleótido (FMN).
• Complejo II o succinato deshidrogenasa; ambos ceden electrones al coenzima Q o ubiquinona.
• Complejo III o citocromo bc1 que cede electrones al citocromo c.
• Complejo IV o citocromo c oxidasa que cede electrones al O2 para producir dos moléculas de agua.

Un complejo enzimático, el canal de H+ ATP sintasa que cataliza la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa).

Proteínas transportadoras que permiten el paso de iones y moléculas a su través, como ácidos grasos, ácido pirúvico, ADP, ATP, O2 y agua; pueden destacarse:

• Nucleótido de adenina translocasa. Se encarga de transportar a la matriz mitocondrial el ADP citosólico formado durante las reacciones que consumen energía y, paralelamente transloca hacia el citosol el ATP recién sintetizado durante la fosforilación oxidativa.
• Fosfato translocasa. Transloca fosfato citosólico junto con un hidrón a la matriz; el fosfato es esencial para fosforilar el ADP durante la fosforilación oxidativa.

Espacio Intermembranoso

Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso que está compuesto de un líquido similar al hialoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversas enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato kinasa o la creatina quinasa. También se localiza la carnitina, una molécula implicada en el transporte de ácidos grasos desde el citosol hasta la matriz mitocondrial, donde serán oxidados (beta-oxidación).

Matriz Mitocondrial

La matriz mitocondrial o mitosol contiene menos moléculas que el citosol, aunque contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, ribosomas tipo 55S (70S en vegetales), llamados mitorribosomas, que realizan la síntesis de algunas proteínas mitocondriales, y contiene ARN mitocondrial; es decir, tienen los orgánulos que tendría una célula procariota de vida libre. En la matriz mitocondrial tienen lugar diversas rutas metabólicas clave para la vida, como el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de los ácidos grasos; también se oxidan los aminoácidos y se localizan algunas reacciones de la síntesis de urea y grupos hemo.

Función

La principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones; el ATP producido en la mitocondria supone un porcentaje muy alto del ATP sintetizado por la célula. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas.

Mitosis

La mitosis es el proceso mediante el cual una célula eucariota separa los cromosomas en su núcleo, dando como resultado dos juegos idénticos. Éstos se llaman “células hijas”.

Meiosis

La meiosis, por otra parte, es un tipo de reproducción sexual. Es un tipo especial de división celular necesaria para la reproducción sexual en las eucariotas.

Las células resultantes de la meiosis son gametos o esporas. Los gametos son el esperma y los óvulos en la mayoría de los organismos (son las células sexuales), comunes tanto en animales como en plantas.

Ciclo Celular

Interfase

Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 95% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:

Fase G1

Es una fase de crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. La célula duplica su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes.

Fase S

Es la fase en la cual se produce la replicación o síntesis del ADN. Como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas.

Fase G2

Continúa la síntesis de proteínas y ARN en preparación para la división celular. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis.

Fase M

La mitosis cumple la función de distribuir los cromosomas duplicados de modo tal que cada nueva célula obtenga una dotación completa de cromosomas.

Cruces Monohíbridos

Son los que ocurren entre organismos que difieren en un solo carácter. Mendel seleccionó características de las plantas de chícharo que presentaban variaciones alternativas.

Ejemplo: La forma de la semilla, que puede ser lisa o rugosa, la posición de las flores, que si es axial o terminal etc. A partir de los resultados obtenidos, Mendel enuncia su primera ley denominada: Ley de la segregación de los caracteres.

Cruces Dihíbridos

Son los que ocurren entre organismos que difieren en dos caracteres. Mendel observó los cruces de híbridos para dos pares de caracteres. Así cruzó una línea pura cuyas semillas eran lisas y amarillas con otra línea pura cuyas semillas eran rugosas y verdes. A partir de los resultados obtenidos, postula su segunda ley denominada: Ley de la segregación independiente de los caracteres.

Codominancia

La codominancia es un modelo hereditario no mendeliano en donde en el estado heterocigoto no hay gen recesivo sino que ambos se comportan como dominantes, tal como en la herencia intermedia, pero a diferencia de esta última, ambas características se manifiestan sin mezclarse.

Dominancia Completa

En los casos de dominancia completa, el sujeto ha fenotipo heterocigótico condicionado por el alelo dominante, o el alelo recesivo sólo se expresa en homocigosis. Sólo hay dos posibles fenotipos.

Dominancia Incompleta

En los casos de dominancia incompleta, el individuo heterocigoto tendrá un fenotipo diferente de los individuos homocigotos. En este caso se presentará un fenotipo intermedio entre los dos individuos homocigotos antagonistas.

Co-dominancia

En los casos de co-dominio, el individuo heterocigoto tendrá un fenotipo diferente de los individuos homocigotos. Este caso se mostrará un fenotipo que resulta de la mezcla de los dos individuos homocigotos antagónicos.