I – Fundamentos Fisicoquímicos de la Vida: Las Biomoléculas

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los cuatro bioelementos más abundantes son carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, representando aproximadamente el 99% de la masa celular. Estos elementos son cruciales debido a que:

1. Permiten la formación de enlaces covalentes.
2. Facilitan la creación de esqueletos tridimensionales de carbono (-C-C-C-), permitiendo la formación de compuestos con un número variable de carbonos.
3. Posibilitan la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C, C y O, C y N, así como estructuras lineales, ramificadas, cíclicas, heterocíclicas, etc.
4. Permiten la formación de una amplia variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con diversas propiedades químicas y físicas.

Clasificación de las Biomoléculas

Biomoléculas Inorgánicas

No son sintetizadas por los seres vivos, pero son esenciales para ellos. Incluyen el agua, la molécula más abundante, gases como el oxígeno, y sales inorgánicas como fosfato (HPO₄^2-), bicarbonato (HCO₃^–) y amonio (NH₄⁺).

Funciones del agua:

• Adhesión (ascenso de la savia)
• Cohesión (esqueleto hidrostático)
• Calor (termorregulación)
• Dilatación (anomalía de 0 a 4°C)
• Disociación (baja)
• Disolución (disolvente universal)
• Tensión superficial (facilita el desplazamiento sobre su superficie)
• Transparencia (permite el paso de la luz para la fotosíntesis)

Las sales minerales pueden encontrarse en forma sólida (dientes, conchas), disueltas o unidas a biomoléculas orgánicas. Sus funciones incluyen:

1. Procesos osmóticos (turgencia y plasmólisis)
2. Regulación del pH
3. Acciones específicas (latido cardíaco, conducción nerviosa)

Biomoléculas Orgánicas

Sintetizadas exclusivamente por los seres vivos, con una estructura basada en carbono. Principalmente compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno, frecuentemente con nitrógeno, fósforo y azufre.

Glúcidos: Fuente primaria de energía. Incluyen monosacáridos (glucosa), disacáridos (lactosa, sacarosa) y polisacáridos (glucógeno, almidón, celulosa). La glucosa participa en la glucólisis, el almidón almacena energía en vegetales, y la celulosa y quitina forman estructuras esqueléticas.

Lípidos:

• Saponificables: Fosfolípidos (estructurales en membranas celulares) y triglicéridos (energéticos).
• Insaponificables: Isoprenoides y esteroides (reguladores, como hormonas sexuales). El colesterol es un precursor de esteroides y componente estructural de membranas.

Proteínas: Polímeros de aminoácidos con diversas funciones. Presentan cuatro niveles estructurales: primaria (secuencia de aminoácidos), secundaria (hélices α y láminas β), terciaria (conformación globular) y cuaternaria (asociación de cadenas polipeptídicas, como la hemoglobina). Incluyen enzimas, hormonas, anticuerpos, receptores celulares, actina, miosina y colágeno.

Ácidos Nucleicos: ADN y ARN, compuestos por nucleótidos. Contienen la información genética. El ADN se replica y transcribe a ARN, que luego se traduce a proteínas. Los nucleótidos constan de una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina en ADN, uracilo en ARN), una pentosa (ribosa en ARN, desoxirribosa en ADN) y un grupo fosfato.

Vitaminas y Hormonas: Las vitaminas actúan como cofactores enzimáticos, mientras que las hormonas son mensajeros químicos que regulan funciones vitales.

II – Célula Procariota

Las células procariotas carecen de núcleo definido, con el material genético disperso en el citoplasma, en una región llamada nucleoide. Las bacterias son ejemplos de organismos procariotas.

III – La Célula Eucariota

Las células eucariotas poseen un núcleo diferenciado que contiene el ADN. Se dividen en células animales y vegetales.

Células Animales: Heterótrofas, con núcleo, citoplasma, membrana plasmática, retículo endoplasmático (liso y rugoso), aparato de Golgi, mitocondrias, lisosomas, vacuolas, citoesqueleto, centrosoma y ribosomas.

Células Vegetales: Autótrofas, con una gran vacuola, cloroplastos, pared celular y un aparato de Golgi más simple. Carecen de lisosomas y centriolos.

Las células eucariotas se reproducen por mitosis (excepto microorganismos) y meiosis (células reproductoras).

IV – Intercambio de Sustancias en las Células

Transporte Pasivo: Sin gasto de energía, a favor del gradiente de concentración.

• Difusión Simple: Paso de moléculas pequeñas a través de la bicapa lipídica o proteínas canal. Incluye la ósmosis.
• Difusión Facilitada: Mediada por permeasas para sustancias polares.

Transporte Activo: Con gasto de energía, en contra del gradiente de concentración, mediante bombas como la bomba de sodio-potasio.

Endocitosis: Incorporación de partículas grandes.

• Fagocitosis: Sólidos.
• Pinocitosis: Líquidos.

Exocitosis: Liberación de macromoléculas al exterior mediante vesículas.