Niveles de Organización de los Seres Vivos

Partículas atómicas – átomos (bioelementos) – moléculas (H₂O, CO₂) – macromoléculas (proteínas, biomoléculas) – células – colonias (corales, alga volvox) – tejidos (nervioso) – órganos – aparatos/sistemas – organismo (animal/vegetal) – poblaciones – comunidades

Definiciones

Célula: Es la unidad anatómica, funcional y genética de los seres vivos, constituida por 3 elementos básicos: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN). Pueden agruparse en colonias o tejidos.

Colonia: Formada por la agrupación de organismos unicelulares que solo comparten esqueleto externo (corales, alga volvox).

Tejidos: Formado por células iguales o similares que realizan la misma función, ej. muscular.

Órganos: Formado por una agrupación de tejidos, ej. el estómago.

Aparato: Formado por órganos que a su vez están formados por diferentes tejidos, ej. aparato digestivo (en el estómago hay tejido epitelial mucoso, muscular, sanguíneo y nervioso).

Sistema: Formado por un conjunto de órganos que a su vez están formados por células de un único tejido, ej. sistema nervioso (los órganos son los nervios y el tejido que lo forma es el tejido nervioso) o muscular.

Población: Formada por organismos de la misma especie.

Comunidad: Formada por un conjunto de poblaciones.

Composición de la Materia Orgánica

1. Moléculas inorgánicas:
   • Agua
   • Sales minerales
2. Moléculas orgánicas (biomoléculas o biopolímeros):
   • Glúcidos
   • Lípidos
   • Proteínas
   • Ácidos nucleicos
3. Biocatalizadores (moléculas que aceleran la velocidad de las reacciones celulares sin incrementar la temperatura):
   • Enzimas
   • Hormonas
   • Vitaminas
4. Moléculas energéticas:
   • ATP
   • GTP

Bioelementos

• Primarios: Representan el 98% y son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre.

  Funciones: forman moléculas orgánicas (Hb, Mg).

• Secundarios: 1,9% y son: calcio, sodio, potasio, hierro, magnesio.

  Funciones: forman moléculas orgánicas e inorgánicas e iones con función reguladora.

  • Ca (Calcio): regula la contracción muscular, forma parte del hueso.
  • Na (Sodio): regula el funcionamiento del sistema nervioso.
  • K (Potasio): interviene en la coagulación sanguínea.
  • Fe (Hierro): forma parte de la hemoglobina (Hb).
  • Mg (Magnesio): forma parte de la clorofila, forma colágeno.
• Oligoelementos: 0,1% y son: cobre, cobalto, zinc, yodo, manganeso.

  Funciones:

  • Cu (Cobre): forma parte de la sangre de algunos invertebrados.
  • Zn (Zinc): desintegración de insulina, metabolismo de biomoléculas, formación del semen, ayuda a la anorexia nerviosa.
  • I (Yodo): forma parte de la tiroxina.
  • Co (Cobalto): forma parte de la vit B12 que es necesaria para formar glóbulos rojos y mielina.
  • Manganeso: formación del hueso.
  • Selenio: sistema inmunológico, antioxidante, tiroides (crecimiento), hipotiroidismo.

Moléculas Orgánicas

Glúcidos

También conocidos como hidratos de carbono o azúcares. Hay más en la célula vegetal que en la animal.

Son sustancias ternarias formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno, también N, P, S.

Fórmula general: C_n(H₂O)_n (ej. C₆H₁₂O₆)

Funciones de los Glúcidos

• Combustible celular: la glucosa es el azúcar más usado como fuente de energía.
• Almacén de reserva energética: almidón (reserva en plantas), glucógeno (en animales).
• Componente estructural: la ribosa y desoxirribosa (componentes de la estructura de ácidos nucleicos), celulosa (componente estructural de la pared de células vegetales), quitina (función similar en la pared de hongos y exoesqueleto de artrópodos).

Clasificación de Glúcidos

Se clasifican por el número de monómeros o moléculas de azúcar:

• OSAS – monosacárido (1 azúcar): ribosa, desoxirribosa, glucosa, galactosa, fructosa.
• ÓSIDOS
  • Holósidos (solo moléculas glucídicas):
    • Oligosacáridos (2-10 osas): sacarosa (disacárido).
    • Polisacáridos (+10 osas): estructurales (celulosa, quitina, agar agar) y de reserva (almidón y glucógeno).
  • Heterósidos (moléculas glucídicas + no glucídicas):
    • Glucoproteínas: membrana celular, hormonas, inmunoglobulinas, fibrinógeno.
    • Glucolípidos: membranas celulares.

Definiciones de la Clasificación de Glúcidos

OSAS (o monosacáridos): células solubles en agua y carácter reductor (ceden hidrógeno y se oxidan). Son blancas y pueden tener hasta 10 carbonos. Las más importantes son:

• Pentosas: 5 carbonos (ribosa y desoxirribosa).
• Hexosas: 6 carbonos (glucosa, fructosa y galactosa).

ÓSIDOS

• Holósidos
  1. Oligosacáridos (2-10 osas): los más importantes son los disacáridos, formados por dos osas unidas por un enlace glucosídico liberando una molécula de agua:
     • Sacarosa = glucosa + fructosa
     • Lactosa = glucosa + galactosa
     • Maltosa = glucosa + glucosa
  2. Polisacáridos (+10 osas): carecen de sabor dulce, se forman al unirse varias moléculas de glucosa:
     • Estructurales: forman estructuras en:
       • Animales: Quitina (complejo formado por cientos de unidades de N-acetilglucosamina en línea recta, ej. caparazón de insectos).
       • Vegetales: Celulosa (formada por cientos de glucosa en cadena lineal no ramificada, ej. pared vegetal).
       • Algas: agar agar (polisacárido de galactosa, sustancia gelatinosa que se usa para formar medios nutritivos, ej. membrana celular).
     • De reserva:
       • Vegetales: almidón (formado por cientos de glucosas de cadena ramificada, se almacena en leucoplastos, ej. patata).
       • Animales: glucógeno (formado por cientos de glucosas de cadena ramificada, si falta glucosa se obtiene de aquí, 70% músculo esquelético, 25% hígado, 5% glucosa en sangre).
• Heterósidos
  1. Glucolípidos: formados por una cadena de polisacáridos más lípidos, están en la membrana celular como neuronas.
  2. Glucoproteínas:
     • Membranas celulares.
     • Hormonas (tiroxina, hormona sexual).
     • Inmunoglobulinas (defensa corporal, sistema inmunológico).
     • Fibrinógeno (implicada en la coagulación sanguínea, genera fibrina, vitamina K + fibrina + plaquetas = postula).

Lípidos

Son sustancias ternarias formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son insolubles en agua porque son sustancias apolares, aunque solubles en disolventes orgánicos como éter, benceno o cloroformo.

Funciones

• Reserva energética: grasas (principal reserva energética en animales).
• Estructural: los fosfolípidos (con carácter bipolar) constituyen la base estructural de las membranas celulares, las ceras protegen y revisten.
• Reguladora: algunas hormonas y vitaminas son esteroides con función reguladora de procesos vitales.

Clasificación (en función de si tienen o no ácidos grasos)

• Saponificables (tienen ácidos grasos):
  • Grasas neutras
  • Ceras
  • Glucolípidos
  • Fosfolípidos
• Insaponificables (sin ácidos grasos):
  • Terpenos
  • Esteroides
  • Prostaglandinas

Saponificables

ÁCIDOS GRASOS: son cadenas hidrocarbonatadas con 14-24 carbonos con un grupo carboxilo COOH. Fórmula general: CH₃-(CH₂)_n-COOH

Clasificación de los Ácidos Grasos

• Saturados: son sólidos a temperatura ambiente y no tienen dobles enlaces:
  • Ácido palmítico (C16)
  • Ácido decanoico (C10, leche)
• Insaturados: líquidos a temperatura ambiente y se dividen en monoinsaturados y poliinsaturados:
  • Ácido oleico (C18, tiene 18 carbonos y un doble enlace en el C9)
  • Ácido linoleico

GRASAS NEUTRAS: formadas por la unión de un trialcohol (la glicerina) a uno, dos o tres ácidos grasos (enlaces covalentes de tipo éster).

Funciones

• Formar el panículo adiposo.
• Reserva energética (médula ósea amarilla).
• Protectora (riñones protegidos por una capa de grasa, las caderas para proteger el feto).

FOSFOLÍPIDOS

• Formadas por una molécula de alcohol unida por un lado por el grupo fosfato y por otro a ácidos grasos.
• Son moléculas anfipáticas (con estructura bipolar, un extremo es apolar y el otro polar).
• En medio acuoso se asocian uniendo sus partes apolares y exponiendo el extremo polar formando las bicapas lipídicas que constituyen la base de las membranas celulares.

CERAS: semejantes a las grasas neutras pero con un monoalcohol de cadena larga unido a un ácido graso mediante un enlace de tipo éster.

Cutina y suberina son lípidos derivados de las ceras. Estas impregnan la pared de la célula vegetal y forman una cubierta hidrófoba.

Insaponificables

TERPENOS (isopreno C₅H₈)

• Monoterpenos (2 isoprenos, C₁₀H₁₆): limonero, mentol, geranio (aromas), resina, vitamina E, K.
• Diterpenos (4 isoprenos, C₂₀H₃₂): precursores del colesterol.
• Triterpenos (6 isoprenos, C₃₀H₄₈): tomatina (tomate verde tóxico), digitalina (tóxica).
• Tetraterpenos (8 isoprenos, C₄₀H₆₄): xantofila (amarilla), caroteno (naranja), licopeno (rojo).
• Politerpeno: muchos isoprenos (látex).

ESTEROIDES

Derivados de una estructura compleja formada por varios anillos hidrocarbonatados, el ciclopentano perhidrofenantreno. Son totalmente insolubles en agua.

• Esteroles: colesterol.
• Hormonas:
  • H. sexuales: andrógenos (chico), estrógenos y progesterona (chica).
  • H. suprarrenales: aldosterona (regula el metabolismo de minerales), cortisol (regula el metabolismo de glúcidos y lípidos).
• Ácidos biliares: ácido cólico y desoxicólico (actúan en el intestino delgado emulsionando grasas).

COLESTEROL: funciones: forma parte de la membrana celular, forma parte del metabolismo lipídico generando otras moléculas (hormonas), el hígado lo sintetiza.

Proteína – colesterol

LDL – colesterol malo, HDL – colesterol bueno

PROSTAGLANDINAS

En los años 30, dos ginecólogos neoyorquinos vieron que las secreciones prostáticas eran capaces de producir contracciones en cortes de útero. Después se vio que estas sustancias las producen todos los tejidos de nuestro organismo.

Funciones

1. Contracción en útero.
2. Antinflamatoria.
3. Incrementa la producción de mucus intestinal.
4. Regulan la coagulación sanguínea activando o no la agregación de plaquetas.
5. Regulan la vasodilatación regulando a su vez la presión arterial.

Proteínas

Biomoléculas orgánicas formadas fundamentalmente por carbono, H, O, N. Son polímeros formados por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos.

Funciones

• Estructural: colágeno (forman fibras que dan resistencia y elasticidad a huesos y cartílagos), queratina (importante en uñas y pelo).
• Transportadora: hemoglobina (transporta el oxígeno a la sangre).
• Reguladora: insulina (hormona que regula el azúcar en la sangre), hormona del crecimiento.
• Contráctil: actina y miosina (forman filamentos de cuya interacción se deriva la contracción muscular).
• Defensa inmunitaria: anticuerpos (neutralizan las sustancias extrañas).
• Enzimática o biocatalizadora: aumenta la velocidad de la enzima.

Estructura de la Proteína

Tridimensional gracias a 3 o 4 niveles de organización:

1. Primaria: se forma por la disposición lineal de los aminoácidos, forman un zigzag.
2. Secundaria: resultado de la disposición de la estructura primaria en el espacio (alfa hélice dextrógira, hay de 3 a 6 aminoácidos por vuelta, estructura fuerte por puentes de H intracatenarios), (conformación beta lámina plegada, estabilidad 1 puente de H, 2 cadenas antiparalelas), (estructura del colágeno sin puentes de hidrógeno).
3. Terciaria: cuando la secundaria se pliega sobre sí y se unen los radicales (puentes H entre grupos peptídicos, asociación de cargas). Hay fibrosas (insolubles porque están en grupos hidrófobos) y globulares (en forma de caracol).
4. Cuaternaria: con 4 monómeros o protómeros.

Desnaturalización y Renaturalización

Al estar nuestro organismo sometido a temperaturas elevadas o nuestro medio interno, se consigue un pH muy bajo o muy alto, las proteínas pierden su estructura terciaria (desnaturalización).

Si continúan esas condiciones, podrían perderse las demás estructuras y ocasionar la muerte celular. Si la desnaturalización no ha sido muy grande, existe la posibilidad de renaturalización, es decir, volver a adquirir estructuras.