Descripción de los seres vivos Introducción
Los seres vivos se definen tradicionalmente como todos aquellos seres que se nutren, se relacionan y pueden reproducirse. reproducir se. Pero todos los seres vivos tienen otras características, además de las anteriores, que les son propias. Entre ellas podemos citar las siguientes: · Son seres naturales. · Son seres muy complejos, es decir, que están formados por muchas y muy diferentes partículas. · Son seres que actúan por sí mismos con una clara finalidad, finali dad, es decir, que con sus actividades tienen a conseguir algo para sí mismos. En la biología, se considera vivo lo que tenga las características:
Organización: Formado por células. Reproducción: Capaz de generar o crear copias de sí mismo. Crecimiento: Capaz de aumentar en el número de células que lo componen y/o en el tamaño de las mismas. Evolución: Capaz de modificar su estructura y conducta con el fin de adaptarse mejor al medio en el que se desarrolla. Homeostasis: Utiliza energía para mantener un medio interno constante. Movimiento: Desplazamiento mecánico de alguna o todas sus partes componentes, Se entiende como movimiento a los tropismos de las plantas, e incluso al desplazamiento de distintas estructuras a lo largo del citoplasma.
Una entidad con las propiedades indicadas previamente se le considera un organismo.
REINOS 1. Monera: Características: Los individuos pertenecientes al reino al reino monera son organismos procariotas unicelulares. Están representados a través de las bacterias y de las algas verdes azuladas.
Organismos unicelulares. Células procariotas, procariot as, es decir, SIN orgánulos internos donde hacer funciones Específicas dentro de cada célula. Tamaño 1/1000 del volumen de una célula eucariota. Los seres vivos que pertenecen a este Reino son: Las bacterias (heterótras). Las cianobacterias (autótrofas). (autótrofas) .
Tamaño y forma: El tamaño medio es de 1-10 micrómetros de diámetro (un micrómetro micrómetr o es la milésima parte de un milímetro). Por su forma pueden ser: COCOS: redondeados. BACILOS: con forma de bastoncillo. VIBRIOS: con forma de coma. ESPIRILOS: de sacacorchos (larga y retorcida o en espiral). Si se quedan unidos de dos en dos se usa el prefijo DIPLO (diplococos). (diplococos) . Si se quedan unidos en fila ESTREPTO (Estreptococos). (Estreptococ os). Si se quedan unidos en racimos ESTAFILO (estafilococos). (estafilococos ).
Hábitat: Las bacterias no sólo son organismos que viven en las plantas y animales causándoles daños, también habitan suelos, estanques, lagos, arroyos, fuentes hidrotermales, glaciares, cerca de los polos, tanques de almacenaje de gasolina, etc.
Modo de reproducción: La reproducción La reproducción es la capacidad de un ser vivo de originar otro u otros semejantes a sí mismo, con lo cual se perpetua la especie. En la naturaleza, existen naturaleza, existen diferentes estrategias diferentes estrategias que permiten lograr una mayor eficacia eficacia en el proceso el proceso reproductivo.
Modo de alimentación: Comprenden a las Cianofíceas y Bacterias
2.
Procariontes:
El Reino Protista está conformado por un grupo de organismos que presentaban un conjunto de características que impedían colocarlos en los reinos ya existentes de una manera plenamente definida. Clasificación: hay 4 Clases: CILIADOS.
Presentan cilios alrededor de su cuerpo o en parte de él. Con estos cilios consiguen moverse o mover el agua a su
alrededor para obtener alimento.
Puedes verlos si observas al microscopio el agua de las charcas. Ejemplos: Paramecios y Vorticelas. Los primeros nadan libres desplazándose
En busca de alimento. Los segundos están sujetos a algún soporte (piedras del fondo o paredes de un pilón) y mueven el agua con los cilios para capturar su alimento. No olvides que son unicelulares. Lo que ves en los videos es una sola célula. FLAGELADOS.
Presentan uno o varios flagelos (a modo de pelos largos) con los que
desplazarse.
Algunos causan enfermedades como Thypanosoma gambiensis que causa la
enfermedad del sueño. RIZÓPODOS.
Se mueven mediante pseudópodos ("falsos pies" es decir, deformaciones de su
membrana celular que se desplazan sobre la superficie en la que se encuentran.
También los hay que tienen una cubierta rígida a modo de esqueleto por la que
salen los pseudópodos.
Las amebas son el ejemplo más típico.
ESPOROZOOS.
Se mueven mediante contracciones de la célula. Muchos son parásitos como Plasmodium que causa la Malaria, La malaria causa
la muerte de muchas personas, la mayoría niños en las zonas húmedas y cálidas del planeta. Hábitat: Ninguno de sus representantes está adaptado plenamente a la existencia en el aire, de modo que los que no son directamente acuáticos, se desarrollan en ambientes terrestres húmedos o en el medio interno de otros organismos. Estructura: Se suele afirmar que no existen tejidos en ningún protista, pero en las algas rojas y en las algas pardas la complejidad alcanza un nivel muy próximo al tisular, incluida la existencia de plasmodesmos Modo de alimentación: Hay 2 tipos de alimentación: Autótrofa (por fotosíntesis), o heterótrofos. Muchas formas unicelulares presentan simultáneamente los dos modos de nutrición, pero eso es lo menos común, o sea, lo atípico. Modo de reproducción: Asexual. Se presenta en los virus, las bacterias y protistas. Los virus se presentan a expensas de las células que parasitan; para el inyectan filamentos de su ADN a la célula donde viven, con los cuales ella fabrica nuevos virus que posteriormente deja en libertad. Las bacterias se producen por fisión binaria y Sexual La reproducción sexual que se presenta en los protistas es muy primitiva y se produce en cierto tipo de algas y protozoos, en el cual en su reproducción presenta una fase asexual y otra sexual.
3.
Animal:
El reino animal comprende una variedad inmensa de organismos que van desde seres más simples, unicelulares, hasta los mamíferos, pluricelulares y complejos. Entre estos dos extremos existe un amplio espectro de formas que presentan una enorme diversidad Al reino animal pertenecen alrededor de 2 millones de especies de seres vivos, agrupados en más de 30 filos o taxones (categorías u órdenes); básicamente, se pueden clasificar en dos grandes grupos: los vertebrados y los invertebrados. Invertebrados
De las más de un millón de especies animales, los invertebrados forman la inmensa mayoría del reino animal; el 95 % de todos los animales carecen de columna vertebral, es decir, son invertebrados, la enorme diversidad de invertebrados les hace ser muy distintos entre sí, entre ellos podemos citar a los artrópodos como los más importantes. Vertebrados
Los vertebrados son aquellos animales que poseen un esqueleto, el cual está formado principalmente por una columna vertebral, compuesta por varios pequeños huesos articulados llamados vértebras; dicha columna vertebral atraviesa todo el lomo del animal y protege a un haz de nervios conocido como la médula espinal, la cual está conectada con el cerebro, de donde parten las terminaciones nerviosas hacia todo el organismo; el cerebro esta protegido por el cráneo, el cual aloja los órganos de los sentidos de la vista, olfato, gusto y oído; la reproducción de los vertebrados es de tipo sexual en todos los casos. Los vertebrados constituyen el 5%, aproximadamente, de todas las clases de animales, y se pueden dividir en cinco grandes grupos: mamíferos, reptiles, anfibios, aves y peces, el ser humano pertenece al grupo de los mamíferos. Hábitat: Bosques Europeos, Llanuras y Lugares Abiertos modo de alimentación: Los venados se alimentan de hojas, ramas y brotes de plantas. Modo de reproducción: Comen muchos géneros de plantas, pero ellos son principalmente pasto del sácate. También comen palitos, y agujar del árbol y residuo de arbustos, especialmente en el invierno Uso: Los humanos los matan para aprovechar si pelaje y carne
4. Fungi: El Reino Fungi comprende los organismos eucariotas, heterotróficos que se alimentan de nutrientes absorbidos del medio, con especies unicelulares y multicelulares formadas por filamentos denominados hifas. Organismos eucarióticos filamentosos o, en raras ocasiones, unicelulares. Los hongos son heterótrofos saprobios o parásitos, y la nutrición es por absorción. Cerca de 100.000 especies han sido descritas. DIVISION ZIGOMICOTA Hongos terrestres, tales como el moho negro del pan. DIVISION ASCOMICOTA Hongos terrestres y acuáticos. Incluyen a la Neurospora. La reproducción sexual implica la formación de una célula característica el asco, en donde ocurre la meiosis y en cuyo interior se forman las esporas. DIVISION BASIDIOMICOTA Hongos terrestres, que incluyen a las setas comestibles y las venenosas. La reproducción sexual implica la formación de basidios, en los que ocurre la meiosis y se forman las esporas. DIVISION DEUTEROMICOTA Hongos imperfectos. Principalmente, hongos en los que no se ha observado un ciclo sexual. A esta división pertenece Penicilium, la fuente original de la penicilina. Otros hongos de esta división son los que causan el pie de atleta y los mohos que participan en la elaboración de algunos quesos como el Roquefort y el Camembert. Hábitat: Los hongos viven en lugares húmedos, con abundante materia orgánica en descomposición y ocultos a la luz del sol. También pueden habitar medios acuáticos o vivir en el interior de ciertos seres vivos desparasitándolos. Modo de alimentación: Los hongos tienen alimentación heterótrofa, puesto que no pueden realizar la fotosíntesis porque no tienen clorofila. Tienen digestión externa, pues vierten al exterior enzimas digestivas, sustancias proteicas que actúan sobre los alimentos dividiéndolos en moléculas sencillas, que atacan a los alimentos. Los hongos absorben los alimentos después de digerirlos. Modo de reproducción: La reproducción de los hongos puede ser asexual, por esporas, y sexual. Las hifas haploides pueden dar lugar por mitosis, es decir, asexualmente, a unas esporas llamadas conidios o conidiosporas. Las hifas diploides resultantes de la unión de dos hifas haploides pueden dar lugar, por reproducción sexual, a esporas en unas estructuras tipo asca o tipo basidio. Hay dos clases de hifas: hifas cenocíticas, sin tabiques de separación entre células, e hifas tabicadas, con ellos Ecosistema: Pueden vivir en las selvas bosques o lugares húmedos Uso: Algunas se utilizan para el consumo humano
5. Reino plantae: El reino de las plantas, son organismos eucariontes, por lo generales estos organismos son pluricelulares y también fotosintéticos. Por las estructuras de fijación las plantas se encuentran sujetas al suelo de manera inmóvil,
DESCRIPCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS. Organización Un ser vivo es resultado de una organización muy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando relacionadas éstas actividades unas con otras, por lo que todos los seres vivos poseen una organización específica y compleja a la vez. Como grado más sencillo de organización en un organismo está la célula. Los procesos que se efectúan en todo el organismo son el resultado de las funciones coordinadas de todas las células que lo constituyen. En vegetales y animales superiores se observan grados de organización más compleja, como los tejidos-órganos y el más avanzado, sistemas.
Celular Las unidades básicas de un organismo son las células. Un organismo puede estar compuesto de una sola célula (unicelular) o por muchas (pluricelular). Ejemplos: Célula Procariota: son células sin núcleo la zona de la célula donde está el ADN y ARN no están limitados por la membrana Célula Eucariota: El núcleo esta rodeado de un membrana nuclear Tal como lo expresa la TEORÍA CELULAR (uno de los conceptos unificadores de la biología) la unidad estructural de todos los organismos es la CÉLULA. La célula en sí tiene una organización específica, todas tienen tamaño y formas características por las cuales pueden ser reconocidas. Algunos organismos estás formados por una sola célula -> unicelulares, en contraste los organismos complejos son multicelulares, en ellos los procesos biológicos dependen de la acción coordenada de las células que los componen, las cuales suelen estar organizadas en tejidos, órganos, etc.
Metabolismo Los organismos consumen energía para convertir los nutrientes en componentes celulares (anabolismo) y liberan energía al descomponer la materia orgánica (catabolismo). Ejemplo: La glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos El fenómeno del metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos para obtener nutrientes, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto para usarlo cuando efectúan sus funciones. En el metabolismo se efectúan dos procesos fundamentales:
Anabolismo: Es cuando se transforman las sustancias sencillas de los nutrientes en sustancias complejas. Catabolismo: Cuando se desdoblan las sustancias complejas de los nutrientes con ayuda de enzimas en materiales simples liberando energía.
Durante el metabolismo se realizan reacciones químicas y energéticas. Así como el crecimiento, la auto reparación y la liberación de energía dentro del cuerpo de un organismo. A estas reacciones las denominamos procesos metabólicos:
El ciclo material, es decir, los cambios químicos de sustancia en los distintos períodos del ciclo vital, crecimiento, equilibrio e involución. El ciclo energético, o sea, la transformación de la energía química de los alimentos en calor cuando el animal está en reposo, o bien en calor y trabajo mecánico cuando realiza actividad muscular, así como la transformación de la energía luminosa en energía química en las plantas. En los organismos heterótrofos, la sustancia y la energía se obtienen de los alimentos. Éstos actúan formando la sustancia propia para crecer, mantenerse y reparar el desgaste, suministran energía y proporcionan las sustancias reguladoras del metabolismo.
Es el conjunto de reacciones químicas que ocurren al interior de las células y que le proporcionan a los seres vivos la materia y energía indispensable para desarrollar sus actividades vitales. En todos los seres vivos ocurren reacciones químicas esenciales para la nutrición, el crecimiento y la reparación de las células, así como para la conversión de la energía en formas utilizables. Para mantener el metabolismo, los organismos recurren a otras características secundarias como la nutrición, excreción y respiración. Las reacciones metabólicas ocurren de manera continua en todo ser vivo; en el momento en que se suspenden se considera que el organismo ha muerto.
Desarrollo o crecimiento Una característica principal de los seres vivos es que éstos crecen. Los seres vivos (organismos) requieren de nutrientes (alimentos) para poder realizar sus procesos metabólicos que los mantienen vivos, al aumentar el volumen de materia viva, el organismo, logra su crecimiento. El desarrollo es la adquisición de nuevas características. Los organismos aumentan de tamaño al adquirir y procesar los nutrientes. Muchas veces este proceso no se limita a la acumulación de materia sino que implica cambios mayores. Ejemplo: Mediante el aumento del tamaño y número de las células del cuerpo el crecimiento consigue una doble acción. Todos los seres vivos crecen a lo largo de su vida. En el crecimiento interviene la síntesis de nuevas sustancias a partir de alimento tomado del medio. El crecimiento se produce por la expansión celular y por división celular. El crecimiento implica un aumento del tamaño. Los individuos pluricelulares crecen por aumento en la cantidad de células que los componen (si bien en los organismos unicelulares se registra un crecimiento por aumento del tamaño de su célula, esto es hasta un límite definido, en el cual la célula detiene su crecimiento y se divide para formar dos organismos). El desarrollo está relacionado con las transformaciones que sufre un individuo a lo largo de su vida. Así, las células de un individuo pluricelular adquieren diferentes formas de acuerdo a su función.
Reproducción Los seres vivos son capaces de multiplicarse (reproducirse). Mediante la reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores y se perpetúa la especie. En los seres vivos se observan dos tipos de reproducción:
Asexual: En este tipo de reproducción un solo individuo se divide o se fragmenta en dos células iguales que poseen características hereditarias similares a la de su progenitor y recibe el nombre de célula hija. Sexual: En esta forma de reproducción se necesita la participación de dos progenitores; cada uno aporta una célula especializada llamada gameto (óvulo o espermatozoide), que se fusionan para formar un huevo o cigoto. Esta forma de reproducción permite la combinación de diversas características hereditarias.
Uno de los principios fundamentales de la biología es que "toda vida proviene exclusivamente de los seres vivos". Cada organismo sólo puede provenir de organismos preexistentes. La auto perpetuación es una característica fundamental de los seres vivos.
Movimiento Los seres vivos se mueven, esto es fácilmente observable: nadan, se arrastran, vuelan, ondulan, caminan, corren, se deslizan, etc. El movimiento de las más plantas es menos fácil de observar. El movimiento es el desplazamiento de un organismo o parte de él, con respecto a un punto de referencia. En el caso del girasol, su flor sigue la posición del sol. Por ejemplo, las hojas de una planta que se orientan hacia el sol o un animal que persigue a su presa. Todos los seres vivos son capaces de moverse. Este movimiento no debe confundirse con el desplazamiento: un objeto se desplaza cuando cambia su posición dentro de un marco referencial, en cambio un ser vivo se puede mover sin cambiar de ubicación. El movimiento de locomoción de los animales es muyobvio: se agitan, reptan, nadan, corren o vuelan.
Homeostasis Debido a la tendencia natural de la pérdida del orden, denominada entropía, los organismos están obligados a mantener un control sobre sus cuerpos, al que se denomina homeostasis, y de esta forma mantenerse sanos. Para lograr este cometido se utiliza mucha cantidad de energía. Algunos de los factores regulados son:
Termorregulación: Es la regulación del calor y el frío. Osmorregulación: Regulación del agua e iones, en la que participa el sistema excretor principalmente.
Es la capacidad de todos los seres vivos de mantener constante las condiciones físicas y químicas de su medio interno. La tendencia de los organismos a mantener un medio interno constante se denomina homeostasis, y los mecanismos que realizan esa tarea se llaman mecanismos homeostáticos. La regulación de la temperatura corporal en el ser humano es un ejemplo de la operación de tales mecanismos. Cuando la temperatura del cuerpo se eleva por arriba de su nivel normal de 37°C., la temperatura de la sangre es detectada por células especializadas del cerebro que funcionan como un termostato. Dichas células envían impulsos nerviosos hacia las glándulas sudoríparas e incrementan la secreción de sudor. La evaporación del sudor que humedece la superficie del cuerpo reduce la temperatura corporal. Otros impulsos nerviosos provocan la dilatación de los capilares sanguíneos de la piel, haciendo que esta se sonroje. El aumento de flujo sanguíneo en la piel lleva más calor hacia la superficie corporal para que desde ahí se disipe en radiación. Otro ejemplo lo constituyen las plantas, cuando les falta agua cierran los estomas de sus hojas evitando la pérdida de agua por evaporación.
Irritabilidad La reacción a ciertos estímulos (sonidos, olores, etc.) del medio ambiente constituye la función de la irritabilidad. Por lo general los seres vivos no son estáticos, son irritables, responden a cambios físicos o químicos, tanto en el medio externo como en el interno. Los estímulos que pueden causar una respuesta en plantas y animales son: cambios en la intensidad de luz, ruidos, sonidos, aromas, cambios de temperatura, variación en la presión, etc. Los seres vivos reaccionan a los estímulos, que son cambios físicos o químicos en su ambiente interno o externo. Los estímulos que evocan una reacción en la mayoría de los organismos son: cambios de color, intensidad o dirección de la luz; cambios en temperatura, presión o sonido, y cambios en la composición química del suelo, aire o agua circundantes. En los animales complejos, como el ser humano, ciertas células del cuerpo están altamente especializadas para reaccionar a ciertos tipos de estímulos; por ejemplo las células de la retina del ojo reaccionan a la luz. En los organismos más simples esas células pueden estar ausentes, pero el organismo entero reacciona al estímulo. Ciertos organismos celulares reaccionan a la luz intensa huyendo de ella.La irritabilidad de las plantas no es tan obvia como la de los animales, pero también los vegetales reaccionan a la luz, a la gravedad, al agua y a otros estímulos, principalmente por crecimiento de su cuerpo. El movimiento de flujo del citoplasma de las células vegetales se acelera o detiene a causa de las variaciones en la intensidad de la luz.
Adaptación Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian ya sea lenta o rápidamente y los seres vivos deben adaptarse a estos cambios para sobrevivir. El proceso por el que una especie se condiciona lenta o rápidamente para lograr sobrevivir ante los cambios ocurridos en su medio, se llama adaptación o evolución biológica. Mediante la evolución todos los seres vivos mejoran sus características de adaptación al medio en el que se encuentran, para maximizar sus probabilidades de supervivencia. Esta característica se refiere a la capacidad de todos los seres vivos para adaptarse a su ambiente y así poder sobrevivir en un mundo en constante cambio. Las modificaciones que el organismo realiza frente a estímulos del medio interno y externo para adaptarse pueden ser estructurales, conductuales o fisiológicas o una combinación de ellas. Es decir, la adaptación es una consecuencia de la irritabilidad. La adaptación trae consigo cambios en la especie, más que en el individuo. Si todo organismo de una especie fuera exactamente idéntico a los demás, cualquier cambio en el ambiente sería desastroso para todos ellos, de modo que la especie se extinguiría. La mayor parte de las adaptaciones se producen durante periodos muy prolongados de tiempo, y en ellas intervienen varias generaciones. Las adaptaciones son resultado de los procesos evolutivos.
LA BASE MOLECULAR DE LA VIDA Los seres vivos están constituidos por átomos, unidos entre sí, formando moléculas. De esta forma, Cualquier proceso vital es, en definitiva, una seria de reacciones químicas entre las biomoléculas. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS De todos los elementos químicos, solamente 27 forman parte de los seres vivos, los bioelementos o elementos biogénicos. De estos, cuatro son primarios: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, constituyendo más del 95% en peso de cualquier organismo. Los bioelementos se unen formando biomoléculas, que pueden ser: Compuestos inorgánicos: agua y sales minerales. Compuestos orgánicos: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Muchas biomoléculas resultan de la unión de numerosas moléculas más sencillas, denominadas monómeras; en tal caso, la biomolécula se llama polímero. Todas las sustancias orgánicas son compuestas de carbono, donde los principales enlaces químicos unen unos átomos de carbono con otros o con átomos de hidrógeno. El carbono tiene valencia 4, y puede unirse a otros átomos de carbono mediante enlaces simples, dobles o triples. Por otra parte, los átomos de carbono también establecen fácilmente enlaces con el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno. Esto permite introducir en las moléculas orgánicas diferentes grupos funcionales, es decir, grupos de átomos que confieren propiedades concretas a las moléculas que los poseen.
QUIMICA DE LA VIDA Biología molecular, se ocupa del estudio de la bases moleculares de la vida; es decir, relaciona las estructuras de las biomoléculas con las funciones específicas que desempeñan en la célula y en el organismo. La estructura del ADN
La presentación del modelo estructural del ADN (ácido desoxirribonucleico) por Francis Harry Compton Crick y Watson en 1953, fue el verdadero inicio de la biología molecular. La importancia de este hecho se debe, por un lado a que es la molécula que transmite la
información hereditaria de generación en generación ( véase Genética), y por otro a que la propia estructura muestra cómo lo logra. El ADN es una molécula de doble hélice, compuesta por dos hebras complementarias unidas entre sí por puentes entre las bases: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). La A de una hebra se aparea siempre con la T de la hebra complementaria, y del mismo modo, la G con la C. Durante la replicación o duplicación, las dos hebras simples se separan y cada una de ellas forma una nueva hebra complementaria, incorporando bases, la A se unirá a la T de la hebra molde, la G lo hará con la C y así sucesivamente. De esta manera se obtiene otra molécula de ADN, idéntica a la original y por tanto, el material genético se ha duplicado. Este material incluye toda la información necesaria para el control de las funciones vitales de las células y del organismo. Durante la división celular, las dos células hijas reciben igual dotación genética; de este mismo modo se reparte el material hereditario a la descendencia, cuando se reproduce un organismo. A partir del ADN se produce ARN y a partir del ARN se producen proteínas La copia precisa de la información genética contenida en el ADN nos lleva a la cuestión de cómo esta información modela las actividades de la célula. El siguiente paso necesario para la comprensión de este proceso fue el conocimiento de la transcripción, mecanismo mediante el cual, el ADN forma la molécula de ARN correspondiente, en forma de una hebra simple. Tal como ocurre en la replicación del ADN, la información genética se transcribe de forma fiel mediante la adición de bases complementarias. Después, el ARN mensajero (ARNm) se traslada a los orgánulos celulares llamados ribosomas, donde se lleva a cabo la traducción de proteínas. El código genéticogobierna la traducción, que se basa en la correspondencia que existe entre 3 bases o triplete de la secuencia del ARN y un aminoácido específico de la secuencia proteica. El triplete ACC provoca la adición de treonina en la secuencia proteica que se está formando, CCC la de prolina y así sucesivamente. Por lo tanto la información contenida en la secuencia lineal de bases del ADN codifica la síntesis de una secuencia lineal de aminoácidos de una proteína. De tal manera, que un cambio en las bases del ADN conlleva un cambio en la proteína correspondiente. Por ejemplo, un cambio de la base A por C en el triplete ACC produciría la adición de prolina en lugar de treonina. Las proteínas son muy específicas, es decir
tienen funciones biológicas muy concretas, con lo cual un cambio que afecte a la función que realizan, provocaría una alteración estructural o fisiológica en el organismo. Estas diferencias en la información genética del ADN, son las responsables de las diferencias heredadas entre individuos, tales como el color de ojos o las enfermedades genéticas como la hemofilia. A partir del ADN se sintetiza ARN y a partir del ARN se sintetizan proteínas, éste es el llamado "dogma central de la biología molecular".
COMPUESTOS INORGÁNICOS AGUA: Constituye por término medio el 75% del peso de la materia orgánica. El agua presenta unas propiedades especiales, que determinan sus funciones biológicas:
Gran poder de disolución: resulta indispensable para el intercambio nutritivo, y actúa como vehículo de transporte. Además, como la mayoría de las biomoléculas están disueltas en agua, de ese modo reaccionan entre sí; o sea, el agua actúa como medio de reacción, en cuyo seno se producen las reacciones vitales. Capacidad de disociación: el agua se disocia en sus iones, y por ello actúa como reactivo, especialmente en las reacciones de hidrólisis o rotura de enlaces por acción del agua. Elevada capacidad calórica: el agua absorbe más calorías que cualquier otro compuesto para aumentar un grado su temperatura. Ello le permite actuar como regulador térmico pues, aunque las reacciones vitales producen calor, la temperatura del ser vivo no aumenta. El agua también interviene en la refrigeración: sudoración o transpiración.
El agua es el compuesto más abundante en los seres vivos, alrededor de tres cuartas partes del peso corporal es agua, las moléculas del agua (H2O) se encuentran unidas entre sí por enlaces llamados puentes de hidrógeno, que se forman por la atracción electrostática entre las cargas positivas y negativas de las dos moléculas (un átomo de hidrógeno (H+) de una molécula, atrae a un átomo de oxígeno (O-) de otra molécula). Estos enlaces se pueden romper con facilidad debido a los cambios de temperatura o pH.
Entre las propiedades del agua tenemos las siguientes: Es el disolvente universal, ya que la mayoría de las substancias químicas se pueden disolver en ella. Tiene capacidad térmica, protege de cambios bruscos de temperatura. Tiene un alto grado de vaporización, por lo que facilita la pérdida del exceso de calor por evaporación del sudor.
Sirve como lubricante en las articulaciones para facilitar los movimientos de los huesos.
Permite el transporte de substancias.
Participa en los procesos metabólicos.
En las plantas participa en el proceso de fotosíntesis.
GASES DISUELTOS EN LOS ECOSISTEMAS ACUATICOS podemos encontrar de cinco a seis gases disueltos que participan en procesos biológicos importantes. Dichos gases difieren unos de otros en su comportamiento fisicoquímico y en su fuente de origen. Estos gases son: oxígeno (O2), nitrógeno (N2), bióxido de carbono (CO2), sulfuro de hidrógeno (H2S), metano (CH4), y amoniaco (NH3). La fuente primaria de algunos de estos gases se encuentra en la atmósfera. En el caso particular del nitrógeno y el oxígeno, estos resultan ser los gases más abundantes en la atmósfera: N2 (78%) y O2 (21%) [Tabla 1]. En el caso del nitrógeno, la atmósfera resulta ser el depósito primario. Además de la atmósfera, podemos señalar otras fuentes de origen para algunos de los gases disueltos en agua. El bióxido de carbono (CO2) es un gas atmosférico que también es producido por procesos catabólicos (respiración aerobia, respiración ¿Anaerobia y en menor grado por fermentación). El oxígeno, a su vez, es uno de los productos del proceso de fotosíntesis en plantas, algas y cianobacterias. Hay otros gases que se producen y originan únicamente en el cuerpo acuático. Tal es el caso de metano, sulfuro de hidrógeno y amoniaco. El metano se origina de la descomposición anaerobia de materia orgánica, (acetato y compuestos metilados tales como metanol) o de la reducción de CO2 a expensas de hidrógeno molecular (H2). El sulfuro de hidrógeno (H2S) se origina de la actividad metabólica de bacterias y reacciones químicas abióticas. Aún cuando este gas es muy soluble en agua, rara vez se encuentra en la atmósfera, así que no entra a los ambientes acuáticos a través de la superficie del agua. El amoniaco (NH3), se origina de varios procesos biológicos: (1) es un componente de las excreciones de invertebrados acuáticos, generado por el proceso de amonificación, (2) es el producto principal de la fijación de N2 por procariotas y (3) es un producto de la actividad metabólica de varios microorganismos heterotrofos que llevan a cabo la amonificación de moléculas orgánicas nitrogenadas y la amonificación de nitrato [respiración anaerobia]. Aún cuando el amoniaco es un gas extremadamente soluble, el mismo es generalmente removido del ambiente inmediato a los organismos, antes de que se desarrollen efectos tóxicos. Las concentraciones de amoniaco son relativamente altas en el hipolimnio de lagos eutróficos, donde lo podemos encontrar como gas (NH3), el ión amonio (NH4 +) o en formas no-disociadas tales como NH4OH. Hoy día, las reservas de amoniaco en la atmósfera son minúsculas, no obstante, se piensa que éste fue un gas muy abundante en la atmósfera primitiva de la Tierra.
SALES MINERALES: Se presentan en estado sólido (huesos, conchas), pero normalmente se encuentran disueltas, disociadas en iones. Funciones: intervienen en la regulación del pH, la transmisión del impulso nervioso, y la regulación osmótica. Ósmosis: cuando dos disoluciones de diferente concentración se separan por una membrana semipermeable, las concentraciones se igualan por transferencia de disolvente. En disoluciones hipotónicas, el agua o disolvente se transfiere hacia la célula, la célula se hincha y puede llegar a estallar. En células vegetales, se comprime el citoplasma contra la pared de celulosa (turgencia). En disoluciones hipertónicas, el agua sale de las células, y se arruga. En células vegetales, la vacuola disminuye de tamaño, arrastrando al citoplasma y la membrana se despega de la pared de celulosa (plasmólisis).
GLÚCIDOS Formados por C:H:O en proporción 1:2:1. Químicamente están formados por moléculas no hidrolizables, solubles en agua y de sabor dulce, los monosacáridos, que se unen entre sí, originando compuestos más complejos (disacáridos y polisacáridos), que son hidrolizables, no solubles en agua e insípidos. Los glúcidos tienen función energética (4 Kcal./g) y algunos, función estructural (por ejemplo la celulosa) MONOSACÁRIDOS: Son compuestos de 3 a 7 carbonos, en los que uno de los átomos de carbono está unido por un doble enlace a un átomo de oxígeno, formando un grupo carbonilo, y cada uno de los demás átomos de carbono posee un grupo alcohol. El grupo carbonilo puede estar en un carbono terminal, formando una aldosa (monosacárido con grupo aldehído), o bien en otro carbono formando una cetosa (monosacárido con un grupo cetona), que normalmente se sitúa en el segundo carbono.
Los minerales se presentan en forma de elementos o compuestos llamados sales minerales. La sal mineral es un compuesto entre un ácido y una base. Las sales minerales desempeñan un papel vital en el metabolismo, se encuentran en el citoplasma de la célula, en la sangre etc., su función es de regulación, por lo que se requieren pequeñas concentraciones. Las sales de sodio mantienen la presión interna de las células. Las sales de fosforo forman parte del ATP, de los fosfolípidos de las membranas celulares y del ADN y ARN. Las sales en disolución desempeñan diversas funciones en la célula, entre las que se encuentran la homeostasis (equilibrio entre el medio interno y externo de la célula),
la regulación del pH y de la presión osmótica. El bicarbonato de sodio actúa como regulador o buffer en los líquidos celulares e intercelulares. El oxígeno (O2) y el bióxido de carbono (CO2) son otras moléculas inorgánicas indispensables para la vida, ya que intervienen en la respiración de la célula y en la fotosíntesis. Los minerales necesarios para el organismo se obtienen con una alimentación balanceada.
COMPUESTOS ORGÁNICOS ESENCIALES PARA LA VIDA Los compuestos orgánicos están formados por largas cadenas de átomos de carbono unidas entre sí, y con otros elementos como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre entre otros.
Carbono es el elemento más importante de los compuestos orgánicos, forma cuatro enlaces covalentes que permiten que se formen cadenas largas. La mayoría de los compuestos orgánicos que constituyen a los organismos, reciben el nombre de macromoléculas. Las macromoléculas pueden ser no nitrogenadas (carbohidratos y lípidos) y nitrogenadas (proteínas, vitaminas, ATP y ácidos nucleícos). El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante respectivamente. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 16 millones decompuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivosconocidos. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre. Características El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus formas alotrópicas incluyen, sorprendentemente, una de las sustancias más blandas (el grafito) y la más dura (el diamante) y, desde el punto de vista económico, es de los materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante). Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples. Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas (ver ciclo del carbono); con el hidrógeno forma numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en la forma de combustibles fósiles; y combinado con oxígeno e hidrógeno forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo, los ácidos grasos, esenciales para la vida, y los ésteres que dan sabor a las frutas; además es vector, a través del ciclo carbono-nitrógeno, de parte de la energía producida por el Sol.1
Carbohidratos. También se les conoce como glúcidos, azúcares o hidratos de carbono. La mayoría son sintetizados por los vegetales durante la fotosíntesis. Están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno y son la fuente principal de energía para las funciones de las células. Los carbohidratos se clasifican en: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Los monosacáridos o azúcares simples están formados por una sola cadena abierta o cerrada de átomos de carbono, unidos cada uno a un grupo hidroxilo (OH-) y a un hidrógeno (H+). De acuerdo al número de átomos de carbono, se clasifican en: triosa (tres átomos de carbono), tetrosa (cuatro átomos), pentosa (cinco átomos), hexosa (seis átomos) y heptosa (siete átomos). Los más importantes desde el punto de vista biológico son las pentosas y las hexosas. Los tipos de azúcares más importantes desde el punto de vista biológico son las pentosas y las hexosas. Dentro de las pentosas se encuentran la ribosa (forma parte del ácido ribonucleíco) y la desoxirribosa (forma parte del ácido desoxirribonucleico). En las hexosas se encuentran la fructuosa, la galactosa y la glucosa. Las hexosas tienen la fórmula general C6H12O6. La fructuosa y la galactosa se encuentran en frutas, miel y verduras. La glucosa se produce durante la fotosíntesis, proporciona la mayor parte de energía para el metabolismo celular, se encuentra en la sangre en el cuerpo humano. Los disacáridos están formados por dos monosacáridos unidos a través de un enlace glucosídico y la eliminación de una molécula de agua, su fórmula molecular es C12H22O11, entre éstos se encuentran la sacarosa o azúcar de mesa (glucosa y fructuosa) la maltosa o azúcar de malta (glucosa y glucosa) y la lactosa o azúcar de leche (glucosa y galactosa). Los polisacáridos están formados por varias unidades de monosacáridos, generalmente son unidades de glucosa. La función que desempeñan algunos polisacáridos es de reserva alimenticia, otros forman parte de la estructura de las células vegetales. Dentro de los polisacáridos de reserva alimenticia están el almidón y el glucógeno, y los que forma parte de estructuras son la celulosa, hemicelulosa y la quitina.
Lípidos. (Grasas)
Están formados por C, H, y O, pero la cantidad proporcional de O2 es menor que en los carbohidratos. Son de consistencia aceitosa y almacenan gran cantidad de energía, se forman a partir de carbohidratos dentro de las células, son insolubles en agua, pero solubles en cloroformo, éter etc. Los lípidos se clasifican en: grasas neutras o lípidos simples, fosfolípidos o lípidos compuestos y esteroides o lípidos derivados. Grasas neutras o lípidos simples. También llamados glicéridos, están formados por una molécula de glicerol o glicerina y tres moléculas de ácidos grasos ( triacilglicérido o triglicérido). Los triglicéridos se dividen en: grasas y aceites. Las grasas son llamados lípidos saturados, tienen enlaces sencillos entre los átomos de carbono, y son sólidos a temperatura ambiente. Ej.: manteca, mantequilla. Los aceites o lípidos no saturados, se producen en las plantas, tiene enlaces dobles o triples, son líquidos a temperatura ambiente. Ej.: aceite de oliva. Funciones de las grasas: Reserva energética. Cada gramo de grasa aporta más del doble de energía que un gramo de carbohidratos. Aislantes térmicos. Los carbohidratos pueden ser transformados en grasas por el organismo para ser almacenados en forma de glóbulos en el tejido adiposo y ayuda a conservar el calor. Protección de algunas estructuras del organismo como el corazón y las articulaciones. También están presentes en la vaina de mielina que rodea las fibras nerviosas. Fosfolípidos o lípidos compuestos. Una molécula de fosfolípido está formada por dos moléculas de ácidos grasos y un grupo fosfato unidos a una molécula de glicerina. Están formados por un extremo fosfatado soluble en agua (hidrofílico) y otro extremo hidrocarbonado insoluble en agua ( hidrofóbico). Estos compuestos forman parte de membranas de células animales y vegetales y son reguladores de la entrada y salida de substancias. Los más abundantes son las lecitinas y las cefalinas, las primeras se encuentran en la yema de huevo, el tejido nervioso y el hígado. Las cefalinas están presentes en los músculos y en el cerebro. Esteroides o lípidos derivados. A diferencia de otros lípidos, están integrados por cuatro anillos, tres de ellos de seis átomos de carbono y uno de cinco. Los más importantes son: el colesterol, la testosterona, la progesterona el estradiol y la cortisona. El colesterol es el más abundante en animales, su aumento en la sangre produce endurecimiento de las arterias. La testosterona es la hormona sexual masculina. La progesterona y el estradiol son hormonas sexuales femeninas. La cortisona hormona que interviene en el metabolismo de azúcares y sales minerales.
Proteínas. Son compuestos a base de C, H, O2, nitrógeno y generalmente azufre y fosforo. Son constituyentes de enzimas, algunas hormonas y diversas estructuras celulares, una proteína muy importante es la hemoglobina. Las proteínas están formadas por aminoácidos (50 o más), un aminoácido está formado por un átomo de carbono central, unido a un grupo amino (NH2), a un grupo carboxilo (COOH), a un átomo de hidrógeno (H) y a un grupo de átomos llamado radical. Los aminoácidos que forman una proteína se unen a través de un enlace peptidico entre el grupo amino de una molécula y el grupo carboxilo de otra. En la naturaleza se conocen más de 20 aminoácidos, estos pueden ser producidos por las plantas, el ser humano no puede producir algunos de ellos, por lo que los obtiene de las plantas y son conocidos como aminoácidos esenciales. De acuerdo a la forma, las proteínas pueden ser fibrosas (su función es estructural, se encuentran el piel, músculos etc.) y globulares (participan en procesos vitales. Ej.: enzimas y anticuerpos). De acuerdo al nivel de organización la proteína puede tener una estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. En la estructura primaria se presenta una secuencia sencilla de aminoácidos. En la estructura secundaria se unen varios aminoácidos entre sí y adopta una forma en espiral o aplanada. La estructura terciaria está formada por el doblamiento de la cadena de péptidos sobre sí misma, para formar proteínas globulares, son ejemplo de éstas las enzimas, esta estructura se pierde por el calentamiento o cambios de pH, con lo que se pierde su actividad biológica, a este proceso se le llama "desnaturalización". Estructura cuaternaria se forma cuando dos o más proteínas globulares se enlazan entre sí. Ej: hemoglobina. Las proteínas pueden ser simples cuando están formadas sólo por aminoácidos y conjugadas cuando además de aminoácidos tienen otros compuestos como metales, lípidos, azúcares etc. y forman las metaloproteínas, lipoproteínas, glucoproteínas etc. Las proteínas actúan como: 1. Son el principal componente estructural de las células. Entre estas están el colágeno (tejido conectivo), la elastina (piel) y la queratina (uñas y epidermis). 2. Actúan como catalizadores, enzimas. 3. Reguladoras de funciones: Ej: insulina que regula la glucosa en sangre.4. Protegen contra infecciones: anticuerpos o gammaglobulinas. 5. De transporte. Ej hemoglobina que transporta oxígeno. 6. Proteínas contráctiles: miosina y la actina constituyentes de los músculos. 7. Sirven como reserva alimenticia. 8. Participan en la división celular como las histonas, componentes de los cromosomas. Las proteínas se obtienen de alimentos como la carne, pescado, huevos, leche, queso, nueces y leguminosas. Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores aumentando la velocidad de las reacciones químicas de la célula. Se denomina holoenzima a una enzima formada por una proteína y otra fracción no proteica o cofactor. La mayoría de los cofactores son iones metálicos como el hierro (Fe), cobre (Cu) potasio (K) etc. Otros cofactores pueden ser las coenzimas como las vitaminas B1 NAD (Nicotín Adenín Dinucleótido) etc. Cada enzima actúa solo con un tipo de sustrato, y se debe a que cada una tiene configuraciones determinadas que sólo pueden asociarse a un tipo de sustrato. La actividad enzimática se afecta con el aumento de la temperatura y cambios en el pH.
Ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos medianteenlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN. Formula de los acidos nucleicos X+Y- xy X y + pn = El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína ,1 nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico. Posteriormente, en 1953, James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, empleando la técnica de difracción de rayos X. Tipos de ácidos nucleicos Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:
por el glúcido (la pentosa es diferente en cada uno; ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN); por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN; en la inmensa mayoría de organismos, el ADN es bicatenario (dos cadenas unidas formando una doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario (una sola cadena), aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr; en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.
Nucleósidas y nucleótidos Artículos principales: Nucleósido y Nucleótido .
Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos(una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y un grupo fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa.
La unidad formada por el enlace de la pentosa y de la base nitrogenada se denomina nucleósido. El conjunto formado por un nucleósido y uno o varios grupos fosfato unidos al carbono 5' de la pentosa recibe el nombre de nucleótido. Se denomina nucleótido-monofosfato (como el AMP) cuando hay un solo grupo fosfato, nucleótidodifosfato (como el ADP) si lleva dos y nucleótido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres. Listado de las bases nitrogenadas Las bases nitrogenadas conocidas son:
Adenina, presente en ADN y ARN Guanina, presente en ADN y ARN Citosina, presente en ADN y ARN Timina, presente exclusivamente en el ADN Uracilo, presente exclusivamente en el ARN
Vitaminas.
Son compuesto orgánicos, que participan en el metabolismo celular, y no aportan energía. Las producen las plantas. El ser humano sintetiza vit. D, y las vitaminas K y B son producto de algunas bacterias del intestino. De acuerdo a la solubilidad que poseen pueden ser: liposolubles (A, D, E y K) y hidrosolubles (C y complejo B). La falta de vitaminas en la dieta produce Avitaminosis, y el exceso pude causar efectos tóxicos. Funciones: Complejo B. Participan como coenzimas en la respiración celular, y en producción de glóbulos rojos Vitamina C. Antioxidante. Vit. A. Fortalecimientos del nervio óptico. Vit. D. Absorción de calcio. Vit. E. Antioxidante. Vit. K. Interviene en la coagulación. Las vitaminas (del latín vita (vida) + el griego αμμονιακός, ammoniakós "producto libio, amoníaco", con el sufijo latino ina "sustancia") son compuestos heterogéneos imprescindibles para la vida, que al ingerirlos de forma equilibrada y en dosis esenciales promueven el correcto funcionamiento fisiológico. La mayoría de las vitaminas esenciales no pueden ser sintetizadas (elaboradas) por el organismo, por lo que éste no puede obtenerlas más que a través de la ingesta equilibrada de vitaminas contenidas en los alimentos naturales. Las vitaminas son nutrientes que junto con otros elementos nutricionales actúan como catalizadoras de todos los procesos fisiológicos (directa e indirectamente). 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 ésta coenzima o no. Los requisitos mínimos diarios de las vitaminas no son muy altos, se necesitan tan solo dosis de miligramos o microgramos contenidas en grandes cantidades (proporcionalmente hablando) de alimentos naturales. Tanto la deficiencia como el exceso de los niveles vitamínicos corporales pueden producir enfermedades que van desde leves a graves e incluso muy graves como la pelagra o la demencia entre otras, e incluso la muerte. Algunas pueden servir como ayuda a las enzimas que actúan como cofactor, como es el caso de las vitaminas hidrosolubles La deficiencia de vitaminas se denomina avitaminosis mientras que el nivel excesivo de vitaminas se denominahipervitaminosis. Está demostrado que las vitaminas del grupo B son imprescindibles para el correcto funcionamiento del cerebro y el metabolismo corporal. Este grupo es hidrosoluble (solubles en agua) debido a esto son eliminadas principalmente por la orina, lo cual hace que sea necesaria la ingesta diaria y constante de todas las vitaminas del complejo "B" (contenidas en los alimentos naturales).
