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TEMA 1

LOS SERES VIVOS:Organización

Composición y función

BIOLOGÍABIOLOGÍA

Otras áreas de la Biología:Otras áreas de la Biología:• Bioquímica.Bioquímica.• Antropología.Antropología.• Etología.Etología.• BiotecnologíaBiotecnología• (Biología celular = Citología e Histología)(Biología celular = Citología e Histología)

1.- FUNCIONES1.- FUNCIONES DE LOS SERES DE LOS SERES VIVOSVIVOS

• Todos los seres vivos, sin excepción realizan una serie de funciones absolutamente indispensables para poder mantenerse vivos.• Estas funciones son características exclusivas de los seres vivos, es decir sólo los organismos vivos pueden realizarlas.

• Son tres:• Función de nutrición.• Función de relación• Función de reproducción

FUNCIONESFUNCIONES DE LOS SERES VIVOSDE LOS SERES VIVOSUn ser vivo es un conjunto de materia

inorgánica y orgánica organizadas

RELACIÓN CON EL MEDIO (intercambio de información con

el medio)

REPRODUCCIÓN (fabricación de copias

autónomas)

DESARROLLO (incremento de biomasa con

autoorganización antientrópica)

…y con información genética que se expresa en forma de proteínas

…con las siguientes funciones

La propiedad que tienen los organismos de autoorganizarse a partir

del entorno y de autoperpetuarse mediante un código genético traducido

en proteínas

¿Qué es la VIDA?

La célula es la unidad más elemental que cumple estos requisitos (seres vivos unicelulares y pluricelulares)

¿Un virus es un ser vivo?

¿Un virus es una célula?

FUNCIONES VITALESFUNCIONES VITALES2.- Función de nutrición

Mediante la función de nutrición los organismos vivos obtienen la materia y energía que necesitan del medio que les rodea.

Hay dos tipos:

• NUTRICIÓN AUTÓTROFA

• NUTRICIÓN HETERÓTROFA

FUNCIONES VITALESFUNCIONES VITALES3.- Función de relación

La relación consiste en captar los cambios que se producen en el entorno y poder reaccionar ante ellos.

Los cambios que se producen en el medio son los ESTÍMULOS.

Las reacciones producidas por el organismo son las RESPUESTAS.

FUNCIONES VITALESFUNCIONES VITALES4.- Función de reproducción

• ASEXUAL

La finalidad de la reproducción es la perpetuación de las especies, produciendo individuos semejantes a sus progenitores.

• SEXUAL

Un individuo se escinde en dos o más partes.En cada célula se duplica el ADN y se divide (MITOSIS)

Forma más evolucionada.Requiere la intervención de dos individuos.En cada uno se producen GAMETOS o células sexualesLos gametos se forman mediante MEIOSIS.Cada célula divide su ADN y luego ocurren dos divisionesPor lo que se forman 4 células HAPLOIDES

2.-La organización de los seres vivos (niveles de 2.-La organización de los seres vivos (niveles de organización)organización)

2.-La organización de los seres vivos (niveles de organización)2.-La organización de los seres vivos (niveles de organización)

•Biosfera

Ecosistema

•Comunidad (biocenosis)

•PoblaciónGrupo

•Individuo (organismo)

•Sistema (aparato)

•Órgano

•Tejido

•Célula•OrgánuloMolécula

•Átomo

CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS• Complejidad - uniformidad molecular.

• Nutrición• Automantenimiento. Palabra clave: Metabolismo

•Relación.• Respuesta / estimulo ambientales• Autorregulación

•Reproducción.• Asexual• Sexual Herencia y Variación

•Celulares: Están compuestos por células

CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

• Organización jerárquica:Partículas: protones, electrones y neutrones Átomo: hidrógeno, Calcio, Azufre... Molécula: ADN, ARN, proteínas... Macromolécula: conjunto de moléculas. Orgánulos: núcleo, membrana... Célula: neuronas, hepatocitos... Tejido: conjuntivo, muscular... Órgano: cerebro, corazón... Sistema: circulatorio, endocrino... Aparato: respiratorio, digestivo... Individuo: seres humanos, salmones... Población: ciudades, conjunto de truchas de un río... Comunidad: aves de un bosque, peces de un lago... Ecosistema: río, bosque... Bioma: la sabana, la tundra... Ecosfera : La Tierra Biosfera: Conjunto de seres vivos del planeta.

•Programa genético•ADN y ARN: Dirige el desarrollo de los organismos.

•Capacidad de evolucionarMaterial genético cambia aparición de nuevas características.

3-Constituyentes químicos de los seres 3-Constituyentes químicos de los seres vivosvivos

BioelementosBioelementos• Primarios o esenciales (CHONPS) Primarios o esenciales (CHONPS)

(96,6%). Forman enlaces covalentes(96,6%). Forman enlaces covalentes Cadenas …C-C-C-C-C=C-C…Cadenas …C-C-C-C-C=C-C…

• Secundarios (Ca, Na, K, Mg, Cl) Secundarios (Ca, Na, K, Mg, Cl) (3,3%). Contracción muscular, (3,3%). Contracción muscular, sinapsis neuronal, fotosíntesis…sinapsis neuronal, fotosíntesis…

• Oligoelementos (Fe, I, Mn, Cu, Zn,) Oligoelementos (Fe, I, Mn, Cu, Zn,) (0,1%). Cofactores enzimáticos(0,1%). Cofactores enzimáticos

BiomoléculasBiomoléculas• InorgánicasInorgánicas

Agua (60-90% en seres vivos)Agua (60-90% en seres vivos) Sales mineralesSales minerales

• OrgánicasOrgánicas GlúcidosGlúcidos LípidosLípidos ProteínasProteínas Ácidos nucléicosÁcidos nucléicos

Constituyentes químicos de los seres vivos

• BIOELEMENTOS

CONSTITUYENTES QUÍMICOS DE LOS SERES VIVOS

• BIOMOLÉCULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS

• INORGÁNICAS• AGUA

• SALES MINERALES

• ORGÁNICAS

• GLÚCIDOS

• LÍPIDOS

• PROTEÍNAS

• ÁCIDOS NUCÉICOS

EL AGUALA MOLÉCULA

ELECTRONEGATIVIDAD.

POLARIDAD.

ENLACES O PUENTES DE HIDRÓGENO.

Alrededor de cada molécula de agua se disponen otras moléculas unidas por puentes de hidrógeno, que permite que se forme en el seno del agua una estructura ordenada de tipo reticular, responsable en gran parte del comportamiento anómalo y de sus propiedades físicas y químicas.

EL AGUAIMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA

1.Es el principal disolvente biológico.

1.Elevada capacidad térmica Puentes de hidrógeno

2.Alcanza su densidad máxima Líquido

LAS SALES MINERALESSALES PRECIPITADAS

Constituyen estructuras sólidas:

• Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas).

• Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueletos externos de corales, moluscos y artrópodos, así como estructuras duras.

• Fosfato de calcio: esqueleto de vertebrados.

LAS SALES MINERALESSALES DISUELTAS

Dan lugar a aniones y cationes.

También se pueden disolver en agua la sal con el agua a simple vista no se ve, por eso de llama sales minerales disueltas.

Funciones: 1. Reguladoras

2. EspecificasFenómenos Osmóticos

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICASÁTOMO DE CARBONO

La capacidad de los átomos de carbono para formar enlaces covalentes es de extraordinaria importancia en los sistemas vivos. Un átomo de carbono tiene cuatro electrones en su nivel energético exterior. Puede compartir cada uno de estos electrones con otro átomo, formando enlaces covalentes hasta con cuatro átomos, que pueden ser de carbono o diferentes (los más frecuentes son hidrógeno, oxígeno y nitrógeno). Esto le permite formar largas cadenas de C (macromoléculas).

CARBONO- ESTRUCTURACARBONO- ESTRUCTURATRIDIMENSIONALTRIDIMENSIONAL

Estereoquímica:Distribución  de  los  átomos Estereoquímica:Distribución  de  los  átomos  de  una  molécula  en  el  espacio  de  una  molécula  en  el  espacio  tridimensional. tridimensional.

Estereoisómeros:  moléculas  que  contienen Estereoisómeros:  moléculas  que  contienen  los  mismos  enlaces  químicos  pero  con  los  mismos  enlaces  químicos  pero  con  diferente  configuración  o  distribución  diferente  configuración  o  distribución

CARBONO- ESTRUCTURACARBONO- ESTRUCTURATRIDIMENSIONALTRIDIMENSIONAL

Isómeros Isómeros estructuralesestructurales

Isómeros Isómeros geométricosgeométricos

EniantómerosEniantómeros

Grupo tiol

- SH

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICASLa polimerización y la formación de biomoléculas.

Monómeros y polímeros

GLUCIDOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

CONCEPTO

Son sustancias formadas por C, H, O en los mas sencillos, la formula general es CnH2nOn, por la proporción de H y O es igual que el agua, también se les puede llamar hidratos de carbono.

Los átomos de carbono están unidos a grupos alcohólicos (-OH), llamados también radicales hidroxilo y a radicales hidrógeno (-H).

En todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace (C=O). El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído (-CHO), o un grupo cetónico (-CO-).

GLUCIDOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

• Monosacáridos se nombran atendiendo al nº de carbonos que presenta la molécula:

• Tetrosas: cuatro carbonos• Pentosas: cinco carbono• Hexosas: seis carbonos

• Según el grupo funcional• CETOSAS• ALDOSAS

GLUCIDOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

CLASIFICACIÓN

Monosacáridos• Ribosa

• Desoxirribosa• Ejemplos

Glucosa

Galactosa

Fructosa

Disacáridos• Enlace glicosídico

• Ejemplos Maltosa

Lactosa

Sacarosa

Polisacáridos• Vegetal

• Celulosa (E)

• Almidón (R)

• Animal• Quitina (E)

• Glucogeno (R)

GLUCIDOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

FUNCIONES

Combustible celular Energía

Almacén de reserva energético

Componentes estructurales

LIPIDOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

CONCEPTO

Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre .

Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas dos características:

1. Son insolubles en agua.2. Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etc.

H-(CH2)n -CO-O- R

Clasificación lípidos• Saponificables. De su hidrólisis se obtienen ácidos

grasos. Grasas, fosfolípidos, glucolípidos y ceras.

•Insaponificables. Su hidrólisis no libera ácidos grasos: Esteroides y terpenos.

LÍPIDOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

CLASIFICACIÓN

Ac. esteárico

Ac. oleico

Grasas• Saturadas

• Insaturadas

Ceras • Monoalcohol de cadena larga

Esteroides • Colesterol• Vitamina D• Hormonas

Fosfolípidos

• Estructura bipolar

• Bicapas lipídicas

LÍPIDOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

FUNCIONES

Reserva energética Energía

Estructural Bicapas lipídicas

Reguladora Hormonas

VitaminasEsteroides

BICAPAS LIPÍDICAS: Los fosfolipidos se ensamblan espontáneamente mediante

interacciones hidrofóbicas formando diversas estructuras en medio acuoso

Aceites y sebos.

Líquidos Aceites

Aceites y sebos.

Sólidos Sebos

Grasas o acilglicéridos• Constituidas por 1, 2 o 3 ácidos grasos unidos a una molécula

de glicerol.• Más abundantes son los triacilglicéridos 3 ácidos grasos +

glicerol.

PROTEÍNAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

CONCEPTO

• Las proteínas son las macromoléculas que se encuentran en más cantidad en las células vivientes.

• Son el instrumento molecular a través del cual se expresa la información genética.

• Todas las proteínas desde las más sencillas hasta las más complejas están constituidas por el mismo tipo de subunidades: 20 aminoácidos.

• Las proteínas están constituidas por cadenas de aminoácidos, unidos por un tipo específico de enlace covalente.

AMIN

OÁC

IDO

S - 2

0

PROTEÍNAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

ESTRUCTURAL TRIDIMENSIONALLa estructura tridimensional de una proteína es un factor determinante en su actividad biológica. Tiene un carácter jerarquizado, es decir, implica unos niveles de complejidad creciente que dan lugar a 4 tipos de estructuras: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

DESNATURALIZACION Y RENATURALIZACION

La desnaturalización de una proteína se refiere a la ruptura de los enlaces que mantenían sus estructuras conservándose solamente la primaria. Los agentes que pueden desnaturalizar a una proteína pueden ser: calor excesivo; sustancias que modifican el pH; alteraciones en la concentración; alta salinidad; agitación molecular; etc... La desnaturalización puede ser reversible (renaturalización) pero en muchos casos es irreversible.

PROTEÍNAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

FUNCIONES1. Estructural

1. Colágeno

2. Queratina

2. Transportadora1. Hemoglobina

3. Reguladora1. Insulina

2. Hormona del crecimiento

4. Contractil1. Actina/Miosina

5. Defensa inmunitaria1. Anticuerpos

6. Enzimatica o biocatalizadora

PROTEÍNAS ENZIMÁTICASCONCEPTO

Las enzimas en biología sirven para controlar, acelerándolas, las reacciones químicas. Son sustancias de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas siempre que sea termodinámicamente posible. En estas reacciones, las moléculas sobre las que actúa la enzima en el comienzo del proceso son llamadas sustratos, y estas los convierten en diferentes moléculas, los productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran en tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas

PROTEÍNAS ENZIMÁTICASPROPIEDADES

Es de destacar que las enzimas son específicas.

1. Una enzima puede actuar sobre un substrato o un grupo de substratos relacionados (especificidad de substrato) pero no sobre otros. 2. Otras enzimas, sin embargo, tienen especificidad de acción al realizar una acción determinada pero sobre múltiples substratos; Debido a estaespecificidad de las enzimas existen en la célula miles de enzimas diferentes.

La especificidad de las enzimas ha llevado a comparar a éstas con llaves y a los substratos con cerraduras (modelo de la llave y la cerradura).

ÁCIDOS NUCLÉICOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

CONCEPTOSon polímeros constituidos por la unión mediante enlaces químicos de unidades menores llamadas nucleótidos.

Los nucleótidos están formados por:

1. base nitrogenada (BN)2. azúcar (A) 3. ácido fosfórico (P)

unidos en el siguiente orden: PABN

O N

NN

N

NH2

OHOH

CH2OP-O

O

O-

HH H

Pentosa Base

NucleósidoFosfato

Nucleótido

James Watson Francis Crick

Maurice Wilkins

Rosalind Franklin

DESCUBRIMIENTO DEL ADN

¿Cuáles fueron los ganadores del Premio Nobel?

Oh! Eureka

Nobel

Nobel

Nobel

ÁCIDOS NUCLÉICOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

TIPOS

• DNA (ácido desoxirribonucleico)• Azúcar: Desoxirribosa• Bases:

• Citosina• Timina• Adenina• Guanina

Doble cadena

• RNA (ácido ribonucléico)• Azúcar: ribosa• Bases:

• Citosina• Uracilo• Adenina• Guanina

Cadena simple

ÁCIDOS NUCLÉICOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

ESTRUCTURA Y FUNCION DEL ADNLa secuencia de los nucleótidos.Es la secuencia de nucleótidos de una cadena o hebra. La estructura del ADN viene determinada por el orden de los nucleótidos en la hebra o cadena de la molécula. Para indicar la secuencia de una cadena de ADN es suficiente con los nombres de las bases o su inicial (A, T, C, G) en su orden correcto y los extremos 5' y 3' de la cadena nucleotídica.

Así, por ejemplo:5‘- ACGTTTAACGACAAGGACAAGTATTAA - 3'

Función:• Información codificada : 5‘- ACGTTTAACGACAAGGACAAGTATTAA - 3‘• Capacidad de duplicarse• Sirve para elaborar las proteínas celulares.

Ácidos nucleicosÁcidos nucleicos

Grandes moléculas Grandes moléculas formadas por tres formadas por tres subunidades:subunidades:Una pentoda (ribosa o Una pentoda (ribosa o

desoxiribosa).desoxiribosa).Un ácido fosfórico.Un ácido fosfórico.Base nitrogenada.Base nitrogenada.

Bases nitrogenadas pueden ser:Bases nitrogenadas pueden ser:Púricas: Adenina y GuaninaPúricas: Adenina y GuaninaPirimidínicas: Citosina, Timina o UraciloPirimidínicas: Citosina, Timina o Uracilo

Enlace fosfodiesterEnlace fosfodiester

OH del C3 de OH del C3 de una pentosa una pentosa reacciona reacciona con el grupo con el grupo OH del OH del ácido ácido fosfórico.fosfórico.

ÁCIDOS NUCLÉICOS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

ESTRUCTURA, TIPOS Y FUNCIÓN DEL ARNLa secuencia de los nucleótidos.Al igual que el ADN, se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucleótidos.

Tipos y función.

1. ARNm: Copia informacion del ADN y la lleva al citoplasma.2. ARNt: Transportan los aminoácidos (aa) a los ribosomas para dar lugar a las

proteínas.3. ARNr: Forma parte de los ribosomas.

Replicación del ADN• Proceso Proceso

semiconservativo. semiconservativo. Las dos hebras se Las dos hebras se separan y cada una separan y cada una sirve de molde sirve de molde para la síntesis de para la síntesis de una nueva hebra.una nueva hebra.

• VIDEOVIDEO

ADN POLIMERASA

3´

3´

SÍNTESIS DE PROTEINAS

• 2 Pasos2 Pasos::• 1º Transcripción ADN 1º Transcripción ADN ARNm ARNm• 2º Traducción ARNm 2º Traducción ARNm Proteinas Proteinas

.

.

Transcripción• Síntesis de ARNm. ARN Síntesis de ARNm. ARN

polimerasa coloca los polimerasa coloca los nucleotidos. nucleotidos. (Recordad U en vez (Recordad U en vez de T).de T).

VIDEO

TRADUCCIÓN• Síntesis de una proteína en los ribosomas.Síntesis de una proteína en los ribosomas.• Información de ARNm codificada en forma de Información de ARNm codificada en forma de

tripletes (codones), cada tres bases tripletes (codones), cada tres bases determinan un aminoácido.determinan un aminoácido.

Los aa son transportados por los ARNt Los ARNt tienen un

anticodón complementario del codón del ARNm

Los aa van uniendose por enlaces peptídicos proteina

VÍDEO

• VIDEOVIDEO

ANIMACIÓN EJERCICIO

CÓDIGO GENÉTICOCÓDIGO GENÉTICO

• ADN: ADN: 5– GGTACGTAGCTA –35– GGTACGTAGCTA –3• 1º Hebra ADN complementaria1º Hebra ADN complementaria• 2º ARN m2º ARN m• 3º Proteína3º Proteína

ANIMACIÓN EJERCICIO

Ejercicio 13• Lugol: color amarillento que

en presencia de almidón pasa a violeta.

• Felhing: color azul pasa a rojo en presencia de azucar reductor CARBONILO INTACTO PUEDE REACCIONAR. Monosacáridos y Disacáridos excepto Glucosa+Fructosa

VIDEO

MonosacáridoDisacárido Glucosa+ glucosa

Disacárido Glucosa+ fructosa

2 monosacáridos Glucosa y fructosaPolisacárido

Monosacárido

Disacárido Glucosa+ lactosa

• Gráfica actividad de una enzima a diferentes concentraciones de sustrato.

• 2 muestras de ácidos nucleicos y se observaron las siguientes proporciones de bases

ADN

ARN

28% 22% 22%

14% 35%