La Base Química de los Seres Vivos

Todos los seres vivos están constituidos por bioelementos. Estos también pueden estar en materia inerte (rocas y minerales) pero en distintas proporciones.

Bioelementos

• Bioelementos Primarios: Constituyen el 96% de la materia viva (carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre) (CHONPS).
• Bioelementos Secundarios: Constituyen el 3,9% de la materia viva (calcio, sodio, potasio y cloro).
• Oligoelementos: Constituyen el 0,1% de la materia viva (yodo y hierro).

Todos son igual de importantes, tan malo es pasarse como no llegar al porcentaje óptimo.

La combinación de los bioelementos mediante enlaces químicos da lugar a las biomoléculas.

Biomoléculas

• Biomoléculas Inorgánicas: Presentes tanto en seres vivos como en materia inerte (agua, sales minerales), combinación de aniones con cationes.
• Biomoléculas Orgánicas: Solo presentes en seres vivos. Son cadenas de carbono a las que se unen otros bioelementos. Son los glúcidos, los lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Estos pueden formar monómeros o polímeros.
  • Monómeros: Unidad básica repetitiva de un polímero, son moléculas de bajo peso molecular que tienen la capacidad de unirse químicamente con otras moléculas similares para formar una molécula de gran peso llamado polímero.

Glúcidos

Son biomoléculas orgánicas constituidas por carbono, hidrógeno y oxígeno, en proporción 1:2:1.

Funciones principales: Energía y estructural.

• Monosacáridos: Azúcares simples (monómeros), solubles en agua, dulces e incoloros. Se clasifican según su número de carbonos:
  • Pentosas (5 carbonos): ribosa y desoxirribosa.
  • Hexosas (6 carbonos): glucosa, fructosa y galactosa.
• Disacáridos: Resultado de la unión de dos monosacáridos, hidrolizables (se pueden volver a romper en monosacáridos por la acción del agua), solubles en agua y dulces: sacarosa y lactosa.
• Polisacáridos: Moléculas formadas por la unión de muchos monosacáridos, no solubles en agua ni dulces, función energética. Destacan el almidón en plantas y el glucógeno en hongos y animales, resultantes de la unión de muchas glucosas. Con función estructural destaca la pared celular en células vegetales. Se diferencian en que son diferentes tipos de unión de glucosas y diferente número de glucosas.

Lípidos

Bioelementos orgánicos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno, son hidrófobos, almacenan energía y tienen funciones estructural y protectora.

Algunos lípidos tienen en su composición ácidos grasos (largas cadenas de carbohidratos unidas a un grupo carboxilo (COOH)), pueden ser saturadas si presentan enlaces sencillos entre los carbonos o insaturadas si presentan uno o más enlaces dobles.

Triglicéridos: Formados por un esqueleto de glicerol y tres colas de ácidos grasos. Dentro de estas grasas podemos tener aceites donde los ácidos grasos son insaturados o sebos que presentan ácidos grasos saturados.

Funciones de los triglicéridos: Reserva energética, aislamiento y protección.

Otro tipo de lípidos son los fosfolípidos que forman parte de las membranas biológicas (plasmáticas), formadas también por una cabeza de glicerol (C3H8O3) pero se le une un grupo de fosfato (PO43-). La cabeza del fosfolípido es hidrófila y se orienta hacia el medio acuoso. También formados por colas de ácidos grasos (pueden presentar distinto largo de cadena hidrocarbonada y variar en el grado de insaturación según su procedencia) pero en este caso son DOS, SON HIDRÓFOBAS, es decir, repelen el agua por lo que tienden a juntarse formándonos una bicapa lipídica en las que las membranas funcionan como barrera entre el interior y el exterior de la célula.

Existen tipos de lípidos como esteroides (colesterol), ceras…

Proteínas

Están formadas por polímeros cuyos monómeros son los aminoácidos, son cadenas lineales de aminoácidos.

Los aminoácidos están constituidos por un carbono unido a un grupo amino, un grupo carboxilo, un hidrógeno, y un radical diferente para cada aminoácido (enlace peptídico): unión de dos aminoácidos mediante la pérdida de una molécula de agua entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo del otro.

Funciones de las proteínas:

• Función estructural: (membranas celulares, colágeno, elastina en tejido conectivo).
• Función enzimática: (Son biocatalizadores de reacciones químicas del metabolismo celular).
• Función defensiva: (Anticuerpos que luchan contra antígenos como virus).
• Función de transporte: (Hemoglobina que transporta el oxígeno en la sangre).
• Función hormonal: (Insulina que regula la glucosa en sangre).

Ácidos Nucleicos

Son biomoléculas formadas por la unión de nucleótidos (polímeros-enlaces fosfodiéster-grupo hidroxilo (OH) de la pentosa del nucleótido reaccionada con otro hidroxilo (OH) del grupo fosfato de otro nucleótido).

Cada nucleótido se compone de:

• Un ácido fosfórico.
• Un azúcar de cinco átomos de carbono (la pentosa puede ser una ribosa o una desoxirribosa).
• Una base nitrogenada que puede ser púrica (adenina y guanina) o pirimidínica (timina, citosina y uracilo).

Existen dos tipos de ácidos nucleicos:

• ADN (ácido desoxirribonucleico).
• ARN (ácido ribonucleico).

Se diferencian en:

• Por el glúcido/azúcar (la pentosa es diferente en cada uno: ribosa en ARN y desoxirribosa en el ADN).
• Por las bases nitrogenadas:
  • ADN: adenina, guanina, citosina y timina.
  • ARN: adenina, guanina, citosina y uracilo.
• Por el número de cadenas: mientras que el ADN es una molécula bicatenaria que forma una doble hélice, el ARN tiene solo una cadena, es decir, monocatenaria.

El ADN contiene las instrucciones necesarias para producir las proteínas específicas de cada ser vivo, esa información está codificada, la transcribe el ARN y la descodifica y la lleva a los ribosomas que sintetizan las proteínas (pasamos los nucleótidos (3 nucleótidos o codón) a aminoácidos (irán formando péptidos, polipéptidos o proteínas según la largura).

La Célula

La célula es la unidad atómica, fisiológica y genética de todos los seres vivos, que se vale por sí misma realizando las funciones básicas.

Hay organismos unicelulares como las bacterias y otros pluricelulares constituidos por millones de células como las plantas, animales…

Según la complejidad estructural y el lugar donde se localiza el material genético hay: procariotas y eucariotas.

Células Procariotas

Son las más primitivas, sencillas y robustas, sobreviven en ambientes complicados que células eucariotas no podrían, son todos unicelulares, son más pequeñas, el material genético está libre en el citoplasma, no tienen núcleo delimitado por una membrana.

• Suelen tener un único cromosoma circular el cual es más pequeño que en las eucariotas.
• Suelen tener anillos de ADN extracromosómico (plásmidos) que contienen un número reducido de genes no esenciales.
• NO tienen orgánulos membranosos, tienen ribosomas para la síntesis de proteínas aunque son más pequeños y están libres en el citoplasma.
• Todas tienen pared celular y pueden tener una cápsula pegajosa.
• Las membranas de algunas arqueas pueden estar compuestas por una monocapa fosfolipídica.

Células Eucariotas

Tienen un núcleo definido delimitado por una membrana que en su interior está el material genético. El material genético es el ADN (lineal) que se encuentra distribuido en múltiples cromosomas más grandes y evolucionados, tienen orgánulos celulares membranosos que realizan funciones especializadas como las mitocondrias, lisosomas…

La Célula Animal

Presente en animales y en organismos unicelulares como los protozoos o las amebas, no suelen tener vacuolas, si las tienen son pequeñas, no tiene pared celular pero sí centriolos que forman el centrosoma (participa en la formación del huso mitótico y en las vegetales la pared celular) y lisosomas (digestión intracelular en las vegetales se hacen en las vacuolas) es más frecuente que tengan flagelos.

La Célula Vegetal

La célula vegetal se encuentra en las plantas y algas, son autótrofas y fabrican su alimento en los cloroplastos, suelen tener una vacuola grande que funciona como órgano de reserva, tienen pared celular de celulosa.

La Membrana Plasmática

Es semipermeable (deja entrar unas cosas pero otras no), está presente en todas las células separando el medio exterior del interior de estas, está formada por una doble capa de fosfolípidos a la que se le unen proteínas y glúcidos, su función principal es la de regular la entrada y salida de nutrientes y la salida de los productos finales, lo puede hacer de dos formas:

• Mediante Transporte Pasivo: Sin gasto energético, las sustancias viajan de la zona de mayor concentración de sustancias a la de menor concentración (a favor del gradiente de concentración). Las sustancias pueden viajar a través de la bicapa (sustancias pequeñas- difusión simple) o mediante proteínas (sustancias más grandes- difusión facilitada).
• Mediante Transporte Activo: Con gasto energético ya que las sustancias pasan del lado de menor concentración a mayor concentración (en contra del gradiente) este lo realizan las proteínas transportadoras de membrana.

Modelos de Organización en Animales

Organismos unicelulares tienen organizaciones más simples que los pluricelulares.

Hay organismos unicelulares que no se dedican a algo en concreto.

La mayoría de especies pluricelulares tienen muchas células diferenciadas y especializadas en funciones concretas constituyendo tejidos.

Célula—tejido—órgano—aparatos y sistemas—organismo

Tejidos Animales

Todos los animales presentan tejidos verdaderos menos las esponjas, se diferencian entre sí por la fuerte especialización que tienen las células que los conforman y por el tipo de sustancia intercelular, pueden clasificarse en:

• Epitelial
• Conectivo
• Muscular
• Nervioso

Tejidos Vegetales

Carecen de sustancia intercelular, se clasifican en:

• Embrionario
• Parenquimático
• Protector
• De sostén
• Conductor
• Secretor

Modelos de Organización en Hongos, Algas y Plantas

Dentro de los organismos pluricelulares no animales según el grado de complejidad de los tejidos, hay tres tipos:

• Talofítica: Las células que forman el organismo son muy similares y no están organizadas en tejidos, aunque entre ellos puede haber especialización celular y división de trabajo. No tienen órganos. Las algas, hongos y líquenes tienen organización talofítica.
• Cormofítica: Organización en la que las células se agrupan en auténticos tejidos que se asocian formando órganos especializados en una función determinada. Pteridofitas y espermatofitas tienen esta organización.
• Protocormofítica: Organización intermedia.

Tejidos Animales

Apenas tiene sustancia intercelular y su tipo de células son secretoras.

Un tejido es una estructura formada por un conjunto de células que realizan una misma función.

Tejidos Epiteliales

Compuestos por células de diversas formas que se encuentran unidas entre sí sin apenas sustancia intercelular, son de vida corta.

Según su función hay dos tipos:

Tejidos Glandulares

Tiene células especializadas en segregar sustancias aunque pueden estar aislados entre células epiteliales de revestimiento formando glándulas.

Según la forma en la que vierten su contenido o producto tenemos:

exce= fuera

endo= dentro

crinos= segregar

• Glándulas Exocrinas: Vierten su producto al medio externo o al interior de cavidades que comunican con el exterior a través de un conducto.
• Glándulas Endocrinas: Vierten su producto (hormonas) directamente a la sangre, sin conductos.
• Glándulas Mixtas: Tienen dos partes anteriores.

Tejidos y órganos se distinguen en:

• Sustancia Fundamental: Constituida por agua, sales minerales y polisacáridos complejos.
• Fibras Proteicas: Como el colágeno, elastina o reticulina; las variaciones en su composición dan lugar a diversos tipos de matrices.

Tejidos Conectivos

Son un grupo de tejidos encargados del sostén, unión y protección del resto de las estructuras del cuerpo del animal. Se caracterizan por estar formadas por diferentes tipos de células las cuales están rodeadas de mucha sustancia intercelular o matriz extracelular, sintetizada por las propias células.

Células

Las células de los tejidos conectivos se pueden clasificar en dos tipos:

• Células Fijas: Se originan en el mismo tejido y son las responsables de sintetizar los diversos componentes de la matriz extracelular que las rodea.
  • blasto= puede dividirse
  • cito=células maduras y que no pueden dividirse
• Células Migrantes: Proceden de la sangre y migran transitoriamente a los tejidos conectivos.

Dependiendo de cuál sea el componente predominante de la matriz:

Tejidos Propiamente Dichos

Actúan principalmente como sostén y relleno en tejidos y órganos, se distinguen en dos tipos:

Tejido Conectivo Laxo

Sus células son fibroblastos que se hallan inmersos en una abundante matriz gelatinosa la cual también sintetizan. Predominan las fibras de elastina que confiere elasticidad al tejido, se encuentran bajo la piel formando la dermis y rellenando los espacios entre los órganos.

Tejido Conectivo Denso o Fibroso

La matriz extracelular contiene más fibras que células lo que hace que tenga más resistencia. Las células son los fibrocitos, contiene abundantes fibras de colágeno que hace que sean flexibles pero no elásticas (se dobla pero no se estira, formando tendones o ligamentos (unión)).