Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
1 Biología Primer parcial La biología es el estudio de los seres vivos. El ser vivo es aquella estructura, organismo, o materia organizada que cumple una serie de propiedades: Organización específica: los seres vivos muestran un alto grado de organización y complejidad. El esquema general de organización es el siguiente. Átomos Moléculas inorgánicas Moléculas orgánicas Estructuras macromoleculares Organelas Células Tejidos Órganos Sistemas de órganos Individuos Poblaciones. Los componentes del ser vivo se encuentran interrelacionados y estructurados de una manera muy precisa y compleja. Diferencias entre la organización de la materia orgánica y la inorgánica: o La complejidad de la materia viviente es enormemente superior. De hecho, el ser vivo mas sencillo ya es muchísimo mas complejo que la materia no viviente más compleja. o Los componentes estructurales de los seres vivos son únicos y exclusivos (biomoléculas). Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que se producen dentro de los seres vivos. Estas se dan en todo momento de la vida del ser, cuidadosamente controladas. o Reacciones anabólicas: consisten en la unión de dos o más moléculas pequeñas para formar una más grande. Son reacciones de construcción, de síntesis; van de lo simple a lo complejo, de lo pequeño a lo más grande y, generalmente, de lo inorgánico a lo orgánico. o Reacciones catabólicas: consisten en la ruptura de una molécula en varias moléculas más pequeñas. Son reacciones de destrucción, de simplificación; van de lo complejo a lo simple y de lo orgánico grande a lo orgánico mas pequeño o inorgánico. Durante la etapa de crecimiento del ser vivo, predominan las reacciones anabólicas, o sea, es más lo que se construye. Luego, en la etapa de madurez o plenitud, se equilibran mutuamente. Y a partir de cierta edad, en la etapa de envejecimiento, durante la cual el organismo va involucionando, predominan las relaciones catabólicas. Crecimiento: incluye aumentar de tamaño o volumen tanto como aumentar en complejidad y en eficiencia. Permite el desarrollo del individuo, así como la diferenciación y la especialización celular, conformando tejidos y órganos. Homeostasis: proceso por el cual un organismo mantiene las condiciones internas constantes necesarias para la vida. Se aplica tanto al conjunto de procesos que previenen fluctuaciones en la fisiología de un organismo, como a la regulación de variaciones enter las especies que conforman un ecosistema. Implica un consumo de energía, y asegura que los efectos de los cambios en el ambiente sobre los organismos sean mínimos. Reproducción: permite supervivencia, rejuvenecimiento, incremento de la población, mantenimiento del vigor y la energía “juvenil”, aparición de nuevas recombinaciones para enfrentar las exigencias del ambiente hostil (los descendientes pueden presentar diferencias con respecto a los progenitores, que los adapta mejor para sobrevivir), y una mayor diversidad. La reproducción de tipo sexual, implica la participación de dos individuos distintos en la formación del nuevo organismo, aportando cada uno de ellos una parte de su información genética, y posibilitando así nuevas y permanentes recombinaciones. Movimiento: en la materia viviente todo es movimiento. No solo se mueve el individuo, sino que en el interior de sus sistemas, tejidos y de cada una de sus células, las moléculas y estructuras se mueven permanentemente. Irritabilidad: es la propiedad que tiene un ser vivo de detectar los cambios del ambiente en el que se encuentra, de analizarlos, interpretarlos y elaborar una respuesta. A estos cambios también se los designa como “estímulos”, y ante un cierto estímulo, el organismo elabora una “respuesta”. o Respuestas innatas: no necesitan de ningún proceso de aprendizaje ni preparación alguna (el organismo tiene la respuesta lista y siempre la ejecuta de manera correcta). Los organismos nacen siempre con un número determinado de respuestas innatas. o Respuestas adquiridas: deben “adquirirse” en algún momento de la vida, para lo que debe desarrollarse un complejo y, a veces, largo periodo de aprendizaje. Son útiles ante una 2 situación inesperada, o no prevista. No hay límite a la capacidad de elaborar respuestas adquiridas. A medida que se avanza en la complejidad evolutiva y estructural, hay un mayor predominio de lo adquirido. Adaptación: es la propiedad de poder enfrentar las exigencias del ambiente de forma de responder lo mejor posible para garantizar su supervivencia. La respuesta es de tal magnitud y de tales características, que aparecen cambios visibles o detectables en el organismo. o Adaptación individual: se produce en cada individuo, según las circunstancias a las que se enfrenta. Es una respuesta relativamente rápida y reversible. o Adaptación grupal: se produce en toda la población, a través del tiempo, por el mecanismo de evolución biológica, la cual se da según las circunstancias. Es lenta e imperceptible, y a la vez notable y duradera. Composición de los seres vivos Los seres vivos están formados por moléculas, las cuales, a su vez, están formadas por átomos. Ambos están formados por elementos. Moléculas inorgánicas: son de origen mineral externo, es decir, que se encuentran originalmente dispersos en la corteza terrestre, de donde los toman los seres vivos. Ej: o Sales; o Gases; o Agua (H2O).Todas las estructuras biológicas estan formadas por una alta proporción de agua, generalmente entre el 65 y 77%, salvo en el caso de algunos organismos acuáticos, que contienen mas del 90%. No se concibe el desarrollo ni la existencia misma de seres vivos sin la presencia de esta. Sus propiedades mas importantes son: provee el medio para las reacciones metabólicas; poder regularizador de la temperatura corporal (gracias a que posee una elevada capacidad calórica, y al estar los seres mayormente compuestos por agua, se evitan los cambios bruscos de temperatura, y esta se puede mantener constante. El sistema circulatorio cumple esta función, ya que es la sangre la que pasa por todo el cuerpo, regulando la distribución del calor.); buen conductor; buen transportador de sustancias (mediante el sistema circulatorio). Moléculas orgánicas: son de origen biológico, y tienen en común una estructura de átomos de carbono unidos entre sí en forma sucesiva. La propiedad de los átomos de unirse entre los que son de igual tipo se conoce como “energía potencial de enlace”, la cual le permite formar grandes cadenas C-C estables, que son la “armazón” de todas las moléculas orgánicas. Todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y a veces otros átomos, y liberan energía cuando se oxidan. Al estar entre los 36º, 37º de temperatura, alcanzan su mayor punto de eficiencia, pero al haber cambios en la temperatura, las moléculas se desordenan, lo que se conoce como desnaturalización. Se dividen en cuatro grandes grupos: o Hidratos de carbono: también denominados glúcidos o azúcares, son moléculas en las cuales por cada átomo de carbono hay una molécula de agua (CH2O). Los más simples son los denominados monosacáridos. Los que poseen tres átomos de carbono, que son a su vez las mas pequeñas, se llaman triosas (4: tetrosas; 5: pentosas; 6: hexosas; 7:heptosas). Algunas funciones: Energética, de 1er orden (ej: la glucosa, por excelencia). Estructural (ej: quitina, ribosa, desoxirribosa). Reconocimiento celular (se ubican en la membrana, y les permite a las células reconocer los cuerpos y moléculas con las que toma contacto). o Lípidos: son sustancias formadas básicamente por carbono, hidrogeno y, en mucha menor proporción, oxígeno. Algunos también pueden contener otros átomos, como fósforo, nitrógeno o azufre. Son sustancias heterogéneas, insolubles en agua (e hidrofóbicas, es decir que la rechazan), pero solublesen algunos disolventes orgánicos, 3 como éter, cloroformo o benceno. Cuando se encuentran en estado líquido se las denomina aceites, y cuando están en forma sólida, se las denomina grasas. Al unirlas con fósforo, por ejemplo, encontramos a los fosfolípidos, los cuales presentan la peculiaridad de que una parte de la molécula es fuertemente hidrofóbica, mientras que la correspondiente a la del fosfato es polar, y por lo tanto hidrofílica. Algunas funciones: Energética, de 2do orden (ya que se recurre a estos luego de recurrir a los hidratos de carbono, si bien tienen más del doble de la capacidad de almacenamiento de energía que estos o que las proteínas). Estructural (ej: los fosfolípidos, que conforman mayoritariamente a la membrana que recubre a las células). Aislante (al ser insolubles en agua. Ej: la mielina presente en las neuronas). o Proteínas: suelen significar más del 50% del peso seco del cuerpo de los animales, y son de gran importancia estructural y funcional en los seres vivos. Éstas están formadas por la unión de moléculas más pequeñas, llamadas aminoácidos, unidos en “enlaces peptídicos”. La unión de varios aminoácidos consecutivos se llama oligopéptido, y, cuando la secuencia supera los 50, se habla de polipéptidos, que solo cuando cumplen funciones determinadas se los llama proteínas. Su funcionamiento está fuertemente relacionado con la forma tridimensional que toma la molécula en el espacio. Su organización viene definida por cuatro niveles estructurales distintos, los cuales corresponden a información sobre la disposición de la molécula en el espacio. Algunas funciones: Energética, de 3er orden (al haberse agotado los hidratos de carbono y los lípidos, el cuerpo puede utilizar las proteínas como fuente energética alternativa). Estructural (algunas forman parte de las membranas celulares y de diversas organelas interiores, así como otras confieren elasticidad, resistencia y composición a órganos y tejidos. Hay incluso proteínas que forman parte de los cromosomas que regulan la información genética). Transportadora (muchas actúan como transportadoras de estructuras moleculares o otras moléculas, como por ejemplo la hemoglobina, que se encarga de transportar el oxígeno en la sangre. En las membranas celulares se encuentran intercaladas proteínas que facilitan el transporte de moléculas útiles desde el exterior hacia el interior de las células). Enzimática (al controlar las reacciones metabólicas, se las llama enzimas). o Nucleótidos: están formados por la unión de: hidrato de carbono (pentosa) ribosa desoxirribosa fosfato (molécula inorgánica) molécula nitrogenada (base) adenina (A) citosina (C) guanina (G) timina (T) uracilo (U) La ribosa se puede unir con todas las moléculas nitrogenadas menos con la timina, y en el caso de la desoxirribosa, se puede unir con todas menos con el uracilo. Funciones: Energética (y transporte de energía) Formación de ácidos nucleicos, sólo si poseen la misma pentosa. Si son uniones de aquellos que poseen desoxirribosas, se habla de ácido desoxirribonucleico (ADN), y si son uniones de los que poseen ribosas, se habla de ácido ribonucleico (ARN). 4 Introducción a la célula animal La célula es la unidad morfológica (es la unidad estructural básica de la composición de los seres vivos), fisiológica (es la unidad de funcionamiento) y genética (almacena la información) de los seres vivos. La mayoría de las células miden entre 10 y 100 micrones (1000 micrones = 1mm). Son todas diferentes. Están rodeadas por la membrana plasmática, y en su interior se encuentran el citoplasma y distintas organelas (estructuras celulares, de aspecto definido y reconocible, que cumplen una o más funciones específicas). A las células animales se las llama “eucariotas”, ya que contienen organelas membranosas y un núcleo, a diferencia de las “procariotas” (bacterias y organismos unicelulares). Citoplasma: comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Consiste en una solución acuosa, en la que se encuentran numerosas sales, iones y otras moléculas disueltas. Allí se producen muchas de las funciones más importantes del metabolismo Membrana plasmática: estructura laminar que rodea a la célula. Está compuesta por fosfolípidos, glúcidos y proteínas. Se la concibe como una estructura dinámica, cuyo modelo más aceptado es el “modelo del mosaico fluido”. Éste indica que la membrana consiste en dos capas de fosfolípidos, enfrentadas entre sí por su parte lipídica, entre las cuales se intercalan proteínas, además de algunos glúcidos hacia el lado externo. Según como se dispongan, las proteínas de la membrana se pueden clasificar en integrales y periféricas. Las integrales son las que atraviesan completamente la membrana, asomando por ambas caras, y las periféricas están ubicadas a uno y otro lado de la bicapa. Los glúcidos se ubican siempre hacia el lado exterior de la célula. Cuando están asociados a los lípidos se los llama glucolípidos, y cuando se asocian a las proteínas, glucoproteínas. La membrana se considera asimétrica para todos sus componentes. También se le atribuye la capacidad de “fluidez”, ya que no se encuentra estática, y sus componentes se encuentran en movimiento. Algunas de sus funciones: Delimita a la célula, manteniendo el medio intracelular diferenciado del entorno Permeabilidad selectiva, es decir que puede elegir qué moléculas pueden atravesarla Permite el reconocimiento celular Posibilita el movimiento activo de algunas células Mecanismos de pasaje a través de la membrana: o Transporte pasivo: no se requiere energía para que la sustancia pase a través de la membrana. Dos métodos son la difusión simple y la facilitada. Difusión simple: es el movimiento de partículas desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración. Estas partículas deben ser lo suficientemente pequeñas, ya que el pasaje se da por entre los componentes de la membrana. Difusión facilitada: movimiento de sustancias desde zonas de mayor concentración, con la participación de ciertas proteínas de la membrana que ayudan a facilitar el pasaje. (ej: glucosa) Ósmosis: un disolvente, generalmente el agua, pasa selectivamente a través de una membrana semipermeable (deja pasar libremente al agua, pero no a otras sustancias disueltas). Mantiene correctamente hidratada a la membrana celular. Es un proceso biológico, mientras que las difusiones son mecanismos físicos (como polimerización Biomoléculas Monómeros Polímeros Hidratos de carbono Monosacáridos (ej: glucosa) Polisacáridos (ej: glucógeno) Proteínas Aminoácidos Polipéptido Nucleótidos Nucleótidos Ácido nucleico Lípidos Lípidos ----- hidrólisis 5 una gota de tinta en un vaso de agua, cuyas moléculas tienden a difundirse en el agua hasta llegar a una solución homogénea). o Transporte activo: cuando las partículas son demasiado grandes para pasar por difusión, la célula puede engullir estructuras de distintas maneras, lo cual le requiere un gasto de energía. Fagocitosis: la membrana emite prolongaciones (llamadas pseudópodos) que rodean a la partícula a incorporar. Estas prolongaciones se fusionan formando una vacuola fagocitaria, la cual contiene a dicha partícula en su interior. Se aplica generalmente a partículas sólidas. Los glóbulos blancos son los que más utilizan este proceso, para fagocitar bacterias y otras sustancias extrañas, y así defender al organismo. Pinocitosis: la membrana se repliega, invaginándose, creando una vacuola pinocítica, que se separa de la membrana. La sustancia a transportar suele ser líquida. Exocitosis: es el proceso opuesto a la endocitosis. La membrana de la vacuola residual se fusiona con la de la célula, expulsando fuera su contenido. Bombeadoresde membrana: son proteínas que se encuentran en la membrana, transportan las partículas hacia fuera. Una de las más importantes es la bomba de sodio-potasio, que bombea los iones de potasio hacia el interior, y los de sodio hacia el exterior (que, de todos modos, es tan pequeño que luego vuelve a ingresar por difusión simple). Eso le da propiedades eléctricas a la membrana, por diferencias de carga, las cuales le permiten propagar ondas e impulsos nerviosos. Retículo endoplasmático: es una extensa red de túbulos sinuosos que se extienden por todo el citoplasma. Facilita el transporte intracelular de sustancias, así como también sirve para almacenarlas. Contribuye al sostén celular. o REG (retículo endoplasmático granular): son las porciones de retículo endoplasmático que tiene ribosomas adheridos a su parte exterior, lo que le da un aspecto granular. Sus funciones son: Síntesis y transporte de proteínas producidas por los ribosomas adosados a sus membranas. o REA (retículo endoplasmático agranular): almacenamiento provisorio de sustancias (glucógeno principalmente). Al final de un conducto de almacenamiento, este puede cerrarse, separarse y transformarse en una vacuola. Ribosomas: pequeños cuerpos esféricos sin membrana, cuya función es la síntesis de proteínas. Se encuentran dispersos por la célula, o bien, apoyados en el retículo endoplasmático (conformando el REG) Sistema de Golgi: es una estructura de sacos aplanados, o cisternas, con su cara externa orientada hacia el retículo endoplasmático. Muchas sustancias fabricadas en los retículos o que circulan por el interior de los túbulos pasan a los sacos del Golgi, donde se van acumulando y finalmente son empaquetados y liberados en lisosomas (vacuolas que encierran enzimas digestivas). Lisosomas: son vesículas procedentes del sistema de Golgi, y contienen en su interior enzimas digestivas. Tienen una estructura muy sencilla, basada en una membrana plasmática que almacena las enzimas en su interior. Se ocupan de realizar la digestión celular. Digestión intracelular: el lisosoma se fusiona con una vacuola ingresada por endocitosis, lo que produce la digestión. Luego, el resto del lisosoma se une a la membrana, expulsando los residuos. Si un lisosoma no realiza este proceso a tiempo, puede terminar digiriendo a la célula, por lo que se evidencia que está todo calculado en detalle. Vacuolas: estructura en forma de saco o bolsa, delimitada por membrana, que encierra algún componente o sustancia, separándolo del resto del citoplasma. Estas se forman a partir del retículo endoplasmático, del sistema de Golgi o de mecanismos de endocitosis. También Endocitosis 6 constituyen el medio de transporte de sustancias entre distintas organelas del sistema endomembranoso. Mitocondrias: organelas respiratorias de forma generalmente oval, limitadas por dos membranas. Una externa, lisa, y otra interna, que se encuentra plegada hacia adentro, formado proyecciones llamadas crestas, en las cuales se concentran enzimas respiratorias y con las que delimita una cámara interna ocupada por la matriz mitocondrial. Actúan como productoras de energía, desarrollando la respiración celular. o Respiración celular: es un proceso parte del catabolismo, en la que la energía, almacenada en las uniones químicas que forman parte de las moléculas orgánicas, es liberada de manera controlada, mediante la separación de los carbonos. 1) Glucólisis (etapa citoplasmática): se da en el citoplasma, en donde están las enzimas responsables, sin asociación con alguna organela en particular. Consiste en la ruptura de la molécula de glucosa en dos triosas, liberando energía. Esta parte de la respiración es anaeróbica, ya que no requiere de oxígeno. Se obtienen dos moléculas de ácido pirúvico y dos de ATP. El ácido pirúvico puede convertirse en etanol (fermentación alcohólica) o ácido láctico (fermentación láctica), finalizando la extracción de la energía de la glucosa, o bien puede continuar a la etapa aeróbica de la respiración, cosa que sucede en la mayoría de los seres vivos. 2) Ciclo de Krebs (etapa mitocondrial): conjunto de reacciones químicas que se da en las mitocondrias. Comienzo de la respiración aeróbica. Se da la descomposición final del alimento en dióxido de carbono, agua y energía. 3) Transporte de electrones y fosforilación oxidativa: interviene una cadena transportadora que lleva electrones de alta energía hacia el oxígeno. Resulta más eficaz la respiración aeróbica, ya que esta produce 36 ATPs en total, mientras que en la anaeróbica se obtienen solo 2 formados por glucólisis. Citoesqueleto: red de fibras y estructuras proteicas que le otorgan sostén interno a la membrana plasmática. Actúa como armazón para la organización de la célula y la fijación de las organelas y enzimas. También es responsable de muchos de los movimientos celulares y permite la contracción en las fibras musculares. Se desmantela y se reconstruye permanentemente. Esta compuesto por: o Microtúbulos: estructuras en forma de varilla que pueden llegar a extenderse de un extremo al otro de la célula. Están formados por una proteína llamada tubulina, de la que suelen haber numerosas moléculas disueltas en el citoplasma, que la célula puede ensamblar para conformar los microtúbulos. Estos le dan la consistencia a la membrana, ya que están ubicados paralelos a esta. o Microfilamentos: colaboran en la determinación de la forma y del desplazamiento celular. o Filamentos intermedios: proteínas que organizan la estructura tridimensional interna de la célula, enlazando a los otros elementos del citoesqueleto. Flagelos: prolongaciones de la membrana formadas por microtúbulos. Cuando adopta un tamaño mayor se lo llama cilia. Su función es el movimiento celular. Núcleo: se encuentra rodeado por una doble membrana, llamada envoltura nuclear. Ésta está atravesada por poros nucleares, que comunican el interior con el citoplasma, para así mantener separados los procesos metabólicos de ambos medios. Entre las dos membranas, se encuentra el espacio perinuclear. Sobre la membrana externa se encuentran adosados numerosos ribosomas. El medio interno se denomina nucleoplasma, ocupado en su mayor parte por una molécula enrollada de ADN. También podemos encontrar unas estructuras esféricas llamadas nucleolos, que están formados por ARN y se dedican a originar ribosomas, constituidos también por ARN estructural. 7 ADN y genes El ADN se presenta en el modelo de la “doble hélice”, el cual revela que es una molécula compuesta por dos cadenas, formadas cada una de ellas por el mismo número de nucleótidos y enfrentados entre sí por sus bases nitrogenadas. La adenina (A) siempre se aparea con la timina (T), mientras que la guanina (G) lo hace con la citosina (C). La longitud de la molécula de ADN correspondiente (que guarda la información exacta para una proteína) se denomina gen, y actúa como una unidad de información. Estos están formados por numerosos nucleótidos consecutivos, cuya cantidad depende del tamaño que tiene la proteína cuya información alberga. En síntesis: Gen: longitud de la molécula de ADN que tiene la información para sintetizar un determinado polipéptido. Y a su vez, al ADN se lo puede describir como una secuencia de genes, que, en conjunto, se conoce como genoma. Comunicación intercelular En los organismos complejos, como el ser humano, muchas veces las células deben comunicarse entre sí, ya que los diferentes órganos y tejidos deben actuar coordinadamente. La información suele ser canalizada y transmitida a través de mensajeros químicos. Cuando las distancias entre las células son cortas, las moléculas mensajeras pueden viajar directamente por difusión. Para cuando las distancias, en términos celulares, resultan demasiado grandes para la difusión,el organismo puede utilizar dos sistemas organizados, que se complementan en sus funciones, y que juntos constituyen el sistema neuroendocrino: Sistema endocrino: consiste en la producción de moléculas señalizadoras, denominadas hormonas, que tienen grandes efectos en cantidades muy pequeñas, por lo que su producción está rigurosamente controlada. Son producidas por células secretoras, que se pueden encontrar aisladas o, por lo general, agrupadas en estructuras reconocibles anatómicamente, llamadas glándulas endocrinas. Una vez producidas, las hormonas son volcadas el torrente sanguíneo, que circula por todo el cuerpo, por el que son transportadas hacia determinados órganos y tejidos, en los que ejercen efectos específicos. También se encuentran las glándulas exocrinas, las cuales vuelcan las hormonas producidas en conductos que comunican con el medio externo al cuerpo. Los efectos de las hormonas se pueden clasificar en criterios diferentes: o Estimulantes: cuando promueven la actividad en un tejido. o Inhibitorias: cuando disminuyen la actividad en un tejido. o Antagónicas: cuando un par de hormonas tienen efectos opuestos entre sí. o Sinergistas: cuando dos hormonas son más potentes en conjunto que por separado. Organelas membranosas Organelas no membranosas Membrana plasmática REG REA Sistema de Golgi Lisosomas Vacuolas Mitocondrias Núcleo Centríolos (citoesqueleto) proteína Ribosomas ARN Nucleolo estructural 8 Sistema nervioso: consiste en la existencia de células especializadas en la producción y transmisión de señales eléctricas que conducen información a grandes distancias y se interconectan entre sí. Estas señales se conocen como el impulso nervioso, y las células respectivas se identifican como células nerviosas o neuronas. Este sistema provee una comunicación más rápida y directa que la del sistema endocrino. Las señales viajan de una neurona a la otra a lo largo de los axones, que luego se comunican con las dendritas en la sinapsis. Las membranas terminales de las neuronas no se tocan, dejando un espacio entre ellas, el espacio sináptico, a través del cual los neurotransmisores determinan la propagación del impulso. o Neurotransmisor: molécula especializada, producida por una neurona para comunicarse con la siguiente. Ej: Noradrenalina: actúa en algunas regiones del cerebro relacionadas con el despertar y la atención. La depresión profunda se relaciona con niveles bajos de noradrenalina en determinadas sinapsis. Dopamina: neurotransmisor funcional para un grupo pequeño de neuronas relacionadas con las actividades musculares. El mal de Parkinson esta asociado a la disminución de las neuronas que la producen.
Compartir