Biologa

Ciencia y metodologa cientficaLa ciencia (del latn scientia, "conocimiento") es el conocimiento que deriva de la experiencia humana directamente verificable; es decir, que se basa en la observacin directa de la naturaleza que nos circunda: su dominio se limitar, por tanto, a todo lo que puede ser observado directa o indirectamente.

Metodologa cientficaPor lo dems, todas las observaciones cientficas deben ser repetibles, esto es, ningn acontecimiento puede considerarse vlido si no puede reproducirse en laboratorio, y deben estar sujetas a experimentacin. Por consiguiente, una teora cientfica slo puede valorarse mediante una verificacin experimental. La metodologa cientfica correcta impone necesariamente las etapas antes descritas, y de ah que teoras fascinantes como la homeopata, pese a que estn difundidas y seguidas por mdicos de distintos pases, todava no puedan ser aceptadas por la comunidad cientfica, por falta de pruebas experimentales que las avalen.

Relacin entre biologa, tecnologa y sociedadExiste una relacin muy estrecha entre la biologa, tecnologa y sociedad lamentablemente esta relacin ha perdido su equilibrio; Eje. La biologa busca respuesta a virus del hombre y utiliza la tecnologa para este fin para que este resultado sea til a la sociedad, pero los laboratorios no solo buscan la solucin al ataque de los virus (que es la parte fcil) sino que en el afn del dinero utiliza la tecnologa para crear nuevos virus ms agresivos y letales con sus respectivas vacunas que claro sern comercializadas solo por ellos. Otro eje. Se ve en el campo, la tecnologa nos ayuda a tener ms y mejores producciones por hectrea de sembrado, y as satisfacer las necesidades alimenticias de la sociedad, pero esto representa la muerte progresiva de la tierra, y es en este punto que se pierde el equilibrio natural Como ves la relacin es muy estrecha pero la experiencia nos ensea que la relacin expuesta por hombre no ha sido la acertada, pero para nuestro bien, la tendencia es regresar a las costumbres milenarias de cuidado de sembrados (hablando de agricultura) teniendo los productos sin agroqumicos.

Etapas de la investigacin en BiologaPLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: Se describe el fenmeno a investigarOBJETIVOS: Se establece qu es lo que se quiere saberHIPTESIS: Se propone una posible explicacinEXPERIMENTACIN: Se alteran las variables de un fenmenoRESULTADOS: Son los datos que arroja la experimentacinANALISIS DE LOS RESULTADOS: Se analizan los datos de la investigacinCONCLUSIONES: Se comprueba o niega la hiptesis

Campos especializados de la cienciaLas ciencias naturales se ocupan de los fenmenos de la naturaleza y pueden ser equiparadas a las ciencias fsicas, de las cuales la fsica estudia las propiedades de la materia y de la energa, y la qumica se interesa por las conformaciones y las transformaciones de la materia.Las principales disciplinas de la biologa son las siguientes:

1. Morfologa(del griegomorphe, "forma", y "logos", "discurso"): el estudio de la forma y de la estructura de las plantas, los animales y los microoganismos.2. Anatoma: el estudio de los aparatos y de los rganos de los animales.3. Taxonoma(del griegotaxis, "orden" y nomos, "ley"): el mtodo de clasificacin de las plantas y de los animales.4. Histologa(del griegohistos, "tejido"): el estudio de la estructura de los tejidos.5. Citologa (del griegokytos, "cavidad"): el estudio de las estructuras y de las funciones en el interior de la clula.6. Fisiologa(del griegophysis, "natura"): el estudio de los mecanismos y de las funciones vitales de los animales.7. Embriologa(del griegoembryon, "embrin": el estudio acerca del desarrollo de un nuevo individuo en el interior de un huevo o del tero materno.8. Bioqumica(del griegobios, "vida"): el estudio de las sustancias que se encuentran en los seres vivos y de su transformacin durante el curso de la vida.9. Parasitologa(del griegopara, "cerca", ysitos"alimento"): el estudio de los animales que no son capaces de tener autonoma y viven de otros animales.10. Etologa(del griegoethos, "costumbre"): el estudio del comportamiento animal.11. Ecologa(del griegooiskos, "casa"): el estudio de las relaciones entre los animales o las plantas y el medio que los circunda.12. Gentica(del griegogenesis, "origen"): el estudio de la herencia y de la variedad de los caracteres.

Teora celular

La primera aportacin a esta teora se atribuye al ingls Robert Hooke (1635-1703). Fue en el ao 1665 cuando este cientfico realiz cortes muy delgados de tejido de corcho y, mediante observacin microscpica se percat de que estaban formados por una gran cantidad de pequeos espacios a los que llam celdillas o clulas. De igual manera la idea de la clula como unidad biolgica naci en el siglo XVII gracias a las aportaciones de varios cientficos, entre ellos el holands Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) autodidacta y constructor de sus propios microscopios, que lograban amplificar las imgenes unas 300 veces, lo cual contribuy ampliamente a que pudiera observar clulas que posean movimiento en agua, ya fuera en el sarro de sus dietes o en semen.Posteriormente en 1831 el escocs Robert Brown (1773-1858) describi un corpsculo constante en todas las clulas, al que llam ncleo. Por otra parte, en Inglaterra, Joseph Lister (1827-1912) cre un microscopio de doble lente, mucho ms potente con lo cual pudo ser posible que se realizaran observaciones ms precisas en las clulas.Basndose en los estudios que se sacaban de mencionar los alemanes Matthias Jakob Schleiden (1804 - 1881) y Theodor Schwann (1810 1882) propusieron en 1839 los primeros dos principios de la teora celular.Postulados bsicos de la teora celular.1. Unidad de estructura. La clula es la unidad anatmica o estructural de los seres vivos, porque se dice que todos los seres vivos estn formados por al menos una clula.2. Unidad de funcin. La clula es la unidad fisiolgica o de funcin de los seres vivos, porque cada clula lleva a cabo funciones propias de un ser vivo (nutricin, crecimiento, reproduccin y muerte) y especificas (las funciones que corresponden a un tejido).3. Unidad de origen. Toda clula proviene de otra, semejante ya existente.Este postulado puso final a la teora de la generacin espontnea, ya que demostr que cada clula porta en sus genes las caractersticas hereditarias de su estirpe.La autora de este postulado, fue adjudicado durante mucho tiempo al alemn Rudolf Virchow (1821-1902); sin embargo, estudios histricos recientes demuestran que el cinetfico germano-polaco Robert Remark (1815 1865).

Niveles de organizacin1. Subatmico: este nivel es el ms simple de todo y est formado por electrones, protones y neutrones, que son las distintas partculas que configuran el tomo.2. Atmo: es el siguiente nivel de organizacin. Es un tomo de oxgeno, de hierro, de cualquier elemento qumico.3. Molculas: las molculas consisten en la unin de diversos tomos diferentes para fomar, por ejemplo, oxgeno en estado gaseoso (O2), dixido de carbono, o simplemente carbohidratos, protenas, lpidos...4. Celular: las molculas se agrupan en unidades celulares con vida propia y capacidad de autorreplicacin.5. Tisular: las clulas se organizan en tejidos: epitelial, adiposo, nervioso, muscular...6. Organular: los tejidos estn estructuras en rganos: corazn, bazo, pulmones, cerebro, riones...7. Sistmico o de aparatos: los rganos se estructuran en aparatos digestivos, respiratorios, circulatorios, nerviosos...8. Organismo: nivel de organizacin superior en el cual las clulas, tejidos, rganos y aparatos de funcionamiento forman una organizacin superior como seres vivos: animales, plantas, insectos,...9. Poblacin: los organismos de la misma especie se agrupan en determinado nmero para formar un ncleo poblacional: una manada de leones, o lobos, un bosque de arces, pinos...10. Comunidad: es el conjunto de seres vivos de un lugar, por ejemplo, un conjunto de poblaciones de seres vivos diferentes. Est formada por distintas especies.11. Ecosistema: es la interaccin de la comunidad biolgica con el medio fsico, con una distribucin espacial amplia.12. Paisaje: es un nivel de organizacin superior que comprende varios ecosistemas diferentes dentro de una determinada unidad de superficie. Por ejemplo, el conjunto de vid, olivar y almendros caractersticas de las provincias del sureste espaol.13. Regin: es un nivel superior al de paisaje y supone una superficie geogrfica que agrupa varios paisajes.14. Bioma: Son ecosistemas de gran tamao asociados a unas determinadas caractersticas ambientales: macroclimticas como la humedad, temperatura, radiacin y se basan en la dominancia de una especie aunque no son homogneos. Un ejemplo es la taiga que se define por las conferas que es un elemento identificador muy claro pero no homogneo, tambin se define por la latitud y la temperatura.15. Biosfera: es todo el conjunto de seres vivos y componentes inertes que comprenden el planeta tierra, o de igual modo es la capa de la atmsfera en la que existe vida y que se sustenta sobre la litosfera.

El anlisis qumico de la materia viva revela que los seres vivos estn formados por una serie de elementos y compuestos qumicos.Los elementos qumicos que forman parte de la materia viva se denominan bioelementos, que, en los seres vivos, forman biomolculas, que podemos clasificar en: Inorgnicas Agua Sales minerales Algunos gases: O2,CO2,N2, ... Orgnicas Glcidos Lpidos Protenas cidos NucleicosEn cualquier ser vivo se pueden encontrar alrededor de setenta elementos qumicos, pero no todos son indispensables ni comunes a todos los seres.Atendiendo a su abundancia se pueden clasificar en:a)Bioelementos primarios, que aparecen en una proporcin media del 96% en la materia viva, y son carbono, oxigeno, hidrgeno, nitrgeno, fsforo y azufre. Estos elementos renen una serie de propiedades que los hacen adecuados para la vida: Forman entre ellos enlaces covalentes muy estables, compartiendo pares de electrones. El carbono, oxgeno y nitrgeno pueden formar enlaces dobles o triples. Facilitan la adaptacin de los seres vivos al campo gravitatorio terrestre, ya que son los elementos ms ligeros de la naturaleza.b)Bioelementos secundarios, aparecen en una proporcin prxima al 3,3%. Son: calcio, sodio, potasio, magnesio y cloro, desempeando funciones de vital importancia en fisiologa celular.c)Oligoelementos, micro constituyentes, o elementos vestigiales, que aparecen en la materia viva en proporcin inferior al 0,1% siendo tambin esenciales para la vida: hierro, manganeso, cobre, zinc, flor, yodo, boro, silicio, vanadio, cobalto, selenio, molibdeno y estao. An participando en cantidades infinitesimales, no por ello son menos importantes, pues su carencia puede acarrear graves trastornos para los organismos.1. Estructura de la molcula de AGUA

El agua es la molcula ms abundante en los seres vivos, y representa entre el 70 y 90% del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido varia de una especie a otra; tambin es funcin de la edad del individuo (su % disminuye al aumentar la edad) y el tipo de tejido. El papel primordial del agua en el metabolismo de los seres vivos se debe sus propiedades fsicas y qumicas, derivadas de la estructura molecular.A temperatura ambiente es lquida, al contrario de lo que cabra esperar, ya que otras molculas de parecido peso molecular (SO2, CO2, SO2, H2S, etc) son gases. Este comportamiento se debe a que los dos electrones de los dos hidrgenos estn desplazados hacia el tomo de oxigeno, por lo que en la molcula aparece un polo negativo, donde est el oxgeno, debido a la mayor densidad electrnica, y dos polos positivos, donde estn los dos hidrgenos, debido a la menor densidad electrnica. La molcula de agua son dipolos.Entre los dipolos del agua se establecen fuerzas de atraccin llamados puentes de hidrgeno, formandose grupos de 3-9 molculas. Con ello se consiguen pesos moleculares elevados y el agua se comporta como un lquido. Estas agrupaciones, le confieren al agua sus propiedades de fluido, en realidad, coexisten estos pequeos polmeros de agua con molculas aisladas que rellenan los huecos.Los enlaces por puentes de hidrgenoson, aproximadamente, 1/20 ms dbiles que los enlaces covalentes, el hecho de que alrededor de cada molcula de agua se dispongan otras molculas unidas por puentes de hidrgeno, permite que se forme en el seno del agua una estructura ordenada de tipo reticular, responsable en gran parte del comportamiento anmalo y de sus propiedades fsicas y qumicas.El agua se presenta en tres estados: Slida lquida o gaseosa.2. Propiedades fsico-qumicas del agua

El agua presenta las siguientes propiedades fsico-qumicas:a)Accin disolvente.El agua es el lquido que ms sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrgeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las molculas polares del agua.La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren las mayorasde las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la eliminacin de desechos se realizan a travs de sistemas de transporte acuosos.

b)Fuerza de cohesin entre sus molculas.Los puentes de hidrgeno mantienen a las molculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un liquido casi incompresible.

c)Elevada fuerza de adhesin.De nuevo los puentes de hidrgeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras molculas polares, y es responsable, junto con la cohesin de la capilaridad, al cual se debe, en parte, la ascensin de la sabia bruta desde las races hasta las hojas.

d)Gran calor especfico. El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrgeno. Su temperatura desciente ms lentamente que la de otros lquidos a medida que va liberando energa al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de protecccin para las molculas orgnicas en los cambios bruscos de temperatura.e)Elevado calor de vaporizacin.A 20C se precisan 540 caloras para evaporar un gramo de agua, lo que da idea de la energa necesaria para romper los puentes de hidrgeno establecidos entre las molculas del agua lquida y, posteriormente, para dotar a estas molculas de la energa cintica suficiente para abandonar la fase lquida y pasar al estado de vapor.f)Elevada constante dielctrica.Por tener molculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos inicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares como los glcidos.

Las molculas de agua, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del soluto, llegando a desdoblar los compuestos inicos en aniones y cationes, que quedan as rodeados por molculas de agua. Este fenmeno se llama solvatacin inica.

g)Bajo grado de ionizacin. De cada 107de molculas de agua, slo una se encuentra ionizada.H2OH3O++ OH-Esto explica que la concentracin de iones hidronio (H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja. Dado los bajos niveles de H3O+y de OH-, si al agua se le aade un cido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos niveles varan bruscamente.Osmosis y presin osmtica

Se define smosis como una difusin pasiva, caracterizada por el paso del agua, disolvente, a travs de la membrana semipermeable, desde la solucin ms diluida a la ms concentrada.

Y entendemos por presin osmtica, a aquella que seria necesaria para detener el flujo de agua a travs de la membrana semipermeable. Al considerar como semipermeable a la membrana plasmtica, las clulas de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmtico con los lquidos tisulares que los baan.Sales Minerales

En funcin de su solubilidad se pueden distinguir:a)Sales inorgnicas insolubles en agua.Su funcin es de tipo plstico, formando estructuras de proteccin y sostnCaparazones de crustceos y moluscos (CaCO3) y caparazones silceos de radiolarios y diatomeas.Determinadas clulas incorporan sales minerales, como las que se pueden encontrar en la pared de celulosa de los vegetales, o como forma de producto residual del metabolismo (cristales de oxalato clcico, que puede contribuir al desarrollo de clculos renales o biliares)b) Sales inorgnicas solubles en agua.La actividad biolgica que proporcionan se debe a sus iones y desempean, fundamentalmente, las siguientes funciones: Funciones catalticas. Algunos iones como Mn+2, Cu+2, Mg+2, Zn+2, etc. actan como cofactores enzimticos siendo necesarios para el desarrollo de la actividad cataltica de ciertas enzimas . El ion ferroso-frrico forma parte del grupo hemo de la hemoglobina y mioglobina, protenas encargadas del transporte de oxgeno.

CARBOHIDRATOSLosglcidos,carbohidratos,hidratos de carbonoosacridos sonmolculasorgnicascompuestas por carbono,hidrgenoy oxgenoen proporcin 1:2.1.Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional que tienen adherido. Son la forma biolgica primaria de almacenamiento y consumo deenerga.Estructura qumicaEn la naturaleza se encuentran en los seres vivos,formando parte de biomolecular aisladas o asociadas a otras como lasprotenasy los lpidos.Los carbohidratos se pueden encontrar en distintas formas como:1.- MONOSACARIDOS.Son la unidad ms pequea de los azucares, estn formados por una solamolcula; no pueden ser hidrolizadosa glcidos ms pequeos, su lmite es de 6 carbonos.Uso en clulasLos monosacridos son la principal fuente de combustiblepara el metabolismo, siendo usado tanto como una fuente de energa (la glucosa es la ms importante en la naturaleza) y en biosintesis. Los monosacridos, particularmente la sacarosaes la principal responsable de la caries dental.Algunos ejemplos de monosacridosRibosa.Es una pentosa que forma parte del ARN o acido ribonucleico, que participa en procesos de elaboracin de protenas.Desoxirribosa.Es tambin una pentosa y forma parte del ADN.Fructuosa.Es el azcar de las frutas se utiliza como endulcolorante de muchos refrescos.Glucosa.Es el monosacrido ms abundante en los seres vivos, se produce por la fotosntesis de las plantas y circula en nuestra sangre.Galactosa.Es una hexosa que forma parte del azcar de la leche.2.- DISACARIDOS. Son glcidos formados por dos molculas de monosacridos, unidos por medio de un enlace glucosidico.La frmula de los disacridos no modificados es C12H22O11.La sacarosaes el disacrido ms abundante y la principal forma en la cual los glcidos son transportados en las plantas.La lactosa(azcar de la leche), es un disacrido compuesto por una molcula de galactosay una molcula de glucosa.La maltosa.Compuesto por muchas unidades de glucosa y aparece en el tubo digestivo cuando iniciamos la digestin.3.- Polisacridos.Los polisacridos polmeros formados por la unin de muchos monosacridos. Su funcin en los organismosvivos est relacionada usualmente con estructura o almacenamiento, tanto en plantas como en animales.Algunos ejemplos:Elalmidn.Es el polisacrido de reserva en las plantas.Glucogeno.En animales,se usa el glucogenoen vez de almidnLa celulosaes un polisacrido estructural que es usada en la pared celularde plantas y otros organismosy es la molcula ms abundante sobre la tierra.

Funciones:

Funcin energtica: Cada gramo de carbohidratos aporta una energa de 4 Kcal. Ocupan el primer lugar en el requerimiento diario de nutrientes debido a que nos aportan el combustible necesario para realizar las funciones orgnicas, fsicas y psicolgicas de nuestro organismo. Una vez ingeridos, los carbohidratos se hidrolizan a glucosa, la sustancia ms simple. La glucosa es de suma importancia para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central .Diariamente, nuestro cerebro consume ms o menos 100 g. de glucosa. Tambin ayudan al metabolismo de las grasas e impiden la oxidacin de las protenas. La fermentacin de la lactosa ayuda a la proliferacin de la flora bacteriana favorable. Forman parte de la estructura celular Sirven de combustible en el proceso de respiracin celular

Lipidos:Siendo otro tipo de compuestos orgnicos que los vistos anteriormente, realizan bsicamente las mismas funciones que los glcidos; tanto energticas como estructurales. Sin embargo los lpidos es un grupo diversificado de sustancias con una serie de propiedades fsicas y qumicas comunes, y entran en mayor proporcin en la formacin de estructuras orgnicas que los glcidos.Con el nombre de lpidos (del griegolypos, grasa) denominamos a un grupo de compuestos orgnicos formados por C, H, y O mayoritariamente y ocasionalmente N, P y S.Con caractersticas qumicas diversas, pero propiedades fsicas comunes: poco o nada solubles en agua, sindolo en los disolventes orgnicos (ter, benceno, cloroformo, acetona, alcohol).Dada la diversidad de caractersticas qumicas, su clasificacin tambin lo es: puede hacerse atendiendo a criterios de saponificacin, por simples o complejos o resaltando su importancia biolgica, que ser lo suficientemente destacada a lo largo de este tema.

1.- Estructura y caractersticas de los cidos grasos

Son cidos carboxlicos de cadena larga, suelen tener n par de carbonos (14 a 22), losms abundantestienen 16 y 18 carbonos.Los cidos grasos sonsaturadoscuando no poseen enlaces dobles, son flexibles y slidos a temperatura ambiente.LosInsaturadoso poliinsaturados si en la cadena hay dobles o triples enlaces, rgidos a nivel del doble enlace siendo lquidos aceitosos.Propiedades fsicas.A) Solubilidad. Son molculas bipolares o anfipticas (del griegoamphi, doble). La cabeza de la molcula es polar o inica y, por tanto, hidrfila (-COOH). La cadena es apolar o hidrfoba (grupos -CH2- y -CH3terminal).B)Punto de fusin. En los saturados, el punto de fusin aumenta debido al n de carbonos, mostrando tendencia a establecer enlaces de Van der Waals entre las cadenas carbonadas.Los Insaturados tienen menos interacciones de este tipo debido al codo de su cadena.Propiedades qumicas.A) Esterificacin. El cido graso se une a un alcohol por enlace covalente formando un ester y liberando una molcula de agua.B)Saponificacin. Reaccionan los lcalis o bases dando lugar a una sal de cido graso que se denomina jabn. El aporte de jabones favorece la solubilidad y la formacin de micelas de cidos grasos.Gracias a este comportamiento anfiptico los jabones se disuelven en agua dando lugar a micelas monocapas, o bicapas si poseen agua en su interior.

2.- Acilglicridos, grasa simples o neutrasSon lpidos simples formados por glicerol esterificado por uno, dos, o tres cidos grasos, en cuyo caso: monoacilglicrido, diacilglicrido o triacilglicrido respectivamente.Clasificacin. Atendiendo a la temperatura de fusin se clasifican en:A) Aceites. Si los cidos grasos son Insaturados o de cadena corta o ambas cosas a la vez, la molcula resultante es lquida a temperatura ambiente y se denomina aceite.Se encuentra en las plantas oleaginosas: el fruto del olivo es rico en cido oleico (monoinsaturado), las semillas del girasol, maz, soja etc. son ricos en poliinsaturados como el linoleico, algunas plantas que viven en aguas fras contienen linolnico y eicosapentanoico, que tambin se acumulan en las grasas de los pescados azules que se alimentan de ellas como el salmn.B) Mantecas. Son grasas semislidas a temperatura ambiente. La fluidez de esta depende de su contenido en cidos Insaturados y esto ltimo relacionado a la alimentacin.Los animales que son alimentados con grasas insaturadas, generan grasas ms fluidas y de mayor aprecio en alimentacin. (Sera el caso de un cerdo alimentado con bellotas)C) Sebos. Son grasas slidas a temperatura ambiente, como las de cabra o buey. Estn formadas por cidos grasos saturados y cadena larga.

3.- Lpidos complejos o de Membrana

En su composicin intervienen cidos grasos y otros componentes como alcoholes, glcidos, cido fosfrico, derivados aminados etc.Son molculas anfipticas con una zona hidrfoba, en la que los cidos grasos estn unidos mediante enlaces ester a un alcohol (glicerina o esfingosina), y una zona hidrfila, originada por los restantes componentes no lipdicos que tambin estn unidos al alcohol.Encontramos los siguientes tipos:- Glicerolpidosa) Gliceroglucolpidosb) Glicerofosfolpidos (fosfolpidos)

- Esfingolpidosa) Esfingoglucolpidosb) Esfingofosflpidos

1.-Glicerolpidos.Poseen dos molculas de cidos grasos mediante enlaces ester a dos grupos alcohol de la glicerina (posicionesy). Segn sea el sustituyente unido al tercer grupo alcohol de la glicerina se forman los:a)Gliceroglucolpidos. Si se une un glcido. Lpidos que se encuentran en membranas de bacterias y clulas vegetales.

b)Fosfolpidos. Se une el cido fosfrico y constituye el cido fosfatdico.La estructura de los distintos Fosfolpidos se pueden considerar derivados del cido fosfatdico, y por ello se nombran con el prefijo fosfatidil seguido del nombre del derivado aminado o polialcohol con el que se une. As se obtienen los derivados fosfatidiletanolamina,fosfatidilcolina (lecitina), fosfatidilserina, fosfatidilglicerol y fosfatidilinositol.

Los Fosfolpidos tienen un gran inters biolgico por ser componentes estructurales de lasmembranas celulares.

2.-Esfingolpidos. Todos ellos poseen una estructura derivada de la ceramida (formada por un cido graso unido por enlace amida a la esfingosina)Pueden ser de dos clases:a)Esfingoglucolpidos. Resultan de la unin de la ceramida y un conjunto de monosacridos como la glucosa y galactosa entre otros.Los ms simples se denominancerebrsidosy slo tienen un monosacrido (glucosa o galactosa) unida a la ceramida. Los ms complejos son losganglisidos, que poseen un oligosacrido unido a la ceramida.Estas molculas forman parte de las membranas celulares y especialmente de la plasmtica, donde se intercalan con los fosfolpidos.b)Esfingofosfolpidos. El grupo alcohol de la ceramida se une a una molcula de cido ortofosfrico que a su vez lo hace con otra de etanolamina o de colina. As se originan las esfingomielinas muy abundantes en el tejido nervioso, donde forman parte de las vainas de mielina.Funciones de los lpidos

1. Reserva. Constituyen la principal reserva energtica del organismo. Sabido es que un gramo de grasa produce 9,4 Kc. En las reacciones metablicas de oxidacin, mientras que los prtidos y glcidos solo producen 4,1 Kc./gr. La oxidacin de los cidos grasos en las mitocondrias produce una gran cantidad de energa.Los cidos grasos y grasas (Acilglicridos) constituyen la funcin de reserva principal.2. Estructural. Forman las bicapas lipdicas de las membranas citoplasmticas y de los orgnulos celulares. Fosfolpidos, colesterol, Glucolpidos etc. son encargados de cumplir esta funcin.En los rganos recubren estructuras y les dan consistencia, como la cera del cabello. Otros tienenfuncin trmica, como los acilglicridos, que se almacenan en tejidos adiposos de animales de clima fro.Tambinprotegen mecnicamente, como ocurre en los tejidos adiposos de la planta del pie y en la palma de la mano del hombre.Resumiendo: la funcin estructural est encargada a Glucolpidos, Cridos, Esteroles, Acilglicridos y Fosfolpidos.3. Transportadora. El transporte de lpidos, desde el intestino hasta el lugar de utilizacin o al tejido adiposo (almacenaje), se realiza mediante la emulsin de los lpidos por los cidos biliares y los proteolpidos, asociaciones de protenas especficas con triacilglicridos, colesterol, fosfolpidos, etc., que permiten su transporte por sangre y linfa.

ProteinasSon constituyentes qumicos fundamentales e imprescindibles en la materia viva porque:a) son los "instrumentos moleculares" mediante los cuales se expresa la informacin gentica; es decir, las proteinas ejecutan las rdenes dictadas por los cidos nuclicos.b) son sustancias "plsticas" para los seres vivos, es decir, materiales de construccin y reparacin de sus propias estructuras celulares. Slo excepcionalmente sirven como fuente de energa.c) muchas tienen "actividad biolgica" (transporte, regulacin, defensa, reserva, etc...). Esta caracterstica diferencia a las proteinas de otros principios inmediatos como glcidos y lpidos que se encuentran en las clulas como simples sustancias inertes.

1.- Composicin Qumica y Clasificacin

Las proteinas son biopolmeros (macromolculas orgnicas), de elevado peso molecular, constituidas basicamente por carbono (C), hidrgeno (H), oxgeno (O) y nitrgeno (N); aunque pueden contener tambin azufre (S) y fsforo (P) y, en menor proporcin, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (Y), etc...Estos elementos qumicos se agrupan para formar unidades estructurales (monmeros) llamados AMINOACIDOS, a los cuales podriamos considerar como los "ladrillos de los edificios moleculares proticos". Estos edificios macromoleculares se construyen y desmoronan con gran facilidad dentro de las clulas, y a ello debe precisamente la materia viva su capacidad de crecimiento, reparacin y regulacin.Las proteinas son, en resumen, biopolmeros de aminocidos y su presencia en los seres vivos es indispensable para el desarrollo de los mltiples procesos vitales.Seclasifican, de forma general, en Holoproteinas y Heteroproteinas segn esten formadas respectivamente slo por aminocidos o bien por aminocidos ms otras molculas o elementos adicionales no aminoacdicos.

2.- Los aminocidos.

Son las unidades bsicas que forman las proteinas. Su denominacin responde a la composicin qumica general que presentan, en la que un grupo amino (-NH2) y otro carboxilo o cido (-COOH) se unen a un carbono(-C-). Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un tomo de hidrgeno (-H) y con un grupo qumico variable al que se denomina radical (-R).

Tridimensionalmente el carbonopresenta una configuracin tetradrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a l ocupan los vrtices. Cuando en el vrtice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R, segn la disposicin del grupo amino (-NH2) a la izquierda o a la derecha del carbonose habla de "-L-aminocidos o de "-D-aminocidos respectivamente. En las proteinas slo se encuentran aminocidos de configuracin L.En la naturaleza existen unos 80 aminocidos diferentes, pero de todos ellos slo unos 20 forman parte de las proteinas.Como vemos en la tabla tenemosaminocidos apolares,polares sin cargaypolares con carga.Los aminocidos que un organismo no puede sintetizar y, por tanto, tienen que ser suministrados con la dieta se denominanaminocidos esenciales;y aquellos que el organismo puede sintetizar se llamanaminocidos no esenciales.Para la especie humana son esenciales ocho aminocidos:treonina, metionina, lisina, valina, triptfano, leucina, isoleucina y fenilalanina (ademspuede aadirse lahistidinacomo esencial durante el crecimiento, pero no para el adulto)3.- Propiedades de los aminocidos.

Los aminocidos son compuestos slidos; incoloros; cristalizables; de elevado punto de fusin (habitualmente por encima de los 200 C); solubles en agua; con actividad ptica y con un comportamiento anftero.La actividad ptica se manifiesta por la capacidad de desviar el plano de luz polarizada que atraviesa una disolucin de aminocidos, y es debida a la asimetra del carbono, ya que se halla unido (excepto en la glicina) a cuatro radicales diferentes. Esta propiedad hace clasificar a los aminocidos en Dextrogiros (+) si desvian el plano de luz polarizada hacia la derecha, y Levgiros (-) si lo desvian hacia la izquierda.El comportamiento anftero se refiere a que, en disolucin acuosa, los aminocidos son capaces de ionizarse, dependiendo del pH, como un cido (cuando el pH es bsico), como una base (cuando el pH es cido) o como un cido y una base a la vez (cuando el pH es neutro). En este ltimo caso adoptan un estado dipolar inico conocido como zwitterin.

El pH en el cual un aminocido tiende a adoptar una forma dipolar neutra (igual nmero de cargas positivas que negativas) se denomina Punto Isoelctrico. La solubilidad en agua de un aminocido es mnima en su punto isoelctrico.

4.- Pptidos y Enlace peptdico.

Los pptidos son cadenas lineales de aminocidos enlazados por enlaces qumicos de tipo amdico a los que se denominaEnlace Peptdico. As pues, para formar pptidos los aminocidos se van enlazando entre s formando cadenas de longitud y secuencia variable. Para denominar a estas cadenas se utilizan prefijos convencionales como:a)Oligopptidos.- si el n de aminocidos es menor 10. Dipptidos.- si el n de aminocidos es 2. Tripptidos.- si el n de aminocidos es 3. Tetrapptidos.- si el n de aminocidos es 4. etc...b) Polipptidos o cadenas polipeptdicas.- si el n de aminocidos es mayor 10.

Cada pptido o polipptido se suele escribir, convencionalmente, de izquierda a derecha, empezando por el extremo N-terminal que posee un grupo amino libre y finalizando por el extremo C-terminal en el que se encuentra un grupo carboxilo libre, de tal manera que el eje o esqueleto del pptido, formado por una unidad de seis tomos (-NH-CH-CO-), es idntico a todos ellos. Lo que vara de unos pptidos a otros, y por extensin, de unas proteinas a otras, es el nmero, la naturaleza y el orden o secuencia de sus aminocidos.El enlace peptdico es un enlace covalente y se establece entre el grupo carboxilo (-COOH) de un aminocido y el grupo amino (-NH2) del aminocido contiguo inmediato, con el consiguiente desprendimiento de una molcula de agua.6.- Propiedades de las protenas

SOLUBILIDADLas proteinas son solubles en agua cuando adoptan una conformacin globular. La solubilidad es debida a los radicales (-R) libres de los aminocidos que, al ionizarse, establecen enlaces dbiles (puentes de hidrgeno) con las molculas de agua. As, cuando una proteina se solubiliza queda recubierta de una capa de molculas de agua (capa de solvatacin) que impide que se pueda unir a otras proteinas lo cual provocara su precipitacin (insolubilizacin). Esta propiedad es la que hace posible la hidratacin de los tejidos de los seres vivos.CAPACIDAD AMORTIGUADORALas proteinas tienen un comportamiento anftero y sto las hace capaces de neutralizar las variaciones de pH del medio, ya que pueden comportarse como un cido o una base y por tanto liberar o retirar protones (H+) del medio donde se encuentran.DESNATURALIZACION Y RENATURALIZACIONLa desnaturalizacin de una proteina se refiere a la ruptura de los enlaces que mantenian sus estructuras cuaternaria, terciaria y secundaria, conservandose solamente la primaria. En estos casos las proteinas se transforman en filamentos lineales y delgados que se entrelazan hasta formar compuestos fibrosos e insolubles en agua. Los agentes que pueden desnaturalizar a una proteina pueden ser: calor excesivo; sustancias que modifican el pH; alteraciones en la concentracin; alta salinidad; agitacin molecular; etc... El efecto ms visible de ste fenmeno es que las proteinas se hacen menos solubles o insolubles y que pierden su actividad biolgica.La mayor parte de las proteinas experimentan desnaturalizaciones cuando se calientan entre 50 y 60 C; otras se desnaturalizan tambin cuando se enfrian por debajo de los 10 a 15 C.La desnaturalizacin puede ser reversible (renaturalizacin) pero en muchos casos es irreversible.

ESPECIFICIDADEs una de las propiedades ms caractersticas y se refiere a que cada una de las especies de seres vivos es capaz de fabricar sus propias proteinas (diferentes de las de otras especies) y, an, dentro de una misma especie hay diferencias proticas entre los distintos individuos. Esto no ocurre con los glcidos y lpidos, que son comunes a todos los seres vivos.La enorme diversidad protica interespecfica e intraespecfica es la consecuencia de las mltiples combinaciones entre los aminocidos, lo cual est determinado por el ADN de cada individuo.La especificidad de las proteinas explica algunos fenmenos biolgicos como: la compatibilidad o no de transplantes de rgnos; injertos biolgicos; sueros sanguneos; etc... o los procesos alrgicos e incluso algunas infecciones.7.- Funciones de las protenas

Las proteinas determinan la forma y la estructura de las clulas y dirigen casi todos los procesos vitales. Las funciones de las proteinas son especficas de cada una de ellas y permiten a las clulas mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daos, controlar y regular funciones, etc...Todas las proteinas realizan su funcin de la misma manera: por unin selectiva a molculas. Las proteinas estructurales se agregan a otras molculas de la misma proteina para originar una estructura mayor. Sin embargo,otras proteinas se unen a molculas distintas: los anticuerpos a los antgenos especficos, la hemoglobina al oxgeno, las enzimas a sus sustratos, los reguladores de la expresin gnica al ADN, las hormonas a sus receptores especficos, etc...A continuacin se exponen algunos ejemplos de proteinas y las funciones que desempean:Funcin ESTRUCTURAL-Algunas proteinas constituyen estructuras celulares: Ciertas glucoproteinas forman parte de las membranas celulares y actuan como receptores o facilitan el transporte de sustancias. Las histonas, forman parte de los cromosomas que regulan la expresin de los genes.-Otras proteinas confieren elasticidad y resistencia a rganos y tejidos: El colgeno del tejido conjuntivo fibroso. La elastina del tejido conjuntivo elstico. La queratina de la epidermis.

-Las araas y los gusanos de seda segregan fibroina para fabricar las telas de araa y los capullos de seda, respectivamente.Funcin ENZIMATICA-Las proteinas con funcin enzimtica son las ms numerosas y especializadas. Actan como biocatalizadores de las reacciones qumicas del metabolismo celular.Funcin HORMONAL-Algunas hormonas son de naturaleza protica, como la insulina y el glucagn (que regulan los niveles de glucosa en sangre) o las hormonas segregadas por la hipfisis como la del crecimiento o la adrenocorticotrpica (que regula la sntesis de corticosteroides) o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).Funcin REGULADORA-Algunas proteinas regulan la expresin de ciertos genes y otras regulan la divisin celular (como la ciclina).Funcin HOMEOSTATICA-Algunas mantienen el equilibrio osmtico y actan junto con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno.Funcin DEFENSIVA Las inmunoglogulinas actan como anticuerpos frente a posibles antgenos. La trombina y el fibringeno contribuyen a la formacin de cogulos sanguneos para evitar hemorragias. Las mucinas tienen efecto germicida y protegen a las mucosas. Algunas toxinas bacterianas, como la del botulismo, o venenos de serpientes, son proteinas fabricadas con funciones defensivas.Funcin de TRANSPORTE La hemoglobina transporta oxgeno en la sangre de los vertebrados. La hemocianina transporta oxgeno en la sangre de los invertebrados. La mioglobina transporta oxgeno en los msculos. Las lipoproteinas transportan lpidos por la sangre. Los citocromos transportan electrones.Funcin CONTRACTIL La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contraccin muscular. La dineina est relacionada con el movimiento de cilios y flagelos.Funcin DE RESERVA La ovoalbmina de la clara de huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeina de la cebada, constituyen la reserva de aminocidos para el desarrollo del embrin. La lactoalbmina de la leche.

cidos NucleicosSon biopolmeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades estructurales o monmeros, denominados nucletidos.El descubrimiento de los cidos nucleicos se debe a Meischer (1869), el cual trabajando con leucocitos y espermatozoides de salmn, obtuvo una sustancia rica en carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno y un porcentaje elevado de fsforo. A esta sustancia se le llam en un principio nucleina, por encontrarse en el ncleo.Aos ms tarde, se fragment esta nucleina, y se separ un componente proteico y un grupo prosttico, este ltimo, por ser cido, se le llam cido nucleico.En los aos 30, Kossel comprob que tenan una estructura bastante compleja.En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional de uno de estos cidos, concretamente del cido desoxirribonucleico (ADN).1.- Composicin de los cidos nucleicos

Son biopolmeros formados por unidades llamadas monmeros, que son losnucletidos.Los nucletidos estn formados por la unin de:a) Una pentosa, que puede ser la D-ribosa en el ARN; o la D-2- desoxirribosa en el ADNb) Una base nitrogenada, que puede ser:- Prica, como la Guanina (G) y la Adenina (A)- Pirimidnica, como la Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U)C) cido fosfrico, que en la cadena de cido nucleico une dos pentosas a travs de una unin fosfodiester. Esta unin se hace entre el C-3de la pentosa, con el C-5de la segunda.A la unin de una pentosa con una base nitrogenada se le llamanuclesido. Esta unin se hace mediante un enlace-glucosdico.- Si la pentosa es una ribosa, tenemos un ribonuclesido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, guanina, citosina y uracilo.- Si la pentosa es un desoxirribosa, tenemos un desoxirribonuclesido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, citosina, guanina y timina.El enlace-glucosdico se hace entre ela) C-1de la pentosa y el N-9 de la base prica, como laguaninay laadenina.b) C-1de la pentosa y el N-1 de la base primidnica, como latiminaycitosina

2.- Tipos de cidos nucleicos

Los cidos nucleicos estn formados, como ya se ha dicho anteriormente, por la polimerizacin de muchos nucletidos, los cuales se unen de la siguiente manera: 3-pentosa-5-fosfato---3-pentosa-5fosfato-----Cada molcula tiene una orientacin definida, por lo que la cadena es 5-> 3.Atendiendo a su estructura y composicin existen dos tipos de cidos nucleicos que son:a)cido desoxirribonucleico o ADN o DNAb)cido ribonucleico o ARN o RNA3.- cido Desoxirribonucleico o ADN o DNA

A.- ESTRUCTURA.Est formado por la unin de muchos desoxirribonucletidos. La mayora de las molculas de ADN poseen dos cadenas antiparalelas ( una 5-3y la otra 3-5) unidas entre s mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes de hidrgeno.La adenina enlaza con la timina, mediante dos puentes de hidrgeno, mientras que la citosina enlaza con la guanina, mediante tres puentes de hidrgeno.El ADN es el portador de la informacion gentica, se puede decir por tanto, que los genes estn compuestos por ADN.ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADNSe trata de la secuencia de desoxirribonucletidos de una de las cadenas. La informacin gentica est contenida en el orden exacto de los nucletidos.ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADNEs una estructura en doble hlice. Permite explicar el almacenamiento de la informacin gentica y el mecanismo de duplicacin del ADN. Fu postulada por Watson y Crick,basandose en:- La difraccin de rayos X que haban realizado Franklin y Wilkins- La equivalencia de bases de Chargaff,que dice que la suma de adeninas ms guaninas es igual a la suma de timinas ms citosinas.Es una cadena doble, dextrgira o levgira, segn el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina de una se une a la timina de la otra, y la guanina de una a la citosina de la otra. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3de una se enfrenta al extremo 5de la otra.Existentres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el ms abundante y es el descubierto por Watson y Crick.ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN.Se refiere a como se almacena el ADN en un volumen reducido. Vara segn se trate de organismos procariontes o eucariontes:a) En procariontes se pliega como una super-hlice en forma, generalmente, circular y asociada a una pequea cantidad de proteinas. Lo mismo ocurre en la mitocondrias y en los plastos.b) En eucariontes el empaquetamiento ha de ser ms complejo y compacto y para esto necesita la presencia de proteinas, como son las histonas y otras de naturaleza no histona (en los espermatozoides las proteinas son las protaminas). A esta unin de ADN y proteinas se conoce como cromatina, en la cual se distinguen diferentes niveles de organizacin: -Nucleosoma -Collar de perlas -Fibra cromatnica -Bucles radiales -Cromosoma.B.- DESNATURALIZACIN DEL ADN.Cuando la temperatura alcanza el punto de fusin del ADN, la agitacin trmica es capaz de separar las dos hebras y producir una desnaturalizacin. Este es un proceso reversible, ya que al bajar la temperatura se puede producir una renaturalizacin. En este proceso se rompen los puentes de hidrgeno que unen las cadenas y se produce la separacin de las mismas, pero no se rompen los enlaces fosfodiester covalentes que forman la secuencia de la cadena.La desnaturalizacin del ADN puede ocurrir, tambin, por variaciones en el pH.4.- ARN o cidos ribonucleico o RNA

A.- ESTRUCTURAEst formado por la unin de muchos ribonucletidos, los cuales se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiester en sentido 5-3( igual que en el ADN ).Estn formados por una sola cadena, a excepcin del ARN bicatenario de los reovirus.ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ARNAl igual que el ADN, se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucletidos.ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ARNAlguna vez, en una misma cadena, existen regiones con secuencias complementarias capaces de aparearse.ESTRUCTURA TERCIARIA DE ARNEs un plegamiento, complicado, sobre al estructura secundaria.B.- CLASIFICACIN DE LOS ARN.Para clasificarlos se adopta la masa molecular media de sus cadenas, cuyo valor se deduce de la velocidad de sedimentacin. La masa molecular y por tanto sus dimensiones se miden en svedberg (S). Segn esto tenemos:ARN MENSAJERO (ARNm)Sus caractersticas son la siguientes:- Cadenas de largo tamao con estructura primaria.- Se le llama mensajero porque transporta la informacin necesaria para la sntesis proteica.- Cada ARNmtiene informacin para sintetizar una proteina determinada.- Su vida media es corta.a) En procariontes el extremo 5posee un grupo trifosfatob) En eucariontes en el extremo 5posee un grupo metil-guanosina unido al trifosfato, y el el extremo 3posee una cola de poli-AEn los eucariontes se puede distinguir tambin:- Exones, secuencias de bases que codifican proteinas- Intrones, secuencias sin informacin.Un ARNm de este tipo ha de madurar (eliminacin de intrones) antes de hacerse funcional. Antes de madurar, el ARNm recibe el nombre de ARN heterogeneonuclear (ARNhn).ARN RIBOSMICO (ARNr)Sus principales caractersticas son:- Cada ARNr presenta cadena de diferente tamao, con estructura secundaria y terciaria.- Forma parte de las subunidades ribosmicas cuando se une con muchas proteinas.- Estn vinculados con la sntesis de proteinas.ARN NUCLEOLAR (ARNn)Sus caractersticas principales son:- Se sintetiza en el nucleolo.- Posee una masa molecular de 45 S, que actua como recursor de parte del ARNr, concretamente de los ARNr28 S (de la subunidad mayor), los ARNr5,8 S (de la subunidad mayor) y los ARNr18 S (de la subunidad menor)ARNuSus principales caractersticas son:- Son molculas de pequeo tamao- Se les denomina de esta manera por poseer mucho uracilo en su composicin- Se asocia a proteinas del ncleo y forma ribonucleoproteinas pequeo nucleares (RNPpn) que intervienen en: a) Corte y empalme de ARN b) Maduracin en los ARNm de los eucariontes c) Obtencin de ARNra partir de ARNn 45 S.ARN TRANSFERENTE (ARNt)Sus principales caractersticas son.- Son molculas de pequeo tamao- Poseen en algunas zonas estructura secundaria, lo que va hacer que en las zonas donde no hay bases complementarias adquieran un aspecto de bucles, como una hoja de trebol.- Los plegamientos se llegan a hacer tan complejos que adquieren una estructura terciaria- Su misin es unir aminocidos y transportarlos hasta el ARNm para sintetizar proteinas.El lugar exacto para colocarse en el ARNm lo hace gracias a tres bases, a cuyo conjunto se llaman anticodn (las complementarias en el ARNm se llaman codn).C.- SINTESIS Y LOCALIZACIN DE LOS ARNEn la clula eucarionte los ARN se sintetizan gracias a tres tipos de enzimas:- ARN polimerasa I, localizada en el nucleolo y se encarga de la sinteis de los ARNr18 S, 5,8 S y 28 S.- ARN polimerasa II, localizada en el nucleoplasma y se encarga de la sntesis de los ARNhn, es decir de los precursores de los ARNm- ARN polimerasa III, localizada en el nucleoplasma y se encarga de sintetizar los ARNr5 S y los ARNm.5.- Funciones de los cidos nucleicos

Entre las principales funciones de estos cidos tenemos:- Duplicacin del ADN- Expresin del mensaje gentico:- Transcripcin del ADN para formar ARNmy otros- Traduccin, en los ribosomas, del mensaje contenido en el ARNma proteinas.

Las clulas

Las clulas son las unidades funcionales y estructurales de todos los organismos vivos, y constituyen por tanto la unidad biolgica fundamental. En ellas se desarrollan todas las reacciones bioqumicas que forman parte del metabolismo basal y que permiten la supervivencia. Existen distintos tipos de clulas, que difieren en forma, tamao, y funcin especializada.- Organismos unicelulares o multicelulares

Hay organismos, denominados unicelulares, constituidos por una sola clula; otros estn formados por unas pocas clulas, como algunas algas, mientras que el cuerpo humano contiene 100 billones de clulas. En los organismos multicelulares, como los vertebrados o lasplantas, clulas muy especializadas y del mismo tipo forman un tejido o un rgano. As tenemos clulas musculares, con una forma filamentosa, adecuadas para generar la contraccin del msculo; clulas nerviosas (neuronas), dotadas de largas prolongaciones capaces de transmitir impulsos elctricos en el cerebro; o glbulos rojos, de forma redondeada y bicncava, especializados en el intercambio y transporte de gases (oxgeno y anhdrido carbnico) en la sangre.

- Caractersticas estructurales de los diferentes tipos de clulas

A pesar de las diferencias externas, los diversos tipos de clulas poseen idnticas caractersticas estructurales.

+ Las clulas estn delimitadas por una membrana lipdica

Cada clula, en efecto, est delimitada por una membrana lipdica que la separa del medio externo. Todo lo que se encuentra dentro de la membrana celular de denominamedio intracelular, y constituye un compartimiento autnomo e independiente, aislado del medio externo, denominado extracelular, que lo rodea. Lamembrana celular, llamada citoplasmtica o plasmtica, es una estructura semipermeable, es decir que puede ser atravesada slo por algunas sustancias: la membrana permite el paso de los elementos necesarios para la nutricin de la clula e impide la salida de las sustancias tiles. En el interior de la membrana celular se encuentra elcitoplasma, en el que se producen todas las reacciones bioqumicas catalizadas por las enzimas delmetabolismo celular. En el citoplasma las clulas transforman las sustancias qumicas en la energa necesaria para desarrollar sus funciones, como la reparacin de las partes daadas, la movilidad (movimiento celular) o la contraccin.

+ Presencia en el citoplasma de orgnulos celulares

Otra caracterstica de todas las clulas es la presencia en el citoplasma de orgnulos celulares como los ribosomas, que participan en la sntesis de las protenas y del ncleo, y de un cuerpo celular donde reside el material gentico, elADN.

+ Las clulas no son visibles a simple vista: se requiere un microscopio

Todas las clulas poseen la caracterstica de una pequeez extrema: no son visibles a simple vista y para observarlas es necesario unmicroscopio. La unidad de medida utilizada para las clulas es el micrmetro, que representa la millonsima parte de un metro. Existen clulas pequeas, que miden apenas 2 micras (como algunas bacterias, por ejemplo), y clulas mucho ms grandes, como las de los mamferos, que miden ms de 20 micras.

Las clulas procariotasLas procariotas son clulas pequeas y muy simples, entre las que se encuentran los organismos unicelulares conocidos como bacterias. Los procariotas fueron los primeros seres vivos sobre la Tierra en el curso de la evolucin: la edad de los hallazgos fsiles de estas clulas se estima en ms de tres mil millones de aos.Origen y significado del trmino "procariota"

El trminoprocariota(del griegokryon, "ncleo") significa "antes del ncleo" e incluye a las clulas sin ncleo en las que el material gentico est organizado en un cuerpo nuclear disperso por el citoplasma y no delimitado por ninguna membrana.

- Clasificacin de las bacterias

Esta clase de clulas incluyen tres mil especies de bacterias y organismos, denominados algas verdiazules. Algunas bacterias se clasifican segn su forma, distinguindose por este concepto tres grandes categoras:

+ Bacilos: bacterias con forma de bastoncillo

Losbacilos, bacterias con forma de bastoncillo. Pueden ser patgenos, como los causantes del ttanos y la tuberculosis.

+ Cocos: bacterias esfricas

Loscocos, bacterias esfricas, pueden asociarse en largas cadenas (estreptococos) o presentarse en racimos (estafilococos). A esta clase pertenecen, por ejemplo, las bacterias que provocan la pulmona y la difteria.

+ Espiroquetas: bacterias con forma helicoidal

Lasespiroquetas, de forma helicoidal, son muy largas (ms de 500 micras). Entre ellas se encuentra la bacteria causante de la sfilis.

- Bacterias: beneficiosas o perjudiciales

Muchas bacterias son, por tanto, agentes patgenos, puesto que son capaces de provocar enfermedades en el hombre o en los animales. Sin embargo, muchas otras tienen efectos beneficiosos. En efecto, los procariotas son la base de muchascadenas alimentarias: por ejemplo, las bacterias fotosintticas que se encuentran en el mar capturan la energa solar y la transforman en carbohidratos y otras sustancias utilizadas como fuente de alimento por otras formas de vida.

Otras bacterias, en cambio, capturan el nitrgeno molculas (N2) de la atmsfera y lo utilizan para fabricar complejas molculas biolgicas necesarias tanto para ellas como para otros organismos.

Existen bacterias capaces de degradar las sustancias orgnicas que se encuentran en animales o plantas muertos, devolviendo al suelo y a la atmsfera importantes elementos primarios, como el carbono, el nitrgeno y el oxgeno.

- Caractersticas de las clulas procariotas

+ Reproduccin asexual en los procariotas

La principal caracterstica de todos los procariotas es la de reproducirse de forma asexual: cada clula crece hasta alcanzar el doble de su tamao normal y a continuacin se divide en dos clulas hijas idnticas, cada una de las cuales es portadora de una copia del material gentico de la clula madre.+ nico cromosoma: formado por una molcula de ADN

Los procariotas poseen un nico cromosoma formado por una sola molcula deADN de doble hlice. Debido a lo sencillo de sus mecanismos, los procariotas crecen y se reproducen muy fcilmente, por lo que los bilogos los utilizan como modelos de estudio en sus experimentos para entender los mecanismos que regulan la vida de las clulas ms complejas, como laseucariotas. Es el caso deEscherichia coli, una bacteria inocua y muy til que se encuentra en el intestino humano y de otros animales.+ Parte externa e interna de la membrana lipdica

Las clulas bacterianas poseen una capa rgida protectora, denominada pared celular, en la parte externa de su membrana lipdica, mientras que en el interior, en el citoplasma, el material gentico est representado por un nico cromosoma formado por una molcula de ADN circular de doble hlice, organizado en el ncleo. ste no aparece delimitado por una membrana y est en contacto directo con el citoplasma. Muchas especies de bacterias poseen en el citoplasma pequeas molculas de ADN circular, denominadas plsmides, que son independientes del cromosoma principal. Todos estos elementos son objeto de intensos estudios por parte de la incipiente ingeniera gentica.

+ Flagelos: en la superficie de las bacterias

La superficie de algunas bacterias se caracteriza en ocasiones por poseer largas prolongaciones, denominadas flagelos, que funcionan como rganos de locomocin para desplazarse en el medio acuoso que las rodea.

+ Ribosomas

En el citoplasma de las bacterias se encuentran adems los ribosomas, corpsculos celulares constituidos principalmente por cido ribonucleico, ARN, que participan activamente en lasntesis de protenas. La mayor parte de las bacterias se reproduce de forma asexual, si bien existen algunas especies de bacterias en las que se conoce una forma de reproduccin sexual muy rudimentaria.

En este caso, existen dos tipos de clulas: una clula donante, de material hereditario, y una clula receptora del mismo.

- Las algas azules o cianobacterias

Lasalgasazules, denominadas tambin cianobacterias, pertenecen a una familia de procariotas capaces de producir oxgeno mediante un mecanismo fotosinttico similar al de las plantas superiores. Viven, por lo general, agrupadas en grandes conjuntos, en aguas dulces y saladas.

Las clulas eucariotasComo ya se ha mencionado, las eucariotas son las clulas que constituyen las plantas, los animales, los hongos, los protozoos y la mayor parte de las algas. Por tanto en la naturaleza existen millones de especies de eucariotas, a diferencia de losprocariotas, que incluyan tan slo a algunos miles de especies.- Clulas eucariotas: organismos unicelulares o pluricelulares

Los eucariotas pueden ser organismos unicelulares, como la levadura del pan, Saccharomyces cerevisiae; el protozoo ciliado, Paramecium aurelia; algunas algas (menos las algas azules, que, como ya se ha visto, pertenecen a la familia de los procariotas), o algunos hongos; por lo general son organimos pluricelulares.

- Eucariotas unicelulares o "euclulas"Los eucariotas unicelulares reciben tambin la denominacin de euclulas. Las clulas eucariotas se caracterizan por la presencia de un ncleo bien delimitado, rodeado por una doble membrana, y se diferencian de las procariotas por la mayor complejidad de su estructura, por su mayor tamao y, sobre todo, por la presencia de orgnulos celulares tales como las mitocondrias, el retculo endoplasmtico (liso o rugoso) o el aparato de Golgi, cada uno de los cuales desempea una funcin en la economa de la clula. Los eucariotas se diferencian de los procariotas por su ultraestructura y por su metabolismo.La clula tiene 3 grandes estructuras.1. Membrana celular: recubre y protege a la clula. Formado por fosfolpidos y protenas.2. Citoplasma: contiene los organelos celulares para llevar a cabo las funciones celulares.3. Ncleo: almacena el material gentico.

La membrana celularLa membrana celular rodea todas lasclulasy separa el medio interno celular, denominado citoplasma, del medio externo, llamado extracelular.- En qu consiste la membrana celular?

La membrana celular regula el flujo de sustancias hacia el interior y el exterior de la clula. La membrana celular, denominadacitoplsmica, est compuesta delpidosyprotenas. Los lpidos de una membrana pertenecen a la clase de losfosfolpidosy de losesfingolpidos, unas molculas de lpidos compuestas por una parte polar hidrfila soluble en agua, denominada "cabeza", y una parte no polar hidrfoba insoluble en agua, denominada "cola". La doble naturaleza de estos lpidos es muy importante en la estructura de las membranas biolgicas: las "cabezas" polares tienen afinidad por el agua, y se disponen orientndose hacia ella, mientras que las "colas" hidrfobas la evitan. Se forma de este modo la doble capa de lpidos, con las cabezas hidrosolubles vueltas hacia el exterior, es decir hacia las fases acuosas adyacentes a las superficies de la doble capa, y las colas hidrfobas hacia el interior, es decir la una hacia la otra.- Colas hidrfobas de los fosfolpidos: causantes de la poca permeabilidad de la membrana

Son precisamente las colas hidrfobas de los fosfolpidos las causantes de la poca permeabilidad de la membrana, puesto que impiden que las sustancias tiles sintetizadas por la clula salgan y que las sustancias txicas entren. Es decir, la membrana citoplasmtica representa una barrera que acta selectivamente dejando pasar slo ciertas sustancias: unas pueden nicamente entrar en la clula, otras solamente pueden salir, mientras que algunas no pueden atravesarla en ninguna direccin.

- Molculas que atraviesan la membrana citoplasmtica

Por ltimo, hay molculas, como elagua, que pueden atravesar la membrana citoplasmtica en ambas direcciones. Inmersas en la doble capa lipdica es posible distinguir algunas protenas que forman parte de la estructura molecular de la membrana celular y que, entre otras funciones, regulan el intercambio entre el medio intracelular y el extracelular de sustancias como los iones (Na+, K+, Ca++, Cl-), que no podran atravesar la membrana sin ellas. En algunos casos, las membranas pueden transferir pequeas cantidades de material dentro o fuera de las clulas. En el primer caso, la superficie externa de la membrana celular forma una pequea depresin en la que se depositan elementos que sern incorporados por la clula; la depresin en la que se depositan elementos que sern incorporados por la clula; la depresin se va haciendo ms profunda hasta que la membrana se separa y forma una vescula dentro de la clula.

+ Pinocitosis y fagocitosis

Este proceso se denominapinocitosissi la sustancia captada es lquida, yfagocitosissi el material es slido; es utilizado como sistema de alimentacin por los eucariotas unicelulares (por ejemplo, los protozoos) o bien como parte del sistema de defensa (por ejemplo, contra las bacterias) por algunas clulas del sistema inmunitario de los mamferos).

+ Exocitosis: eliminacin de sustancias de la clula

La eliminacin de sustancias de la clula se denominaexocitosis. sta juega un papel muy importante en la transmisin del impulso nervioso: las terminaciones de las clulas nerviosas contienen muchas vesculas ricas en unas sustancias particulares, denominadas neurotransmisores. stos son liberados al exterior de la clula, donde interactan con otras terminaciones transmitiendo de esta forma el impulso de una clula a otra. Mecanismos similares intervienen en la secrecin de las hormonas.

- Pared celular en las clulas vegetale La mayor parte de lasclulas vegetalesest rodeada por unapared celularque consiste en una estructura rgida que va hacindose cada vez ms gruesa, gracias al aporte de material, hasta alcanzar sus dimensiones definitivas.

CitoplasmaElcitoplasma.Consiste en una estructura celular cuya apariencia es viscosa. Se encuentra localizada dentro de la membrana plasmtica pero fuera del ncleo de la clula. Hasta el 85% del citoplasma est conformado poragua,protenas,lpidos,carbohidratos,ARN,sales,mineralesy otros productos delmetabolismo. Adems en su interior estn localizados ciertosorgnuloscomomitocondrias,plastidios,lisosomas,ribosomas,centrosomas,esferosomas,microsomas, diferenciaciones fibrilares y las inclusiones. Al citoplasma tambin se le conoce como la matriz citoplasmtica, y su apariencia es la de sustancia viscosa.

ComposicinEst compuesto por dos partes:Citosol:El medio intracelular est formado por una solucin lquida denominada hialoplasma o citosol. Los orgnulos estn contenidos en una matriz citoplasmtica. Esta matriz es la denominada citosol o hialoplasma. Es un material acuoso que es una solucin o suspensin de biomolculas vitales celulares. Muchos procesos bioqumicos, incluyendo la gluclisis, ocurren en el citosol.En una clula eucariota, puede ocupar entre un 50% a un 80% del volumen de la clula. Est compuesto aproximadamente de un 70% de agua mientras que el resto de sus componentes son molculas que forman una disolucin coloidal. Estas molculas suelen ser macromolculas.Al ser un lquido acuoso, el citosol carece de forma o estructura estables, si bien, transitoriamente, puede adquirir dos tipos de formas:Una forma con consistencia de gel.El estado sol, de consistencia fluida.Los cambios en la forma del citosol se deben a las necesidades temporales de la clula con respecto al metabolismo, y juega un importante papel en la locomocin celular.Ribosomas:partculas insolubles de 25 nm, sitios de sntesis protica.La forma de la clula es mantenida por protenas fibrosas que se encuentran en el citoplasma y que en conjunto conforman el citoesqueleto. El citoesqueleto est formado por filamentos y tbulos de diversos tamaos: los microtbulos tienen un rol primordial en la divisin celular. Los filamentos de actina intervienen en la divisin celular y en la motilidad.

OrgnulosEl citoplasma se compone de orgnulos con distintas funciones. Entre los orgnulos ms importantes se encuentran los ribosomas, las vacuolas y mitocondrias. Cada orgnulo tiene una funcin especfica en la clula y en el citoplasma. El citoplasma posee una parte del genoma del organismo. A pesar de que la mayor parte se encuentre en el ncleo, algunos orgnulos, entre ellos las mitocondrias o los cloroplastos, poseen una cierta cantidad de ADN.

Funcin

Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energa.De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva.Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la clula y es la base de sus movimientos.Importancia

Barrera selectiva de sustancias Comunicacin con otras celulas (Forman uniones con otras clulas a travs de sus receptores y sus protenas) Las clulas del epitelio Intestinal forman uniones estrechas para impedir que se difundan los cido gstricos alceloma. Contienen receptores para las moleculas seal segregadas por otras clulas. Las membranas de los linfocitos b (anticuerpos) poseen receptores que se modifican ante un nuevo antgeno para reconocerlo y eliminarlo. Las membranas de las clulas presinpticas se funden con las membranas de las vesculas con el neurotransmisor para expulsarlo. A falta de organelos, las membranas citoplasmticas de las bacterias contienen las protenas necesarias para llevar a cabo la gloclisis y (en el caso de las cianobacterias) la fotosntesis. Receptores e membrana de tres tipos: canales inicos (pasan iones K, Na), asociados a enzimas (Tirosinas cinasas, glutamato ciclasa), asociados a protenas G (Metabotrpicas, que desencadenan diferentes reacciones)

El ncleo celular

El ncleo celular se localiza en el interior de laclula, inmerso en el citoplasma. En las clulas animales y vegetales, el citoplasma est rodeado por una envoltura nuclear, compuesta por una doble membrana interrumpida por aberturas, denominadas poros nucleares, que permiten el paso de sustancias entre ncleo y citoplasma.- Qu encontramos dentro del ncleo celular?Dentro del ncleo se distingue el nucleolo, la "fbrica" de ARN, identificable por su coloracin ms intensa debida a su elevado contenido de cido ribonucleico (ARN) y protenas. El resto del ncleo est ocupado por lacromatina, compuesta en su mayora por cido desoxirribonucleico (ADN), pero tambin por ARN yprotenas.

- Divisin celular / mitosis -> cromatina / cromosomas

Durante la divisin celular, lamitosis, la cromatina se dispone en estructuras filiformes, denominadas cromosomas. El nmero de cromosomas vara en cada especie animal y vegetal; en las clulas humanas hay cuarenta y seis.

Al completarse la divisin de la clula madre en dos clulas hijas, los cromosomas desaparecen y la cromatina se dispone de nuevo en su estado disperso.

Gracias a la presencia de los cromosomas que contienen losgenes, el ncleo representa el centro de control de todas las actividades celulares sin excepcin.

Metabolismo celularLa alimentacin de cada una de las clulas depende de la nutricin del animal a la que stas pertenecen. Los alimentos necesarios para la nutricin del animal se degradan en el aparato digestivo y se distribuyen por todas las clulas del organismo en forma de molculas utilizables. Por ello, la alimentacin celular puede tener lugar mediante distintos procesos: la fagocitosis, la pinocitosis y la absorcin; este ltimo es el principal mecanismo mediante el cual la clula ingiere las sustancias necesarias para su supervivencia. Estas sustancias pueden sertomos,ionesomolculas, tales como agua, oxgeno, azcares, sales, protenas, etc., que, una vez han entrado en la clula, experimentan transformaciones inducidas por una serie de reacciones qumicas.- Metabolismo celular: anabolismo y catabolismo

El conjunto de estas operaciones se denomina metabolismo celular, y comprende tanto procesos constructivos, como el ensamblaje de nuevas molculas biolgicas (anabolismo), como procesos destructores, como la degradacin de los materiales en bruto o de los productos que pueden reciclarse (catabolismo). Las reacciones qumicas que forman parte del metabolismo tienen casi la misma variedad que las clulas existentes, mientras que las macromolculas biolgicas que constituyen los "ladrillos de construccin" son siempre las mismas: lpidos, aminocidos, azcares y nucletidos.

- La fundamental ingestin del carbono

Como ya hemos observado, el carbono es el tomo ms abundante en los organismos vivos, despus del hidrgeno y del oxgeno. El tomo de carbono est presente en casi todas las molculas biolgicas de la clula, y de ah que su ingestin sea fundamental.

+ Absorcin del carbono por las clulas como anhdrido carbnico

Las clulas que absorben el carbono exclusivamente bajo la forma de anhdrido carbnico (CO2) se denominan auttrofas; son las clulas vegetales que, a travs de la fotosntesis, utilizan el anhdrido carbnico de la atmsfera y del agua para sintetizar la glucosa, molcula rica en energa. Las clulas que no son capaces de utilizar el anhdrido carbnico como fuente de carbono deben extraerlo de molculas ms complejas, como la glucosa, producida por las clulas auttrofas; esas clulas se denominan hetertrofas. Son hetertrofas las clulas que conforman los animales superiores y la mayora de los microorganismos; incapaces de producir de un modo autnomo las sustancias nutritivas necesarias para su supervivencia, viven de los productos de otras clulas.

+ El continuo flujo de tomos de carbono

Entre los organismos vivos se produce, por tanto, un continuo flujo de tomos de carbono: las plantas verdes, auttrofas, producen glucosa a partir de CO2 y agua; la glucosa es el monmero que constituyen lospolisacridos, como la celulosa y el almidn, que componen las plantas. Las plantas sirven de alimento a los animales herbvoros, que obtienen la glucosa necesaria para sus clulas a partir de la degradacin de los polisacridos y la utilizan como fuente de carbono. Los animales, a su vez, restituyen el carbono a la atmsfera en forma de CO2 mediante larespiracin, y a la tierra en forma de otras sustancias orgnicas.

- El ciclo del nitrgeno

Tambin el nitrgeno forma parte de un ciclo similar al del carbono. El nitrgeno es un tomo muy importante para la vida: est presente en muchas de las principales macromolculas, tales como losaminocidosy loscidos nucleicos. Se encuentra en la atmsfera en forma molecular (N2) y nicamente algunos procariotas, como ciertas bacterias y las algas azules, son capaces de utilizarlo directamente. Los otros organismos ingieren el nitrgeno a travs de compuestos que lo contienen. Las plantas, en efecto, extraen nitrgeno del suelo en forma de nitratos, y sus clulas lo utilizan para sintetizar cidos nucleicos y aminocidos que son ingeridos luego por los herbvoros. Estos ltimos devuelven el tomo al suelo a travs de la urea contenida en la orina. Finalmente, la urea es transformada otra vez en nitratos por las bacterias.

- Intercambio del oxgeno por las diferentes especies vivas

El oxgeno, en cambio, es intercambiado por las distintas especies vivas. El oxgeno molecular (O2) de la atmsfera es producido por las plantas superiores y por elplancton marinoa travs de lafotosntesis, como resultado colateral de la sntesis de glucosa a partir de CO2 y agua; a continuacin, los animales consumen oxgeno al respirar y devuelven anhdrido carbnico a la atmsfera.

- Concepto de metabolismo celular

Volvamos ahora al concepto de metabolismo celular. Cuando una sustancia entra en las clulas experimenta una serie de transformaciones en una sucesin precisa; el conjunto de estas transformaciones forma una cadena metablica en la cual intervendr un producto de partida que, a travs de una serie de reacciones qumicas, se transformar finalmente en un producto distinto del inicial.

El metabolismo general de una clula est pues constituido por un conjunto de cadenas metablicas que se entrelazan unas con otras, formando una red complicadsima de reacciones qumicas.

+ Ejemplo: modificaciones de la glucosa al entrar en la clula

Como ejemplo examinaremos la secuencia de modificaciones que experimenta la glucosa al entrar en la clula. sta tiene que extraer la glucosa principalmente de molculas ms complejas que la contienen, como por ejemplo la sacarosa o azcar comn de cocina, un disacrido formado por la unin de dosmonosacridos, la glucosa de seis tomos de carbono y la fructosa de cinco tomos de carbono; o la lactosa o azcar de la leche, otro disacrido en el que la glucosa se presenta enlazada a la galactosa; tambin el almidn, presente en todos los cereales, est constituido por largas cadenas lineales o ramificadas de glucosa. As pues, la clula o, en el caso de los animales superiores, el aparato digestivo, tiene que descomponer los disacridos y polisacridos en sus monosacridos constituyentes y liberar la glucosa. A continuacin, la glucosa, en los animales superiores como los mamferos y tambin en muchos microorganismos, se somete en las clulas a una serie de reacciones qumicas que concluyen con la formacin de dos molculas de cido lctico por cada molcula de glucosa.

+ Gluclisis o fermentacin homolctica

Esta cadena metablica recibe el nombre de gluclisis o fermentacin homolctica. Otros organismos, como las levaduras, utilizan, en cambio, la fermentacin alcohlica, en la que a partir de una molcula de glucosa se forman dos de etanol (alcohol etlico) y dos de anhdrido carbnico (CO2). Las reacciones qumicas de la fermentacin alcohlica son similares a las de la gluclisis, salvo que en aqulla la transformacin del cido pirvico en cido lctico se sustituye por otras dos reacciones que escinden el cido pirvico (compuesto formado por tres tomos de carbono) en etanol (una molcula de dos tomos de carbono) y en CO2. La fermentacin del mosto que produce el vino es un ejemplo de transformacin de glucosa en alcohol etlico mediante la accin de levaduras, que utilizan varias enzimas.

Llegados a este punto, podemos preguntarnos por qu la clula realiza todas estas transformaciones. En esencia, por dos motivos: para producirenerga qumicay para disponer de compuestos intermedios que sirven de inicio a otras cadenas metablicas. As por ejemplo, el penltimo producto de la gluclisis, el cido pirvico, es el compuesto de partida para la sntesis de tres aminocidos: isoleucina, valina y leucina, utilizados posteriormente en la sntesis de protenas. Esta ltima reaccin tiene lugar en las bacterias. De hecho, no todos los organismos tienen la capacidad de sintetizar los veinte aminocidos que se encuentran en las protenas; en los animales superiores, como los mamferos, slo diez aminocidos son producidos ex novo y los restantes, que tienen que ser ingeridos por la dieta, son denominados aminocidos esenciales.La energa qumica de las reacciones celularesA travs de la cadena metablica, la clula transforma las sustancias que absorbe en monmeros, tales como aminocidos,monosacridosy nucletidos, que utilizar luego para sintetizar macromolculas biolgicas.- Todas las reacciones producen energa qumica

Lostomosde las molculas estn unidos mediante enlaces ms o menos fuertes, y se define como energa de la molcula la cantidad contraria de energa que es necesario suministrar a la molcula para que sta se descomponga en sus tomos.

Cuando en las reacciones qumicas se disgregan los enlaces moleculares, el resultado es una variacin de energa.

La respiracin celularEn las cadenas metablicas se produce una disminucin progresiva de energa libre, mediante la cual se pasa de compuestos de alta energa a otros de baja energa; estos ltimos sern ms estables, ya que cada reaccin tiende a un estado de energa libre mnima; por consiguiente, los enlaces que unen lostomosde las molculas finales tambin son ms estables.- La energa de la clula

La energa libre que se obtiene en el paso de molculas con enlaces menos estables a otras con enlaces ms estables es la energa de laclula.

- Gluclisis: molcula inicial y producto final

En la gluclisis, la molcula inicial es la glucosa con seis tomos de carbono, mientras que el producto final son dos molculas de cido lctico con tres tomos de carbono.

En el cido lctico hay un enlace C=O mucho ms estable que los enlaces C-H, C-OH y C-C de la glucosa. La formacin de estos enlaces ms estables produce una liberacin de energa. Pero si la glucosa se procesa en otra reaccin qumica, como la combustin, se oxida completamente y libera una energa 15 veces mayor que la que se obtiene en la gluclisis:

glucosa + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O

La oxidacin total de la glucosa, al final de la cual todos los tomos de carbono se enlazan de un modo muy estable con el oxgeno (O=C=O), tiene lugar durante la respiracin.

- La respiracin en las clulas como proceso qumico: la importancia de las mitocondrias

En las clulas, la respiracin, con carcter de proceso qumico, se produce en el interior de lasmitocondrias: en su membrana interna se localizan las enzimas responsables de la secuencia de las reacciones qumicas que permiten la respiracin celular. Por consiguiente, todos los organismos capaces de respirar reciben el nombre de aerobios, y los dems, el de anaerobios.

La mayora de los animales son organismos aerobios: utilizan la glucosa y la transforman en cido pirvico durante la gluclisis; despus, el cido pirvico es oxidado en las mitocondrias a travs del oxgeno absorbido por lospulmones, al tiempo que se elimina el CO2. Durante el esfuerzo muscular, una gran cantidad de glucosa se transforma en cido pirvico y cido lctico para obtener energa: de ah que se requiera ms oxgeno para eliminar los productos de la gluclisis y que el ritmo respiratorio aumente en consecuencia para integrar el oxgeno consumido.La clula almacena energa qumicaLa energa que se libera durante las distintas reacciones de las cadenas metablicas se disipa en parte como calor, en parte se consume para que tengan lugar otras reacciones y en parte se conserva como energa qumica.- El ATP, una importante molcula transportadora de energa

La molcula ms importante que transporta energa es el ATP (trifosfato de adenosina), un nucletido constituido por una base, la adenina, enlazada a una molcula de ribosa (como en el cido ribonucleico, ARN) y a tres de cido fosfrico. Las tres molculas de cido fosfrico hacen que la molcula de ATP sea inestable debido a las cuatro cargas negativas que llevan los tomos de oxgeno; ello le confiere una tendencia a hidrolizarse (esto es, a escindirse) en presencia deaguay a descomponerse en sus productos de hidrlisis: el ADP (difosfato de adenosina) y el AMP (monofosfato de adenosina). Estas molculas participan en muchas reacciones celulares.

La informacin genticaLa informacin gentica est contenida en la secuencia de bases de los nucletidos que integran elADN, del mismo modo en que la informacin contenida en un libro viene dada por la sucesin de las letras que componen las palabras.- Los genes y el patrimonio gentico

Losgenesson comparables a "frases" moleculares, cuyo significado est contenido en "palabras" compuestas por secuencias determinadas de "letras" (nucletidos). El patrimonio gentico de todo organismo vivo puede, en consecuencia, considerarse como un libro compuesto por frases moleculares.

+ Cmo definimos al "gen"?

En general, un gen se define como una secuencia de nucletidos que contiene la informacin para sintetizar una protena, o como una secuencia de nucletidos especfica para un tipo particular deARN(de transferencia).- Tipos de bases en el ADN

En el ADN se encuentran cuatro tipos de bases: por consiguiente, el nmero de las distintas secuencias posibles en un gen con n nucletidos es cuatro elevado a n. Si n es del orden de las centenas, como efectivamente sucede en los genes, cuatro elevado a n resulta ser un nmero extraordinariamente elevado de combinaciones posibles. Se sabe que cada protena est constituida por una cadena deaminocidos, por lo que la informacin gentica de una protena se descompondr en secuencias de aminocidos.La duplicacin del ADNLa informacin gentica de cualquier clula se encuentra, pues, en su ADN y no es ms que la secuencia de las distintas bases nitrogenadas dispuestas a lo largo del esqueleto de dicha molcula. Pero, cmo se transmite la informacin gentica a las generaciones sucesivas?- Transmisin de la informacin gentica

Cuando una clula se divide y da como resultado dos clulas hijas, cada una de stas recibe una molcula de ADN idntica a la de la clula madre. En consecuencia, una molcula de ADN ha de duplicarse durante la divisin celular, generando una copia idntica a ella, es decir, con la misma secuencia de bases.

- Watson y Crick y el modelo de duplicacin del ADN

Cuando Watson y Crick desvelaron que la estructura del ADN estaba formada por dos hlices complementarias (es decir, emparejadas), comprendieron enseguida que esta misma estructura sugera un modelo para su duplicacin. Durante la duplicacin, las dos hebras del ADN se separan gradualmente formando la horquilla de replicacin; cada hebra hace de plantilla para la sntesis de una nueva cadena complementaria, atenindose a la regla de que una adenina siempre ha de emparejarse con una timina, y una citosina con una guanina.

- Sntesis del ADN

La enzima responsable de la sntesis del ADN es la ADN polimerasa, que empareja cada base complementaria. La sntesis se produce siempre en la misma direccin, del extremo 5' al extremo 3' de la hebra plantilla; cuando la doble hlice se abre para que cada una de sus hebras pueda servir de plantilla, cada una de ellas posee una direccin opuesta a la de la otra; de este modo, la sntesis de las nuevas hlices hijas se produce simultneamente sobre las dos hlices plantilla: cada una en direccin opuesta a la otra. Se forman as dos molculas hijas idnticas, constituida cada una por una hlice antigua, usada como plantilla, y una hlice nueva sintetizada. Este tipo de duplicacin se denomina semiconservativa porque la doble hlice hija conserva slo una de las dos hebras de la molcula madre.

- Observacin de las horquillas de replicacin mediante microscopio electrnico

En la actualidad es posible observar, mediante elmicroscopio electrnico, las horquillas de replicacin previstas por el modelo semiconservativo elaborado por Watson y Crick, es decir, los puntos en que la doble hlice se abre para que se produzca la sntesis; de hecho, se constata que la duplicacin de la molcula de ADN se produce simultneamente en las dos direcciones opuestas con dos horquillas de replicacin.

- Duplicacin del ADN en clulas procariotas y eucariotas

En las clulas procariotas, con ADN circular, la duplicacin del ADN se inicia en un nico punto de origen y contina en las dos direcciones hasta que las dos horquillas de replicacin se encuentran. En las clulas procariotas, en las que la cantidad de ADN es superior, la duplicacin se inicia en varios puntos dispersos en la molcula, cada uno de los cuales acta como origen de una replicacin que procede en ambas direcciones. De hecho, el proceso de sntesis del ADN, es decir, la velocidad a la que avanza la horquilla de replicacin, es de unas 2.600 copias de bases por minuto; en una clula eucariota, si la duplicacin de todo el ADN se hubiera de producir a partir de un nico punto de origen como en las clulas procariotas, el tiempo necesario para ello resultara excesivo. Los puntos de origen de la replicacin del ADN en las clulas eucariotas son numerossimos. Adems de la ADN polimerasa, en el proceso de duplicacin del ADN intervienen otras enzimas, como por ejemplo la helicasa, que "desenrolla" la parte de la doble hlice que ha de abrirse para que se inicie la replicacin.

- La informacin gentica del ADN define a cada organismo vivo

Cada organismo vivo viene definido por la informacin gentica contenida en su ADN, es decir, por una secuencia particular de cuatro bases distintas. Para desempear este papel primordial, el ADN ha de poseer en consecuencia caractersticas especiales: la principal es que puede contener una gran cantidad de informacin en un volumen muy pequeo; pinsese que todas las informaciones necesarias para construir el cuerpo humano estn contenidas en una molcula de unos dos metros de longitud; adems, el ADN es una molcula muy estable en comparacin con las protenas o con otras biomolculas celulares, ya que, de hecho, su desnaturalizacin, separndose en las dos hlices complementarias, slo se produce en condiciones extremas, como las de temperaturas elevadas, que se sitan en torno a los 90-100 C.La transcripcin del ADNLa enzima ARN polimerasa, constituida principalmente por protenas llamadas subunidades, posee la capacidad de soldar los nucletidos de la nueva molcula deARNque se forma, as como de escoger la regin del ADN en que se ha de iniciar la transcripcin y la hlice del ADN que ha de transcribir; por ltimo, es tambin capaz de reconocer el punto en que debe finalizar la sntesis.- Otras informaciones que recogen los genes: lugares reconocimiento para la ARN polimerasa

Losgenesposeen, adems, otras informaciones: existen en ellos lugares de reconocimiento para la ARN polimerasa, tambin conocidos como reguladores, que le indican dnde ha de iniciarse la transcripcin de un gen determinado y dnde ha de finalizar.

- Inicio de la transcripcin del ADN

En general, las regiones de inicio estn sealadas por una secuencia de nucletidos rica en timinas o bien en adeninas. Para que la transcripcin pueda iniciarse, la doble hlice delADNha de abrirse localmente para que la secuencia de sus bases que debe copiarse quede expuesta a la accin de la ARN polimerasa.

- Sntesis de la cadena de ARN

La enzima inicia la sntesis de la cadena de ARN, que construye de acuerdo con la regla de emparejamiento de las bases complementarias, A-U y G-C, utilizando como plantilla solamente una hlice de ADN. El crecimiento de la nueva cadena de ARN se produce en la direccin de la flecha, desde el extremo 5' hacia el extremo 3'. La cadena resultante de ARN es antiparalela respecto de la cadena de ADN que acta como plantilla.El cdigo genticoSe entiende por cdigo un sistema que permite pasar de un lenguaje a otro. En el caso de la informacin gentica los dos lenguajes en cuestin son el de las secuencias de nucletidos, localizadas en el ARN mensajero, y el de los aminocidos que integran las protenas. Recordemos que el ARNm, usado por las protenas como plantilla, es una copia fiel del gen presente en elADN.- Codificacin de los aminocidos

Cadaaminocidoviene codificado por tres bases adyacentes (triplete); por ejemplo, el triplete AAA codifica el aminocido lisina, el triplete GCG la anilina, el CUU la leucina, etc. Sobre el ARN, los tripletes se leen uno tras otro, sin discontinuidades ni superposiciones; es decir, cada base resulta leda por un nico aminocido.

El final de toda protena est indicado por una serie de tripletes sin sentido, o lo que es lo mismo, que no codifican a ningn aminocido, como son los tripletes UAG, UGA, UAA; su funcin es la de interrumpir la lectura del mensaje gentico del ARNm indicando el final de cada protena. El inicio de toda protena tambin est siempre sealado por un triplete AUG, que es especfico del aminocido metionina; ello no significa, sin embargo, que todas las protenas empiecen con la metionina, ya que este aminocido, frecuentemente, es retirado despus de la sntesis. Se dice que el cdigo es degenerado porque varios tripletes distintos pueden codificar un mismo aminocido; ello no es de extraar, ya que existen 64 tripletes (mejor dicho, 61 si se excluyen los tres tripletes "sin sentido" para 20 aminocidos. Si se observa la tabla del cdigo gentico puede comprobarse que la casi totalidad de los 20 aminocidos vienen especificados por ms de un triplete, a excepcin de la metionina (AUG, que funciona adems como seal de inicio) y el triptfano (UGG).

- Proteccin de la informacin gentica contra errores eventuales

El hecho de que 61 tripletes codifiquen 20 aminocidos constituye una proteccin de la informacin gentica contra errores eventuales. En efecto, si existieran solamente 20 tripletes con sentido el riesgo de que se produjera unamutacincasual en un triplete sin sentido, con grave perjuicio para la protena final, sera muchsimo ms elevado. El cdigo es, adems, universal, por cuanto los 64 tripletes poseen el mismo significado para todas las clulas de cualquiera de los organismos vivos.

Sntesis de las ProtenasLas funciones de cada molcula posible de protenas dependen de su estructura tridimensional, la cual depende a su vez de la secuencia de los aminocidos (o estructura primaria).- Informacin sobre el orden de los aminocidos: contenida en un fragmento del ADN, en el gen

La informacin sobre el orden preciso de los aminocidos est contenida en un fragmento del ADN nuclear llamadogen; el ARN mensajero de encarga de transferirla del ncleo al citoplasma.La lectura del mensaje escrito en el ARN mensajero y la unin de los aminocidos codificados para formar la protena se produce en losribosomas. La traduccin de los codones en aminocidos tiene lugar secuencialmente a partir del triplete de inicio en el ARN mensajero, el triplete AUG y la protena se construye as engarzando un aminocido tras otro.

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