Biología: Composición de la materia viva

La composición de la materia viva

• Los niveles de organización biológica aumentan en complejidad, donde cada nivel adquiere propiedades emergentes ausentes en el nivel anterior.
• Los niveles de organización, de mayor a menor, son: átomos, moléculas, orgánulos, estructuras celulares, células, tejidos, órganos, aparatos y sistemas, organismos, población, ecosistema y biosfera.
• La materia viva se compone de sustancias inorgánicas, como agua y sales minerales, presentes tanto en seres vivos como inertes.
• La materia viva también se compone de sustancias orgánicas o biomoléculas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), exclusivas de los seres vivos.

Componentes y funciones celulares

• El agua es el componente mayoritario de los organismos y las células, esencial para reacciones metabólicas, transporte de sustancias y regulación térmica.
• Las sales minerales tienen funciones estructurales, como formar caparazones y fortalecer huesos, y reguladoras, como en la transmisión nerviosa y coagulación sanguínea.
• Los glúcidos o carbohidratos proporcionan energía a la célula (glucosa), funcionan como reserva energética y tienen función estructural (celulosa, ribosa y desoxirribosa).
• Los lípidos funcionan como reserva de energía, base estructural de las membranas plasmáticas y reguladores como las hormonas sexuales.
• Las proteínas tienen funciones estructurales (membrana celular), enzimáticas (aceleran procesos metabólicos) y de transporte (hemoglobina transporta oxígeno).
• Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, almacenan y transmiten la información genética.

Estructura y diferencias de las células

• Las células comparten estructuras comunes: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN).
• La membrana plasmática regula el intercambio de sustancias, detecta estímulos y comunica la célula.
• El citoplasma es una sustancia gelatinosa que contiene ribosomas y, en algunos tipos de células, orgánulos membranosos.
• El tamaño de las células se mide en micrómetros (µm).
• Las bacterias miden entre 1 y 2 µm, las células animales varían (glóbulos rojos ~7 µm, óvulos ~150 µm) y las vegetales entre 10 y 100 µm.
• La forma de la célula se relaciona con su función.
• Las células procariotas son pequeñas (1-10 µm) y carecen de núcleo definido, con el ADN disperso en el citoplasma.
• Las células eucariotas son más grandes (10-100 µm) y poseen un núcleo delimitado por una membrana, donde se encuentra el material genético organizado en cromosomas.
• Las células procariotas se dividen directamente (sin mitosis), mientras que las eucariotas se dividen por mitosis.
• Las células procariotas carecen de centriolos, huso mitótico y microtúbulos, mientras que las eucariotas los poseen.
• Los tipos de nutrición y metabolismo varían considerablemente entre procariotas, mientras que las eucariotas tienen un metabolismo más uniforme.
• Las células procariotas carecen de mitocondrias, mientras que las eucariotas las poseen.
• Los ribosomas de las células procariotas son pequeños (70S), mientras que los de las eucariotas son grandes (80S).

Células Procariotas

• Las células procariotas comprenden el reino Moneras.
• Poseen una gran molécula de ADN circular (cromosoma) en el nucleoide, y pueden tener fragmentos circulares de ADN llamados plásmidos.
• Su citoplasma contiene solo ribosomas.
• Tienen una pared celular rígida que rodea la membrana plasmática, algunas con una cápsula protectora adicional.
• Algunas bacterias tienen flagelos para moverse y fimbrias para adherirse a otras células.
• Pueden presentar pili para intercambiar material genético.
• La nutrición en bacterias ocurre en el citoplasma, al carecer de orgánulos membranosos.
• Las bacterias autótrofas (fotosintéticas o quimiosintéticas) sintetizan compuestos orgánicos.
• Las bacterias heterótrofas se alimentan de materia orgánica de otros seres vivos, pudiendo ser parásitas, saprófitas o simbióticas.
• Algunas bacterias se desplazan con flagelos o girando sobre sí mismas, mientras que otras se deslizan o permanecen inmóviles.
• Las bacterias se reproducen asexualmente por bipartición, duplicando su ADN y dividiendo el citoplasma en dos células hijas idénticas.

Células Eucariotas

• Las células eucariotas comprenden protistas, hongos, plantas y animales y se caracterizan por tener un núcleo delimitado por una membrana.
• Las células animales y protozoos tienen nutrición heterótrofa, un núcleo centrado, pequeñas vacuolas y no tienen cloroplastos.
• Las células vegetales tienen nutrición autótrofa, un núcleo desplazado, grandes vacuolas, pared celular y cloroplastos.
• El núcleo celular contiene la información hereditaria y controla la actividad celular.
• El núcleo interfásico (no en división) es esférico y se sitúa en la parte central o desplazado hacia la periferia.
• La envoltura nuclear consta de dos membranas con poros que permiten el intercambio de sustancias con el citoplasma.
• El nucleoplasma es el medio acuoso dentro del núcleo donde se sintetizan los ácidos nucleicos.
• El nucléolo es una estructura esférica formada por ADN, ARN y proteínas donde se sintetizan los componentes de los ribosomas.
• La cromatina es el material genético formado por ADN y proteínas llamadas histonas.

Relación y Nutrición de las Células Eucariotas

• La nutrición eucariota implica procesos para obtener materia y energía para crecer, reparar estructuras, dividirse y relacionarse.
• La membrana plasmática regula el intercambio de sustancias, permitiendo o impidiendo el paso de ciertas moléculas.
• El intercambio de sustancias puede ocurrir por difusión (sustancias pequeñas), a través de proteínas (canales o bombas), o formando vesículas (endocitosis y exocitosis).
• Dentro de la célula, las sustancias se transforman a través de reacciones metabólicas.
• El catabolismo fragmenta moléculas complejas liberando energía, mientras que el anabolismo crea moléculas complejas consumiendo energía.
• La relación celular es la capacidad de responder a estímulos del medio, generando respuestas estáticas (segregación de sustancias) o dinámicas (movimiento).
• Los movimientos celulares están relacionados con el citoesqueleto y pueden ser vibrátiles (cilios y flagelos), contráctiles (células musculares) o ameboides (amebas y glóbulos blancos).

Reproducción de las Células Eucariotas

• La reproducción o división celular es la capacidad de una célula de dividirse en dos o más células hijas idénticas.
• La división celular ocurre tanto en organismos unicelulares como pluricelulares.
• En organismos unicelulares, la división celular tiene como objetivo la reproducción, mientras que en pluricelulares sirve para el crecimiento y regeneración de tejidos.
• Los tipos de reproducción incluyen la bipartición, gemación y esporulación.
• En la bipartición, la célula duplica su ADN y genera dos células hijas genéticamente idénticas y del mismo tamaño.
• En la gemación, la célula duplica su ADN y genera una yema que se desarrolla y se separa de la célula madre.
• En la esporulación, la célula genera múltiples copias de su ADN que se rodean de una porción de citoplasma, liberando esporas tras la ruptura de la célula progenitora.