Investigación para la: PRUEBA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS NATURALES Y DE LA SALUD BIOLOGÍA I. TEORIAS DEL ORIGEN DE LA VIDA Vitalismo El término "vitalismo" consta de dos definiciones posibles. Por un lado, sería la doctrina filosófica, actualmente rechazada, que postularía que los organismos vivos se caracterizan por poseer una fuerza o impulso vital que los diferencia de forma fundamental de las cosas inanimadas. Se trataría de una fuerza inmaterial específica, distinta de la energía estudiada por la física y otro tipo de ciencias que, actuando sobre la materia organizada, daría como resultado la vida y sin la que sería imposible su existencia. Creacionismo Se denomina creacionismo al conjunto de creencias, inspiradas en doctrinas religiosas, según las cuales el Universo y los seres vivos provienen de actos específicos de creación divina.1 Por extensión, el adjetivo «creacionista» se ha aplicado a cualquier opinión o doctrina filosófica o religiosa que defienda una explicación del origen del mundo basada en uno o más actos de creación por un Dios personal, como lo hacen, por ejemplo, las religiones abrahámicas. Por ello, igualmente se denomina creacionismo a los movimientos seudocientíficos y religiosos que militan en contra del hecho evolutivo.2 Teoría de la generación espontánea La teoría de la generación espontánea se sustentaba en la observación superficial de procesos naturales como por ejemplo la putrefacción. Es así como se explicaba que de un trozo de carne descompuesta apareciesen larvas de mosca, gusanos del fango, organismos de los lugares húmedos y aún ratones. Generalmente se aplicaba a insectos, gusanos o seres pequeños. La teoría de la generación espontánea (también conocida como arquebiosis o abiogénesis1 ) es una antigua teoría biológica que sostenía que ciertas formas de vida (animal y vegetal) surgen de manera espontánea a partir ya sea de materia orgánica, inorgánica o de una combinación de las mismas. Creencia profundamente arraigada desde la antigüedad ya que fue descrita por Aristóteles, luego sustentada y admitida por pensadores como Descartes, Bacon o Newton, comenzó a ser objetada en el siglo XVII. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente refutada. Diversos experimentos se realizaron desde el año 1668 en virtud de encontrar respuestas hasta que Louis Pasteur demostró definitivamente a mediados del siglo XIX que la teoría de la generación espontánea es una falacia, postulando la ley de la biogénesis, que establece que todo ser vivo proviene de otro ser vivo ya existente. Mecanicismo El mecanicismo es un modelo que afirma que la única forma de causalidad es la influencia física entre las entidades que conforman el mundo material, cuyos límites coincidirían con el mundo real; en metafísica, esto supone la negación de la existencia de entidades espirituales (por lo tanto, la creencia en el materialismo), para explicar la realidad en términos de materia, movimiento local, leyes naturales estrictas y determinismo. En epistemología, implica, entre muchas otras cosas, resolver el problema de la relación entre la materia y la conciencia en una relación de determinación unilateral de la segunda por la primera. Con todo, es necesario aclarar que el mecanicismo no sólo es un enfoque filosófico general —vale decir, compatible con diversas filosofías de dominio más restringido— sino que, y esto es muy importante, hay profundas diferencias entre el mecanicismo clásico (s. XVII) y las filosofías contemporáneas que encuentran en los mecanismos un elemento central de la investigación científica. A estas últimas, bien puede llamárselas neomecanicismo, mecanicismo contemporáneo o nueva filosofía mecanicista. Materialismo El materialismo es una familia de corrientes filosóficas que, en la relación entre el pensar, el espíritu y la naturaleza, postula que la materia es lo primario y la conciencia y el pensamiento son consecuencia de ésta, a partir de un estado altamente organizado. Así mismo, acerca de la relación del pensamiento humano y el mundo que lo rodea y la cognoscibilidad de ese mundo, afirma que el mundo es material y existe objetivamente, independientemente de la conciencia. Según esta concepción, la conciencia y el pensamiento se desarrollan a partir de un nivel superior de organización de la materia, en un proceso de reflejo de la realidad objetiva. Sostiene además que la materia no ha sido creada de la nada sino que existe en la eternidad y que el mundo y sus regularidades son cognoscibles por el humano, ya que es posible demostrar la exactitud de ese modo de concebir un proceso natural, reproduciéndolo nosotros mismos, creándolo como resultado de sus mismas condiciones y además poniéndolo al servicio de nuestros propios fines, dando al traste con la “cosa en sí, inasequible”. Panspermia La panspermia (del griego παν- pan, todo y σπερμα sperma, semilla) es una hipótesis que propone que la vida puede tener su origen en cualquier parte del universo, y no proceder directa ni exclusivamente de la Tierra, que probablemente la vida en la Tierra proviene del exterior y que los primeros seres vivos habrían llegado posiblemente en meteoritos o cometas desde el espacio a la Tierra.1 2 Estas ideas tienen su origen en algunas de las teorías del filósofo griego Anaxágoras. Teoría fisicoquímica del origen de la vida Teoría fisicoquímica o biogégica. Durante la década de 1920, el biólogo soviético Alexander I. Oparin y el británico J. B. S. Haldane (1892-1964), trabajando en forma independiente, enunciaron una hipótesis con la que se intentaba explicar el origen de las primeras sustancias que formaron parte de los seres vivos. A esta teoría se le conoce con el nombre de teoría fisicoquímica del origen de la vida en el planeta Tierra o teoría biogénica. De acuerdo con estos científicos, y según los testimonios más recientes, hace 3800 o 3900 millones de años, la atmósfera primitiva de la Tierra estaba constituida por hidrógeno, metano, amoniaco, vapor de agua, ácido sulfhídrico y pequeñas cantidades de dióxido de carbono. Los primeros organismos. Debido a las descargas eléctricas que constantemente se producían en la atmósfera primitiva y a la influencia de las intensas radiaciones solares, las sustancias mencionadas antes comenzaron a reaccionar, con lo que se produjeron las primeras moléculas orgánicas muy sencillas, llamadas monómeros biológicos. Los monómeros biológicos son asociaciones de moléculas que llegan a formar principios orgánicos inmediatos: aminoácidos, azúcares, lípidos, ácidos nucleicos... Es posible que el primer paso de la formación de los monómeros se iniciara en la atmósfera y posteriormente que estos compuestos se precipitaran al océano primitivo, junto con la lluvia, donde se completaba la formación de los monómeros biológicos. Teoría de Oparin. En 1922, el bioquímico soviético Alexander I. Oparin presentó, ante la sociedad botánica de Moscú, sus conclusiones con respecto al origen de la vida en la Tierra. Su teoría materialista-dialéctica, en esencia, se basa en las condiciones de la Tierra primitiva, en la capacidad de interacción de los elementos químicos que da lugar a compuestos más complejos, y en la evolución gradual de la materia inorgánica a la orgánica, hasta formarse las primeras células. II. BIOMOLÉCULAS A. Elementos biogenésicos Bio = Vida Genesicos = Origen de la vida *Biogenésicos Los elementos biogenésicos son todos aquellos elementos químicos que se designa para formar parte de la materia viviente. BIOELEMENTO PRIMARIOS O PRINCIPALES Los bioelementos primarios o principales son los más abundantes en los seres vivos. Como sabemos, los compuestos orgánicos son complejos y los responsables de las propiedades de las células. Comparten las características de poseer en sus moléculas un bioelemento base llamado carbono (C). Las moléculas de carbono se unen muy fácilmente entre sí, y desarrollan esqueletos básicos o cadenas de distintas longitudes y formas. A esas moléculas de carbono se pueden asociar otros átomos de elementos primarios: Ejemplos: Hidrógeno (H). Oxígeno (O). Nitrógeno (N). Fósforo (P) Azufre (S). BIOELEMENTOS SECUNDARIOS Los bioelementos secundarios se encuentran en menor proporción en todos los seres vivos, en forma iónica, en proporción de 4.5%. Estos realizan funciones de vital importancia en la fisiología celular y son: Calcio. Sodio. Potasio. Magnesio Cloro Los oligoelementos son minerales que el cuerpo necesita en cantidades muy pequeñas. Al igual que los minerales, proceden de la tierra y el agua y no pueden ser producidos por organismos vivos. La mayoría de los oligoelementos presentes en nuestra dieta provienen directamente de las plantas o indirectamente a partir de fuentes animales. Los oligoelementos que se enumeran a continuación se limitan a los mencionados en la sección de Vitaminas, Carotenoides, Minerales y otros micronutrientes. Seleccione un oligoelemento para obtener más información: Hierro Zinc Biomoléculas inorgánicas Los bioelementos se combinan entre sí para formar las moléculas que componen la materia viva. Estas moléculas reciben el nombre de biomoléculas o principios inmediatos. Las biomoléculas se clasifican, atendiendo a su composición: las biomoléculas inorgánicas son las que no están formadas por cadenas de carbono e hidrógeno, como son el agua, las sales minerales o los gases. Las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbono y se denominan glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Las biomoléculas orgánicas, atendiendo a la longitud y complejidad de su cadena, se pueden clasificar como monómeros o polímeros. Los monómeros son moléculas pequeñas, unidades moleculares que forman parte de una molécula mayor. Los polímeros son agrupaciones de monómeros, iguales o distintos, que componen una molécula de mayor tamaño. 1. EL AGUA La vida se apoya en el comportamiento anormal del agua. El agua es la sustancia más abundante en la biosfera, dónde la encontramos en sus tres estados y es además el componente mayoritario de los seres vivos, pues entre el 65 y el 95% del peso de de la mayor parte de las formas vivas es agua. En las medusas, puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el 97% del volumen de la planta. Estructuras como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas o dientes poseen poca cantidad de agua en su composición. El agua fue además el soporte donde surgió la vida. Molécula con un extraño comportamiento que la convierten en una sustancia diferente a la mayoría de los líquidos, posee unas extraordinarias propiedades físicas y químicas que son responsables de su importancia biológica. Durante la evolución de la vida, los organismos se han adaptado al ambiente acuoso y han desarrollado sistemas que les permiten aprovechar las inusitadas propiedades del agua. 1.1. Estructura del agua La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del oxígeno determina un ángulo entre los enlaces H-O-H aproximadamente de 104’5º, además el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace. Sales Minerales Las sales minerales son compuestos inorgánicos fundamentalmente iónicos. «Una sal es un compuesto químico consistente en una combinación de cationes y aniones. Sin embargo, si se halla presente el catión H3O+ el compuesto se describe normalmente como un ácido»[1] . El calificativo «mineral» en este contexto es sinónimo de «inorgánico», pues existen sales cuyos cationes y aniones son total o parcialmente orgánicos[2] . Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos. Sales minerales en los seres vivos Los procesos vitales requieren la presencia de ciertas sales bajo la forma de iones como los cloruros, los carbonatos y los sulfatos. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS Las moléculas que forman parte de los seres vivos son sorprendentemente similares entre sí en estructura y función, de hecho todos los organismos que conocemos contienen proteínas, ácidos nucleicos, y todos dependen de agua para sobrevivir. Nuestro parentesco con plantas y bacterias se puede verificar si observamos que sus moléculas y las muestras tienen mucho en común. Los elementos que forman parte de los seres vivos se conocen como elementos biogenèsicos y se clasifican en bioelementos primarios y secundarios. Los bioelementos primarios son indispensables para la formación de las biomolèculas fundamentales, tales como carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Estos elementos constituyen aproximadamente 97% de la materia viva y son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Los bioelementos secundarios son todos los elementos biogenèsicos restantes. Se pueden distinguir entre ellos los que tienen una abundancia mayor a 0.1% como el calcio, sodio, potasio, magnesio, cloro y los llamados oligoelementos, los cuales se encuentran en concentraciones por debajo de 0.1% en los organismos, esto no significa que sean poco importantes, ya que una pequeña cantidad de ellos es suficiente para que el organismo viva, sin embargo la ausencia de alguno puede causar la muerte. Aminoácido Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH).1 Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación entre el grupo amino de uno y el carboxilo del otro, liberándose una molécula de agua y formando un enlace amida que se denomina enlace peptídico; estos dos "residuos" de aminoácido forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, hasta formar un polipéptido. Esta reacción tiene lugar de manera natural dentro de las células, en los ribosomas. Proteína Las proteínas (del francés protéine, y este del griego πρωτεῖος [proteios], ‘prominente’, ‘de primera calidad’)1 o prótidos2 son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en proteínas simples (holoproteidos), formadas solo por aminoácidos o sus derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), formadas por aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores. Las proteínas son necesarias para la vida, sobre todo por su función plástica (constituyen el 80 % del protoplasma deshidratado de toda célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forman parte de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas). Biocatalizador Un biocatalizador es un catalizador de las reacciones bioquímicas de los seres vivos. Se consideran biocatalizadores las enzimas, las hormonas y las vitaminas. Un biocatalizador reduce o aumenta la energía de activación de una reacción química, haciendo que ésta sea más rápida o más lenta. Cada reacción química en un ser vivo, ya sea unicelular o multicelular, requiere la presencia de uno o más biocatalizadores (enzimas), pues si no existieran éstas ocurrirían en desorden total. Las enzimas son los catalizadores biológicos que facilitan las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos. Sin ellas las reacciones químicas serían tan lentas que la vida se detendría. Además, las enzimas se diferencian de cualquier otro catalizador gracias a su alta especificidad tanto en las reacciones que catalizan como en el sustrato involucrado en ellas. Funcionamiento: Son biocatalizadores que tienen una función específica, se llaman así porque tienen que estar en cualquier reacción química que suceda en un organismo vivo, pues las moléculas tiene que moverse con cierta velocidad y para alcanzarla se necesita mucha temperatura, como el organismo no podría aguantarla las enzimas ayudan a alcanzar la velocidad a una temperatura (la mitad) y el cuerpo lo aguanta. Químicamente las enzimas son proteínas y por eso son llamadas Holoenzimas, a veces están formadas por una parte proteica (Apoenzima) y otra parte no proteica (coenzima). Las coenzimas mas importantes son: NAD: Nicotinadenindinucleótido NADAP: Nicotinadenindinucleótidofosfato FAD: Flavinadenindinucleótido FADH2: Flavinadenindinucleotido reducido Carbohidratos 1. Introducción Los carbohidratos (también llamados “hidratos de carbono”) son uno de los tres tipos de macronutrientes presentes en nuestra alimentación (los otros dos son las grasas y las proteínas). Existen en multitud de formas y se encuentran principalmente en los alimentos tipo almidón, como el pan, la pasta alimenticia y el arroz, así como en algunas bebidas, como los zumos de frutas y las bebidas endulzadas con azúcares. Los carbohidratos constituyen la fuente energética más importante del organismo y resultan imprescindibles para una alimentación variada y equilibrada. CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS Carbohidratos simples: Son los monosacáridos, entre los cuales se encuentran la glucosa y la fructosa, que son los responsables del sabor dulce de muchos frutos. Con estos azúcares se debe tener cuidado ya que tienen agradable sabor y el organismo los absorbe rápidamente. Su absorción hace que nuestro organismo secrete la hormona insulina que estimula el apetito y favorece los depósitos de grasa. El azúcar, la miel, mermeladas, golosinas, etc. Son Carbohidratos Simples de fácil absorción. Otros alimentos como la leche, frutas y hortalizas los contienen aunque distribuidos en una mayor cantidad de agua. Este tipo de Carbohidratos que son elaborados a base de azúcar refinadas tienen un alto aporte calórico y bajo valor nutritivo, por lo que se debe consumir de una manera moderada. Carbohidratos complejos: Los Carbohidratos complejos son los Polisacaridos. Entre ellos se encuentran la fibra integral, avena, arroz, harinas, papas y el almidón presente en los tubérculos. El organismo utiliza la energía proveniente de los carbohidratos complejos de a poco, por eso son de lenta absorción. Se los encuentra en los panes, pastas, cereales, arroz, legumbres, maíz, cebada, avena, etc. Estos se descomponen en glucosa más lentamente que los carbohidratos simples y por lo tanto proporcionar una corriente progresiva constante de energía durante todo el día. Siempre es más recomendable consumir este tipo de carbohidratos que los simples. Lípido Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas), que están constituidas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida por oxígeno. También pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Debido a su estructura, son moléculas hidrófobas (insolubles en agua), pero son solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. A los lípidos también se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son solo un tipo de lípidos procedentes de animales. Clasificación Los lípidos saponificables agrupan a los derivados por esterificación u otras modificaciones de ácidos grasos, y se sintetizan en los organismos a partir de la aposición sucesiva de unidades de dos átomos de carbono. En este grupo se incluyen: ácidos grasos y sus derivados eicosanoides (prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos) lípidos neutros (acilgliceroles y ceras) lípidos anfipáticos (glicerolípidos y esfingolípidos). LÍPIDOS SAPONIFICABLES LÍPIDOS NO SAPONIFICABLES Los lípidos insaponificables son derivados por aposición varias unidades isoprénicas, y se sintetizan a partir de una unidad básica de 5 átomos de carbono: el isopreno (figura de la derecha). En este grupo de lípidos se incluyen: terpenos: retinoides, carotenoides, tocoferoles, naftoquinonas, dolicoles esteroides: esteroles, sales y ácidos biliares, hormonas esteroideas Existen otros lípidos insaponificables que no están relacionados estructuralmente con el isopreno: hidrocarburos lípidos pirrólicos Estoroides y hormonas esteroideas Son lipidos derivados del nucleo del hidrocarburo esterano (o ciclopentanoperhidrofenantreno) Esto es se componen de cuatro anillos fusionados de carbono que posee diversos grupos funcionales (carbonilo, hidroxilo) por lo que la molecula tiene partes hidrofilicas e hidrofóbicas (carácter anfipatico) Las hormonas esteroideas son hormonas derivadas por el colesterol y producidas en el sistema nervioso central, el hígado, la placenta, los testículos, la corteza suprarrenal y ovarios. Son hormonas especificas encargadas de secretar sustancias como estrógeno, testosterona, aldosterona, cortisol y ACTH. Todas las hormonas esteroideas tienen el mismo anillo ciclopentanofeantreno y utilizan la misma numeración atómica que el colesterol. Vitamina Las vitaminas (del latín vita ‘vida’ y el griego αμμονιακός [ammoniakós] ‘producto libio’, ‘amoniaco’, con el sufijo latino ina ‘sustancia’) son compuestos heterogéneos imprescindibles para la vida, que al ingerirlos de forma equilibrada y en dosis esenciales promueven el correcto funcionamiento fisiológico. La mayoría de las vitaminas esenciales no pueden ser sintetizadas (elaboradas) por el organismo, por lo que éste no puede obtenerlas más que a través de la ingesta equilibrada de vitaminas contenidas en los alimentos naturales. Las vitaminas son nutrientes que junto con otros elementos nutricionales actúan como catalizadoras de todos los procesos fisiológicos (directa e indirectamente). Vitaminas hidrosolubles Las vitaminas hidrosolubles son aquellas que se disuelven en agua. Se trata de coenzimas o precursores de coenzimas, necesarias para muchas reacciones químicas del metabolismo. Se caracterizan porque se disuelven en agua, por lo que pueden pasarse al agua del lavado o de la cocción de los alimentos. Muchos alimentos ricos en este tipo de vitaminas no aportan, al término de su preparación, la misma cantidad que contenían inicialmente. Para recuperar parte de estas vitaminas (algunas se destruyen con el calor), se puede aprovechar el agua de cocción de las verduras. Algunas vitaminas hidrosolubles son la Vitamina C (ácido ascórbico) y las vitaminas del grupo B ( B1 (tiamina), B2 (riboflavina), B3 (niacina o ácido nicotínico), B5 (ácido pantoténico), B6 (fosfato de piridoxal), B8 (biotina), B9 (ácido fólico) y B12 (cianocobalamina)) El exceso de vitaminas hidrosolubles se excreta por la orina, por lo que no tienen efecto tóxico por muy elevada que sea su ingesta, aunque se podría sufrir anormalidades en el riñón por no poder evacuar la totalidad de líquido. Vitaminas liposolubles Las vitaminas liposolubles son aquellas vitaminas que se pueden disolver en grasas y aceites (son liposolubles), a diferencia de las vitaminas hidrosolubles, que se disuelven en agua. Son vitaminas liposolubles la vitamina D (calciferol), la vitamina E (tocoferol), la vitamina K1 (filoquinona) y K2 (menaquinona) y la vitamina A (retinol). Estas vitaminas, normalmente son absorbidas por las lipoproteínas conocidas como quilomicrones que viajan a través del sistema linfático del intestino delgado y en la circulación de la sangre de nuestro organismo. Estas vitaminas liposolubles, especialmente las vitaminas A y E se almacenan en los tejidos de nuestro organismo. Ácido nucleico Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN. Ácido desoxirribonucleico El ácido desoxirribonucleico, abreviado como ADN, es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. La función principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información. Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética. Ácido ribonucleico El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Está presente tanto en las células procariotas como en las eucariotas, y es el único material genético de ciertos virus (virus ARN). El ARN celular es lineal y de hebra sencilla, pero en el genoma de algunos virus es de doble hebra. En los organismos celulares desempeña diversas funciones. Es la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica; el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo). Varios tipos de ARN regulan la expresión génica, mientras que otros tienen actividad catalítica. El ARN es, pues, mucho más versátil que el ADN. Célula Una célula (del latín cellula, diminutivo de cella, ‘hueco’)1 es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.2 De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si solo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares. En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (1014), como en el caso del ser humano. Las células suelen poseer un tamaño de 10 µm y una masa de 1 ng, si bien existen células mucho mayores. LOS COMPONENTES CELULARES COMPONENTE ESTRUCTURA FUNCIÓN Membrana celular Mosaico fluído: bicapa lipídica con proteínas y glucocálix externo.Colesterol en células Límite de la célula y permeabilidad selectiva animales Pared celular Pared primaria y pared secundaria de fibras de celulosa Responsable de la forma de las células; le da soporte mecánico, protección y mantiene el balance osmótico Hialoplasma Solución acuosa con alta concentración de proteínas, esencialmente enzimas. Participación en procesos metabólicos Citoesqueleto Red tridimensional formada por filamentos proteícos. Organización y control del espacio interior. Involucrado en la forma, movimiento y división celular. Centríolos Microtúbulos y pequeñas fibras Centro organizador de microtúbulos. Formación del huso acromático. Formación de cilios y flagelos. Ribosomas Dos subunidades formadas por ARN y proteínas Síntesis de proteínas R.E. Rugoso Cisternas membranales intercomunicadas con ribosomas adheridos. Síntesis, procesamiento y almacenamiento de proteínas. R.E. Liso Cisternas de membrana intercomunicadas Síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos. Tratamiento y eliminación de sustancias tóxicas. Aparato de Golgi Sistema de cisternas de membrana aplanadas, en relación con vesículas Maduración, almacenamiento y transferencia de glucoproteínas. Formación de membranas, y pared celular. Lisosomas Vesículas esféricas de membrana que contienen enzimas digestivos. Digestión celular Peroxisomas Vesículas esféricas de membrana que contienen enzimas oxidativas Protección contra productos tóxicos del metabolismo del O2. Vacuolas Vesículad redondeadas Almacenar sustancias: agua, sustancias nutritivas, sustancias de desecho. Mitocondrias Orgánulos con doble membrana. Presentan gran cantidad de enzimas, ADN y ribosomas Centrales energéticas de la célula: llevan a cabo la respiración celular, consistente en la oxidación de nutrientes para obtener ATP. Cloroplastos Orgánulos con doble membrana, más una tercera en su interior (tilacoidal). Contiene enzimas, ADN y ribosomas. Responsables de la fotosíntesis. Membrana nuclear Doble membrana con poros. Separar y proteger el ADN del resto de la célula. Nucleoplasma Composición similar al hialoplasma. Contiene enzimas involucrados en la replicación del ADN, en la transcripción del ARN y su empaquetamiento para el traslado al citoplasma. Cromatina ADN más proteínas densamente empaquetadas. Portador de la información genética Nucléolo Región esferoidal con alta concentración de ARN y proteínas. Constituye el organizador nucleolar: lugar de síntesis de las subunidades ribosómicas. Membranosos: Nucleo, reticulo endoplasmico (liso y rugoso), mitocondrias, vesiculas, peroxisomas, lisosomas, endosomas, fagosomas, aparato de golgi,membrana plasmatica, No membranosos: Ribosomas, centriolos, citoesqueleto ORGANELOS CELULARES Ribosomas: son pequeños corpúsculos, que se encuentran libres en el citoplasma, como gránulos independientes, o formando grupos, constituyendo polirribosomas. También, pueden estar asociados a la pared externa de otro organelo celular, llamado retículo endoplasmático rugoso. En los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas, cuyo fin es construir el cuerpo celular, regular ciertas actividades metabólicas, etcétera. Retículo endoplasmático: corresponde a un conjunto de canales y sacos aplanados, que ocupan una gran porción del citoplasma. Están formados por membranas muy delgadas y comunican el núcleo celular con el medio extracelular -o medio externo-. Existen dos tipos de retículo. Uno es el llamado rugoso, en la superficie externa de su membrana van adosados ribosomas. Su función consiste en transportar proteínas que fueron sintetizadas por los ribosomas y, además, algunas proteínas que forman parte de ciertas membranas de distintas estructuras de la célula. El otro tipo es el liso. Carece de ribosomas y está asociado a ciertas reacciones relacionadas con la producción de sustancias de naturaleza lipídica -lípidos o grasas-. Aparato de Golgi: está delimitado por una sola membrana y formado por una serie de sacos membranosos aplanados y apilados uno sobre otro. Alrededor de estos sacos, hay una serie de bolsitas membranosas llamadas vesículas. El aparato de Golgi existe en las células vegetales -dictiosoma- y animales. Actúa muy estrechamente con el retículo endoplasmático rugoso. Es el encargado de distribuir las proteínas fabricadas en este último, ya sea dentro o fuera de la célula. Además, adiciona cierta señal química a las proteínas, que determina el destino final de éstas. Lisosomas: es un organelo pequeño, de forma esférica y rodeado por una sola membrana. En su interior, contiene ciertas sustancias químicas llamadas enzimas -que permiten sintetizar o degradar otras sustancias-. Los lisosomas están directamente asociados a los procesos de digestión intracelular. Esto significa que, gracias a las enzimas que están en el interior, se puede degradar proteínas, lípidos, hidratos de carbono, etcétera. En condiciones normales, los lisosomas degradan membranas y Organelos, que han dejado de funcionar en la célula. Centríolos: están presentes en las células animales. En la gran mayoría de las células vegetales no existen. Conformados por un grupo de nueve túbulos ordenados en círculos, participan directamente en el proceso de división o reproducción celular, llamado mitosis. Vacuolas: son vesículas o bolsas membranosas, presentes en la célula animal y vegetal; en ésta última son más numerosas y más grandes. Su función es la de almacenar -temporalmente- alimentos, agua, desechos y otros materiales. La Respiracion La respiración es un proceso vital el cual consiste en la entrada de oxígeno al cuerpo de un ser vivo y la salida de dióxido de carbono del mismo, así como al proceso metabólico de respiración celular, indispensable para la vida de los organismos aeróbicos. Respiración anaerobia La respiración anaeróbica (o anaerobia) es un proceso biológico de oxidorreducción de monosacáridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, y más raramente una molécula orgánica, a través de una cadena transportadora de electrones análoga a la de la mitocondria en la respiración aeróbica.1 No debe confundirse con la fermentación, que es un proceso también anaeróbico, pero en el que no participa nada parecido a una cadena transportadora de electrones y el aceptor final de electrones es siempre una molécula orgánica como el piruvato. Es un proceso metabólico exclusivo de ciertos microorganismos. Fermentación láctica La fermentación láctica es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en el citosol de la célula, en la cual se oxida parcialmente la glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico. Fermentación alcohólica La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico que además de generar etanol desprende grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2) además de energía para el metabolismo de las bacterias anaeróbicas y levaduras. La fermentación alcohólica es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general azúcares: como por ejemplo la glucosa, la fructosa, la sacarosa,sirve con cualquier sustancia que tenga la forma empírica de la glucosa, es decir, que sea una Hexosa.) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc.1 Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar también etanol mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible. Respiración aeróbica La respiración aeróbica (aerobia) es un tipo de metabolismo energético en el que los seres vivos extraen energía de moléculas orgánicas, como la glucosa, por un proceso complejo en el que el carbono es oxidado y cuando llega a la mitocondria se mezcla con el agua haciendo un compuesto químico llamado Glucosticko en el que el oxígeno procedente del aire es el oxidante empleado. Ciclo de Krebs El ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos)1 2 es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas se realiza en la matriz mitocondrial. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma. Síntesis de proteínas Se conoce como síntesis de proteínas al proceso por el cual se componen nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales. En estre proceso, se transcribe el ADN en ARN. La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas situados en el citoplasma celular. Transcripción (síntesis de ARN) El proceso de síntesis de ARN o TRANSCRIPCIÓN, consiste en hacer una copia complementaria de un trozo de ADN. El ARN se diferencia estructuralmente del ADN en el azúcar, que es la ribosa y en una base, el uracilo, que reemplaza a la timina. Además el ARN es una cadena sencilla. El ADN, por tanto, es la "copia maestra" de la información genética, que permanece en "reserva" dentro del núcleo. El ARN, en cambio, es la "copia de trabajo" de la información genética. Este ARN que lleva las instrucciones para la síntesis de proteínas se denomina ARN mensajero. Traducción (Síntesis de Proteínas) El ARN mensajero es el que lleva la información para la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos. Esta información está codificada en forma de tripletes, cada tres bases constituyen un codón que determina un aminoácido. Las reglas de correspondencia entre codones y aminoácidos constituyen el código genético (ver). La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma. Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia, específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el ARN mensajero, dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del ARN de transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde. Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultanéamente. División celular La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial se divide para formar células hijas.1 Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los seres vivos. En los organismos pluricelulares este crecimiento se produce gracias al desarrollo de los tejidos y en los seres unicelulares mediante la reproducción vegetativa. Mitosis En biología, la mitosis es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucariotas y que precede inmediatamente a la división celular, consistente en el reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico.1 2 Este tipo de división ocurre en las células somáticas y normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la separación del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas. Meiosis Meiosis es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glándulas sexuales para la producción de gametos. Es un proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n).