I-1-ORIGEN DE LA VIDA PDF

BLOQUE I-HISTORIA DE LA VIDA I-1-ORIGEN DE LA VIDA 1 A-INTRODUCCIÓN: ORIGEN DE LA VIDA La creencia de que la vida podía surgir por generación espontánea a partir de la materia inerte estuvo muy extendida hasta el siglo xix. las deficiencias técnicas de observación parecían confirma...

BLOQUE I-HISTORIA DE LA VIDA I-1-ORIGEN DE LA VIDA 1 A-INTRODUCCIÓN: ORIGEN DE LA VIDA La creencia de que la vida podía surgir por generación espontánea a partir de la materia inerte estuvo muy extendida hasta el siglo xix. las deficiencias técnicas de observación parecían confirmar casos de generación espontánea como, por ejemplo, que las ranas surgían de la lluvia o los gusanos de la carne. La primera experiencia científica en contra de esta idea la llevó a cabo un médico italiano Francesco Redi en 1668. Redi preparo tarros con carne, unos destapados y otros cubiertos con pergamino o rejilla. En todos, la carne se descompuso, pero solo en los que estaban abiertos aparecieron gusanos (larvas de mosca). Redi observó que los moscas entraban y salían de los tarros abiertos y concluyó que, si las moscas no tenían acceso a la carne, en ella no aparecían gusanos. Sin embargo, sus observaciones no bastaron para rechazar la idea de la generación espontánea. Casi un siglo más tarde, el descubrimiento de los microorganismos reactivó la idea de la generación espontánea. Así, en 1748 John Needham realizó un experimento: hirvió caldo de carne para destruir los organismos preexistentes y lo colocó en un recipiente que no estaba debidamente sellado, ya que según su teoría, se necesitaba aire para que esto se llevara a cabo. Al cabo de un tiempo, observó colonias en el recipiente, lo que ratificaría la teoría de la generación espontánea. Posteriormente, en 1769, Spallanzani, continuando el estudio de Redi, demostró que no existe la generación espontánea de la vida. Spallanzani diseñó experimentos para refutar los realizados por Needham. Cerró herméticamente con calor los cuellos de alguno de los frascos de vidrio que contenían el caldo y después los mantuvo en agua hirviendo durante unos minutos. Al cabo de unos días comprobó que no había rastros de microorganismos en los frascos cerrados y que, sin embargo, proliferaban en los que quedaron abiertos. Los experimentos de Spallanzani fueron criticados por los partidarios más recalcitrantes de la generación espontánea. Éstos aducían que el excesivo calentamiento había logrado destruir un “principio vital” que contenía el aire, responsable, según ellos, de la generación espontánea. Fue el científico francés Luis Pasteur quien, en 1861, con una serie de experimentos, logró superar la objeción de la ausencia de aire y desterró de forma definitiva la idea de la generación espontánea. A-1-SÍNTESIS PREBIÓTICA O ABIÓTICA En 1922, Oparin y Haldane formularon simultáneamente y de forma independiente su hipótesis (síntesis prebiótica) sobre los procesos de la evolución química que debieron producirse durante el origen de la vida. Idearon una “nueva versión” de la generación espontánea aplicable, solamente, al inicio de la vida. Según ellos, la vida sería el resultado de un proceso gradual que comprendía tres etapas. Las dos primeras etapas constituyen la denominada síntesis prebiótica: 1-Formación de moléculas orgánicas sencillas. Los componentes de la atmósfera primitiva, expuestos a las fuertes radiaciones solares y a las descargas eléctricas, reaccionarían para originar moléculas orgánicas como los aminoácidos. 2-Formación de moléculas orgánicas complejas. Las moléculas orgánicas sencillas se combinarían para formar otras moléculas más complejas, macromoléculas, que seguirían acumulándose en los océanos primitivos dando lugar a la “sopa primordial”. 3-Formación de coacervados. Alguno de los compuestos de esta “sopa primordial” se unirían, originando esferas huecas o coacervados. En el interior de estos coacervados quedarían encerradas moléculas, como los ácidos nucleicos, que podían hacer copias de sí mismas. De estas primeras estructuras surgirían los protobiontes, precursores de la vida celular que originaron los “eubiontes”, término acuñado por el científico ruso Alexander Oparin en la década de 1920. Según Oparin, los eubiontes eran agregados de moléculas orgánicas complejas que tenían la capacidad de autorreplicarse y evolucionar. Eran considerados los primeros sistemas vivos, células sencillas o primitivas con capacidad de alimentarse, crecer y fragmentarse en otras más pequeñas para reproducirse. Los eubiontes se consideran los precursores de las células vivas. En teoría, serían los antepasados de las células procariotas (las bacterias) y, según la teoría fisicoquímica del origen de la vida, los protobiontes fueron los predecesores de los eubiontes. 2 Esta hipótesis tuvo su primera evidencia en 1953, gracias a la experiencia realizada por Stanley Miller y Urey, en la que reprodujeron en el laboratorio las condiciones que supuestamente se darían en la Tierra primitiva y consiguieron que se formasen compuestos orgánicos sencillos. Ni el experimento de Miller y Urey, ni otros posteriores han logrado sintetizar todos los componentes de los seres vivos, ni mucho menos explicar el origen de la vida. Sin embargo, la conclusión innegable a la que conducen es que al menos la materia prima para la vida pudo haberse generado de forma espontánea. Dada la uniformidad que presentan todos los organismos, tanto estructural como funcional, suponen una prueba de un origen común para todas las formas de vida. Con los nuevos descubrimientos han surgido críticas a las ideas iniciales sobre la síntesis prebiótica: -La atmósfera primitiva no sería tan reductora. -La “sopa” no sería tan diluida, serían arcillas que con su capacidad de adsorción favorecerían la concentración de moléculas orgánicas en polímeros. A-2-FUENTES HIDROTERMALES En 2002, William Martin y Michael Russell situaron el origen de la vida en lugares similares a las chimeneas hidrotermales de las dorsales oceánicas. Consideraban que estos lugares reúnen las condiciones ambientales necesarias para la aparición de eubiontes. En estas fuentes, resultado de la actividad volcánica, el agua caliente arrastra en su salida una gran cantidad de sustancias minerales que reaccionan en un ambiente carente de oxígeno. Actualmente en estos ecosistemas proliferan los organismos, en especial los microorganismos considerados más primitivos, como los procariotas termófilos, capaces de vivir a temperaturas por encima de los 100 °C. En la actualidad, aún no se ha conseguido fabricar vida en un laboratorio. Entre la síntesis prebiótica y el primer organismo, sigue existiendo un gran vacío. A-3-EVOLUCIÓN BIÓTICA CELULAR La primera estructura con metabolismo, y por tanto con vida, el eubionte, es el punto de partida del largo proceso de evolución celular que dio lugar a las primeras células eucariotas. B-BASE QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS La base de la composición química de todos los organismos está en unos pocos elementos y compuestos sencillos que, debidamente combinados, dan lugar a complejas moléculas que son características de los seres vivos. Entre los componentes inorgánicos se encuentran el agua, el líquido más básico y omnipresente y las sales minerales que contribuyen al mantenimiento del equilibrio del más delicado ambiente químico conocido: la vida. Aunque la materia orgánica está constituida por relativamente pocos elementos, el número de compuestos orgánicos conocidos es varias veces superior al de inorgánicos. Este hecho se debe a la extraordinaria capacidad del carbono para combinarse consigo mismo formando cadenas. A los compuestos de C e H que sólo contienen enlaces simples C-C y C-H se les denomina hidrocarburos. B-1-LOS BIOELEMENTOS Los elementos biogénicos o bioelementos son los elementos químicos que constituyen la materia viva formando los seres vivos. Son comunes a la materia viva y a la materia inerte.; de hecho, existen unos 70 elementos químicos del sistema periódico que se pueden encontrar (en mayor o menor proporción) en las moléculas de los seres vivos. Los bioelementos presentan gran cantidad de funciones biológicas, entre ellas cabe destacar: Estructural o plástica: forman las grandes biomoléculas y, por tanto, la estructura de los organismos (C, H, N, O). 3  Esquelética: proporcionan rigidez, forman parte del esqueleto o exoesqueleto. (Ca, P, Si, etc.). Energética: forman parte de las moléculas que intervienen en los procesos de obtención de energía (P, H, 0, etc.). Catalítica: intervienen en las reacciones metabólicas como catalizadores (Mg, Cu, Zn, etc.). Fisiológica: en forma de iones regulan procesos como ósmosis, transmisión del impulso nervioso, etc. (Na+, K+, Cl-) Se clasifican atendiendo a su abundancia: bioelementos primarios, bioelementos secundarios y oligoelementos (esenciales y no esenciales). -Bioelementos primarios: Son el H, O, C, N, S y P. Se llaman primarios porque son indispensables en la formación de las biomoléculas orgánicas o principios inmediatos que constituyen todos los seres vivos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) También se les llama mayoritarios porque son los más abundantes, representan más del 96 %, sobre todo debido a las grandes cantidades de agua presentes en la materia viva. Entre los bioelementos, el carbono desempeña un papel fundamental. La existencia de los electrones desapareados hace posible la formación de enlaces covalentes con otros átomos de carbono y con otros átomos distintos, dando lugar a grupos funcionales que, al interaccionar entre sí, constituyen la base química de la actividad vital. El silicio es un elemento químico del mismo grupo del sistema periódico que el carbono por lo que tiene muchas propiedades comunes con él. El Si puede unirse también a otros cuatro átomos por enlaces tetraédricos. De este modo pueden formarse cadenas de átomos de silicio. Sin embargo, el mayor tamaño de estos, respecto a los de carbono, dificulta la estabilidad de largas cadenas, por lo que los posibles compuestos biológicos que se formasen no podrían mantenerse y si los de C. Por otra parte, su reactividad sería mucho menor que la de los compuestos carbonados y las reacciones bioquímicas serían mucho más lentas. En definitiva, una vida basada en estos compuestos de silicio, si fuera posible, debería ser muy diferente a la que conocemos. -Bioelementos secundarios: Forman parte de todos los organismos vivos, pero en menor proporción que los anteriores. Los más abundantes son el Na, K, Mg, Cl y Ca. Intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad y en el equilibrio de cargas eléctricas a un lado y otro de la membrana plasmática; Na+ y K+, son fundamentales, en la transmisión del impulso nervioso. -Oligoelementos: Aparecen en cantidades infinitesimales (menos del 0,1%), pero son esenciales para la vida. Algunos ejemplos son: El hierro es necesario para sintetizar la hemoglobina de la sangre y la mioglobina y transportar el oxígeno. El silicio forma parte de los caparazones de las diatomeas. El yodo es necesario para formar la hormona tiroidea. B-2-BIOMOLÉCULAS La combinación de bioelementos mediante enlaces químicos da lugar a diferentes biomoléculas. Estas biomoléculas o principios inmediatos pueden ser simples o compuestos. Son SIMPLES cuando las moléculas están formadas por átomos del mismo tipo, como es el caso del O2. Son COMPUESTOS cuando hay átomos de diferentes elementos, como ocurre en el H2O. Los principios inmediatos compuestos pueden ser inorgánicos (aparecen en la materia viva e inerte), como el agua y las sales minerales, y orgánicos (exclusivos de la materia viva). C-BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS C-1-EL AGUA El agua es un componente muy importante de los seres vivos, ya que es la molécula que se encuentra en mayor proporción en todos los organismos. La cantidad de agua presente en los seres vivos depende de tres factores: la especie de que se trate, la edad del individuo y el tipo de tejido u órgano. ESTRUCTURA: La molécula de agua consta de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno unidos mediante enlaces covalentes, en los que cada átomo de hidrógeno de una molécula comparte un par de electrones con el átomo de oxígeno. A pesar de ser eléctricamente neutra (su carga total es cero), la molécula de agua es dipolar, ya que posee una región electropositiva y otra electronegativa debido a que el átomo de oxígeno, al ser más electronegativo que el átomo de hidrógeno, atrae con más fuerza a los electrones compartidos de cada enlace. Esta polaridad favorece la formación de enlaces de hidrógeno, que convierte al agua en una sustancia altamente cohesiva, ya que cada molécula de agua puede establecer cuatro puentes de hidrógeno con otras tantas moléculas. Debido a estos enlaces las moléculas de agua se mantienen unidas haciendo que sea líquida a temperatura ambiente. PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA: El agua posee unas propiedades características, derivadas de su estructura, que le confieren una importancia extraordinaria para la existencia y el desarrollo de la vida en nuestro planeta. 1-Alta constante dieléctrica debido a la polaridad de la molécula: Por ello es el disolvente universal y tanto las sales cristalizadas, los iones y los compuestos orgánicos se disuelven con facilidad en ella. De esta propiedad derivan las siguientes funciones biológicas: Vehículo de transporte de sustancias y medio de reacción. 2-Densidad: El agua presenta una variación anómala de la densidad. Es máxima a 4°C, por lo que en estado líquido es más densa que el hielo. Los lagos o mares se hielan solo en su superficie y en el interior puede seguir existiendo vida. 3-Baja viscosidad: favorece el desplazamiento de órganos lubricados por líquidos orgánicos ricos en agua. 4-Elevada tensión superficial: favorece las deformaciones del citoplasma, así la forma de las células puede cambiar. 4 5-Alto calor específico: Actúa como agente regulador de la temperatura. 6-Alto calor de vaporización: Actúa como agente regulador de la temperatura. 7-Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas: En algunos animales como esqueleto hidrostático y les da turgencia a las plantas. 8-Elevada fuerza de adhesión: Junto con la cohesión explica la capilaridad que entre otras cosas explica el ascenso de la savia bruta. 9-Bajo grado de ionización: el pH del agua pura es igual a 7. C-2-LAS SALES MINERALES Los organismos vivos están formados también por sales minerales, compuestos inorgánicos que pueden ser solubles o insolubles en agua, en este último caso, las sales se encuentran precipitadas y constituyen estructuras sólidas en los seres vivos, como esqueletos, caparazones o depósitos diversos. Lo más usual, sin embargo, es que las sales minerales aparezcan disueltas y disociadas en sus iones componentes, aniones y cationes. Entre los aniones y cationes más frecuentes figuran los siguientes: Aniones: Cl-, CO32-, HCO3-, PO43-, SO42- Cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+. Las principales funciones de las sustancias minerales en los organismos son: 1-Formar estructuras esqueléticas. 2-Regulación de los procesos osmóticos: Si dos sustancias se ponen en contacto por una membrana semipermeable (la membrana plasmática), únicamente pasará el disolvente de la más diluida, o hipotónica, a la más concentrada, o hipertónica. Este proceso se denomina ósmosis. La presión osmótica, que es la que se ejerce contra la membrana plasmática, es capaz de hacer ascender la disolución en contra de la gravedad. En la ósmosis se produce el fenómeno de plasmólisis, en el que la célula que desprende agua para igualar la concentración se arruga y el contrario, de turgencia, en el que la célula se dilata tanto que puede llegar a reventar. La membrana plasmática es la que actúa como membrana semipermeable. 3-Regulación del pH: Para su buen funcionamiento, las células requieren un pH próximo a la neutralidad. El organismo dispone de ciertos sistemas químicos, denominados amortiguadores o tampón que evitan el cambio de pH constituidos por un ácido débil y base conjugada. 4-Acción específica de los cationes: Los cationes ejercen diversas acciones que dependen del tipo de catión y no pueden ser sustituidos por otro. Sodio y potasio intervienen en el transporte de electrones, en la transmisión del impulso nervioso (bomba sodio-potasio), etc. Teniendo todo esto en cuenta, podemos afirmar que, para la vida, los líquidos han de guardar las siguientes relaciones: -Ser isotónico con las células (misma concentración) -Tener un pH apropiado, cercano a la neutralidad -Composición catiónica equilibrada, en determinada proporción. D-BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS D-1-GLÚCIDOS Son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Generalmente responden a la fórmula empírica (CH2O)n, en la que el H y el O se encuentran en proporción 2:1, como en el agua, de ahí el nombre de hidratos de carbono o carbohidratos. Este nombre es poco apropiado, ya que se trata de polialcoholes con un grupo funcional carbonilo (aldehído: -CHO, o cetona: –CO); es decir, constituyen polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. También se les denominan glúcidos, palabra derivada del griego glycos, que significa dulce, aunque no todos estos compuestos tienen este sabor. Las funciones generales de los glúcidos se pueden reducir a dos, energética, bien como fuente inmediata de energía o como reserva, y estructural. Además, algunos pueden tener otras funciones más específicas (vitamínica, hormonal, protectora, inmunológica, hemostática). Los glúcidos más sencillos u osas se clasifican según el número de átomos de carbono que contengan y el grupo carbonilo. Se nombran con el prefijo aldo o ceto y el sufijo tri, tetra, penta, hexa, heptosa, dependiendo del número de átomos de carbono. Además, según el número de moléculas que presente: monosacáridos, 1 molécula, oligosacáridos, de 2 a 10 monosacáridos (los más importantes son los disacáridos, unión de 2 monosacáridos), polisacáridos, de más de 10 monosacáridos. -MONOSACÁRIDOS: Son glúcidos constituidos por una sola cadena polihidroxialdehídica o polihidroxicetónica, por lo que no pueden descomponerse por hidrólisis o hidrolizarse. Se nombran añadiendo la terminación –osa al número de carbonos (triosa, tetrosa), y el prefijo aldo o ceto. Responden a la fórmula general CnH2nOn, donde n varía entre 3 y 7 (lo normal son entre 3 y 6). 5 -Propiedades físicas: son sólidos cristalinos, de color blanco, hidrosolubles y de sabor dulce. Su solubilidad en agua se debe a que presenta una elevada polaridad eléctrica. -Propiedades químicas: poseen poder reductor, es decir, son capaces de oxidarse frente a otras sustancias que se reducen, transformando el grupo carbonilo a carboxilo. Ciclación de monosacáridos: Cuando los monosacáridos se encuentran en disolución y son de cinco carbonos (siempre que sean aldosas) o más, se presentan constituyendo moléculas cíclicas de forma pentagonal o hexagonal, (anillos de 5 o 6 átomos). Estas estructuras cíclicas se originan al reaccionar el grupo carbonilo con uno de los hidroxilos. La formación del ciclo se realiza mediante un enlace covalente entre el grupo aldehído y un alcohol (en el caso de las aldosas) o entre el grupo cetona y un alcohol (en el caso de las cetosas). Este enlace no implica pérdidas o ganancia de átomos, sino una reorganización de estos. El ciclo resultante puede tener forma pentagonal denominándose los monosacáridos furanosas o hexagonal denominándose los monosacáridos piranosas. El carbono carbonílico correspondiente a los grupos aldehído y cetona se designa en la fórmula cíclica con el nombre de carbono anomérico y queda unido a un grupo –OH. Para nombrar los monosacáridos en forma cíclica se debe indicar si son α o β en función de donde según se encuentre el –OH del carbono anomérico (hacia abajo α y hacia arriba β), a continuación, D o L según la fórmula lineal de la que proceda: D si el penúltimo –OH está a la derecha y L si está a la izquierda, y por último el nombre de la molécula (glucosa, fructosa, galactosa, etc.) terminado en furanosa o piranosa dependiendo del tipo de ciclo. -ENLACE O-GLUCOSÍDICO Los monosacáridos pueden unirse entre sí para constituir otros glúcidos más complejos (óxidos). Esta unión se denomina polimerización (también condensación o deshidratación) y se lleva a cabo al interaccionar dos grupos hidroxilos de dos moléculas distintas. Se produce entonces la liberación de una molécula de agua y la unión de los dos monosacáridos por el oxígeno de uno de los dos grupos hidroxilo implicados. Si en el enlace interviene el hidroxilo del carbono anomérico del primer monosacárido y un hidroxilo de un carbono cualquiera no anomérico del segundo, el enlace se denomina monocarbonílico. La terminación del nombre del primer monosacárido es –osil y la del segundo monosacárido es –osa. Si el enlace se establece entre los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos, el enlace se denomina dicarbonílico. La terminación del nombre del primer monosacárido es -osil y la del segundo monosacárido es -ósido. La reacción inversa es una hidrólisis, en la que mediante la adición de una molécula de agua se rompe el enlace O- Glucosídico y se regeneran los dos grupos hidroxilo, quedando separados ambos monosacáridos. -DISACÁRIDOS Están constituidos por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O- glucosídico. Si el enlace es monocarbonílico la molécula resultante no pierde el poder reductor, pero si es dicarbonílico, lo pierde puesto que no le quedaría ningún –OH anomérico libre. Se nombran indicando claramente los monosacáridos constituyentes y los carbonos entre los que se realiza el enlace, además: En primer lugar, se escribe el nombre del monosacárido que emplea el – OH del grupo carbonilo en la unión, añadiendo la terminación -osil. A continuación, se expresan entre paréntesis los C participantes en el enlace, separados por una flecha corta. Por último, se escribe el nombre del segundo monosacárido con la terminación –osa, si el enlace es monocarbonílico, o con la terminación -osido, si es dicarbonílico. Generalmente se usan otros nombres que aluden, por ejemplo, a los productos donde se encuentran como es el caso de la lactosa. 6 Las propiedades de los disacáridos son prácticamente las mismas que las de los monosacáridos: son solubles en agua, cristalizables, incoloros y de sabor dulce. A diferencia de los monosacáridos si son hidrolizables. Un ejemplo es la Sacarosa, uno de los componentes principales de la savia elaborada de los vegetales. OLIGOSACÁRIDOS Están formados por la unión de dos a diez monosacáridos unidos por enlace O-glucosídico. Existe una gran diversidad de oligosacáridos, pues puede variar el número, las ramificaciones, el tipo de monosacáridos que se unen y la forma de enlazarse. Esta enorme diversidad dota a los oligosacáridos de su propiedad más importante, que es, la capacidad de almacenar información. -POLISACÁRIDOS Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos (puede variar de once a varios miles) mediante enlace O-glucosídico, con la consiguiente pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Tienen, pues, pesos moleculares muy elevados. No son dulces, ni cristalizan, ni son solubles en agua, aunque algunos como el almidón, forman soluciones coloidales. Pueden desempeñar funciones estructurales (enlaces β, más difíciles de hidrolizar, como la celulosa) o de reserva energética (enlaces α, más fáciles de hidrolizar, como el glucógeno o el almidón) D-2-LÍPIDOS Son ácidos orgánicos, principios inmediatos orgánicos compuestos básicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, algunos lípidos contienen fósforo, nitrógeno y azufre. Forman un grupo de sustancias muy heterogéneas que tienen solamente dos características en común: insolubles en agua y en otros disolventes polares, pero si son solubles en disolventes orgánicos como el éter... Presentan un aspecto graso y se encuentran en todos los organismos, aunque en proporciones muy variables. Realizan funciones muy variadas como reserva o fuente de energía, estructura, biocatalizadora, protectora o de transporte. Basándose en su composición química se clasifican en dos grupos: lípidos con ácidos grasos o saponificables llamados así porque pueden sufrir la reacción de saponificación (forman jabones, sales orgánicas) y lípidos sin ácidos grasos o insaponificables porque no pueden sufrir la reacción de saponificación (no forman jabones). 1-SAPONIFICABLES Pueden ser SIMPLES si en su composición química sólo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Son los acilglicéridos y las ceras. Y COMPLEJOS si en su composición intervienen sustancias lipídicas y otros componentes no lipídicos. Son los fosfolípidos y los esfingolípidos. -Los ácidos grasos Son los componentes característicos de muchos lípidos y rara vez se encuentran libres en las células. Químicamente son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal, con un número par de átomos de carbono (generalmente entre 12 y 24, siendo los más abundantes los de 16 o 18) y con un grupo carboxilo (-COOH) en un extremo de la cadena. Se conocen unos setenta ácidos grasos, que se pueden clasificar en dos grupos: los ácidos grasos saturados si sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono, y sus cadenas hidrocarbonadas son lineales. CH3-(CH2)n-COOH y los ácidos grasos insaturados si tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena hidrocarbonada y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección, en los lugares donde aparece un doble enlace entre átomos de carbono. Las cadenas de los ácidos grasos forman entre sí enlaces débiles de Van der Waals entre los grupos (-CH2 -). CH3-(CH2)5-CH=CH-COOH Las propiedades físicas más importantes son el punto de fusión que aumenta con la longitud de la cadena y disminuye con el grado de insaturación, y la solubilidad, los ácidos grasos son moléculas anfipáticas o bipolares, poseen una zona hidrófila o cabeza polar, con afinidad por el agua y constituida por el grupo carboxilo, y una zona lipófila o hidrófoba, formada por la cadena hidrocarbonada que es repelida por el agua, es la cola apolar. Debido a esta propiedad, al entrar en contacto con el agua, los ácidos grasos orientan las cabezas polares hacia ella mientras que las colas apolares se sitúan en posición opuesta. Esto da lugar a la formación de estructuras esféricas (micelas), o en empalizada, en este caso tanto en monocapas o película superficial como en bicapas. Las propiedades químicas son la oxidación y la saponificación que da lugar a una sal de ácido graso, que se denomina jabón. -Acilglicéridos o grasas: Son lípidos simples formados por la esterificación de una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina. También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples. Según el número de ácidos grasos que forman la molécula de los acilglicéridos, se distinguen tres tipos de estos lípidos: los monoacilglicéridos, que contienen una molécula de ácido graso; los diacilglicéridos, con dos moléculas de ácidos grasos; y los triacilglicéridos, 7 con tres moléculas de ácidos grasos. Las grasas constituyen la reserva energética de los organismos, sobre todo en los animales. Actúan como amortiguadores mecánicos en algunos órganos y aislantes térmicos. -Ceras: Son lípidos que se obtienen por esterificación de un ácido graso de cadena larga con un alcohol también de cadena larga. En general son sólidas y realizan diversas funciones relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia. -Fosfolípidos: al igual que las grasas, los fosfoglicéridos o glicerofosfolípidos son triésteres de glicerina, pero de los tres ácidos unidos a ella dos son ácidos grasos y el tercero es un ácido ortofosfórico. Esta molécula se denomina ácido fosfatídico. Su unión con un aminoalcohol origina el fosfoglicérido completo. Los fosfolípidos se caracterizan, así mismo, por su comportamiento anfipático, de esta propiedad deriva su función biológica. Todas las membranas celulares están constituidas por una doble capa fosfolipídica en la que las colas apolares de ambas capas quedan enfrentadas entre sí, mientras que las cabezas polares se orientan hacia el medio externo e interno, ambos acuosos. -Esfingolípidos: Los esfingolípidos también son componentes de las membranas celulares y, aunque, en general, se encuentran en menor proporción que los fosfoglicéridos, abundan en el tejido nervioso. 2-INSAPONIFICABLES -Terpenos o isoprenoides: Constituyen las esencias vegetales. Algunos forman parte de la molécula de clorofila y otros poseen carácter vitamínico. Un ejemplo son carotenos. -Esteroides: Son compuestos policíclicos que derivan del anillo del ciclopentanoperhidrofenantreno, denominado gonano, antiguamente esterano. Destacan los ESTEROLES y de todos ellos, el colesterol es el de mayor interés biológico. Forma parte de las membranas biológicas, asociado con los demás lípidos de la bicapa, a las que confiere resistencia; es el precursor de casi todos los demás esteroides. Su exceso contribuye a la formación de ateromas. Los ÁCIDOS BILIARES que favorecen la digestión de grasas. Y las HORMONAS ESTEROIDEAS como las hormonas sexuales. -Prostaglandinas: Sus funciones son muy diversas: producción de sustancias que regulan la coagulación de la sangre y cierre de heridas, aparición de fiebre o contracción del músculo uterino entre otras. D-3-PROTEÍNAS Constituyen el grupo de moléculas orgánicas más abundantes en los seres vivos, por término medio, suponen el 50% del peso celular seco, pero su importancia, no radica en su abundancia, sino en las variadas funciones biológicas que desempeñan y que a través de ellas se expresa la información genética. Químicamente están constituidas por C, H y O, propios de otros principios inmediatos, y N, elemento que las caracteriza. También son frecuentes el S, P, Fe y Cu. Bioquímicamente están formados por la unión de unos componentes elementales denominados aminoácidos. Son polímeros de aminoácidos. Las funciones que desempeñan son de reserva, estructural, de transporte, contráctil, protectora o defensiva, hormonal, catalítica y homeostática. Cuando las proteínas se descomponen por hidrólisis dan lugar a moléculas más sencillas denominadas péptidos, y estos a su vez en moléculas elementales denominadas aminoácidos, que son las piezas clave para formar las proteínas (no son hidrolizables): PROTEÍNAS ®PÉPTIDO ® AMINOÁCIDO 1-AMINOÁCIDOS Son ácidos orgánicos caracterizados porque poseen un grupo ácido o carboxilo (-COOH), y otro amino o (-NH2). Responden a la siguiente fórmula general, donde R es una radical variable. Son anfóteros comportándose como ácidos o bases en función del pH del medio. Tienen un punto de fusión elevado, son solubles en agua, incoloros, no hidrolizables, cristalizables y con actividad óptica, excepto en la glicina (o glicocola) ya que el carbono a es asimétrico y presenta dos configuraciones L y D, según el grupo amino se encuentre a la izquierda o la derecha de la molécula, son estereoisómeros o isómeros espaciales y son ópticamente activos (-) y (+). Todos los aminoácidos encontrados en las proteínas son de la serie L. Se conocen unos treinta aminoácidos diferentes, pero de ellos sólo unos 20 se consideran esenciales para la vida y son los que se encuentran siempre formando parte de las proteínas. 8 -PÉPTIDOS Las proteínas están compuestas por numerosos aminoácidos. Los aminoácidos se unen entre sí mediante una unión que recibe el nombre de enlace peptídico, enlace covalente que resulta de la unión entre el grupo carboxilo principal de un aminoácido y el grupo amino del siguiente desprendiéndose una molécula de agua según puede verse en el siguiente esquema: El conjunto de dos aminoácidos unidos por enlace peptídico recibe el nombre de dipéptido, si se trata de tres aminoácidos unidos por enlace peptídico, tripéptido, y así sucesivamente. Genéricamente se habla de oligopéptidos cuando hay un número moderado de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos y de polipéptidos, cuando hay un número elevado de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. -PROTEÍNAS Son macromoléculas de elevado peso molecular. Son responsables de la mayor parte de las estructuras y de las acciones vitales del organismo. Están constituidas por largas cadenas polipeptídicas que poseen una estructura tridimensional y una función propia de cada una. La estructura puede ser estudiada a diversos niveles de organización, que son lo que se denominan estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. -Estructura primaria: Está determinada por la secuencia de los aminoácidos; se refiere al nº, tipo y orden en que están colocados. Se toma como primer aminoácido de una proteína el que tiene libre el radical amino, es decir, se coloca a la izquierda, por convenio, el residuo N-terminal. Se mantiene estable por el enlace peptídico. -Estructura secundaria: Se refiere a la disposición que adopta la cadena de aminoácidos en el espacio para que sea estable. Hay dos tipos de estructura secundaria, la hélice a y la estructura b u hoja plegada. Se mantiene estable por los enlaces de H. -Estructura terciaria: La cadena polipeptídica, aunque estabilizada por su estructura secundaria, puede aún sufrir giros y plegamientos, adquiriendo una disposición tridimensional conocida como estructura terciaria de la proteína. De la estructura terciaria depende la función de la proteína, por lo que cualquier cambio en la disposición de esta estructura puede provocar la pérdida de su actividad biológica. Se mantiene estable por interacciones no covalentes que pueden establecerse entre las cadenas laterales de aminoácidos como puentes de hidrógeno, interacciones electrostáticas, interacciones de van der Waals, interacciones hidrofóbicas y puente disulfuro. En general, se puede decir que existen dos tipos de estructuras tridimensionales proteicas globulares y fibrilares. -Estructura cuaternaria: En ocasiones existe otro nivel estructural por encima del anterior. Esto ocurre únicamente cuando la proteína está constituida por más de una cadena polipeptídica, denominadas en este caso subunidades proteicas o protómeros. La unión entre ellas se realiza mediante los mismos tipos de enlaces que mantienen la estructura terciaria. De la estructura de las proteínas se derivan propiedades de interés que hacen posible muchas de las funciones que desempeñan estas biomoléculas en los organismos. Entre ellas destacan: son moléculas de gran peso molecular, se forman y descomponen con gran facilidad, forman soluciones coloidales, algunas cristalizan, las proteínas con estructura terciaria fibrilar son insolubles en agua, mientras que las que poseen estructura globular son solubles. Pueden sufrir desnaturalización, es decir, alteración de su conformación o estructura nativa (terciaria). Cualquier cambio que suponga una alteración de esta conformación (mediante agentes físicos como la temperatura o químicos como los cambios de pH), afecta a la funcionalidad biológica de la proteína. Este proceso recibe el nombre de desnaturalización. Una proteína desnaturalizada cuenta únicamente con su estructura primaria. Por este motivo, en muchos casos, la desnaturalización es reversible ya que es la estructura primaria la que contiene la información necesaria y suficiente para adoptar niveles superiores de estructuración. El proceso mediante el cual la proteína 9 desnaturalizada recupera su estructura nativa se llama renaturalización, es el caso más frecuente en la naturaleza. La desnaturalización es irreversible si la proteína no recupera su estructura nativa. Las proteínas son moléculas específicas, es decir, cada especie biológica posee proteínas que otros organismos no tienen. Son anfóteras. -CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Holoproteínas o proteínas simples: Están formadas únicamente por cadenas polipeptídicas, ya que en su hidrólisis sólo se obtienen aminoácidos. Se subdividen en proteínas globulares (con un alto grado de plegamiento y normalmente solubles como inmunoglobulinas) y fibrilares (con una estructura terciaria menos compleja e insolubles como la elastina o el colágeno). Heteroproteínas, proteínas complejas o conjugadas: Además de las cadenas polipeptídicas, están compuestas también por una parte no proteica que se denomina grupo prostético como las glucoproteínas cuyo grupo prostético es un glúcido unido covalentemente. D-4-ÁCIDOS NUCLEICOS Son moléculas fundamentales en todos los organismos vivos, pues de ellas depende la actividad biológica en su conjunto. Dirigen y controlan todos los procesos biológicos. El nombre de los ácidos nucleicos hace referencia a su característica de ácidos, pues tienen ácido fosfórico, y la primera vez que se localizaron, fue en el núcleo de células eucariotas. También se localizan en existir en las mitocondrias, cloroplastos, y citoplasma de procariotas. Los virus sólo presentan un tipo, o ADN o ARN. Desde el punto de vista químico están compuestos por C, H, O, N y P. Bioquímicamente son polinucleótidos, polímeros de nucleótidos que están unidos por un enlace característico, el fosfo-di-éster, que es un ácido fosfórico que se une por dos enlaces éster a dos grupos alcoholes de dos monosacáridos consecutivos. Los NUCLEÓTIDOS están formados por tres componentes, que son el ácido fosfórico, una pentosa y una base nitrogenada. En el caso de los nucleótidos de ARN (ribonucleótidos), la pentosa es la ribosa. En el ADN (desoxirribonucleótidos), las pentosas son la 2-desoxirribosa. Las bases nitrogenadas pueden ser púricas como la adenina y guanina, y pirimidínicas como la timina (en ADN solamente), uracilo (solo en ARN) y citosina (en ambos). La pentosa y la base nitrogenada se unen por un enlace N-glucosídico, que se establece entre el C1 de la pentosa (el anomérico), con el N1 de las pirimidinas, o bien con el N9 de las purinas. El compuesto resultante es un NUCLEÓSIDO. Se nombran añadiendo la terminación –osina, si derivan de una base púrica (adenosina o guanosina), o -idina si es pirimidínica (citidina, uridina y timidina). Si a un nucleósido le añadimos un ácido fosfórico mediante un enlace éster, tenemos un NUCLEÓTIDO. El ácido se une por enlace éster a las posiciones 5’ o 3’ (a los OH). Aquí, al unirse una única molécula de ácido fosfórico, el resultante es un nucleótido monofosfato. Se nombran según la base y la pentosa: se antepone la palabra ácido y añadiendo la terminación –ilico (ácido adenílico, uridílico, guanílico...), y en abreviatura AMP, UMP, GMP, etc. Si la pentosa es una desoxipentosa, se añade “desoxi-”a la palabra (ácido desoxiadenílico...). Se representan en abreviaturas por dAMP, dGMP... Hemos mencionado los nucleótidos monofostato. Existen también nucleótidos di y trifosfato, y monofosfatos cíclicos. Si al grupo fosfato en posición 5’ le añadimos otro ácido fosfórico, tenemos un nucleótido difosfato, que lo indicaremos poniendo en la nomenclatura D (ADP). Si añadimos otro ácido fosfórico a la molécula obtenemos un nucleótido trifosfato, como el ATP. Entre los monofosfatos cíclicos está el AMP cíclico (AMPc), en el que la molécula de fosfato se une a los carbonos 5’ y 3’ por dos enlaces éster. Los grupos –OH unidos a los átomos de P figuran como –O- , debido a que a pH fisiológico estos grupos están ionizados. Los nucleótidos monos, di, trifosfato y lo monofosfato cíclicos son importantes porque, además de formar los ácidos nulceicos, intervienen de forma libre en reacciones metabólicas y reacciones de intercambio de energía en la célula. Los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster para formar los polinucleótidos, y se establecen por un enlace éster en el grupo OH 3’ de la ribosa, al OH 5’ de otra pentosa. En este momento tendríamos un dinucleótido. Aumentando el número de nucleótidos tendríamos trinucleótidos, tetranucleótidos… oligonulceótidos, polinucleótidos y ácidos nucleicos. En los polinucleótidos tenemos un esqueleto de uniones azúcar-fosfato constante para el ADN y ARN (fosfato–pentosa, fosfato 10 –pentosa...) siempre en el mismo sentido (5’→ 3’). Lo característico de la secuencia es como van situadas las bases de estos nucleótidos (G, A, T, U, C) desde el nucleótido 5’ fosforilado, hasta el 3’ libre (con OH). Existen dos clases de ácidos nucleicos el ADN o ácido desoxirribonucleico y el ARN o ácido ribonucleico. Las diferencias entre ambos son: -Por su composición química: la pentosa del ADN es la desoxirribosa mientras que en el ARN es la ribosa. Las bases nitrogenadas son iguales en los dos ácidos a excepción de la timina, exclusiva del ADN, y del uracilo, exclusivo del ARN. -Por su localización: el ADN forma los cromosomas del núcleo y también se encuentra en mitocondrias y cloroplastos, el ARN se encuentra en núcleo, mitocondrias, citosol, cloroplastos y especialmente en ribosomas. -Por su función: el ADN es el portador de los factores de la herencia o genes y dicta las órdenes y el ARN recibe las órdenes y las ejecuta. -Por la estructura: la cadena de ARN es mucho más corta que la de ADN y de menor peso molecular, además es sencilla y la del ADN es doble. Otra diferencia existente entre el ADN y al ARN es que en la composición de los ARN existen unas relaciones de bases nitrogenadas que no encontramos en los ADN. En ADN, la concentración de Timina es igual a la de Adenina, y la [G] = [C]. El contenido de G y C varía de una especie a otra, pero no en individuos de la misma especie. En el ARN la composición es más variable. -ADN Químicamente está constituido por C, H, O, N y P y bioquímicamente por desoxirribonucleótidos de A, G, C y T, que se unen mediante enlaces fosfodiéster. De igual forma que las proteínas, el ADN posee diferentes niveles de complejidad estructural. Presenta fundamentalmente estructura primaria y secundaria, aunque asociado o no a proteínas nucleares adopta estructuras superenrolladas o empaquetadas que equivaldrían a una estructura terciaria. Estructura primaria: Es la secuencia de nucleótidos, de estructura y dimensiones conocidas, unidos por enlaces fosfodiéster. Los enlaces fosfodiéster se establecen entre el radical fosfato situado en el carbono 3' de un nucleótido y el radical hidroxilo (-OH) del carbono 5' del siguiente nucleótido (enlaces 3'→5'). Una cadena de ADN presenta dos extremos libres: el 5', unido al grupo fosfato, y el 3', unido a un hidroxilo (dirección 5'→3'). Cada cadena se diferencia de otra por su tamaño, por su composición y por su secuencia de bases, que indica el orden en que A, T, C y G se sitúan en la cadena. Un polinucleótido como el representado en la figura se abreviaría como ACGT. Si se considera el elevado número de nucleótidos existentes en una hebra de ADN y las innumerables combinaciones posibles, se puede comprender cómo a través de la secuencia de bases nitrogenadas es posible estructurar una determinada información, el llamado mensaje genético. Estructura secundaria o modelo de Watson y Crick: Es la disposición en el espacio de dos hebras o cadenas de polinucleótidos en doble hélice con las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno. La estructura espacial del ADN fue establecida en 1953 por Watson y Crick. En ese momento ya se sabía que estaba formado por nucleótidos de estructura y dimensiones conocidas unidos por enlaces fosfodiéster. Además, aprovecharon resultados obtenidos por otros investigadores, como Chargaff, Franklin y Wilkins, que, como muchos otros, aportaron una serie de datos importantes acerca del ADN: -El ADN es una molécula larga y rígida, no plegada como las proteínas. -En la molécula existen detalles estructurales repetidos cada 3,4 Å y otra repetición mayor cada 34Å. -La composición en bases varía, pero para la misma especie el contenido en bases púricas es igual al de pirimidínicas, o lo que es lo mismo, la proporción de adenina es igual a la de timina y la citosina igual a la de guanina: A+G=C+T Watson y Crick propusieron un modelo que era compatible con todos estos datos y que permitía comprender el funcionamiento del ADN en la transmisión de la información genética: -El ADN es una doble hélice, de 20 Å de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario. Las bases nitrogenadas se encuentran situadas en el interior. Los planos de sus anillos son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice. Así, ésta recuerda a una escalera de caracol en la que los peldaños son las bases nitrogenadas y los pasamanos las cadenas formadas por el azúcar y el ácido fosfórico. -El enrollamiento es dextrógiro (hacia la derecha) y plectonémico, es decir, que para que las dos cadenas se separen es necesario que se desenrollen. -Cada pareja de nucleótidos está separada de la siguiente por una distancia de 3,4 Å y cada vuelta de la doble hélice está formada por 10 pares de nucleótidos, lo que supone una longitud de 34 Å por vuelta de hélice. 11 -Las dos cadenas de polinucleótidos son antiparalelas, es decir, las direcciones 5'→3' están orientadas en sentidos opuestos y son complementarias, o lo que es lo mismo, existe una correspondencia entre las bases nitrogenadas, siempre que en una de las cadenas haya una adenina, en la otra habrá una timina, que es su complementaria; lo mismo ocurre con la citosina, que se enfrenta siempre a la guanina. Entre la adenina y la timina se establecen dos enlaces de hidrógeno y entre guanina y citosina tres. El tamaño de las moléculas de ADN es diferente según el organismo del que proceda. Las más pequeñas constan de miles de pares de bases, y las grandes, de millones de pares. Este modelo cumple los requisitos que permiten explicar básicamente dos hechos: el almacenamiento de la información genética que se encuentra codificada en la secuencia de los nucleótidos de A, T, G y C y el mecanismo de duplicación o replicación del ADN, para la transmisión de la información genética a la descendencia gracias a la complementariedad de las bases. Además, también explica el principio de unidad y diversidad requeridos por el material hereditario. Estructura terciaria: La estructura terciaria del ADN es la forma en la que la doble hélice se pliega y se enrolla sobre sí misma, para poder compactarse en el interior celular. El grado y la forma de enrollamiento varían en células procariotas y eucariotas. En procariotas (bacterias), es una sola molécula de ADN bicatenaria circular y asociado a un número pequeño de proteínas que mantienen la estructura y el empaquetamiento como una superhélice. En eucariotas el problema consiste en introducir más de un metro de ADN en un núcleo de apenas 10 micras por lo que el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto. Para esto necesita la presencia de proteínas, como son las histonas y otras de naturaleza no histona. Los diferentes niveles de condensación serían los siguientes: A: doble hélice de ADN, B: fibra cromatínica de 10 nm o en collar de perlas con los nucleosomas, C, D y E: fibra cromatínica o solenoide con distintos grados de espirilización (30, 300 y 700 nm), y F: Cromosoma metafásico. De estas, sólo la D, E y F se pueden observar con microscopio óptico. Función biológica del ADN Es el almacén de la información genética y la molécula encargada de transmitir a la descendencia las instrucciones necesarias para construir todas las proteínas existentes en un ser vivo. Para ello, tiene la capacidad de realizar copias de sí mismo mediante un mecanismo, la replicación, que se basa en la -ARN Son moléculas monocatenarias de tamaño mucho más pequeño que el ADN, formadas por la unión de ribonucleótidos de A, G, C y U, en sentido 5’→3’ y unidos por enlaces fosfodiéster (3’, 5’). Pueden clasificarse en: ARNm: Representa del 3 al 5% del total de ARN. Forma cadenas cortas y lineales. Se sintetiza en el núcleo de la célula, siendo su secuencia de bases complementaria de un fragmento de una de las hebras de ADN. Actúa como intermediario en el traslado de información genética del ADN desde el núcleo hasta el citoplasma. El mensajero contiene la información que dirige el ensamblaje de los aminoácidos para formar los polipéptidos. Esta información está contenida en tripletes de bases denominados “codones”, específicos para cada aminoácido. ARNt: Los RNA transferentes son los más pequeños. Se encuentra disperso en el citoplasma. Contienen el anticodón o triplete de bases complementario del codón de ARNm. Su función consiste en captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportarlos a los ribosomas colocándolos en el lugar indicado por la secuencia del ARNm. Cada aminoácido se une a un ARNt específico. ARNr o ARN ribosómico es el más abundante. Es el constituyente de los ribosomas, donde representa entre un 60 o 70% de su peso, por lo que se piensa que su función está relacionada con la de estos orgánulos celulares. E-BIODIVERSIDAD El término biodiversidad fue acuñado por Edward O. Wilson en 1985 para referirse a la diversidad biológica y abarca conceptualmente toda la variedad de vida. La biodiversidad es la variedad de todos los tipos y forma de vida, desde los genes a las especies, en una amplia escala de ecosistemas. Tres niveles de diversidad: diversidad genética, diversidad específica y diversidad ecológica. La diversidad genética hace referencia a la variedad de genes existentes entre los individuos de una población o una especie. Una diversidad genética alta indica que en una población existen muchas clases de genes diferentes y que los individuos de la población 12 tendrán características distintas. La diversidad de especies cuantifica las distintas especies presentes en un área o región. En el Ártico hay muy baja diversidad de especies mientras que en la selva tropical hay una alta diversidad de especies. La diversidad de ecosistemas es una medida del número de ecosistemas diferentes que existen en un área o región. Hay regiones del mundo con una gran uniformidad respecto a las clases de ecosistemas presentes y otras que muestran grandes diferencias. E-1-ORIGEN DE LA BIODIVERSIDAD: TEORÍAS EVOLUTIVAS En la actualidad los científicos están de acuerdo en que todos los seres vivos tienen un origen común y que la biodiversidad que hay en la tierra es el resultado de 4000 millones de años de evolución. Sin embargo, la idea del cambio en los seres vivos no ha resultado tan obvia en todas las épocas. Hasta el siglo XIX predominaron las ideas fijistas que consideraban a las especies inmutables, fijas con el paso del tiempo, como defendían Carl Linneo, George Cuvier y George Leclerc. Las principales teorías evolucionistas fueron: -LAMARCKISMO Esta teoría evolucionista fue propuesta por Jean- Baptiste de Monet, caballero de Lamarck. Se fundamenta en dos ideas que se superponen: 1-Los organismos cambian necesariamente a lo largo del tiempo, en un proceso que sucede de manera continua y gradual, avanzando hacia la complejidad. 2-Los cambios se producen por el uso de los órganos, por el contrario, el desuso debilitará los órganos e incluso llegarán a desaparecer. Es decir “la necesidad hace el órgano”. Las modificaciones adquiridas serían transmitidas a la descendencia y, con el tiempo, toda la población habría cambiado: la especie se transforma. -SELECCIÓN NATURAL Segunda teoría evolucionista propuesta de forma independiente por Charles Darwin y Russel Wallace. Se basa en los siguientes principios: 1-Los individuos que forman una población varían en los rasgos que poseen, como el tamaño o la forma (variabilidad en la descendencia). 2-Algunas de las diferencias o variaciones son hereditarias, es decir, se transmiten a la descendencia. 3-Nacen más seres vivos de los que pueden sobrevivir. Así, solo algunos individuos sobreviven el tiempo suficiente para dejar descendencia y, entre los que lo hacen, unos dejan más descendencia que otros (lucha por la supervivencia). 4-La selección natural se produce cuando los individuos que poseen ciertas características (mejor adaptados) sobreviven y dejan más descendencia que otros individuos sin dichas características. El resultado es que, a lo largo de sucesivas generaciones, se producirá un cambio gradual de aquellas variantes hereditarias ventajosas (aumentarán); como consecuencia, la población evoluciona. -NEODARWINISMO Y LA TEORÍA SINTÉTICA A comienzos del siglo XX se produjeron una serie de descubrimientos que fueron determinantes para la teoría de la evolución: redescubrimiento de las leyes de Mendel, las mutaciones, de Hugo de Vries, y la teoría cromosómica de la herencia. Esta teoría se resume de la siguiente forma: 1-El proceso evolutivo se basa en los principios darwinistas de la variabilidad de la descendencia y de la selección natural. 2-La variabilidad de la descendencia se debe a la mutación y a la recombinación durante la meiosis. 3-La evolución se produce por un cambio gradual a lo largo del tiempo en la constitución genética de las poblaciones, no los individuos. 4-Los factores que hacen variar las frecuencias génicas de una población son la selección natural, las mutaciones, las migraciones y la deriva genética. 5-Para que una población llegue a dar lugar a una especie diferente, debe existir un aislamiento reproductivo con respecto a las otras poblaciones. La especiación es un proceso basado en la acumulación de cambios genéticos. -SALTACIONISMO: TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTUADO Tanto la teoría de Darwin como la teoría sintética son teorías gradualistas, es decir, sostienen que los cambios evolutivos se producen como consecuencia de la acumulación lenta y progresiva de pequeños cambios. Sin embargo, muchas veces se observan saltos en el registro fósil, que representan la desaparición brusca de especies y la aparición repentina de otras nuevas. Gould y Eldredge propusieron que la evolución sucede de manera muy irregular, las poblaciones permanecen invariables, o sin grandes cambios, durante largos períodos de tiempo conocidos como estasis y que, en momentos determinados, como respuesta a la presión del medio, algunas especies experimentan un proceso de cambio, que originan fenómenos de diversificación rápidos. 13 -TEORÍA NEUTRALISTA Propuesta por Kimura. Matiza también ciertos aspectos del neo Darwin ismo. Según Kimura, la mayor parte de las mutaciones no son favorables ni desfavorables, es decir, son mutaciones neutras, por lo que no se ven afectadas por la selección natural Y es el azar, más que la selección natural, quien determina las variaciones. -EVO-DEVO Es una teoría evolutiva emergente cuyo nombre deriva de evolución y development (desarrollo). Esta teoría propone que los cambios que están en el origen de los grandes grupos de organismos se deben a cambios en genes relevantes para el desarrollo embrionario. A finales del siglo XX se comprobó que un número muy reducido de genes son los que determinan el diseño corporal de un individuo y que, con frecuencia, son los mismos genes, o muy parecidos, en diferentes organismos. Además, se comprobó que estos pocos genes pueden controlar procesos del desarrollo muy diferentes entre sí. Por ello se concluye que pequeñas variaciones en estos genes pueden ser origen de importantes novedades morfológicas Y por lo tanto no refuta en modo alguno el neodarwinismo, sino que lo completa. EJERCICIOS 1-¿Por qué fue admitido el experimento de Pasteur para refutar la teoría de la generación espontánea y no el de Spallanzani? 2-¿Cuál fue la aportación de Miller al debate sobre el origen de la vida? 3-¿Estando el silicio colocado justo debajo del carbono en la tabla periódica, por qué no fue utilizado para formar la materia viva? 4-¿Cuál es el bioelemento mayoritario en el cuerpo humano y por qué? 5-¿Qué es un oligoelemento? Cita dos oligoelementos del ser humano con sus funciones. 6- Principales funciones del agua en los seres vivos. 7-Pon un ejemplo en el que el agua actúe como medio de transporte en los seres vivos. 8-Principales funciones de las sales minerales sólidas en los organismos. 9-¿Qué ocurriría si se inyectara agua destilada directamente en la sangre? 10- El suero fisiológico se utiliza para evitar la deshidratación en personas que han perdido mucho líquido. ¿Por qué tiene que ser isotónico con el plasma sanguíneo? 11-¿Por qué el nombre de hidratos de carbono no es el más correcto para referirnos a los glúcidos? 12-¿Cuáles son las principales funciones biológicas de los glúcidos? 13-Representa la fórmula lineal de la D-glucosa 14-Escribe la forma cíclica de la α-D-glucopiranosa 15-¿Todos los monosacáridos pueden ciclarse? ¿Cuáles? 16-Formula el compuesto α-D-glucopiranosil-(1→1)-β-D-ribofuranósido. ¿Cómo se llama este tipo de enlace? O- 17-Cita un polímero de interés biológico para las células animales que esté constituido por glucosa e indica la función que desempeña. 18-Formula un ácido graso saturado y otro poliinsaturado. 19-¿Qué ventajas proporciona la hidrofobicidad de los lípidos a la materia viva? 20-¿Qué quiere decir que una molécula tiene carácter anfipático? 21-¿En qué criterio se basa la clasificación de lípidos saponificables e insaponificables? 22-Formula un diacilglicérido. 23-Indica cómo se llama esta reacción química y qué forma. 24-Propiedades de los aminoácidos. 14 25-La clara de huevo contiene una proteína, la albúmina, disuelta en agua. Cuando se calienta, la albúmina pierde su solubilidad y coagula. a) ¿Qué ha ocurrido? b) ¿Qué enlaces y estructura se ven afectados? c) ¿Se rompen los enlaces peptídicos? 26-Describe las características de los niveles de organización estructural de las proteínas. 27-Funciones de las proteínas. Cita ejemplos de proteínas y funciones concretas que desempeñen en el organismo. 28-¿Qué nombre reciben las distintas subunidades que forman una proteína con estructura cuaternaria? 29-Los aminoácidos que no pueden ser sintetizados por el organismo, se denominan.. 30-¿Qué productos originará la hidrólisis total de un ácido ribonucleico 31-Estructura y funciones del ADN. 32-¿Qué diferencias estructurales, de composición, etc. existen entre el ADN y el ARN? 33-Una vez aislado un fragmento monocatenario de ADN humano, se analizaron las proporciones de bases nitrogenadas encontrándose: A: 27%; G: 35%; C: 25% y T: 13%. ¿Cuál será la proporción de bases de la cadena complementaria? 34-En la figura se observa un esquema de la estructura química de una molécula. Indica qué es lo que se observa en la figura y cómo se llaman las partes numeradas. Haz un comentario sobre lo que se observa en el recuadro que lleva el número 7. 35-El análisis de la proporción de adenina del cromosoma 21 humano ha resultado ser del 33% y la proporción de guanina del cromosoma 23 del 27%. Determinar razonadamente la proporción de cada una de las otras bases de cada cromosoma. ¿Cuál de los cromosomas presentará mayor resistencia a la desnaturalización por el calor? Razona la respuesta. 36-Principal diferencia entre fijismo y evolucionismo. 37-Pricipal mecanismo de Lamarck para explicar la evolución de las especies. 38-Errores en la teoría darwinista. 39-Diferencias entre darwinismo y neodarwinismo. 40-¿Qué aportan las teoristas del equilibrio punteado y la neutralista a la sintética? 41-Explica brevemente el concepto evo-devo. 15