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Niveles de organización de los seres vivos: de los bioelementos a las células - características de los seres vivos, las biomoléculas orgánicas



Características de los seres vivos
 Los seres vivos tienen una organización peculiar.
Organización seres vivos es jerárquica, cada nivel se estructura a partir de todos los niveles inferiores a él, y, él mismo actúa como parte estructural de todos los niveles superiores
 Los seres vivos se nutren obtienen la materia y la energía del exterior para mantener sus estructuras, desarrollarse y realizar otras funciones.
Los seres vivos se reproducen generan individuos semejantes a ellos
 Los seres vivos deben mantener constante su medio interno aunque varíe el ambiente
 Lo seres vivos se relacionan
 Los seres vivos tienen un programa genético. Ácidos nucleicos
 Los seres vivos tienen la capacidad de evolucionar.
Material genético de una especie cambia a lo largo de muchas generaciones debido a las mutaciones. Aquellos cambios genéticos que dotan a los individuos de características que les permiten sobrevivir y reproducirse mejor en las condiciones de su medio ambiente irán aumentando en la población. Selección natural.


Organización de los seres vivos
 Varios grados de complejidad estructural niveles de organización
 Nivel atómico-molecular los seres vivos están formados por la misma clase de átomos, los cuales se agrupan y dan origen a una biomolécula
 Nivel celular se organiza a partir de los constituyentes del nivel atómico-molecular. Son las unidades estructurales y funcionales de los seres vivos. Unicelulares constituye también el nivel de organismo
 Nivel pluricelular seres vivos que están formados por másde una célula.
Varios subniveles: tejidos, sistemas de tejidos forman órganos, sistemas de órganos.
Nivel de organización supraindividual los seres vivos se organizan en estructuras más complejas: nivel grupal, nivel población, nivel comunidad, nivel ecosistema y nivel biosfera.
Bioelementos
Son los elementos químicos que constituyen la materia viva y en ella se pueden encontrar aislados o formando parte de las moléculas. Atendiendo a su abundancia, los bioelementos se pueden clasificar en
 Primarios suponen el 96’6% de la materia viva. Carbono (C), oxigeno (O), hidrogeno (H) y nitrógeno (N), seguidos por fosforo (P) y azufre (S).
 Secundarios proporción aproximada del 3’3% son sodio (Na), potasio (K), cloro (Cl), calcio (Ca) y magnesio (Mg). La mayoría se encuentra en el interior de cada célula. Sodio, potasio y cloro actúan en la transmisión del impulso nervioso. El calcio forma parte del carbonato cálcico, magnesio forma parte de la molécula de clorofila
 Oligoelementos: aparecen en la materia viva en una proporción inferior al 0’1% a pesar de encontrarse en cantidades muy pequeñas, son indispensables para el buen funcionamiento de los seres vivos aunque nos todos los seres vivos los tienen.
Biomoléculas son moléculas resultantes de la combinación de diferentes bioelementos. Constituyen los componentes fundamentales de los seres vivos que dan origen a todas las estructuras biológicas. Existen dos grupos de biomoléculas: inorgánicas y orgánicas
Inorgánicas: generalmente no tiene carbono y se encuentran también enel medio inerte. Co2, o2, y el agua biomolécula más abundante en los seres vivos.
El agua
Propiedades del agua son debidas principalmente a su estructura.
Cada molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrogeno, unidos por enlaces covalentes. El átomo de oxigeno es muy electronegativo y atrae los electrones compartidos en los enlaces. Consecuencia molécula de agua existen dos zonas: cargada negativamente cerca del átomo de oxígeno y positiva cerca de los átomos de hidrogeno.
Cada una de estas zonas cargadas se aproxima a la regio de carga opuesta de otra molécula de agua, la fuerza de atracción forma un enlace entre ambas, llamado puente de hidrogeno. Propiedades del agua
 Elevada tensión superficial: superficie del agua expuesta al aire sea difícil de romper debido a que las moléculas de agua de la capa superior se encuentran unidas por puentes de hidrogeno entre si y a las moléculas de agua que están por debajo. Pequeños animales aprovechan esta propiedad para mantenerse sobre el agua y caminar sobre ella.
Elevado calor especifico pueda absorber una gran cantidad de calor mientras que su temperatura solo asciende ligeramente, ya que parte de esa energía ha sido utilizada para romper los enlaces de hidrogeno existentes entre sus moléculas. Esta propiedad hace que el agua funcione como buen amortiguador térmico porque mantiene la temperatura interna de los seres vivos a pesar de las variaciones externas.
Alto calor de vaporización hace que el agua absorba mucho calor al pasar del estado líquidoal gaseoso, ya que para que una molécula se separe de las adyacentes han de romperse los puentes de hidrogeno y, para ello, se necesita una gran cantidad de energía. Así, cuando el agua se evapora en la superficie de un animal o de una planta. Absorbe gran parte del calor del entorno. Esta propiedad es utilizada como mecanismo de regulación térmica.
Elevada conductividad térmica permite transportar rápidamente el calor hacia sus alrededores. Ayuda a moderar la temperatura de la atmosfera y afecta al clima.
Su polaridad hace que el agua sea un buen disolvente porque disocia las sales y otros compuestos iónicos en sus cationes y aniones son atraídos con fuerza por los dipolos de agua y se impide su unión. Debido a su polaridad, el agua disuelve con facilidad otros compuestos no iónicos.
Capilaridad provoca que las moléculas que están en contacto con las paredes sean atraídas por la superficie cargada. A medida que las moléculas de agua son empujadas hacia arriba por esta tracción adhesiva, la atracción cohesiva hace que otras moléculas de agua formen un hilo de moléculas. Como resultado hilo de agua se moverá hasta que la atracción quede contrarrestada por la fuerza de la gravedad al ir aumentando el peso del hilo de agua
 Favorece las reacciones químicas debido a que las sustancias que están disueltas en ella se mueven continuamente y tienen la posibilidad de chocar unas con otras y reaccionar. El agua participa en muchas reacciones química que tiene lugar en los seres vivos.
Sales minerales
Compuestos inorgánicosque se encuentran en los seres vivos en forma sólida o en disolución.
Sales en estado sólido tienen una misión estructural. Las sales en disolución dan lugar a aniones y cationes. Los principales son:
 Cationes: Na+,K+, Ca2+ y Mg2+
 Aniones: cloruros, Cl-; carbonatos, Co3 2-
Osmosis se produce cuando dos disoluciones de distinta concentración están separadas por una membrana semipermeable que permite el paso del disolvente, pero nada o casi nada de soluto.
Así las moléculas del disolvente, normalmente el agua, pasan de la solución diluida a la concentrada hasta igualar las concentraciones de soluto.
Si el medio es hipotónico, el agua tiende a entrar en la célula para equilibrar la concentración, hipertónico, el agua tiende a salir para igualar la concentración, y si el medio es isotónico, se ejerce la misma presión del agua para entrar o salir

Las biomoléculas orgánicas
Se encuentran únicamente en los seres vivos y siempre presentan carbono. Estas moléculas se agrupan en cuatro clases: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Glúcidos
Compuestos por carbono (C), hidrogeno (H) y oxigeno (O).

Monosacáridos sabor dulce y se disuelven en agua. Son la principal fuente de energía inmediata para la mayoría de los seres vivos
Tienen de tres a siete átomos de carbono y son los monómeros o unidades a partir de los cuales se forman los disacáridos, polisacáridos y oligosacáridos.
Pentosas caben destacar la desoxirribosa y la ribosa forman parte del ADN y ARN; y la ribulosa que cumple un importante papel en lafotosíntesis. Hexosas están: glucosa células; fructosa frutos y miel; galactosa leche
 Disacáridos tiene sabor dulce y se disuelven en agua. Se utilizan para almacenar energía a corto plazo especialmente en las plantas. Se obtienen a partir de la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico. Cuando se necesita energía, se hidrolizan, es decir, se rompen en las dos moléculas de monosacárido que los constituían.
Entre los disacáridos más importantes se encuentran
 Sacarosa o azúcar de caña o de remolacha se forma por la unión de una molécula de glucosa y una fructosa
 Oligosacáridos: se obtienen por la unión de unos pocos monosacáridos. Función es actuar como señal de identidad de las células se encuentran en la membrana plasmática unidos a glúcidos o proteínas. Se forman por la unión de algunos monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos
 Polisacáridos: son los glúcidos más complejos. Se forman a partir de muchos monosacáridos unidos mediante enlace O-glucosídicos. No tienen sabor dulce ni se disuelven en agua. Mas importantes glucógeno y el almidón (función reserva energética) y celulosa y quitina (función estructural).
Glucógeno: molécula de reserva energética animal. Células animales, la glucosa se almacena en los músculos y en el hígado.
Almidón: es un polisacárido propio de las células vegetales abundante en los órganos de reserva, como semillas y tubérculos. La base de la dieta alimenticia de gran parte de la humanidad.
Celulosa: molécula orgánica más abundante sobre la superficie de la tierra
Quitina: forma parte del exoesqueleto de los artrópodos y de las paredes celulares de los hongos.

Lípidos
Los lípidos son biomoléculas químicamente muy diversas, formadas por carbono (C), oxigeno (O), hidrogeno (H) y, en algunos casos, por fosforo (P), nitrógeno (N) o azufre (S).
Son solubles en agua, aunque al ser agitados forman una mezcla temporal llamada emulsión. Son solubles en disolventes orgánicos no polares. Entre los más importantes se encuentran las grasas, las ceras, los fosfolípidos, los terpenos y los esteroides.
Grasas: se forman por la unión de una molécula de glicerina y tres moléculas de ácido graso. Las grasas almacenan el doble de energía que los azucares en la misma masa de sustancia. Reserva energética en tejido adiposo.

Ceras: se encuentran presentes tanto en los vegetales como en los animales y ejercen una función protectora y también función aislamiento térmico y mecánico. Se forman por la unión de un ácido graso y un alcohol mediante un enlace Ester.

Fosfolípidos: son lípidos en cuya composición interviene el fosforo. Su estructura molecular permite que se formen finas películas en una superficie acuosa, por lo que son los constituyentes básicos de las membranas celulares.
 Terpenos: son lípidos de origen vegetal dan coloración a los órganos vegetales y participan en la síntesis de las vitaminas A, K y E. Algunos son responsables del olor característico de algunas plantas (mentol).
Esteroides: hormonas sexuales, las sales biliares, la vitamina D y el colesterol (que forma partede las membranas celulares animales) entre otros.

Proteínas
Son macromoléculas formadas por la polimerización de monómeros, los aminoácidos, los cuales están compuestos por carbono (C), oxigeno (O), hidrogeno (O), nitrógeno (N) y algunos también azufre (S).
Los aminoácidos se unen mediante enlaces péptidos para formar proteínas
La secuencia o estructura primaria de una proteína es el orden en que se unen los aminoácidos. Cada variación en el número o en la secuencia de los aminoácidos da lugar a una proteína diferente. Las cadenas de aminoácidos se pliegan para formar la estructura secundaria de la proteína, que al volverse a plegar origina su estructura terciaria. La asociación de varias cadenas produce la estructura cuaternaria de la proteína
El plegamiento ordenado y jerárquico de la secuencia de aminoácidos origina la estructura espacial típica de cada proteína, la cual a su vez determina su función. La pérdida de la estructura espacial de una proteína se denomina desnaturalización y se acompaña siempre de la pérdida de su función biológica. La desnaturalización puede ser causada por variaciones del pH o por calor.
Principales funciones
 Estructural: forman parte de las membranas celulares, del citoesqueleto, de las fibras de huso mitótico y de los ribosomas. El colágeno es la proteína de los huesos y cartílagos, y la queratina proporciona dureza al pelo, la piel y los cuernos.
Transportadora: ciertas proteínas son capaces de unirse a determinadas sustancias y transportarlas por el organismo. La hemoglobina delos glóbulos rojos es la proteína que transporta el oxígeno por la sangre
 Hormonal: insulina es la proteína hormonal que regula la cantidad de glucosa en la sangre y su falta produce diabetes.
 Inmunológica: proteínas más importantes que el organismo produce para defenderse de los agentes nocivos se llaman anticuerpos
 Enzimática: enzimas son proteínas que actúan como biocatalizadores, es decir, aceleran las reacciones internas de un organismo

Ácidos nucleicos
Son biomoléculas formadas por carbono (C), oxigeno (O), hidrogeno (H), nitrógeno (N) y fosforo (P). Son polímeros formados por la repetición de unas unidades que serían los nucleótidos. Los nucleótidos se componen de un grupo fosfato, una pentosa y una base nitrogenada. La pentosa puede ser la ribosa o la desoxirribosa, y la base nitrogenada puede ser adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) o uracilo (U).
Los nucleótidos se unen unos a otros mediante un enlace fosfodiester. Cada cadena de nucleótidos se caracteriza por la secuencia de sus bases nitrogenadas. El ácido desoxirribonucleico o ADN es el portador del mensaje genético.
Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas formadas o parte de los cromosomas y también en otros orgánulos celulares, como las mitocondrias y los cloroplastos; mientras que en las células procariotas se encuentra en el citoplasma. Está constituido por dos cadenas de nucleótidos complementarias enrolladas en forma de una doble hélice.
ADN está compuesto por una pentosa, la desoxirribosa, y ácido fosfórico que formanel esqueleto de la doble hélice; las bases nitrogenadas se sitúan en el interior de la misma. La adenina (A) se une con la timina (T), y la guanina (G) con la citosina (C).
Ácido ribonucleico o ARN se forma mediante un proceso de copia del ADN. Existen diversos tipos de ARN diferenciados tanto estructural como funcionalmente. (Se diferencia de ADN en la pentosa y en una base nitrogenada. En ARN en vez de timina (T) hay uracilo (U)):
 ARN mensajero (ARNm): son copias de las secuencias de nucleótidos codificadas del ADN
 ARN ribosómico (ARNr): se localiza en los ribosomas.
ARN de transferencia (ARNt): transporta los aminoácidos a los ribosomas. La molécula de ADN tiene la capacidad de replicación o autoduplicarse y gracias a ello los organismos transmiten la información genética a sus descendientes. Información genética en el orden que siguen nucleótidos. Dirige la síntesis de todos los tipos de proteínas de un organismo. El mensaje contenido en un gen se descifra mediante la transcripción y la traducción
 Por medio de la transcripción, la información genética contenida en un gen es copiada en forma de una molécula de ARNm. Este proceso se realiza en el núcleo de la célula.
 En el citoplasma de la célula los ribosomas traducen la información genética que lleva el ARNm en una proteína de la siguiente forma
 Los ARNt transportan los aminoácidos a los ribosomas y los colocan según el orden que les indica el ARNm
 Los ribosomas se van deslizando por la molécula de ARNm uniendo los aminoácidos hasta formar la proteína


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