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MITOCONDRIAS
Las mitocondrias. Son orgánulos citoplasmáticos provistos de doble membrana que se encuentran en la mayoría de las células eucariotas. Su tamaño varía entre 0,5–10 micrómetros (μm) de longitud. Las mitocondrias se describen en ocasiones como "generadoras de energía" de las células. La mitocondria cumple un papel central en el flujo energético de la célula debido a que realiza una función metabólica consistente en transferir o transformar la energía química potencial almacenada en ciertas moléculas como la glucosa o ácidos grasos. Esta forma de energía química potencial es fácilmente utilizable por la célula, además de proporcionar energía en la célula, las mitocondrias están implicadas en otros procesos, como la señalización celular, diferenciación celular, muerte celular programada, así como el control del ciclo celular y el crecimiento celular. En rigor, la mitocondria está involucrada, directa o indirectamente, en todos los procesos fisicoquímicos que requieren el uso de energía para su ejecución.
NÚCLEO CELULAR
En biología el núcleo celular (del latín nucleus o nuculeus, corazón de una fruta) es un orgánulo membranoso que se encuentra en las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas. El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear. La función del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula.
SISTEMATICA
SISTEMÁTICA.
El aumento del conocimiento sobre los seres vivos llevó a una primera conclusión de que estos poseían una serie de características peculiares y otras en común por las que se podían identificar y agrupar en categorías. | |||
La Sistemática es la parte de la Biología cuyo objetivo es crear sistemas de clasificación que expresen de la mejor manera posible los diversos grados de similitud entre los organismos vivos.
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CLASIFICACIÓN
Clasificar es la acción que realiza la ciencia o estudio de la Clasificación, es la ordenación de plantas (u otras entidades) en grupos de tamaño creciente, dispuestos de una manera jerárquica (sistema o jerarquía de niveles o categorías). | |
BIODIVERSIDAD
DIVERSIDAD
Propiedad fundamental de la vida que permite la existencia de organismos vivientes en, prácticamente, todos los lugares del planeta. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hay seres vivos unicelulares y otros pluricelulares. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La taxonomía se encarga de la clasificación y nomenclatura de los diferentes seres vivos existentes. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La evolución ha producido una gran diversidad de organismos sobre la tierra, algunos datos aparecen reflejados en esta tabla
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Anualmente se describen unas 2000 nuevas especies de plantas con flores y se calcula que pueden sobrepasar el medio millón. Sólo es posible, por tanto, conocer una pequeña fracción del total, pero si son agrupadas (clasificadas) en grandes unidades uno puede asignar a estos grupos una planta desconocida. |
ENDOCITOSIS EXOCITOSIS
Cuando la endocitosis da lugar a la captura de partículas se denomina fagocitosis, y cuando son solamente porciones de líquido las capturadas, se denomina pinocitosis. La pinocitosis atrapa sustancias de forma indiscriminada, mientras que la endocitosis mediada por receptores sólo incluye al receptor y a aquellas moléculas que se unen a dicho receptor, es decir, es un tipo de endocitosis muy selectivo.
La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática y liberan su contenido. Esto sucede cuando llega una señal extracelular.
La exocitosis se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la función de excreción como en la función endocrina.
METABOLISMO CELULAR
Es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo, mediante las cuales los nutrientes que llegan a ellas desde el exterior se transforman. Estas reacciones están catalizadas por enzimas específicas.
El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:
•Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP. Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva.
•Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.
2. RUTAS METABÓLICAS.
En las células se producen una gran cantidad de reacciones metabólicas, estás no son independientes sino que están asociadas formando las denominadas rutas metabólicas. Por consiguiente una ruta o vía metabólica es una secuencia ordenada de reacciones en las que el producto final de una reacción es el sustrato inicial de la siguiente.
En una ruta un sustrato inicial se transforma mediante las distintas reacciones que constituyen la ruta en un producto final, los compuestos intermedios de la ruta se denomina metabolitos.
Cada una de las reacciones de una ruta metabólica esta catalizada por un enzima específico. Para aumentar la eficacia de las rutas, las enzimas que participan se asocian y forman complejos multienzimáticos o se sitúan en un mismo compartimento celular.
3. TIPOS DE PROCESOS METABÓLICOS.
Dentro del metabolismo se diferencian dos tipos de procesos: catabolismo y anabolismo
El catabolismo o fase destructiva.
Es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas (glúcidos, lípidos etc), que proceden del medio externo o de reservas internas, se degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas (CO2, H2O, ac.láctico, amoniaco etc) y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP. Esta energía será utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales (transporte activo, contracción muscular, síntesis de moléculas, etc) .
Las reacciones catabólicas se caracterizan por lo siguiente:
•Son reacciones degradativas, mediante ellas compuestos complejos se transforman en otros más sencillos.
•Son reacciones oxidativas, mediante las cuales se oxidan los compuestos orgánicos más o menos reducidos, liberándose electrones que son captados por coenzimas oxidados que se reducen.
•Son reacciones exergónicas en las que se libera energía que se almacena en forma de ATP.
•Son procesos convergentes mediante los cuales a partir de compuestos muy diferentes se obtienen siempre los mismos compuestos (CO2, pirúvico, etanol, etc).
El anabolismo o fase constructiva.
Es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP.
Las moléculas sintetizadas se utilizaran por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse o serán almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía.
Las reacciones anabólicas se caracterizan por lo siguiente:
•Son reacciones de síntesis, mediante ellas a partir de compuestos sencillos se sintetizan otros más complejos.
•Son reacciones de reducción, mediante las cuales compuestos más oxidados se reducen, para ello se necesita electrones que se los ceden los coenzimas reducidos (NADH, FADH2 etc) que al cederlos se oxidan.
•Son reacciones endergónicas que requieren un aporte de energía que procede de la hidrólisis del ATP.
•Son procesos divergentes debido a que, a partir de unos pocos compuestos se pueden obtener una gran variedad de productos.
TIPOS METABOLICOS DE SERES VIVOS
No todos los seres vivos utilizan la misma fuente de carbono y de energía para obtener sus biomoléculas.
•Teniendo en cuenta la fuente de carbono que utilicen podemos distinguir dos tipos de seres:
-Autótrofos, utilizan como fuente de carbono el CO2.
-Heterótrofos, utilizan como fuente de carbono los compuestos orgánicos.
•Teniendo en cuenta la fuente de energía que utilicen se diferencian dos grupos:
-Fotosintéticos, utilizan como fuente de energía la luz solar.
-Quimiosintéticos, utilizan como fuente de energía, la que se libera en reacciones químicas oxidativas (exergónicas).
•Según cual sea la fuente de hidrógenos que utilicen pueden ser:
-Litótrofos, utilizan como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos, como H2O, H2S, etc.
-Organótrofos, utilizan como fuente de hidrógenos moléculas orgánicas.
Si tenemos en cuenta todos estos aspectos conjuntamente, se pueden diferenciar 4 tipos metabólicos de seres vivos:
•Fotolitótrofos o fotoautotrofos: También se denominan fotosintéticos. Son seres que para sintetizar sus biomoléculas, utilizan como fuente de carbono el CO2, como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la luz solar. A este grupo pertenecen: las plantas, las algas, las bacterias fotosintéticas del azufre, cianofíceas.
•Fotoorganótrofos o fotoheterótrofos: Son seres que utilizan como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógeno compuestos orgánicos y como fuente de energía la luz. A este grupo pertenecen bacterias púrpuras no sulfuradas.
•Quimiolitótrofos o quimioautótrofos: Se les denomina también quimiosintéticos. Son seres que utilizan como fuente de carbono el CO2, como fuente de hidrógenos compuestos inorgánicos y como fuente de energía la que se desprende en reacciones químicas redox de compuestos inorgánicos. A este grupo pertenecen las llamadas bacterias quimiosintéticas como las bacterias nitrificantes, las ferrobacterias, etc.
•Quimioorganótrofos o quimioheterótrofos: También se les denomina heterótrofos. Son seres que utilizan como fuente de carbono compuestos orgánicos, como fuente de hidrógenos compuestos orgánicos y como fuente de energía la que se desprende en las reacciones redox de los compuestos orgánicos. A este grupo pertenecen los animales, los hongos, los protozoos y la mayoría de las bacterias.
•Según cual sea el aceptor último de los hidrógenos que se liberan en las oxidaciones que ocurren en ellos en las que se desprende energía, pueden ser:
-Aerobios, si el aceptor último es el oxígeno
-Anaerobios, si el aceptor último es otra sustancia orgánica o inorgánica diferente del oxígeno.
PROCESOS DE OXIDO-REDUCCION EN EL METABOLISMO
Las reacciones metabólicas de los seres vivos son reacciones de oxidación y reducción o reacciones de oxido-reducción o también llamadas reacciones redox.
En general la oxidación consiste en la perdida de electrones y la reducción en la ganancia de electrones.
oxidación Fe2+ Fe3+ + e-
reducción Cl + e- Cl- .
Para que un compuesto se oxide es necesario que otro se reduzca, es decir la oxidación de un compuesto siempre va acoplada a la reducción de otro.
Frecuentemente la perdida o ganancia de electrones va acompañada de la perdida o ganancia de hidrogeniones (H+), de forma que el efecto neto es la perdida o ganancia de hidrógenos puesto que:
e- + H+ H
Por consiguiente las oxidaciones son deshidrogenaciones y las reducciones son hidrogenaciones, la mayoría de las oxidaciones y reducciones biológicas son de este tipo.
Las oxidaciones, también se denominan combustiones y en ellas se desprende energía mientras que en las reducciones se requiere un aporte energético
Los procesos de oxido-reducción tienen gran importancia en el metabolismo, porque muchas de las reacciones del catabolismo son oxidaciones en las que se liberan electrones; mientras que muchas de las reacciones anabólicas son reducciones en las que se requieren electrones.
Los electrones son transportados desde las reacciones catabólicas de oxidación en las que se libera, hasta las reacciones anabólicas de reducción en las que se necesitan. Este transporte lo realizan principalmente 3 coenzimas: NAD+, NADP y FAD. Estos coenzimas no se gastan, ya que actúan únicamente como intermediarios, cuando captan los electrones se reducen y al cederlos se oxidan regenerándose de nuevo.
INTERCAMBIOS DE ENERGIA EN EL METABOLISMO
En el metabolismo hay procesos en los que se libera energía (exergónicos) como los catabólicos y otros en los que se consume (endergónicos) como los anabólicos. Estos procesos no tienen por qué ocurrir al mismo tiempo ni en el mismo lugar de la célula. Por lo tanto tiene que existir un mecanismo capaz de almacenar y transporta la energía desde los procesos en los que se libera hasta los procesos en los que se consume. Este mecanismo se basa en la creación y destrucción de enlaces químicos de alta energía en los que se acumula (cuando se forman) y se libera (cuando se rompen) gran cantidad de energía.
El ATP (adenosín trifosfato) es la molécula que más se utiliza para almacenar y transportar energía de unos procesos metabólicos a otros, aunque no la única existen otros nucleótidos UTP, GTP etc que hacen una función similar.
El ATP almacena la energía en los dos enlaces éster fosfóricos que unen entre sí a las moléculas de fosfórico.
•Utilización de la energía almacenada en el ATP
El ATP se puede hidrolizar espontáneamente y liberar energía, esto permite que se pueda acoplar a procesos desfavorables energéticamente, es decir que no son posibles sin un aporte de energía, como ocurre en los procesos anabólicos o en otros trabajos celulares.
Al hidrolizarse el ATP se rompe el último enlaces éster fosfórico, formándose ADP y liberándose una molécula de fosfórico (desfosforilación) y energía
ATP + H2O ADP + P + Energía (7,3 kcal/mol)
El ADP también puede hidrolizarse rompiéndose el otro enlace éster fosfórico y liberarse energía, aunque el enlace que más se utiliza para almacenar y transportar energía es el que une los fosfatos 2º y 3º.
ADP + H2O AMP + P + Energía (7,3 kcal /mol).
Por consiguiente la hidrólisis del ATP se produce acoplada a procesos que requieren energía como los anabólicos.
A + B A-B
ATP ADP+P
En otros casos el ATP transfiere directamente un grupo fosfato a otra molécula, que se fosforila y adquiere parte de la energía del ATP.
Glucosa + ATP Glucosa-P + ADP.
•Formación del ATP
El ATP se forma por fosforilación del ADP, es un proceso endergónico, requiere un aporte energético. Este proceso tiene lugar en el interior de las células acoplado a procesos exergónicos como los catabólicos.
A-B A + B
ADP + P ATP
En las células existen dos mecanismos distintos para sintetizar ATP.
•Fosforilación a nivel de sustrato:
Es una reacción acoplada entre una molécula fosforilada que contiene un grupo fosfato y el ADP. En este caso se hidroliza el grupo fosfato de esta molécula fosforilada y la energía liberada se utiliza para transferir dicho grupo fosfato al ADP y formar ATP.
A-P A
ADP ATP
•Fosforilación mediante el transporte de electrones.
En este caso la fosforilación del ADP se lleva a cabo en los complejos ATP-sintetasas y se produce gracias a la energía que se desprende al transportar electrones a través de una cadena transportadora de los mismos, desde una molécula que se oxida y los cede hasta un aceptor final. Estas cadenas transportadoras de electrones se sitúan en la membrana interna de las mitocondrias y en la membrana tilacoidal de los cloroplastos, por lo tanto habrá dos procesos de este tipo: la fosforilación oxidativa que tiene lugar en las mitocondrias y fotofosforilación que se produce en los cloroplastos durante la fase luminosa.
ORGANELOS CELULARES
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS ORGÁNULOS CELULARES
MEMBRANA
Membrana plasmática: Delgada lámina que recubre la célula. Está formada por lípidos, proteínas y oligosacáridos. Regula los intercambios entre la célula y el exterior.
Pared celular: Gruesa capa que recubre las células vegetales. Está formada por celulosa y otras sustancias. Su función es la
de proteger la célula vegetal de las alteraciones de la presión osmótica.
CITOPLASMA
Hialoplasma: Es el citoplasma desprovisto de los orgánulos. Se trata de un medio de reacción en el que se realizan importantes reacciones celulares, por ejemplo: la síntesis de proteínas y la glicolisis. Contiene los microtúbulos y microfilamentos que forman el esqueleto celular.
Retículo endoplasmático: Red de membranas intracitoplasmática que separan compartimen-tos en el citoplasma. Ahí dos clases: granular y liso. Sus funciones son: síntesis de oligosacáridos y maduración y transporte de glicoproteínas y proteínas de membrana.
Ribosomas: Pequeños gránulos presentes en el citoplasma, también adheridos al retículo endoplasmático granular. Intervienen en los procesos de síntesis de proteínas en el hialoplasma.
Aparato de Golgi: Sistema de membranas similar, en cierto modo, al retículo pero sin ribosomas. Sirve para sintetizar, transportar y empaquetar determinadas sustancias elaboradas por la célula y destinadas a ser almacenadas o a la exportación.
Lisosomas: Vesículas que contienen enzimas digestivas. Intervienen en los procesos de degradación de sustancias.
Vacuolas: Estructuras en forma de grandes vesículas. Almacenamiento de sustancias.
Mitocondrias: En ellas se extrae la energía química contenida en las sustancias orgánicas (ciclo de Krebs y cadena respiratoria).
Centrosoma: Interviene en los procesos de división celular y en el movimiento celular por cilios y flagelos.
Plastos: Orgánulos característicos de las células vegetales. En los cloroplastos se realiza la fotosíntesis.
NÚCLEO
Contiene la información celular.
Nucleoplasma: En él se realizan las funciones de replicación y transcripción de la información celular. Esto es, la síntesis de ADN y ARN.
Nucléolo: Síntesis del ARN de los ribosomas.
Envoltura nuclear: Por sus poros se realizan los intercambios de sustancias entre el núcleo y el hialoplasma.
LA CÉLULA
Características generales de las células
Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.
Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma o citosol. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra.
Robert Hooke descubrió que los seres vivos están formados por estructuras microscópicas elementales que denominó células.
La estructura básica de una célula consta de:
MEMBRANA PLASMÁTICA: Capa que separa el citoplasma del medio externo, pero que permite el intercambio de materia y energía.
CITOPLASMA: Solución acuosa que contiene sustancias químicas disueltas. En él se llevan a cabo muchas reacciones metabólicas.
ADN: Material genético, formado por ácidos nucleicos.
ORGÁNULOS: Estructuras que desempeñan diferentes funciones dentro de la célula.
De acuerdo con las características de estos cuatro elementos principales se distinguen dos tipos de célula: eucariota y procariota.
Los animales y las plantas son seres vivos muy distintos, por eso sus células, aunque ambas son eucariotas, presentan grandes diferencias.
ORGÁNULOS
La mayoría de los orgánulos son mucho más pequeños que el núcleo, y no pueden observarse con un microscopio óptico, para ello es necesario un microscopio electrónico, de más potencia.
No todas las células tienen todos los orgánulos, pues depende de las funciones que realice.
PRINCIPALES TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA.
PRINCIPALES TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA.
CREACIONISMO
GENERACIÓN ESPONTANEA
Se denomina creacionismo al conjunto de creencias, inspirada en doctrinas religiosas, según la cual la Tierra y cada ser vivo que existe actualmente proviene de un acto de creación por uno o varios seres divinos, cuyo acto de creación fue llevado a cabo de acuerdo con un propósito divino.
GENERACIÓN ESPONTANEALa teoría de la generación espontánea, también conocida como autogénesis es una antigua teoría biológica de abiogénesis que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Para referirse a la "generación espontánea", también se utiliza el término abiogénesis, acuñado por Thomas Huxley en 1870, para ser usado originalmente para referirse a esta teoría, en oposición al origen de la generación por otros organismos vivos (biogénesis).
La generación espontánea antiguamente era una creencia profundamente arraigada descrita ya por Aristóteles. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció como lugar común en la ciencia. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente refutada.
La autogénesis se sustentaba en procesos como la putrefacción. Es así que de un trozo de carne podían generarse larvas de mosca. Precisamente, esta premisa era como un fin de una observación superficial, ya que -según los defensores de esta corriente- no era posible que, sin que ningún organismo visible se acercara al trozo de carne aparecieran las larvas, a menos que sobre ésta actuara un principio vital generador de vida.
PANSPERMIA O COSMOZOICA
Panspermia, es la hipótesis que sugiere que las Bacterias o la esencia de la vida prevalecen diseminadas por todo el universo y que la vida comenzó en la Tierra gracias a la llegada de tales semillas a nuestro planeta. El término fue acuñado por el biólogo alemán Hermann Ritcher en 1865. Fue en 1908 cuando el químico sueco Svante August Arrhenius usó la palabra panspermia para explicar el comienzo de la vida en la Tierra. El astrónomo Fred Hoyle también apoyó dicha hipótesis. No fue sino hasta 1903 cuando el químico —y ganador del Premio Nobel— Svante Arrhenius popularizó el concepto de la vida originándose en el espacio exterior.
TEORÍA QUIMIOSINTÉTICA
TEORÍA QUIMIOSINTÉTICALa Teoría quimiosintética también llamada Teoría del origen físico-químico de la vida, desarrollada por A. I. Oparin y J. B. S. Haldane en los años veinte, sugiere una síntesis abiótica, donde a partir de la combinación mayor de moléculas como el oxígeno, el metano, el amoníaco y el hidrógeno (el cual le confería un carácter reductor a la atmósfera primitiva), se originaron compuestos orgánicos de alta masa molecular; gracias a la energía de la radiación solar, la actividad eléctrica de la atmósfera y fuentes de calor como los volcanes. Así es como habría de darse como resultado, que dichos compuestos disueltos en los océanos primitivos, dieran origen a su vez a las primeras formas de vida.
NIVELES DE COMPLEJIDAD BIOLÓGICA
NIVELES DE COMPLEJIDAD BIOLÓGICA
La vida se agrupa en diversos niveles estructurales bien jerarquizados. Así se sabe que la unión de células puede dar lugar a un tejido y la unión de éstos da lugar a un órgano que cumple una función específica y particular, como el caso del corazón o el estómago. De esta forma los diversos niveles de jerarquización de la vida se agrupan hasta formar un organismo o ser vivo, éstos al agruparse siendo de una misma especie forman una población y el conjunto de poblaciones de diversas especies que habitan en un biotopo dado forman una comunidad.
COMPONENTES MOLECULARES QUE CONSTITUYEN A LOS SERES VIVOS.
COMPONENTES MOLECULARES QUE CONSTITUYEN A LOS SERES VIVOS.
¿DE QUÉ ESTAMOS HECHOS?
Un ser vivo, también llamado organismo, es un conjunto de átomos y moléculas que forman una estructura material muy organizada y compleja, en la que intervienen sistemas de comunicación molecular, que se relaciona con el ambiente con un intercambio de materia y energía de una forma ordenada y que tiene la capacidad de desempeñar las funciones básicas de la vida que son la nutrición, la relación y la reproducción, de tal manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte.
La materia que compone los seres vivos está formada en un 95% por cuatro bioelementos (átomos) que son el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, a partir de los cuales se forman las biomoléculas:
• Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
• Biomoléculas inorgánicas: agua, sales minerales y gases.
Los organismos son sistemas físicos soportados por reacciones químicas complejas, organizadas de manera que promueven la reproducción y en alguna medida la sostenibilidad y la supervivencia.
La materia viva está constituida por unos 60 elementos, casi todos los elementos estables de la Tierra, exceptuando los gases nobles. Estos elementos se llaman bioelementos o elementos biogénicos. Se pueden clasificar en dos tipos: primarios y secundarios.
• Los elementos primarios son indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Constituyen el 96,2% de la materia viva. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre.
• Los elementos secundarios son todos los bioelementos restantes. Existen dos tipos: los indispensables y los variables. Entre los primeros se encuentran el calcio, el sodio, el potasio, el magnesio, el cloro, el hierro, el silicio, el cobre, el manganeso, el boro, el flúor y el iodo.
El elemento químico fundamental de todos los compuestos orgánicos es el carbono.
Los compuestos orgánicos presentes en la materia viva muestran una enorme variedad y la mayor parte de ellos son extraordinariamente complejos. A pesar de ello, las macromoléculas biológicas están constituidas a partir de un pequeño número de pequeñas moléculas fundamentales (monómeros), que son idénticas en todas las especies de seres vivos.
La mayor parte de las macromoléculas biológicas que componen los organismos pueden clasificarse en uno de los siguientes cuatro grupos: ácidos nucleicos, proteínas, lípidos y glúcidos.
Glúcidos
Los glúcidos (o hidratos de carbono) son el combustible básico de todas las células; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas más antiguas, la glucólisis. También almacenan energía en algunos organismos (almidón, glucógeno), siendo más fáciles de romper que los lípidos, y forman estructuras esqueléticas duraderas, como la celulosa (pared celular de los vegetales) o la quitina (pared celular de los hongos, cutícula de los artrópodos).
Lípidos
Los lípidos forman la membrana plasmática que constituye la barrera que limita el interior de la célula y evita que las sustancias puedan entrar y salir libremente de ella. En algunos organismos pluricelulares se utilizan también para almacenar energía y para mediar en la comunicación entre células.
Proteínas
Las proteínas son macromoléculas formadas por secuencias de aminoácidos que debido a sus características químicas se pliegan de una manera específica y así realizan una función particular. Se distinguen las siguientes funciones de las proteínas:
• Enzimas, que catalizan las reacciones metabólicas.
• Proteínas estructurales, por ejemplo, la tubulina y el colágeno.
• Proteínas reguladoras, por ejemplo, la insulina, la hormona del crecimiento y los factores de transcripción que regulan el ciclo de la célula.
• Proteínas señalizadoras y sus receptores, tales como algunas hormonas.
• Proteínas defensivas, por ejemplo, los anticuerpos del sistema inmune y las toxinas. Algunas veces las toxinas contienen aminoácidos inusuales tales como la canavanina.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) son macromoléculas formadas por secuencias de nucleótidos que los seres vivos utilizan para almacenar información. Dentro del ácido nucleico, un codón es una secuencia particular de tres nucleótidos que codifica un aminoácido particular, mientras que una secuencia de aminoácidos forma una proteína.
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