INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA:METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA

Docente: Pía Ávila G.

Microscopio empleado por Robert Hooke

Dibujo hecho por Hooke de un corte delgado de corcho

Primer microscopio compuesto fue creado a fines del siglo XVI

Microscopista¿Por qué los corchos de

la botellas retienen el aire?

Primer científico que observó gotas de agua de estanque, describiendo

en ella pequeños “animalillos”Describió las formas de la bacterias que había en el agua con pimienta y

del raspado de sus dientes

1838

• concluyo: Todas las plantas están formadas por células y el embrión tuvo su origen en una sola célula

Dogmas de las teoría Celular:• Todos los organismos están compuestos de una o mas células• La célula es la unidad estructural de la vida

1839

• concluyo: plantas y animales eran estructuras muy similares

Schleiden y Schwann concluyeron que las células podían originarse de materias no celulares

Tercer dogma:• Las células de originan de una preexistente

1855

MATERIA VIVA

• Las funciones vitales a las que hacemos referencia son el metabolismo y la autoperpetuación.

• El metabolismo

El conjunto de reacciones químicas que le permite a los organismos la producción de nuevos materiales y energía

• Autoperpetuación

Permite que se mantengan como individuos y como especie.

Moléculas: orgánicas e inorgánicas

CHONPS

Elementos biológicamente importantes

6 constituyen el 99% de todos los tejidos vivos

92 elementos en la naturaleza

CHNOPS

Composición atómica de tres organismos

representativos

Elemento Humano Alfalfa Bacteria

Carbono 19,37% 11,34% 12,14%

Hidrógeno 9,31% 8,72% 9,94%

Nitrógeno 5,14% 0,83% 3,04%

Oxígeno 62,81% 77,90% 73,68%

Fósforo 0,63% 0,71% 0,60%

Azufre 0,64% 0,10% 0,32%

CHNOPS

Total: 97,90% 99,60% 99,72%

MACROMOLÉCULAS

COMPLEJOS MACROMOLECULARES

LA CÉLULA

NIVELES DE JERARQUIZACION DE LA MATERIA

MATERIA VIVA

Bioelementos

Biomoléculas

Primarios

Enlaces Químicos

Secundarios oligoelementos

Inorganico

Orgánico

Estructural

Energética

Dinámica

Agua

Minerales

Glúcidos

Lípidos

Proteínas

Ac. nucleicos

Formada por

Por su abundancia son

Establecen

Formando

FunciónTipo

ELEMENTOS MINERALES

• MACROELEMENTOS: Elementos inorgánicos presentes en los sistemas vivos en una concentración superior al 1%. También se les denomina Bioelementos primarios.

» Carbono (C)» Hidrógeno (H)» Oxígeno (O)» Nitrógeno (N)

MACROELEMENTO: CARBONO

- Componente universal de los compuestos orgánicos.

- Forma parte de los esqueletos carbonados de tales compuestos.

- Forma parte de algunas moléculas inorgánicas (CO2).

C

Esqueletoscarbonados

Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el Oxígeno, el Hidrógeno, el Nitrógeno, etc., permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas .

� Estos presentan características físicas y químicas diferentes.

� Dan a las moléculas orgánicas propiedades específicas.

� Aumenta las posibilidades de formación de nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los diferentes grupos.

GRUPOS FUNCIONALES

Las propiedades químicas específicas de la molécula orgánica obedecen en particular a estos grupos funcionales.

MACROELEMENTO: HIDROGENO

- También forma parte de los compuestos orgánicos constitu-

yendo moléculas hidrocarbonadas. - Forma parte además de algunas moléculas inorgánicas de

vital importancia para los seres vivos, como es el agua.

H

Atomo de carbonoAtomo de carbono

Atomo de hidrógenoAtomo de hidrógeno

Atomo de oxígenoAtomo de oxígeno

AlcoholAlcohol

- Elemento constituyente del O2 , del H2O y del CO2.- Forma parte de los compuestos orgánicos.

- Participa en la cadena transportadora de electrones.

O

O3 H2O

AIRE (O2)

MACROELEMENTO: OXIGENO

MACROELEMENTO: NITROGENO

- Forma parte de las proteínas.

- Forma parte de los ácidos nucleicos. (ADN y ARN) - Forma parte de los lípidos complejos.

N

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS

S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl

4,5%

ELEMENTOS MINERALES

• MICROELEMENTOS: Elementos inorgánicos presentes en los sistemas vivos en una concentración que va desde el 0,05 al 1%.También se

les conoce como Bioelementos secunda- rios.

• Ellos son:* Sodio (Na) * Magnesio ( Mg)* Potasio (K) * Fosforo (P)* Cloro (Cl) * Azufre (S)* Calcio (Ca)

OLIGOELEMENTOS

Elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo.

Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo y Sn.

ELEMENTOS MINERALES

• ELEMENTOS TRAZA: Elementos inorgánicos presentes en los sistemas vivos en una concen- tración inferior a 0,05 %. También se les conoce como Oligoelementos.

• Ellos son:* Fierro (Fe) * Boro (B) * Cobre (Cu) * Vanadio (Va)* Manganeso (Mn) * Zinc (Zn)* Silicio (Si) * Cobalto (Co)* Molibdeno (Mo) * Yodo (I)

• Acidos nucleicos: (ARN, ADN).• Hidratos de Carbono: (mono,

di, oli, polisacáridos).• Lípidos: TAG, FL, Esteroides• Proteínas: péptidos,Proteínas

conjugadas (núcleo, glico, cromo, lipoproteínas)

MACROMOLECULAS

COMPOSICION ELEMENTAL APROXIMADA EN EL CUERPO HUMANO (en peso seco)

HIERRO

Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno.

Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas

Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo

Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.

Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina

Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas

Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre

Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo

Actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.

Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas

Alimentación

Metabolismo

CATABOLISMO (fase destructiva)

Características fisiológicas de la célulaCaracterísticas fisiológicas de la célula

• Absorción:Absorción: capacidad de captar sustancias del medio circundante.• Secreción:Secreción: ciertas células están capacitadas para transformar las moléculas

absorbidas en un producto especifico, que luego será eliminado bajo la forma de secreción.

• Excreción:Excreción: las células pueden descartar productos de desecho formados por sus procesos metabólicos.

• Respiración:Respiración: las células producen E mediante la utilización de O2 absorbido en la oxidación de nutrientes. Esta degradación de los alimentos (consume O2) se denomina respiración celular.

• Irritabilidad:Irritabilidad: capacidad de la célula de reaccionar frente a un estimulo ( luz, acción mecánica o química). Células nerviosas poseen mas exacerbada esta característica.

• Conductividad:Conductividad: capacidad de transmitir un impulso. Esta y la irritabilidad son principales propiedades de las células nerviosas.

• Contractilidad:Contractilidad: capacidad de una célula de acortarse en una dirección determinada. Característica principal de células musculares.

• Reproducción:Reproducción: las células poseen la capacidad de renovarse por crecimiento y por división. El crecimiento celular esta limitado por la síntesis de una mayor cantidad de sustancia celular, mientras que mediante la división celular se generan células nuevas, por partición de las existentes

ESTADOS DEL AGUA

SólidoSólido GaseosoGaseoso LíquidoLíquido

MOLECULAS ANFIPATICAS

Hidrofílica(Polar)

Hidrofóbica(Apolar)

AGUA LIBRE

95 % del aguatotal del orga-nismo.

MoléculaMoléculaRedRed

Puente HidrógenoPuente Hidrógeno

AGUA LIGADA

• Agua que se encuentra asociada a moléculas polares; iones, proteínas, etc. (5 %)

Proteína

H2O H2O

H2O H2O

H2O H2O

ENLACES NO COVALENTES

Existen varios tipos de enlaces: iónicos, de hidrógeno, interacciones de van der Waals, uniones hidrofóbicas.

Los enlaces no covalentes requieren menos energía para romperlos que en el caso de los enlaces covalentes.

Los enlaces no covalentes son necesarios para la mantención de la estructura tridimensional de algunas macromoléculas y estabilizar asociaciones específicas entre ellas

Molécula Polar• Molécula de agua se comporta como un dipolo.• El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y

atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace, por lo tanto la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra.

• Presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar.

Alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, y el hidrogeno carga positiva

ENLACES DE HIDROGENO

O

4 vértices, dos carga + y dos carga -

Las regiones de cargas opuestas de cada molécula de agua se atraen, esta fuerza de atracción forma un enlace, que se conoce como enlace o puente de hidrógeno.

Las uniones de hidrógeno son responsables de las propiedades químicas y biológicas del agua.

Las moléculas con uniones polares que forman uniones de

hidrógeno con el agua se pueden disolver en ella y

se llaman hidrofílicas

Agua-agua Metanol-agua

Metilamina-agua