Biologia Resumen 17-11-17 PDF

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GENERALIDADES DE LOS FENOMENOS BIOLOGICOS Introduccion al estudio de la biología en la actualidad (Curtis 1-32) El mundo biológico comprende diferentes niveles de organización: células, tejidos, órganos, poblaciones, especies, ecosistemas. Las ideas de la ciencia se denominan “hipótesis”. Cuando una hipótesis amplia y de importancia fundamental ha sobrevivido a un número de pruebas independientes, con un número suficiente de datos, recibe el nombre de “teoría”. La primera tarea para los naturalistas fue la de hacer un inventario de la naturales. Car von Linneo introdujo un sistema de clasificación jerarquica y un sistema de nomenclatura que es el que se utiliza en la actualidad. Su opinión era que todas las especies existentes hasta ese momento habían sido creadas en el sexto dia del trabajo de Dios y habían permanecido fijas desde entonces. Al arar la tierra, explorar acantilados y excavar la roca en busca de minerales se fueron descubriendo restos mineralizados de diversos organismos. George Cuvier, el “padre de la paleontología”, hizo los mayores aportes para reconstrucción de los organismos fosiles de vertebrados. Él consideraba que las especies habían sido creadas simultáneamente por un acto sobrenatural o divino y que, una vez creadas, se mantuvieron fijas o inmutables. Esta postura que se conoce como “fijismo” era predominante en el pensamiento de los naturalistas de la época. En contraste, Lamarck, realizo interpretaciones diferentes de los fosiles de los invertebrados, oponiéndose al catastrofismo y al fijismo de Cuvier. Él considero la idea de una complejidad en continuo aumento y a cada especie como deriva de una mas primitiva y menos compleja. A partir de las evidencias, propuso que las formas mas complejas habían surgido de las formas mas simples por un proceso de transformación progresiva. Posteriormente, Charles Lyell, expuso la teoría “uniformista”, la cual sostenía que un efecto lento, constantes y acumulativo de las fuerzas naturales había producido un cambio continuo en el curso de las historia de la Tierra. Aunque Darwin no fue el primero en proponer que los organismo evolucionan, fue el primero en acumular una cantidad importante de evidencia en apoyo de esta idea y en proponer un mecanismo valido por el cual podría ocurrir la evolución. Entre 1838 y 1858 se estableció la teoría celular: la idea de que todos los organismos vivos están compuestos por una o mas células y que estas pueden originarse exclusivamente a partir de células preexistentes. En la segunda mitad del siglo XIX se comenzó a estudiar científicamente la herencia, es decir, la transmisión de las características de los progenitores a los descendientes.

Origen de la celula

El universo comenzó, según teorías actuales, con una gran explosión o “Big Bang”. Antes de esta explosión, toda la energía y la materia presentes en el Universo en la actualidad probablemente se encontraban en forma de energía pura, comprimidas en un único punto. Esta hipótesis propone que a medida que el Universo se expandía y se enfriaba, se formaba más materia a partir de energía. En ese momento, dos tipos de partículas estables habrían comenzado a combinarse. Estas partículas, los protones y neutrones, formaron los núcleos de los átomos. Esos nucleos, con sus protones de carga positiva, atrajeron a partículas de carga negativa (los electrones), formando los primeros átomos. Se propone que a partir de los átomos presentes en este planeta, los sistemas de autoorganizaron y evolucionaron. Toda la vida que existe en el planeta habita un área denominada biosfera, la cual abarca toda la superficie terrestre. Características de las células vivas: • Existencia de una membrana que separa a la celula del ambiente y le permite mantener su identidad bioquímica • Presencia de enzimas (proteínas complejas esenciales para las reacciones químicas de las que depende la vida) • Capacidad para replicarse generación tras generación • Posibilidad de evolucionar a partir de la producción de descendencia con variación Oparin y Haldane postularon que la aparición de la vida fue precedida por un largo periodo que denominaron evolución química. Oparin propuso que, en esas condiciones, los gases atmosféricos acumulados en los mares y los lagos de la tierra se habrían condensado formando moléculas organicas. Las moléculas organicas mas pequeñas habrían reaccionado entre si formando moléculas mas grandes y estas fueron formando pequeños sistemas. Una vez constituidos estos sistemas, se habría dado lugar a una nueva etapa que Oparin denomino evolución prebiologica. En la Tierra actual, las moléculas organicas se degradarían en presencia de oxigeno. A partir de las aparición de los organismos capaces de liberar oxigeno a la atmosfera, se fue constituyendo la capa de ozono (O3) capaz de filtrar, y asi disminuir, las radiaciones ultravioleta. Asi, los seres vivos modificaron la atmosfera primitiva.

El agua, el líquidomas abundante de la superficie terrestre, es el componenete principal, en peso, de los seres vivos. Esta constituida por dos átomos de hidrogeno y un atomo de oxigeno unidos por enlaces covalentes. Es un molécula polar, con dos zonas débilmente negativas (oxigeno) y dos zonas débilmente positivas (hidrogeno), lo cual provoca la formación de enlaces débiles entre sus moléculas. Estos enlaces, que unen un atomo de hidrogeno de carga positiva débil de una molécula con un atomo de oxigeno de carga negativa débil de otra molecula, son los puentes de hidrogeno. (Los pares no compartidos de electrones del oxigeno generan dos zonas ligeramente negativas). Como resultado de estas zonas positivas y negativas, cada molecula de agua puede formar puentes de hidrogeno con otras cuatro moléculas de agua. La polaridad de la molecula de agua es responsable de la adhesión del agua a otras sustancias polares. Las moléculas que se disuelven fácilmente en agua se conocen como hidrófilas. Las moléculas de agua, a raíz de su polaridad, excluyen de la solución a las moléculas no polares (hidrófobas).

Los organismos heterótrofos incorporan moléculas organicas del ambiente exterior, las que degradan para obtener energía y componentes para su estructura. Estos organismos incluyen a los animales, a los hongos y a muchos unicelulares. Los organismosautótrofos son capaces de sintetizar moléculas organicas ricas en energía a partir de sustancias inorgánicas simples, y por lo tanto, no requieren moléculas orgánicas del exterior. Entre los autótrofos, las plantas y varios tipos de protistas son fotosintéticos, es decir que utilizan la luz del Sol como fuente de energía para las reacciones de síntesis química. En cambio, los grupos de baterías llamadas quimiosintéticas obtienen la energía para sintetizar moléculas organicas de la energía liberada por reacciones inorgánicas. La teoría celular afirma que: • Todos los organismos vivos están compuestos por una o mas células • Las reacciones químicas de un organismo vivo ocurren dentro de las células • Las células se originan de otras células • Las células contienen la información hereditaria de los organismos de los cuales son parte y esta información pasa de células progenitoras a células hijas Existen dos tipos de células. Entre los procariontes se reconocen los dominios Bacteria y Archaea, los cuales agrupan procariontes unicelulares y coloniales. Entre los eucariontes se reconoce el dominio Eukarya. Los tres dominios derivan de un único ancestro común, al que se ha denominado “progenote”. Las diferencias existentes entre bacterias, archaeas y eucariontes serian el resultado de la evolución independiente de cada uno de estos grupos. En las células procariontes, el material genético es una molécula grande y circula de ADN a la que están débilmente asociadas diversas proteínas. Esta ubicado en una región definida (nucleoide) y carece de una membrana que lo rodee. En las células eucariontes, el ADN es lineal y esta fuertemente unido a proteínas. Esta rodeado por una doble membrana (la envoltura nuclear) que lo separa de los otros contenidos celulares en un núcleo bien definido. El citoplasma contiene una enorme variedad de moléculas y complejos moleculares especializados en distintas funciones celulares. En las eucariontes, varias funciones se llevan a cabo en diversas estructuras rodeadas por membranas, las organelas, que constituyen distintos compartimientos dentro del citoplasma. Las procariontes fueron las únicas formas de vida en nuestro planeta durante casi 2.000 millones de años, hasta que aparecieron las eucariontes. Una hipótesis es que las células eucariontes, de mayor tamaño y más complejas, se originaron cuando ciertos procariontes se alojaron en el interior de otras células y dieron lugar en algunos casos a asociaciones estables. Lynn Margulis propuso la teoría endosimbiotica para explicar el origen de algunas organelas eucariontes, especialmente las mitocondrias (que contienen ADN propio y diferente del ADN nuclear) y los cloroplastos. Asimismo, muchas enzimas presentes en las membranas celulares de las bacterias también se encuentran en las membranas mitocondriales. Además, las mitocondrias sólo son producidas por otras mitocondrias, que se dividen dentro de la célula hospedadora. Las células eucariontes son mas eficientes desde el punto de vista metabolico, dado que, debido a la presencia de membranas, las funciones se reparten en compartimientos específicos. En los orígenes de la multicelularidad, se considera que los principales grupos de multicelulares (protistas pluricelulares –algas-, hongos, plantas y animales) evolucionaron a partir de diferentes eucariontes unicelulares.

Semejanzas entre organismos multicelulares y unicelulares: están limitadas por una membrana idéntica y sus organelas comparten la misma estructura. Diferencias: cada tipo celular de los organismos multicelulares se especializa y lleva a cabo una función determinada. Características de los seres vivos: Los seres vivos son sistemas altamente organizados y complejos. El nivel de organización mas simple de la materia es el subatómico, en el que se encuentran los protones, neutrones y electrones, que constituyen los átomos. Los átomos individuales forman moléculas, las cuales, al agruparse forman macromoléculas. [Las interacciones entre los componentes de un nivel dan lugar a propiedades nuevas y diferentes de las que caracterizan el nivel anterior.] Como establece la teoría celular, todos los organismos vivos están compuestos de una o mascélulas. Las células vivas especializadas se organizan en tejidos, como el epitelial, conectivo y nervioso, los que a su vez pueden constituir órganos, como el hígado o el cerebro humano. A su vez, algunos órganos pueden formar parte de un sistema, como el sistema nervioso, con nuevas propiedades. Estas características conforman a un organismo individual, el cual interactúa con otros, dentro de una misma población. Esta, a su vez, constituye una comunidad, que forma un ecosistema. El ultimo nivel de organización, la biosfera, comprende no sólo la gran diversidad de plantas, animales y microorganismos y sus interacciones mutuas, sino también las características físicas del ambiente y del propio planeta Tierra. En periodos largos, estas interacciones dan lugar al cambio evolutivo. En periodos cortos, determinan la organización de las comunidades de organismos vivos que encontramos a nuestro alrededor. Los seres vivos intercambian materia y energía con el medio externo funcionando como un sistema abierto. Las sustancias que ingresan en un organismo se incorporan a una red de reacciones químicas en las que se degradan o se utilizan como unidades para la construcción de compuestos mas complejos. El conjunto de reacciones químicas y de transformaciones de energía, incluidas la síntesis y degradaciones de moléculas, constituyen el metabolismo. Los organismos son capaces de mantener un medio interno estable dentro de ciertos límites debido a la homeostasis, lo cual le permite al organismo mantener su identidad bioquímica y funcional pese a las cambiantes condiciones del medio exterior. Los seres vivos obtienen información del medio que los rodea y son capaces de responder a las condiciones ambientales. Esta información se incorpora a través de diversos dispositivos sensoriales. La capadidad de autorregulación y de autoconservacion y de reaccionar frente a estimulos se sustenta en la existencia del material genético. Otra característica es su capacidad de reproducción, de transmitir información a su descendencia y asi generar nuevos seres vivos con sus mismas características. Sin esta capacidad, no podrían persistir en el tiempo, generación tras generación. Los organismos atraviesan un ciclo vital en el cual crecen, se desarrollan y se reproducen.

En el siglo XVII comenzo a tomar fuerza la idea de que algunos seres vivos (como gusanos, insectos, ranas y algunas salamandras) podían surgir por generación espontanea, a partir de sustancias inertes del medio ambiente. En 1864, Louis Pasteur realizo experimentos para mostrar que los microorganismos aparecían sólo como resultado del ingreso de aire contaminado por germenes, y no “espontáneamente” como sostenían sus opositores.

ORGANIZACIÓN MOLECULAR DE LAS CELULAS (Robertis 21-43)

Organización molecular de la mayoría de las estructuras celulares: cromosomas, membranas, ribosomas, mitocondrias, cloroplastos, etc. Los componentes químicos de la célula se clasifican en inorgánicos (agua y minerales) y orgánicos (ácidos nucleicos, hidratos de carbono, límpidos y proteínas). Del total de los componentes de las células, un 85% corresponde a agua, el 3% a sales inorgánicas y el resto a compuestos orgánicos. Agua:Es el componente que se encuentra en mayor cantidad en los tejidos. El contenido de agua del organismo esta relacionado con la edad (disminuye con los años) y con la actividad metabólica. Actua como solvente natural de los iones y como medio de dispersión de la mayor parte de las macromoléculas. En las células se encuentra en dos fracciones: el agua libre representa un 95% del agua total y es usada como solvente para los solutos; el agua ligada representa el 5% y es la que esta unida a otras moléculas por uniones no covalentes. Como resultado de la distribución asimétrica de sus cargas, una molécula de agua se comporta como un dipolo. Puede ligarse electroestáticamente con aniones, cationes o con moléculas potadoras de ambos tipos de carga. Interviene en la eliminación de sustancias de la célula. Además absorbe calor. Sales: La célula tiene una alta concentración de K y Mg, mientras que el Na y el Cl están localizados principalmente en el liquido extracelular. La retención de iones produce un aumento de la presión osmótica y, por lo tanto, la entrada de agua. Algunos iones inorgánicos son indispensables como cofactores enzimáticos. Otros forman parte de distintas moléculas. X ej., la adenosina trifosfato (ATP), es la principal fuente de energía para los procesos vitales de la célula. Los ione de Ca desempeñan un importante papel como transmisores de señales.

1. ÁCIDOS NUCLEICOS:

Son macromoléculas. Todos los seres vivos contiene dos tipos de ácidos nucleicos: acido desoxirribonucleico (ADN) y acido ribonucleico (ARN). Los virus contiene un solo tipo de acido nucleico, ADN o ARN. El ADN constituye el deposito de la información genética. Esta información es copiada o transcripta en moléculas de ARN mensajero, cuyas secuencias de nucleótidos contienen el código que establece la secuencia de los aminoácidos en las proteínas. ADN

transcripcion

ARN

traduccion

PROTEINA

En las células el ADN se halla en el núcleo integrando los cromosomas (una pequeña cantidad se encuentra en el citoplasma, en las mitocondrias y cloroplastos). El ARN se localiza tanto en el núcleo (donde se forma) como en el citoplasma, hacia el cual se dirige para la síntesis proteica.

Los ácidos nucleicos contienen

Hidratos de cardobo (pentosas) Bases nitrogenadas (purinas y pirimidinas) Acido fosforico La molécula de acido nucleico es un polímero cuyos monómeros son nucleótidos ligado mediante enlaces fosfodiester. Estas uniones ligan al carbono 3` de la pentosa de un nucleótido con el carbono 5`de la pentosa del nucleótido siguiente. En consecuencia, el eje del acido nucleico esta constituido por las pentosas y los fosfatos, y las bases nitrogenadas surgen de las pentosas. El acido fosfórico utiliza dos de sus tres grupos ácidos en las uniones 3`-5`. El grupo restante confiere al acido nucleico sus propiedades acidas lo que posibilita la formación

de uniones ionicas con proteínas básicas (en las euca l ADN esta asociado a proteínas básicas llamadas “histonas”, con las que forma el complejo nucleoproteico denominado “cromatina”). Las bases nitrogenadas que se encuentran en los ácidos nucleicos son: pirimidinas (poseen un anillo heterocíclico) y purinas (tienen dos anillos fusiondos entre si). En el ADN, las pirimidinas son timina (T) y citosina (C), y las purinas adenina (A) y guanina (G). El ARN, contiene uracilo (U) en vez de timina. Direncias entre ADN y ARN: • El ADN tiene un atomo de oxigeno menos • El ADN tiene desoxirribosa y timina y el ARN tiene ribosa y uracilo • La molécula de ADN es siempre doble (contiene dos cadenas polinucleotidicas) La combinación de una base con una pentosa (sin el fosfato) constituye un nucleosido. Mientras que AMP, ADP y ATP son ejemplos de nucleótidos. Los nucleótidos son utilizados para depositar y transferir energía química. Las dos uniones fosfato terminales del ATP contienen gran cantidad de energía. Cuando se produce la hidrólisis de estas uniones, la energía liberada puede ser usada por la célula para realizar sus actividades. La unión entre P es de alta energía, y si bien hay otros nucleótidos con uniones de alta energía, la fuente principal de energía de la célula es el ATP. En cada molécula de ADN la cantidad de adenina es igual a la de timina (A=T) y la de citosina igual a la de guanina (C=G). ADN: La molecla de ADN esta formada por dos cadenas de ácidos nucleicos helicoidales con giro a la derecha, que componen una doble hélice en torno de un mismo eje central. Las dos cadenas son antiparalelas, lo que significa que sus uniones 3`5`siguen sentidos contrarios. Las bases están situadas en el lado interior de la doble hélice, casi en angulo recto con respecto al eje helicoidal. Cada vuelta completa de la doble hélice comprende 10,5 pares de nucleótidos y mide 3,4 nm. Ambas cadenas se hallan unidas entre si mediante puentes de hidrogeno establecidos entre los pares de bases. Los únicos pares posibles son A-T / T-A (entre las que se forman dos puentes de hidrogeno) y C-G / G-C (entre las que se forman tres puentes de hidrogeno). La doble estructura helicoidal se mantiene estabilizada gracias a los puentes de hidrogeno y a las interacciones hidrofobicas existentes entre las bases de cada cadena. En una misma molécula de ADN las secuencias de las dos cadenas son complementarias. Debido a esta propiedad, al separarse las cadenas durante la duplicación del ADN, cada cadena individual sirve de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. De este modo se generan dos moléculas hijas de ADN con la misma constitución molecular que poseía la progenitora. ARN: Los tres ARNs intervienen en la síntesis proteica. • ARNm (ARN mensajero): lleva la información genética (copiada del ADN) que establece la secuencia de los aminoácidos en la proteína. • ARNr (ARN ribosomal): proporciona el sosten moléculas para las reacciones químicas que dan lugar a la síntesis proteica. • ARNt (ARN de tranferencia): identifica y transporta a los aminoácidos hasta el ribosoma. En las moléculas de ARN suelen existir tramos con bases complementarias, lo que da lugar a puentes de hidrogeno es decir a la formación de pares de nucleótidos A-U y C-G

entre varias regiones de la misma molécula. En ellas suele formarse una estructura helicoidal semejante a la del ADN. Las estructuras tridimensionales de los ARN tienen importantes consecuencias biológicas.

2. HIDRATOS DE CARBONO Estan compuestos por Carbono, Hidrogeno y Oxigeno, y representan l principal fuente de energía para la células y sus constituyentes estructurales importantes de las membr...