tema 1: base molecular de la vida, Resúmenes de Biología

¡Descarga tema 1: base molecular de la vida y más Resúmenes en PDF de Biología solo en Docsity! TEMA 1 BIOLOGIA: BASE MOLECULAR DE LA VIDA Y ORGANIZACIÓN CELULAR. 1. LA VIDA: UNA PROPIEDAD EMERGENTE. Las moléculas orgánicas provienen de un proceso de evolución que originaría protobiontes o protocélulas que evolucionarían a las primeras células. 1.1 CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS. - Función de nutrición: autótrofa o heterótrofa. Se consigue mediante reacciones químicas que constituyen el metabolismo. o Catabólicas: (dan energía). Nutrientes -> moléculas simples (se obtiene energía). Hay un proceso de destrucción.  Ej: respiración celular (mitocondria). C6H12O6 (glucosa) -> CO2 + H2O o Anabólicas: (necesitan energía). Moléculas simples -> nutrientes. (se necesita energía.  Ej: fotosíntesis (cloroplasto). CO2 +H2O -> C6H12O6 Son procesos que se necesitan mutuamente. - Función de reproducción: prolonga la materia viva a lo largo del tiempo y asegura la continuidad del individuo como especie. Puede ser mediante: o Reproducción asexual: organismos idénticos a los padres. o Reproducción sexual: con características diferentes. - Función de relación: el individuo recoge información del medio mediante los receptores adecuados para lograr una respuesta eficaz para la supervivencia. Info del medio -> receptores (sentidos) -> SNC -> efectores (musc y horm) -> respuesta. 1.2 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA Niveles abióticos (sin vida): - Partículas elementales: cuarks y leptones. - Partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones. - Átomos. - Moléculas: que pueden formar macromoléculas como los ácidos nucleicos o proteínas. - Orgánulos: núcleo, mitocondria, membranas… Niveles bióticos (con vida): - La célula: la unidad básica de todo ser vivo ya que puede realizar todas las interacciones básicas de estos. Ya que puede construir por si sola un organismo unicelular, o si se combina con otras, un organismo pluricelular. (Unicelular) - Tejidos (pluricelular): las células se han especializados para realizar funciones distintas. o Hay organismos pluricelulares sin verdaderos tejidos como algunos hongos o esponjas. - Órganos: los tejidos se asocian para formarlos. - Sistemas de órganos: se asocian órganos especializados adaptándose para realizar una misma función. - Organismos pluricelulares: constituidos por sistemas de órganos. o Población: los individuos (organismos) viven reunidos. o Comunidad o biocenosis: conjunto de poblaciones. o Ecosistema: interacciones entre la biocenosis y el biotopo. o Biosfera: conjunto de todos los ecosistemas. 2. LA UNIDAD QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS. Todos los seres vivos están formados por bioelementos que a su vez forman biomoléculas. La clasificación es la siguiente: Bioelementos mayoritarios: - Primarios: son el 95% y forman las biomoléculas mas importantes mediante enlaces covalentes. o Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno, Fosforo (P), Azufre (S). Tienden a enlace covalente. También a oxidarse y reducirse.  Oxidarse: perder e- o H añadiendo O a su estructura.  Reducirse: lo contrario. Añadir e- o H perdiendo O. - Secundarios: en menor proporción, pero esenciales biológicamente. o Na, Mg, Cl, K, Ca Oligoelementos: el resto de los bioelementos imprescindibles para los seres vivos, pero en proporciones super pequeñas. - Necesarios para todos los seres vivos: Fe, Mn, Cu, Zn, Co - Necesarios en algunas especies: Li, B, F, Si, V, Cr, Se, Sn, I. 3. LAS BIOMOLÉCULAS. 3.1. BIOMOLECULAS INORGANICAS. El agua: es la biomolécula mas importante ya que formas del 65-95% de los seres vivos. - Su estructura dipolar y neutra es la causa de que estas moléculas se unan mediante puentes de H. o Puentes de H: atracciones de tipo electroestáticas (físicas) entre moléculas polares. - Propiedades físico químicas destaca el poder disolvente y la elevada cohesión de sus moléculas, que da lugar a los elevados puntos de fusión y de ebullición además de su elevado calor especifico. Es decir, se necesita mucha energía para romper los puentes. Las sales minerales: hay dos tipos. - Solubles: participan en la regulación del PH (tampones) y procesos osmóticos o los procesos fisiológicos con intercambios de Na y K en los impulsos eléctricos y latidos del corazón. o Tampones: sustancias que amortiguan las variaciones de PH cuando se añade un acido o base. PH= -log (H + ) o Cuaternaria: la asociación de varias cadenas polipeptídicas de estructura terciaria, da lugar a grandes proteínas como la hemoglobina. - Propiedades de las proteínas: las propiedades de las proteínas dependen en gran medida de los grupos R de los aminoácidos. Hay 20 aminoácidos (6 con grupo R). o Especificidad: cada proteína tiene una combinación exclusiva de aminoácidos que la hacen idónea para desempeñar x función; además de la especificidad de función existe una de especie ya que cada especie tiene sus propias proteínas. o Solubilidad: algunas son solubles en agua, otras en disoluciones salinas, en medios lipídicos o insolubles. Todo esto depende de su conformación espacial y de la naturaleza de los elementos expuesto en el exterior de la molécula. o Desnaturalización: perdida de la estructura espacial de una proteína debido a cambios en la temperatura y el PH, perdiendo así su función. - Funciones de las proteínas: o Reserva: no son combustibles celulares convencionales, pero pueden ser degradadas para así liberar la energía que contienen.  Algunas como la ovoalbúmina contienen una reserva de aminoácidos muy importante para construir proteínas necesarias para el desarrollo embrionario. o Estructural: muchas participan en la construcción de estructuras como las membranas celulares o el colágeno, queratina, elastina (elasticidad)… o Transporte: transporte de moléculas a través de las membranas celulares, un ejemplo sería la hemoglobina que transporta el oxigeno en la sangre. o Defensa (anticuerpos o inmunoglobinas): elaboradas por el sist. Inmunitario para defender al organismo de ataques de microorganismos potencialmente peligrosos. o Regulación: muchas hormonas tienen naturaleza proteica, como la del crecimiento. o Movimiento: proteínas contráctiles permiten el movimiento de células musculares (actina y miosina). Otras son responsables del movimiento de cilios y flagelos. o Catálisis: regulación de las reacciones químicas -> enzimas. - Enzimas: regulación catalítica de las reacciones del metabolismo celular. En las reacciones metabólicas los sustratos se convierten en productos en el centro activo de la enzima. La reacción da lugar a un complejo enzima-sustrato que termina con los productos por un lado y la enzima inalterada por el otro. o Las enzimas son especificas ya que tienen una especificidad de sustrato y otra de acción. Una enzima actúa siempre sobre el mismo sustrato y cataliza la misma reacción química. o Son biocatalizadores: no se alteran/consumen en las reacciones. Vitaminas: son imprescindibles ya que el organismo no puede sintetizarlas. Coenzimas: moléculas no proteicas que forman parte de algunas enzimas y son responsables de la función catalítica. o Algunas coenz. Imp. son NAD+, NADP+ y el FAD que están presentes en reacciones de oxidación-reducción. Los ácidos nucleicos (ADN/ARN): son la polimerización de los nucleótidos. - Nucleótidos: moléculas formadas por la unión de tres moléculas mas sencillas. o Una pentosa: ribosa o desoxirribosa. o Una base nitrogenada:  Base púrica: la adenina y la guanina (dos anillos)  Base pirimidínica: la citosina, la timina y el uracilo (un anillo) o Una molécula de ácido fosfórico (H3PO4) en forma de grupo fosfato. Además de los nucleótidos clásicos, hay algunos especiales como el ATP. ATP: nucleótido formado por una molécula de ribosa, una de adenina y tres grupos fosfatos unidos por enlaces éster ricos en energía. o La hidrólisis libera un grupo fosfato y un ADP además de energía para las células. El ácido desoxirribonucleico (ADN). Es una macromolécula formada por la polimerización de nucleótidos en los que la pentosa es la desoxirribosa, y sus bases nitrogenadas son la ATCG. Es portadora de toda la información genética necesaria para que la célula sintetiza las proteínas adecuadas. La estructura del ADN fue descubierta por Watson y Crick: o Dos cadenas poli nucleotídicas, antiparalelas unidas por puentes de hidrogeno establecidos entre bases complementarias: A-T (dos puentes) C-G (tres puentes). o La cadena molde es en sentido 3’ 5’ mientras que la complementaria es 5’ 3’. Forman una doble hélice dextrógira. Gen: región de la molécula que contiene la información necesaria para sintetizar una proteína o cadena polipeptídica. - Función de ADN: o Replicación:  Objetivo: hacer una copia exacta de la hélice del ADN para transmitirlo a células hijas por mitosis o meiosis (tiene lugar en la fase S o interfase).  Replicación semiconservativa: cadena molde y complementaria.  Llevada a cabo por la ADN polimerasa (enzima). o Transcripción: el objetico es fabricar una cadena de ARNm en sentido 5’ 3’. La timina se2 sustituye por uracilo. El ácido ribonucleico (ARN) Está formado por nucleótidos de ribosa y sus bases son AUCG. No tiene desoxirribosa como el ADN. Hay diferentes tipos de ARN: - ARNm (mensajero) : información de un gen a través del proceso de transcripción. Es complementario a la cadena molde, tiene sentido 5’ 3’. Su información se utiliza en los ribosomas para la síntesis de proteínas en un proceso llamado traducción en el que se utiliza el código genético. Código genético: la relación entre los tripletes o codones de nucleótidos y la secuencia de aminoácidos de las proteínas. - ARNt (transferencia): molécula formada por unos 80-100 nucleótidos. Su función es el transporte especifico de aminoácidos al ribosoma para lo que tiene un grupo de tres nucleótidos llamado anticodón, complementario de un codón del ARNm reconocido. Un mismo ARNt siempre transporta el mismo aminoácido. - ARNr (ribosómico) : muy importante en la composición de los ribosomas ya que participa directamente en la síntesis de proteínas. Hay varios tipos con diferentes tamaños. 4. ORGANIZACIÓN ACELULAR. Los virus: son estructuras muy simples con un tamaño de 10-400nm. Carecen de metabolismo propio por lo que están obligados a utilizar células para desarrollar su ciclo biológico. Un virus esta formado por un acido nucleico (ADN/ARN) con la información genética y una cápsida de naturaleza proteica. Algunos pueden tener también una envoltura membranosa. Una de las clasificaciones mas utilizadas para los virus es dependiendo del acido nucleico que contengan: - Virus ADN: papiloma humano, viruela, herpes simple, bacteriófagos. - Virus ARN: sida, influenza, Ébola, la rabia. 5. MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR. Hay dos tipos: Células procariotas: semejanza con células ancestrales y solo compatibles con organismos unicelulares. Son muy pequeñas y no tienen el citoplasma dividido en diferentes partes ni núcleo. - No tienen un verdadero núcleo, sino que su ADN (doble hélice cerrada) se encuentra en el citoplasma en una zona denominada nucleoide. Estructura: ribosomas, ADN circular y enzimas responsables de la fase oscura de la fotosíntesis. Además, contiene un sistema de membranas llamadas tilacoides. En los tilacoides se encuentra la clorofila y otros pigmentos, es donde se lleva a cabo la fase lumínica de la fotosíntesis. - Pared celular: cubierta rígida y gruesa compuesta principalmente por celulosa. Tiene tres partes (de fuera hacia dentro): lamina media, pared primaria y pared secundaria. Entre sus funciones se encuentra: o Soporte y protección frente a los efectos de la osmosis, para que la célula no “explote”. o Protección frente a microorganismos y orientación del crecimiento de las células por la forma y disposición que tienen. 6. LA FUNCION DE LA REPRODUCCIÓN CELULAR. Células procariotas: es un proceso de reproducción asexual en el que se obtienen células genéticamente idénticas. No es una fuente de variabilidad. La transferencia de genes entre si (conjugación bacteriana) si lo es. Células eucariotas: se dividen mediante la mitosis o la meiosis. Ambos procesos son una gran parte del ciclo celular ya que son las etapas por las que pasa una célula entre división y división. - El ciclo celular: tiene dos partes. o Interfase (periodo entre divisiones)  Fase G1: fase de crecimiento celular. La célula recupera su actividad metabólica normal. Cuando las células se diferencian se detienen en este periodo y pasan a la fase G0 (no se dividen).  Fase S: tiene lugar la síntesis del ADN y en las células animales la replicación de los centriolos.  Fase G2: es la fase de preparación para la división celular. Hay una síntesis de proteínas necesarias para la división celular. La cromatina se empieza a condensar. o Fase M: mitosis o meiosis. Mitosis: tiene 4 fases. - Profase: la cromatina se termina de condensar formando los cromosomas (c/ dos cromátidas). El nucleolo desaparece y el huso mitótico empieza a formarse a base de los microtúbulos. Al final de la profase la envoltura nuclear se desintegra y algunos microtúbulos se unen al centrómero de los cromosomas. - Metafase: los microtúbulos mueven los cromosomas situándolos en la placa ecuatorial. Tiran de ellas hacia los polos de la célula, donde están situados los centrosomas. - Anafase: las cromátidas hermanas de los cromosomas se separan y los cinetocoros se acortan tirando de ellas hacia los polos. Empieza la citocinesis. - Telofase: los cromosomas llegan a los polos de la célula y se descondensan formando otra vez la cromatina. Se reconstruyen los nucleolos y la envoltura nuclear y el huso mitótico se desintegra. Termina la citocinesis. o La citocinesis en las células animales es mediante un anillo contráctil de actina y miosina y en células vegetales mediante el fragmoplasto. Meiosis: es un tipo especial de división celular en el que se obtienen 4 células haploides (gametos) genéticamente distintas entre si y diferentes a la célula progenitora, hay variabilidad genética. Consiste en dos divisiones meióticas: - Primera división: se reduce el numero de cromosomas de 2n a n. además tiene lugar el proceso de entrecruzamiento en el que hay una recombinación genética, es el factor de variabilidad de la célula. o Profase I: hay un entrecruzamiento de los cromosomas en el que hay un intercambio de fragmentos de cromátidas de los cromosomas homólogos (intercambio de genes). Se desintegra la envoltura nuclear y forma el huso mitótico. o Metafase I: los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial. Se unen a los microtúbulos por los centrómeros. o Anafase I: hay una separación de cromosomas homólogos (tenían dos cromátidas modificadas). Van hacia los polos (dos en cada polo), lo que resultará en que las células hijas sean haploides. Comienza la citocinesis. o Telofase I: se reconstruyen los núcleos de las células hijas y reaparecen los nucleolos y la envoltura nuclear. Termina la citocinesis. (2 células con dos cromosomas con dos cromátidas) - Segunda división meiótica: mucha semejanza con mitosis, pero en la interfase no hay una síntesis del ADN ya que cada cromosoma tiene dos cromátidas. Tras el proceso de citocinesis se obtienen dos células de cada célula madre. Es decir, después de las dos divisiones se obtienen 4 células haploides (n). Ciclos biológicos: - Ciclo diplonte: es el de los humanos. Lo presentan organismos con dotación de cromosomas diploides. - Ciclo haplonte (meiosis cigótica): característico de organismos haploides adultos como algunos hongos/algas. Los adultos haploides producen gametos mediante mitosis que se unirán para formar el cigoto diploide, que mediante meiosis formara los nuevos individuos haploides. - ciclo diplohaplonte: organismos que presentan dos generación adultas alternantes (una diploide y otra haploide). El adulto diploide (esporofito) produce meiosporas (n) durante la meiosis, que darán lugar a adultos haploides que producen gametos por mitosis. En la fecundación se forman cigotos diploides que desarrollaran en nuevos esporofitos. 7. LA NUTRICIÓN CELULAR. Como introduce una célula nutrientes: depende del tamaño de estos nutrientes. - De muy pequeño tamaño: entran a través de la bicapa lipídica (difusión). - De pequeño tamaño: entran a través de una proteína transmembrana (proteína integral). - De gran tamaño: entran a través de fagocitosis. El material queda en vesículas y es degradado por los lisosomas. Metabolismo: obtención de materia y energía. Dos tipos de células: - Células fotótrofas: su fuente de energía es la luz. - Células quimiotrofas: fuente de energía es la oxidación. Dependiendo de la fuente hay dos tipos: - Fuente de carbono: o Autótrofas (litótrofas): su fuente de energía es el CO2 (materia inorgánica).  Fuentes de energía:  Fotosíntesis  Quimiosíntesis (reacciones químicas) o Heterótrofas (organótrofo): la fuente de energía son los compuestos orgánicos. Reacciones redox: cada vez que hay una catabólica, al contrario, va a haber una anabólica. - Catabolismo: se pasan de moléculas complejas a simples, hay una liberación de energía que se utilizara en el proceso contrario. Se lleva a cabo en la mitocondria. Son reacciones de oxidación en las que se pierden electrones. - Anabolismo: se pasan de sustancias simples a sustancias complejas, para esto necesitamos energía proveniente de las anteriores reacciones. Son reacciones de reducción, es decir, se ganan electrones.