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TEMA 7. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS Biología y Geología 1º Bachillerato
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TEMA 7. NIVELES DE
ORGANIZACIÓN DE
LOS SERES VIVOS
Biología y Geología 1º Bachillerato
1. CARACTERÍSTICAS DE LOS
SERES VIVOS.
1.1. PROPIEDADES DE LOS SERES VIVOS. La estabilidad de los seres vivos se debe:
Uniformidad de su composición química: bioelementos y biomoléculas. 70 bioelementos.
Organización en niveles de complejidad. Nivel atómico; Nivel molecular; Nivel celular; Nivel pluricelular;
Nivel población; Nivel ecosistema.
Capacidad de realizar las funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.
Un ser vivo es un sistema aislado de su entrono que tiene las
siguientes características:
Mantiene constantes sus condiciones básicas.
Se transforma a partir del medio que lo rodea.
Es capaz de perpetuarse y reaccionan ante cambios.
Mantiene sus condiciones internas: Homeostasis.
1. CARACTERÍSTICAS DE LOS
SERES VIVOS. (II)
1.2. FUNCIONES DE LOS SERES VIVOS.
Función de nutrición. Intercambio de materia y energía con el
medio.
Metabolismo:
Anabolismo (síntesis) y Catabolismo .
Homeostasis.
Función de relación: Percepción de estímulos (cambios) y
producción de respuesta.
Función de reproducción: generación de descendientes con la
transmisión del ADN.
Asexual: Interviene un solo individuo y produce descendientes iguales a el
en información genética.
Sexual: intervienen dos individuos con células especializadas y produce
individuos genéticamente diferentes a los padres y entre sí.
2. COMPONENTES QUÍMICOS DE LOS SERES VIVOS. (I)
El carbono es el mayoritario porque tiene unas característica que lo hacen único: Es abundante en la Tierra y accesible a los seres vivos.
Es un elemento estable.
Posee valencia 4 y facilidad para formar cadenas mediante enlaces covalentes.
Bioelementos primarios. Mayoritarios (99%) Carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno (CHON), fósforo (P)
y azufre (S)
Bioelementos secundarios Sodio (Na), potasio (K), calcio (Ca), magnesio(Mg), cloro
(Cl)
Oligoelementos (menos del 0,1 %) Hierro, cobre, cinc, manganeso, yodo, níquel, cobre
Los bioelementos se combinan en biomoléculas.
2.1. ENLACES QUÍMICOS EN LAS BIOMOLÉCULAS.
Enlace covalente: es el más fuerte y permite que las
moléculas se mantengan unidas en medio acuoso.
Enlace iónico: en el que las moléculas están disociadas en
iones en medio acuoso.
Enlace de puente de hidrógeno.: es un enlace débil, que
se establece en zonas próximas de moléculas con cargas
parciales de distinto signo, para el mantenimiento de
macromoléculas (ADN)
Fuerzas de Van der Waals: interacciones eléctricas
débiles y temporales para el mantenimiento de
macromoléculas.
2. COMPONENTES QUÍMICOS DE LOS SERES VIVOS. (II)
2. COMPONENTES QUÍMICOS DE LOS SERES VIVOS. (III)
2.2. CLASIFICACIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS.
Biomoléculas inorgánicas: no constituidas por cadenas
de carbono, agua y sales minerales. Aparecen en los seres
vivos y en la materia inerte.
Biomoléculas orgánicas: formadas por cadenas de
carbono. GlúcidoAs, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Aparecen exclusivamente en los seres vivos.
Agua Fructosa
3.1. EL AGUA.
Su particular molécula dipolar le confiere las siguientes propiedades, que la convierten en una molécula imprescindible para la vida:
Estado líquido a temperatura ambiente. Debido a la polaridad parcial que le da cohesión.
Poder disolvente. Se interpone entre los cationes y aniones.
Características térmicas: gran calor específico y de vaporización.
Menor densidad en estado sólido que en estado líquido., lo que hace que el hielo flote.
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS.(I)
Enlace
covalente
Zona electro
positiva
Zona electro
positiva
3.2. LAS SALES MINERALES.
Algunas de las funciones de las sales minerales en los seres
vivos son:
Formación de estructuras de sostén y protección.
Disociadas en iones (disueltas) y otras precipitadas
(esqueletos , conchas, etc)
Intervención en procesos bioquímicos, como:
La transmisión del impulso nervioso.
La regulación de la actividad cardíaca.
La contracción muscular.
El mantenimiento de equilibrio iónico.
El mantenimiento del pH.
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS.(II)
3.3. PROCESOS OSMÓTICOS.
La osmosis es el mecanismo universal de la biosfera mediante el cual el
agua atraviesa una membrana semipermeable, siempre desde el medio
más diluido (hipotónico) al más concentrado (hipertónico)
igualándose así las concentraciones a ambos lados de la membrana.
Este mecanismo no requiere gasto energético porque tiene lugar
gracias a la presión osmótica generada por la diferencia de concentración
a ambos lados de la membrana.
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS.(III)
Las células deben mantenerse en medio isotónico, para evitar pérdidas y
ganancias de agua. En otros medio se puede producir:
Plasmolisis: pierde agua y su el volumen celular. (Medio hipertónico)
Turgencia: entra agua y se hincha. (Medio hipotónico)
Cuando dos soluciones están separadas por una membrana permeable, se igualan
sus concentraciones pasando agua como soluto, es la difusión simple.
GRUPOS FUNCIONALES.
Las biomoléculas orgánicas están formadas fundamentalmente por
C, H, O y N, y presentan los siguientes grupos funcionales :
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(I)
Grupo hidroxilo –OH
Característicos de los
alcoholes
Grupo aldehído -C = O
Forma parte de los glúcidos Grupo cetona -C = O
Forma parte de los glúcidos
Grupo carboxilo: - COOH
Lo poseen los ácidos orgánicos y los aminoácidos.
Grupo amino: -H2N
Aparece en los aminoácidos
GRUPOS FUNCIONALES (Continuación).
La mayor parte de las biomoléculas son macromoléculas o polímeros , que surgen de la unión de monómeros.
La unión de los monómeros se produce por enlaces covalentes en reacciones de síntesis que requieren energía. Anabolismo.
Cuando se rompen los enlaces y dan lugar a monómeros, se produce la hidrólisis que libera la energía. Catabolismo.
El conjunto de reacciones químicas que se producen en los seres vivos es el Metabolismo.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(II)
Son biomoléculas formadas por C, H y O.
Realizan tres tipos de funciones: aportan y almacenan
energía y confieren soporte estructural.
Según el número de moléculas que los constituyen, se
clasifican en los siguientes:
Monosacáridos. Cadenas de carbono sencillas.
Disacáridos. Unión de dos monosacaridos.
Polisacaridos. Unión de muchos monosacáridos
La unión se lleva a cabo por un enlace glucosídico, entre un
grupo –OH de un monosacárido y otro grupo –OH de otro
monosacárido, y con la liberación de una molécula de H2O .
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(III) 4.1. LOS GLÚCIDOS O AZÚCARES. (HIDRATOS DE CARBONO)
MONOSACÁRIDOS
Son los glúcidos elementales, formados por una
molécula de 3, 5 y 6 carbonos, fundamentalmente.
Son cadenas hidrocarbonadas donde cada C se une a un
grupo –OH y a un H, excepto uno de ellos que se una a un
grupo carbonilo (CO)
Están en estado sólido, formando cadenas, pero en
disolución adquieren la forma cíclica.
Tipos:
5 carbonos y un grupo aldehído: aldopentosas (ribosa)
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(IV) 4.1. LOS GLÚCIDOS O AZÚCARES. (HIDRATOS DE CARBONO)
MONOSACÁRIDOS
Tipos:
Con 6 carbonos y grupo aldehído: aldohexosas (Glucosa y
galactosa):
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(V) 4.1. LOS GLÚCIDOS O AZÚCARES. (HIDRATOS DE CARBONO)
Con 6 carbonos y grupo cetona: cetohexosas (Fructosa):
DISACÁRIDOS
La unión entre dos monosacáridos se produce mediante la unión de dos grupos de -OH de dos monosacaridos, produciendo una molécula de agua.
La rotura del enlace se produce por enzimas específicos que se nombran con el nombre del sustrato acabado en –asa.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(VI) 4.1. LOS GLÚCIDOS O AZÚCARES. (HIDRATOS DE CARBONO)
Ejemplos de disacáridos: (importante)
Maltosa: dos monómeros de glucosa
Lactosa: una glucosa y una galactosa.
Sacarosa: una glucosa y una fructosa.
Reacción de formación de un disacárido
POLISACÁRIDOS
Macromoléculas formadas por la unión de varios
monosacáridos. Homopolisacáridos y heteropolisacáridos.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(VII) 4.1. LOS GLÚCIDOS O AZÚCARES. (HIDRATOS DE CARBONO)
Polisacárido Estructura Función Localización
Celulosa Molécula lineal formada por Formación de la pared celular En todos los órganos de
moléculas de glucosa. de las células vegetales. las plantas.
Almidón Molécula ramificada formada por
moléculas de glucosa.
Reserva energética en los vegetales. En semillas, raíces y tallos.
Glucógeno Molécula ramificada formada por
moléculas de glucosa.
Reserva energética en los animales. En el hígado y el músculo de los
animales y en algunos hongos.
Quitina Molécula ramificada de Formación del exoesqueleto En el exoesqueleto y
estructura semejante a la en los artrópodos y la pared apéndices de artrópodos
celulosa, pero con N-acetil celular en los hongos. y en las células de los
glucosamina como hongos y algunos
monómero. animales
FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS
Aportar energía. Glucosa.
Almacenar energía en polisacáridos: glucógeno y
almidón.
Soporte estructural: Celulosa, quitina, y ribosa y
desoxirribosa en los ácidos nucleicos.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(VIII) 4.1. LOS GLÚCIDOS O AZÚCARES. (HIDRATOS DE CARBONO)
Tienen composición química variada
Son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos.
Funciones:
Estructural: Forman parte de las membranas celulares.
Reguladores: constituyen hormonas del sistema endocrino.
Pigmentos.
Energética: proporcionan energía o como reserva energética.
Se clasifican atendiendo a distintos criterios:
Según su composición química:
Lípidos simples, que contienen sólo C,H y O.
Lípidos complejos, que contienen además P y N.
Según su comportamiento en la hidrólisis:
Lípidos saponificables, que pueden hidrolizarse.
Lípidos insaponificables: no pueden hidrolizarse.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(IX) 4.2. LOS LÍPIDOS.
LIPIDOS SAPONIFICABLES
Formados por ácidos grasos y un alcohol.
Ácidos grasos: cadenas largas con número par de C (más de12)
Alcohol: como el glicerol (C - OH).
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(X) 4.2. LOS LÍPIDOS.
Los ácidos grasos poseen una zona insoluble llamada cola, que es el resto de la cadena. En presencia de agua, esta zona se orienta alejándose de ella.
Los ácidos grasos presentan una zona soluble, llamada cabeza, donde se encuentra el grupo ácido. En presencia de agua, esta zona se orienta hacia ella.
La coexistencia de una zona hidrófila y una zona hidrófuga, hace que en el
agua se formen micelas.
La capacidad para formar micelas, dan estructuras donde las moléculas
quedan aisladas en el interior de dos capas de ácidos grasos, dando lugar a los
precursores de las membranas celulares.
Cuanto más largas y saturadas las cadenas del ácido graso, mayor es su
punto de fusión. Además, cuando no hay enlaces dobles, saturados, se
empaquetan mejor y su punto de fusión es mas alto.
GRASAS
Formadas por glicerina (propanotriol) y, normalmente, tres ácidos grasos.
La reacción de síntesis se llama esterificación y la hidrólisis, saponificación
Pueden ser sólidas (mantecas y sebos), líquidas (aceites) o semisólidas
(mantequillas y margarinas).
Tienen función energética y de amortiguación térmica y mecánica.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XI) 4.2. LOS LÍPIDOS.
as moléculas quedan aisladas en el interior de dos capas de ácidos grasos,
dando lugar a los precursores de las membranas celulares.
Cuanto más largas y saturadas las cadenas del ácido graso, mayor es su
punto de fusión. Además, cuando no hay enlaces dobles, saturados, se
empaquetan mejor y su punto de fusión es mas alto.
FOSFOLÍPIDOS
Formadas por glicerina (propanotriol), uno o dos ácidos grasos., y uno o dos
grupos fosfato unido a otra sustancia que constituye una región polar.
Son los componentes de las membranas biológicas, que forman una doble capa.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XII) 4.2. LOS LÍPIDOS.
Glúcido
Proteína
Fosfolípido
Algunos actúan como segundos mensajeros de membrana.
Son los componentes de las membranas biológicas, que forman una doble capa.
CERAS
Sólidas a temperatura ambiente, e insolubles en agua.
Con funciones de recubrimiento, impermeabilización o estructural.
Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, con alcoholes de
cadena larga.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XIII) 4.2. LOS LÍPIDOS.
LIPIDOS INSAPONIFICABLES
Son lípidos que no tienen ácidos grasos en su estructura.
Esteroides
Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno. Esteroles: Colesterol
precursor
Hormonas que derivan del colesterol: corticoides y sexuales (andrógenos,
estrógenos y progesterona)
Terpenos
Derivados de isopropeno. Pigmentos de la fotosíntesis : clorofila, carotenos
(xantofila, licopeno y betacaroteno)
Son polímeros formados por la unión de unas moléculas más sencillas, los aminoácidos.
La unión entre aminoácidos se establece mediante un enlace covalente, el enlace
peptídico, y forma péptidos.
El enlace peptídico se forma entre el grupo carboxilo y amino de dos aminoácidos..
Los péptidos se nombran según el número de aminoácidos que los constituyen,
dipéptidos, tripéptidos, … y polipéptidos.
Hay 20 aminoácidos esenciales, que no podemos sintetizar, y 11 no esenciales.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XIV) 4.3. LAS PROTEÍNAS.
carboxilo
Fórmula general de una aminoácido Reacción de formación de un dipéptido
En la reacción de hidrólisis del enlace peptídico es necesario una enzima específica y
una molécula de agua.
Los enzimas se encuentran en los lisosomas.
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS.
Las proteínas presentan tres tipos de estructuras principalmente:
Estructura primaria: es la secuencia de aminoácidos de las cadenas de péptidos.
La conformación que se produce por los radicales que tiene la secuencia de aminoácidos, y que se
mantienen unida por enlaces de puente de Hidrógeno que hace que se pliegue la cadena ,
conforma la estructura secundaria.
Además, si la cadena se repliega por fuerzas de van der Waals produce una configuración
espacial para ser funcional, estructura tridimensional, llamada estructura terciaria.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XV) 4.3. LAS PROTEÍNAS.
Desnaturalización: los enlaces que mantienen la estructura de las proteínas son débiles, y se destruyen con facilidad con el aumento de temperatura o pH extremos, que produce la perdida de su conformación espacial o desnaturalización, y perdida de funcionalidad.
La desnaturalización puede ser irreversible y reversible.
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS.
Las proteínas presentan varias funciones:
Estructural: forman parte de algunas estructuras celulares. Proteínas de la membrana celular.
Contráctil: con capacidad para contraerse. Actina-Miosina.
Transportadora: transporte de moléculas. Hemoglobina.
Hormonal: producidas por glándulas endocrinas. Insulina-glucagón.
Inmunológica. Anticuerpos del sistema inmunológico.
Enzimática: actúan como biocalizadores en las reacciones químicas.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XVI) 4.3. LAS PROTEÍNAS.
LAS ENZIMAS
Son biocatalizadores: disminuye la energía de activación de una reacción química, y esta se produce más rápido. (hasta millones de veces).
No interviene en la reacción química (no se gasta), ni la alteran.
Las sustancias sobre las que actúan son los sustratos, y las que se producen son los productos.
Son específicas para cada reacción química.
Los ácidos nucleicos son las biomoléculas que contienen la información genética.
Están formadas por la unión de nucleótidos.
LOS NUCLEÓTIDOS
La unión de numerosos nucleótidos en larguísimas cadenas con estructuras
espaciales y complejas da lugar a los ácidos nucleicos.
Está formado por la unión, mediante enlaces covalentes, de una ribosa
–desoxirribosa, un grupo fosfato (ortofosfato), ambos forman la parte
común, y una base nitrogenada, parte diferencial.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (desoxirribosa) y ARN (ribosa)
La porción constituida por la pentosa y la base nitrogenada se
denomina nucleósido.
Los nucleótidos están unidos entre sí mediante enlace covalente llamado
fosfodiester o nucleotídico, que unen la pentosa de un nucleótido a
través del –OH del C3 con un -HO del grupo fosfato del siguiente.
Pueden ser dinucleótidos, trinucleótidos, …, polinucleótidos.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XVII) 4.4. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.
EL ADN Y EL ARN
El ADN lleva codificada la información necesaria para la síntesis de las enzimas y proteínas que
participan en los procesos vitales y en la constitución de las estructuras del organismo. Tiene la
capacidad de autoduplicarse.
El ARN transporta esa información hacia los lugares de la célula donde ocurre dicha síntesis.
ARN.
El ARN o ácido ribonucleico está compuesto por ribonucleótidos, es decir, por ribosa,
ácido fosfórico y bases nitrogenadas, concretamente guanina, citosina, adenina y
uracilo.
Está formado por un polinucleótido de cadena sencilla y lineal.
Tipos: ARN mensajero (ARNm): se sintetiza en el núcleo celular, copia y lleva la información del ADN a los ribosomas para
la síntesis de proteínas.
ARN de transferencia (ARNt): se produce en el citoplasma y transporta los aminoácidos a los ribosomas, para su
incorporación a la proteína que se está sintetizando
ARN ribosómico (ARNr): se produce en el citoplasma y forma parte de la estructura de los ribosomas.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XVII) 4.4. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.
EL ADN
El ADN o ácido desoxirribonucleico está compuesto por desoxirribonucleótidos, es decir, por
desoxirribosa, ácido fosfórico y bases nitrogenadas, concretamente guanina, citosina, adenina y timina.
Está formado por un polinucleótido de cadena doble, antiparalelas y enrolladas entre sí, unidas por puentes
de hidrógeno entre las bases complementarias.
La adenina se une con la timina (2 puentes de hidrógeno) y la guanina con la citosina (3 puentes de hidrógeno)
Tipos:
ADN nuclear: el ADN es una molécula lineal.
ADN mitocondrial y ADN plastidial, y ADN bacteriano. El ADN es una molécula circular.
PROPIEDADES DEL ADN
Contiene la información genética en la secuencia de bases nitrogenadas, que según el código genético
corresponde a la síntesis de una proteína u otra, debido a que cada secuencia corresponde a una secuencia de
aminoácidos.
Puede autoduplicarse o replicarse, y originar dos cadenas iguales idénticas, que asegura la conservación de la
información genética.
La duplicación es semiconservativa, es decir , cada una de las dos cadenas del ADN (cadena antigua) sirve de
molde para sintetizar la hebra o cadena nueva, debido a que la adenina y la timina son complementarias (se
unen entre sí) y la citosina y guanina también son complementarias.
4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.(XVII) 4.4. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.
Estructura molecular del ADN
Estructura molecular del ARN
