COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA.pdf

COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA Los dominios de la vida sobre la Tierra Las pruebas moleculares indican que todas las formas de vida investigadas hasta ahora pueden clasificarse en tres dominios. La bioquímica es la ciencia q...

COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA Los dominios de la vida sobre la Tierra Las pruebas moleculares indican que todas las formas de vida investigadas hasta ahora pueden clasificarse en tres dominios. La bioquímica es la ciencia que se ocupa del estudio de los compuestos químicos que forman parte de los seres vivos y de sus funciones y trasformaciones durante los procesos vitales. La bioquímica es tan trascendente que se ha llegado a decir “… no es que en los seres vivos hay química, es que la vida es química”. La vida es la máxima complejidad química. V.R. Potter. La bioquímica es una ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleícos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos que permiten obtener energía y generar biomoléculas propias. El principal objetivo de la bioquímica es el conocimiento de la estructura y comportamiento de las moléculas biológicas, que son compuestos de carbono que forman diversas partes de la célula, y llevan a cabo las reacciones químicas que le permiten crecer, alimentarse, reproducirse y usar y almacenar energía. Es un conjunto de átomos y moléculas, que forman una estructura material muy organizada y compleja, en la que intervienen sistemas de comunicación molecular que se relaciona con el ambiente con un intercambio de materia y energía de una forma ordenada y que tiene la capacidad de desempeñar las funciones básicas de la vida que son la nutrición, la relación y la reproducción, de tal manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte. De manera simplificado se puede decir: Material fisicoquímico que tiene un alto grado de complejidad que posee metabolismo y se auto perpetúa a través del tiempo.  COMPOSICIÒN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA Organización Biológica de la materia ¿CÓMO ESTÁ ORGANIZADA LA MATERIA? POR UNA SERIE DE SUBUNIDADES QUE LE PERMITEN UN ORDENAMIENTO QUE VA DE LO SIMPLE A LO COMPLEJO. LA SUMA DE SUBUNIDADES HACE QUE LA MATERIA ADQUIERA MAYOR COMPLEJIDAD O NIVEL DE ORGANIZACIÓN. ¿CÓMO SE CLASIFICA LA MATERIA? DESDE EL PUNTO DE VISTA BIOLÓGICO SE CLASIFICA COMO MATERIA NO VIVA Y MATERIA VIVA  COMPOSICIÒN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA ¿SIGNIFICA LO MISMO INANIMADO QUE MUERTO? INANIMADO: Se aplica a la materia que nunca ha realizado funciones vitales, es decir, la materia no viva. EJEMPLO: PLÁSTICO, MINERALES, ROCAS. MUERTO: Con este término nos referimos a la materia viva que ha dejado de realizar sus funciones vitales. EJEMPLO: MADERA, CADÁVERES DE ANIMALES. CARACTERISTICAS DE LA MATERIA VIVA  COMPOSICIÒN Y MATERIA ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA SE DIVIDE EN DOS GRUPOS NO VIVA VIVA SUS NIVELES DE ORGANIZACIÓN SON LOS SIGUIENTES PARTÍCULAS ELEMENTALES CÉLULA POBLACIÓN TEJIDOS COMUNIDAD ÁTOMOS FORMA SI AGRUPAMOS FORMAN N ÓRGANOS ECOSISTEMA COMPUESTOS AGRUPADO SISTEMAS BIOSFERA ORGANELOS S ORGANISMOS Ejemplos COMPOSICIÒN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA Niveles de organización funcional COMPOSICIÒN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA DEFINICIÓN DE ORGANISMO VIVO “Material fisicoquímico que tiene un alto grado de complejidad, que posee metabolismo y se auto perpetúa a través del tiempo”  AUTOPERPETUACIÓN SIGNIFICA REQUIERE DE TRES TIENE COMO FINALIDAD MANTENERSE POR SI MISMO FUNCIONES LA SUPERVIVENCIA COMO ESTAS SON DEL ORGANISMO ESPECIE DE LA REGULACIÓN DEL ESTADO DE EQUILIBRIO* CON ELLAS SE LOGRA REPRODUCTORAS ADAPTATIVAS COMPOSICIÒN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA  FUNCIONES ADAPTATIVAS PERMITEN LA DEPENDEN DE PERPETUACIÓN CARACTERÍSTICAS HEREDADAS DEL O DE LA POR EJEMPLO INDIVIDUO ESPECIE CAPACIDAD PARA RETENER AGUA DENTRO CAPACIDAD PARA RETENER O RA- DE UN DIAR CALOR CAPACIDAD PARA CONFUNDIRSE MEDIO AMBIENTE CON EL AMBIENTE QUE LO RODEA EJEMPLO ETC. TALES COMO ZORRILLOS, DESIERTO POLAR ACUÁTICO CACTUS ADAPTADOS AL OSO POLAR, FOCAS ADAPTADOS AL FRIO COMPOSICIÒN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA De los 92 átomos naturales que existen solo 25 son bioelementos. Los elementos biogénicos son todos solubles en agua, ya sea como elementos, iones o en algún compuesto derivado. Los bioelementos forman parte de la materia viva, aunque no son exclusivos de ella. No son los más abundantes, pero si lo más idóneos para formar las moléculas de la materia viva.  Moderador COMPOSICIÒN Y ORGANIZACIÓN DE LA 2024-08-19 18:50:40 -------------------------------------------- MATERIA VIVA 25 bioelementos de los elementos de la naturaleza. COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA Todas las formas de vida están constituidas por los mismos elementos químicos que forman los mismos tipos de moléculas. Ello refleja el origen evolutivo común de las células y organismos BIOELEMENTOS Primarios Secundarios Oligoelementos Azufre (S) Carbono (C) Hierro (Fe) Silicio (Si) Fósforo (P) Hidrógeno (H) Manganeso (Mn) Vanadio (V) Magnesio (Mg) Cobre (Cu) Oxígeno (O) Cromo (Cr) Nitrógeno (N) Calcio (Ca) Zinc (Zn) Cobalto (Co) Sodio (Na) Flúor (F) Selenio (Se) Yodo (I) Molibdeno (Mb) Potasio (K) Boro (B) Estaño (Sn) Cloro (Cl) TABLA DE BIOELEMENTOS CON SUS PRINCIPALES FUNCIONES TABLA DE BIOELEMENTOS EN DIFERENTES MEDIOS Modelo multicompartimental o de los 5 niveles de composición corporal. LEC: líquidos extracelulares; LIC: líquidos intracelulares; MCC: LIC+SIC: masa celular corporal; MLG: masa libre de grasa; MMC: masa magra corporal; SEC: sólidos extracelulares; SIC: sólidos intracelulares.  COMPOSICIÒN Y ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA MOLÉCULAS BIOLÓGICAS O BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: H2O, O2, CO2 : Pr, Ac. Nucleicos, HC, L. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE MACROMOLÉCULAS POLISACÁRIDOS: polímero de función estructural (celulosa) o de almacén de energía (glucógeno) AC. NUCLEICOS: polímeros de 4 nucleótidos con función en el almacenamiento, transmisión y expresión de la información genética. PROTEINAS: combinación de 20 aa. Distintas funciones (catalítica, estructural, transporte, hormonas, anticuerpos, receptores. LIPIDOS: no polimeriza, se asocian. Función estructural o funcional. CLASIFICACIÓN 1- Inorgánicas (la composición puede incluir C pero no como elemento principal): Agua y sales minerales 2- Orgánicas (la composición principal es el C): Glúcidos, Lípidos, proteínas y ácidos nucleícos. TABLA QUE MUESTRA LA CLASIFICACION DE LAS BIOMOLÉCULAS Sales minerales En la materia viva las sales minerales se encuentran principalmente en tres formas: 1 Precipitadas (estado sólido): como el fosfato de calcio en el esqueleto de los vertebrados. 2 Disueltas en forma de iones se dividen a su vez en: 1) Cationes: Na+, K+, Ca++ y Mg+ 2) Aniones: Cl-, SO4, PO4, CO3, HCO3- 3- Asociada a otras moléculas orgánicas: fosfoproteínas, fosfolipidos y fosfogliceridos Biomoléculas Orgánicas Las principales biomoléculas orgánicas son: Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleícos.  MATERIA VIVA Moderador 2024-08-19 18:50:43 -------------------------------------------- Hooke, 1665, célula en un corcho. Mas (derecha) Virchow, la teoría celular. La TEORÍA CELULAR, tal como se le considera hoy, puede resumirse en cuatro proposiciones: I. En principio, todos los organismos están compuestos de células. II. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo. III.Las células provienen tan solo de otras células preexistentes. IV. Las células contienen el material hereditario.  Moderador MATERIA VIVA 2024-08-19 18:50:43 -------------------------------------------- D: de diferencias entre los tipos de células. Las células se consideran las unidades fundamentales de la vida. Son complejas e intrincadas máquinas moleculares capaces: ▪ Percibir su ambiente y reaccionar a él, ▪ Transformar la materia y la energía, y ▪ Reproducirse por sí misma. D Existen dos tipos de células: I. Procariota, organismos celulares que carecen de núcleo II. Eucariota, son relativamente grandes que tienen un núcleo. Tiene compartimientos intracelulares llamados ORGANELOS. MATERIA VIVA  MATERIA VIVA Existen eucariotas unicelulares, protistas. Las eucariotas multicelulares, la complejidad aumenta por la especialización celular y los mecanismos de comunicación celular. Cada organelo contiene un conjunto característico de biomoléculas y se especializa en funciones específicas. Los procesos bioquímicos que ocurren dentro de un organelo proceden con eficiencia debido a las concentraciones locales altas de enzimas y a que éstas pueden ser reguladas de forma regional. La mayoría de los organelos son componentes del sistema endomembranoso, un extenso conjunto de membranas internas interconectadas que dividen la célula en compartimientos funcionales. MATERIA VIVA Organización de la célula eucariota 1. Membrana nuclear 2. Poro nuclear 3. Nucléolo 4. Retículo endoplásmico 5. Aparato de Golgi 6. Mitocondrias 7. Microtúbulos 8. Lisosomas 9. Vacuolas 10. Membrana plasmática  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas Organelos y sistemas de membrana citoplasmáticos: La mayor parte de los organelos en la célula corresponde a compartimentos rodeados por un sistema de membranas que restringe el intercambio de compuestos e información con otros compartimentos. En general, cada organelo tiene funciones específicas determinadas por las enzimas y otros compuestos que contiene.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas La membrana plasmática: La membrana celular consiste en una bicapa lipídica que actúa como barrera selectiva, restringiendo la entrada y salida de compuestos. En la membrana plasmática, diferentes proteínas integrales de membrana facilitan el transporte de compuestos a través de varios procesos: transporte activo dependiente de energía, difusión facilitada o formación de poros o canales regulados (activados). Está sostenida por un esqueleto de membrana compuesto de proteínas.  ORGANIZACIÓN DE LA CELULA EUCARIOTA ORGANELOS Núcleo, mitocondria, peroxisomas, retículo SUBCELULARES endoplásmico, lisosomas y complejo de golgi. Incluye todo el contenido externo al núcleo, CITOPLASMA excluyendo la membrana celular Definción: Parte del citoplasma que no contiene organelos subcelulares. Contiene: proteínas, RNA, nutrientes, productos CITOSOL metabólicos, iones, proteínas del cito esqueleto, cuerpos de inclusión. Función: glucolisis, síntesis de proteínas, reacciones antioxidantes. De tipo uniones comunicantes (tipo gap), de anclaje UNIONES CELULARES y de oclusión tipo estancas (estrechas).  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas Los lisosomas cuentan con enzimas hidrolíticas que degradan proteínas y otras moléculas grandes.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas El núcleo contiene material genético y lleva a cabo la replicación y transcripción del DNA.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas La transcripción del DNA genera RNAm que se une a ribosomas para iniciar la síntesis de proteínas. Para ciertas proteínas, los ribosomas se unen al sistema complejo de membranas llamado retículo endoplasmático (RE); para otras proteínas, la síntesis se completa en los ribosomas que permanecen en el citoplasma. El RE también interviene en la síntesis de lípidos y el transporte de moléculas al complejo de Golgi.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas El aparato de Golgi forma vesículas para el transporte de moléculas a la membrana plasmática y otros sistemas de membranas y para la secreción.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas Las mitocondrias son los orgánulos encargados de la oxidación de combustible y la generación de Adenosín Trifosfato (ATP).  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas Los peroxisomas contienen muchas enzimas que utilizan o producen peróxido de hidrogeno. El citosol es el compartimiento intracelular libre de orgánulos y sistemas membranales.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas El Citoesqueleto es un sistema de soporto de proteínas fibrosas flexible que mantiene la geometría de la célula, fija la posición de los orgánulos y moviliza compuestos dentro de la célula. También facilita el movimiento de la propia célula. Se compone de microfilamentos de actina, filamentos intermedios (FI), microtúbulos de tubulina y sus proteínas unidas.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas En un organismo complejo, como el ser humano, los diferentes órganos, tejidos y tipos celulares han desarrollado funciones especializadas. Sim embargo, cada célula debe contribuir en una vía integrada a medida que el cuerpo crece, se diferencia y se adapta a las condiciones cambiantes. Tal integración requiere comunicación, que se lleva a cabo por mensajeros químicos que se propagan de una célula a otra por contacto directo de las células con la matriz extracelular o por contacto directo de una célula con otra. El objetivo final de tales señales es cambiar las acciones efectuadas en las células blanco por proteínas intracelulares (enzimas metabólicas, genes reguladores de proteínas, canales iónicos o proteínas del citoesqueleto).  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas Mensajeros químicos: Los mensajeros químicos (moléculas de señalización) transmiten mensajes intercelulares. Se liberan desde una célula en respuesta a estímulos específicos y se desplazan a una célula blanco donde se unen a un receptor especifico, donde producen una respuesta.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas En el sistema nervioso, estos mensajeros químicos se denominan neurotransmisores. En el sistema endocrino se llaman hormonas. En el sistema inmunológico se conocen como citocinas. Otros mensajeros químicos incluyen retinoides, eicosanoides y factores de crecimiento. Según sea la distancia entre las células secretoras y las células blanco, los mensajeros químicos pueden clasificarse en; Endocrinos (se desplazan a través de la sangre), Paracrinos (se transmiten en células contiguas) Autocrinos (actúan en la misma célula que produce el mensaje).  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas Receptores y transducción de señales. Los receptores son proteínas que contienen un sitio de unión específico para un mensajero químico individual y otro sitio de unión que interviene en la transmisión del mensaje. El segundo sitio de unión puede interactuar con otra proteína o con el ADN. Pueden ser receptores de membrana plasmática (que atraviesan la membrana plasmática y contienen un dominio de unión extracelular para el mensajero) o proteínas de unión intracelulares (para mensajeros capaces de difundirse en la célula). La mayoría de los receptores de la membrana plasmática pertenece a las categorías de receptores acoplados a canales iónicos, receptores de tirosina cinasa, receptores relacionados con la tirosina cinasa, receptores con actividad de cinasa de serina- treonina o receptores acoplados a la proteína G (heptahelicoidales) (proteínas con siete segmentos de a-hélice que cruzan la membrana). Cuando un mensajero químico se une a un receptor, la señal que porta debe convertirse en una respuesta intracelular. Esta conversión se denomina transducción de señal.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas Transducción de señales para los receptores intracelulares. La mayor parte de los receptores intracelulares corresponde a factores de transcripción específicos de gen, proteínas que se unen al ADN y regulan la transcripción de ciertos genes.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas Transducción de señales para los receptores La transducción de señalde ocurre la membrana cuando plasmática. una molécula de señalización de fluido Los mecanismos de transducción de señales extracelular que siguen activa a la unióndede un receptor moléculas señalizadoras a los superficie receptoresdedela lacélula. membrana plasmática A su vez, este incluyen la fosforilación de receptores en los receptor altera residuos moléculas de tirosina intracelulares (receptor con actividad creando de una respuesta.cinasa), tirosina cambios conformacionales en las proteínas de transducción de señales, o mediante la producción de segundos mensajeros intracelulares. Los segundos mensajeros son moléculas no proteicas que se generan en las células en respuesta a la interacción entre el ligando y receptor y que continúan con la transmisión del mensaje. Los ejemplos incluyen 3,5' adenosín monofosfato cíclico (AMPc), inositol trifosfato (IP,) y diacilglicerol (DAG). La señalización requiere casi siempre una respuesta y terminación rápidas del mensaje, lo cual puede alcanzarse por la degradación del receptor mismo, la degradación del mensajero o el segundo mensajero, la conversión del trifosfato de guanosina (GTP) en difosfato de guanosina (GDP) en las moléculas de señalización dependientes de GTP y la desactivación de las cinasas de transducción de señales por las fosfatasas u otros medios.  1.4 Partes de célula ,tipos y características bioquímicas I. Compartimentación en células Las membranas son estructuras lipídicas que separan los contenidos del compartimento que circundan su ambiente. La membrana plasmática externa separa la célula del ambiente externo. Los orgánulos (como el núcleo, mitocondria, lisosomas y perixosomas) también están rodeados por sistemas de membranas que separan el compartimento interno del orgánulo del citosol. La función de estas membranas consiste en permitir al orgánulo captar o concentrar enzimas y otras moléculas sirviendo a una función común dentro de un compartimiento en un ambiente delimitado. No todas las células en el cuerpo humano son idénticas. Distintos tipos de células difieren en términos cuantitativos en el contenido de sus orgánulos y estos pueden poseer cantidades muy diferentes de una enzima en particular, consistente con la función propia de la célula.