T1. Composición de los seres vivos. ANATOMÍA APLICADA 1º BTO. PDF

Anatomía Aplicada. 2 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. TEMA 1: COMPOSICIÓN DE LOS SERES VIVOS 1.- NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA La materia se organiza en niveles de complejidad cr...

Anatomía Aplicada. 2 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. TEMA 1: COMPOSICIÓN DE LOS SERES VIVOS 1.- NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA La materia se organiza en niveles de complejidad creciente, desde los niveles más simples (elementos subatómicos) hasta los más complejos (Biocenosis) y, entre ellos, existe una jerarquía de niveles en la que cada estrato contiene como componentes a todos los inferiores y, por otra parte, un nivel determinado es componente de todos los niveles superiores. Podemos decir que las propiedades y características de un determinado nivel no es sólo la suma de las propiedades y características de los niveles inferiores que lo componen, sino algo más que deriva del propio nivel superior. Los niveles BIÓTICOS son exclusivos de los seres vivos, mientras que los ABIÓTICOS se encuentran también presente en la materia inerte. 1. Niveles Abióticos Nivel Subatómico: Lo integran las partículas más pequeñas de la materia, como los protones, neutrones y electrones. Nivel Atómico: Lo componen los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción. Nivel Molecular: Está constituido por las moléculas, que se pueden definir como unidades materiales formadas por la agrupación de dos o más átomos mediante enlaces químicos. A las moléculas que forman la materia viva se las denomina Biomoléculas o principios inmediatos. Las moléculas orgánicas son muy complejas, por lo que hablamos de Macromoléculas que, a su vez, se agrupan en Complejos supramoleculares y éstos en Orgánulos celulares. 2. Niveles Bióticos Nivel Celular: La Célula es la unidad estructural, funcional y de origen de todos los organismos, manifiesta propiedades vitales (metabolismo, relación y reproducción) gracias a las actividades relacionadas e integradas que llevan a cabo sus orgánulos y complejos supramoleculares. Nivel Pluricelular o Nivel Organismo: Abarca a todos los organismos, incluidos los unicelulares. Dentro de los organismos pluricelulares podemos distinguir distintos Subniveles de organización según su grado de complejidad: o Tejidos: Conjunto de células que se agrupan y se especializan para realizar una determinada función, mediante una transformación estructural y fisiológica. o Órganos: En los organismos más complejos, los tejidos se agrupan para formar órganos especializados en determinadas funciones, alcanzando un mayor grado de complejidad que les permite mejorar su valor adaptativo. o Varios órganos pueden evolucionar, adaptándose, para realizar una función conjunta, por lo que se encuentran integrados en el nivel de Sistema de Órganos o Aparato. 3 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. Población: Es el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado. Comunidad o Biocenosis: Formada por las distintas poblaciones existentes en una determinada región, que interactúan entre sí. 2.- COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS Bioelementos Se denominan bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de la materia viva. Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías: Bioelementos primarios: C, H, O, N Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de su masa total. Se les denomina también Bioelementos plásticos o estructurales, tienen función estructural, son los que van a formar parte de las biomoléculas o moléculas que componen la materia viva. Bioelementos secundarios: S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl Los encontramos en todos los seres vivos y en una proporción del 4,5 %. Algunos tienen función estructural, como componentes de biomoléculas, mientras que otros participan activamente en determinados procesos biológicos. Oligoelementos Se encuentran en proporciones inferiores al 0,1 %. Son absolutamente indispensables para la vida, pero en muy baja concentración, si esta concentración aumenta pueden volverse tóxicos. Su función no es estructural, sino catalizadora, lo que explica que sean imprescindibles y su baja proporción. Biomoléculas Las Biomoléculas o Principios Inmediatos están formadas por la combinación de los Bioelementos y son las moléculas por las que está formada la Materia viva. Los Principios Inmediatos pueden ser: Simples: Cuando están formados por átomos del mismo tipo: O2 , N2 Compuestos: Cuando están formados por átomos distintos A su vez, pueden ser: Inorgánicos: H2O, CO2, Sales minerales. Orgánicos: Glúcidos, Lípidos, Prótidos y Ácidos Nucleicos. Los orgánicos son exclusivos de la materia viva, mientras que los inorgánicos podemos encontrarlos tanto en la materia viva como en la mineral. 4 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. Compuestos celulares. Compuesto Estructura Función Obtención Agua H2O Transporte, Disolvente Del medio Reacciones químicas Sales minerales Iones Reacciones eléctricas celulares Del medio Na. K. Ca. Mg... Mensajeros PO4. CO3. Cl. Esqueletos Proteínas Polímeros de Reacciones químicas celulares A partir de los aminoácidos Transportadores de membrana aminoácidos Movimientos, Estructuras celulares Síntesis celular Defensa..... Glúcidos Monosacáridos Aldehídos o cetonas Obtención de energía Del medio polihidroxilados Formación de polisacáridos Síntesis celular Polisacáridos Polímeros de Reserva energética (Glucógeno) A partir de monosacáridos Estructurales monosacáridos Lípidos Variada pero Formar las membranas celulares A partir de sus insolubles en agua Estructural, Reserva de energía componentes Síntesis celular Ácidos nucleicos Polímeros de Información celular A partir de nucleótidos nucleótidos Síntesis celular Composición química de un ser humano Tipo de compuesto % peso Especies Químicas Agua 62 1 Iones inorgánicos 6 12 Glúcidos 1 50 Lípidos 13 50 Prótidos 17 50000 ADN Trisacáridos o etc. Polisacáridos: Contiene más de 10 monosacáridos (de 11 a varios miles) o Homopolisacáridos: Contienen un sólo tipo de monosacárido (Glucógeno) o Heteropolisacáridos: Contienen 2 o más tipos distintos de monosacáridos (Pectina) Importancia biológica de los Monosacáridos El monosacárido más abundante en la naturaleza es la glucosa, por lo que la importancia biológica de los monosacáridos radica en la importancia y el papel que desempeña la glucosa: - La glucosa es la principal fuente de energía de los seres vivos y va a poder ser utilizada para tal fin tanto aeróbica como anaeróbicamente. - Los polímeros de la glucosa, almidón y glucógeno, van a constituir la principal reserva energética de plantas y animales. - Otro polímero de la glucosa, la celulosa, va a presentar una importante función estructural como componente fundamental de la pared celular vegetal. Otros monosacáridos destacan también por su importancia biológica son: La ribosa y desoxirribosa, componentes estructurales de los ácidos nucleicos y de nucleótidos como el ATP. La fructosa, con una importancia energética similar a la de la glucosa. Y diversas triosas y tetrosas que actúan como metabolitos en innumerables reacciones metabólicas. 6 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. 2.2.- LÍPIDOS Los Lípidos son Principios Inmediatos orgánicos compuestos, básicamente, por C, H y O, aunque algunos presentan también P, N y S. Están formados esencialmente por largas cadenas hidrocarbonadas a las que se unen otros componentes como grupos fosfato, alcoholes, monosacáridos, etc. En general, no forman polímeros. Constituyen un grupo de sustancias muy heterogéneas, tanto desde el punto de vista estructural como por la diversidad de funciones que realizan. Únicamente tienen común: ser insoluble (o muy poco solubles) en agua y disolventes polares y la de ser solubles en disolventes orgánicos no-polares, tales como el alcohol, éter, benceno, etc. contener gran cantidad de energía química, que puede ser extraída por oxidación. Funciones Desempeñan tres tipos de funciones: de reserva, estructural y dinámica. a) Función de reserva: Los Lípidos son la principal reserva energética de los organismos. Un gramo de grasa produce 9,4 Kcal en las oxidaciones metabólicas producidas en las mitocondrias. b) Función estructural § A nivel celular, los lípidos forman parte de la estructura de las membranas celulares (Fosfolípidos, esfingolípidos, colesterol, etc.) § A nivel orgánico, lípidos, como los Acilglicéridos tienen función termoprotectora y/o de protección mecánica, acumulándose en el tejido adiposo y aislando a los animales de la temperatura exterior o como la realizada por las almohadillas de T. adiposo de la planta del pie o las manos. c) Función biocatalizadora: Desempeñan esta función las Vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas, los ácidos biliares y las prostaglandinas. d) Función transportadora: Dado que los lípidos son insolubles en agua, su transporte por la sangre o la linfa (formadas mayoritariamente por agua) se realiza gracias a su emulsión con los ácidos biliares y a otras asociaciones de lípidos y proteínas. 2.3.- PROTEÍNAS Las Proteínas son Principios Inmediatos orgánicos formadas por C, H, O y N, aunque pueden contener también S y en menor proporción P, Fe, Cu, Mg, etc. Las proteínas son biopolímeros: macromoléculas, de elevado peso molecular, formadas a partir de 20 monómeros diferentes, denominados aminoácidos (aa). 7 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. Los aminoácidos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer un grupo amino (–NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) en posición α. Los 20 aa proteicos se diferencian por la naturaleza del radical R unido también al Cα. Las proteínas están constituidas por la asociación de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. En general, podemos decir, que una proteína está formada por más de 100 aa y presenta un PM>5.000 Hay que tener en cuenta que una proteína y su funcionalidad no viene sólo determinada por esa sucesión de aa, sino por cómo éstos se disponen en el espacio y cómo se pliegan entre sí. A esto lo llamamos estructura de la proteína, y de ella dependerá su función. Funciones La importancia biológica de las proteínas no se basa sólo en su abundancia, pues constituyen casi la mitad del peso seco de la célula, sino también por la enorme variedad de funciones que desempeñan. a) Función Estructural: a partir de ellas se constituyen la mayoría de las estructuras celulares. b) Función de Transporte 8 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. c) Función Enzimática: Esta es, probablemente, la función más importante que realizan las proteínas. Las enzimas son proteínas globulares con acción biocatalizadora que aceleran las reacciones metabólicas. Existen gran cantidad de enzimas y todas ellas tienen un elevado grado de especialización. d) Función Hormonal: Son proteínas globulares con función biocatalizadora, que se diferencian de las enzimas en que no actúan localmente, sino por todo el organismo y lo que hacen es regular determinados procesos. e) Función Defensiva: Realizan esta función las Ɣ-globulinas o inmunoglobulinas (proteínas globulares) que constituyen los anticuerpos.. f) Función Contráctil: Llevan a cabo esta función la actina y la miosina, proteínas fibrilares que se asocian entre si para formar las miofibrillas, estructuras que permiten la contracción y relajación de las fibras musculares. g) Función de Reserva Aunque las proteínas, por lo general, no son carburantes metabólicos, existen algunas que desempeñan esta función, entre otras, la ovoalbúmina de la clara de huevo o la caseína de la leche. h) Función Homeostática 2.3.- ÁCIDOS NUCLEICOS Los ácidos nucleicos son polímeros cuyos monómeros se denominan nucleótidos. Los nucleótidos, además de su función estructural como componentes de los Ac. Nucleicos, pueden desempeñar importantes funciones como coenzimas y como intermediarios en el metabolismo energético. Los nucleótidos están formados por: PENTOSA puede ser: - Desoxirribosa para el ADN - Ribosa para el ARN BASE NITROGENADA puede ser: - B. Púrica (deriva de la purina): §. Adenina (A) (ADN y ARN) §. Guanina (G) (ADN y ARN) - B. Pirimidínica (deriva de la pirimidina): §. Citosina (C) (ADN y ARN) §. Timina (T) (sólo para el ADN) §. Uracilo (U) (sólo para el ARN) GRUPO FOSFATO 9 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. Estructura y función de los Ác. Nucleicos Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiester 5´-3´, es decir, entre el grupo fosfato unido al carbono 5´de la pentosa y el C 3´de la pentosa del nucleótido siguiente. De esta manera, queda una cadena formada por la alternancia de pentosas y fosfatos y, lateralmente, quedan las B. nitrogenadas. Según el tipo de pentosa que posea, se diferencian dos tipos: - ADN (Ácido desoxirribonucleico), contiene desoxirribosa - ARN (Ácido ribonucleico), contiene ribosa Los ácidos nucleicos presentan dos funciones fundamentales: a) el almacenamiento de la información genética: el ARN en algunos virus y el ADN en los demás virus y en todos los organismos eucariotas y procariotas b) transmisión de la información genética, tanto si consideramos la transmisión de un individuo a su descendencia como dentro de un individuo en la expresión de su mensaje genético. ADN o Doble cadena de nucleótidos. o En ella se encuentra la información genética o Forma los cromosomas, cadena de ADN unido a proteínas ARN o Paso de la información del ADN a las células o Varios tipos con funciones muy diversas ARNm ARNt, ARNr.... 3.- LA CÉLULA: LA TEORÍA CELULAR. Según la Teoría Celular “La célula es la unidad anatómica, fisiológica y de origen de todos los seres vivos´´ También la podemos definir como: “La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos: membrana plasmática, citoplasma y material genético, que tiene la capacidad de realizar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción´ Actualmente la Teoría celular viene determinada por los siguientes puntos: a) UNIDAD VITAL: La célula es la unidad más pequeña y sencilla capaz de realizar todas las funciones vitales. No podemos hablar de vida en los niveles de organización por debajo del nivel celular. b) UNIDAD ANATÓMICA Y FISIOLÓGICA: La célula es la unidad anatómica y fisiológica de todos los seres vivos, pues todos los seres vivos están constituidos por una o varias células y éstas poseen todos los mecanismos 10 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. bioquímicos necesarios para permanecer con vida. c) UNIDAD GENÉTICA O DE ORIGEN: Todas las células proceden de una célula anterior por división de ésta. La información genética necesaria para el mantenimiento de la vida de la célula y su reproducción se transmite de una generación a la siguiente. Todos los seres vivos, independientemente del grupo al que pertenezcan, están formados por una o varias células. La organización celular resulta requisito indispensable para todo aumento del nivel de organización. - Según el grado de complejidad podemos considerar dos tipos de organización celular:. Células procariotas. Células eucariotas. La forma y el tamaño de las células son muy variables. En general, la forma de las células depende de la función que realicen, así, las células cuya función es la protección (Células epiteliales) suelen tener forma plana o prismática, las células contráctiles (musculares) forma fusiforme o alargada, etc. El tamaño de las células es también muy variable. Así, las bacterias suelen medir entre 1 y 2 µ y la mayoría de las células humanas entre 5 y 20 µ. Las células por encima de estos valores son también frecuentes, en particular aquellas que poseen funciones especiales que precisan tamaño elevado, como los espermatozoides humanos que miden 53 µ, los ovocitos humanos que miden 150 µ. Las células de mayor longitud suelen ser las neuronas cuyos axones pueden llegar a medir hasta varios metros de longitud. 11 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. 3.1.- La célula Eucariota animal Son células de mayor tamaño y complejidad organizativa que las procariotas. Se caracterizan por poseer membranas internas y la presencia de un núcleo delimitado por una membrana en cuyo interior se encuentra el ADN. El citoplasma presenta numerosos orgánulos membranosos y sistemas de membranas, como mitocondrias, dictiosomas, retículo endoplasmático, etc., que establecen una red de compartimentos celulares interrelacionados que se reparten el trabajo metabólico, lo que permite una mayor especialización y más eficacia en el desempeño de sus funciones. Orgánulo Composición Estructura Función Límite celular: aislamiento Membrana simple Recepción de estímulos Membrana de lípidos y Membrana cerrada Carga eléctrica celular plasmática proteínas Entrada y salida de sustancias de pequeño tamaño Citoplasma Medio interno Líquido de Trasporte de sustancias Hialoplasma Agua y solutos viscosidad variable Metabolismo de muchas sustancias Orgánulos pequeños Ribosomas ARN y Proteínas En citoplasma, REG Síntesis de proteínas y mitocondrias Membranas y Síntesis de proteínas de Sacos o tubos Retículo contenido secreción cerrados endoplasmático A veces con Síntesis de lípidos de secreción Estructura cambiante ribosomas Aislamiento de sustancias Empaquetamiento de sustancias Membranas Grupo de Aparato de golgi Formación de lisosomas y contenido membranas apiladas vesículas de secreción Vesículas de Membranas Vesículas y Digestión intracelular secreción contenido contenido Vertido de sustancias al exterior Lisosomas Trasporte de sustancias Estructura celular. Forma Microtúbulos Proteínas Tubos huecos Formación de centriolos Formación de cilios y flagelos 12 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. Estructura celular Fibras de distinto Microfilamentos Proteínas Movimientos celulares grosor Anclaje de orgánulos Doble membrana Contenido Orgánulos grandes Mitocondrias Respiración celular Ribososmas y con doble membrana ADN Núcleo Membrana Membrana y Membrana doble con Regulación de entrada y salida nuclear poros poros de sustancias del núcleo Cromatina ADN, Proteínas, Largos filamentos Información genética cromosomas ARN Nucleolo ARN proteínas Grumos Formación de ribosomas Funciones Generales de la Célula La célula como “unidad fisiológica de los seres vivos´´ cumple las mismas funciones que éstos, que se pueden englobar en tres apartados: FUNCIONES DE RELACIÓN: Son las que le permiten a la célula captar estímulos del medio extracelular y elaborar respuestas adecuadas a estos estímulos para su supervivencia. Para ello, la célula necesita poseer una serie de receptores de señales para captar estos estímulos. Los receptores de señales son proteínas transmembranales situadas en la superficie externa de la membrana citoplasmática que captan de modo específico los estímulos del medio extracelular. Una vez captados estos estímulos, la célula ha de interpretarlos mediante un sistema de traducción de señales y, posteriormente, ha de dar una respuesta, entre las cuales encontramos los movimientos. FUNCIONES DE NUTRICIÓN Mediante las cuales, la célula, intercambia con el medio la materia y energía necesaria para su mantenimiento. * La nutrición autótrofa celular comprende los siguientes procesos: intercambio de sustancias a través de la membrana, metabolismo, transporte de sustancias y excreción de los productos del metabolismo. * La nutrición heterótrofa celular comprende, además, la captura e ingestión del alimento, la digestión y la defecación de las sustancias no digeridas. FUNCIONES DE REPRODUCCIÓN La célula es la unidad reproductora de todos los seres vivos. El crecimiento, desarrollo y reproducción de los organismos unicelulares y pluricelulares viene condicionado por la reproducción celular. Toda célula procede de otra célula. Existen diferentes tipos de división celular: o Mitosis: Mecanismo de división celular caracterizado por que una célula, una vez cumplido su ciclo vital, se divide en dos células idénticas entre sí e idénticas a la célula progenitora. Este tipo de división pueden 13 Antonio Barrera  Anatomía Aplicada. realizarlo todo tipo de células y se utiliza para crecer o reemplazar las células que van muriendo. o Meiosis: la realizan sólo las células diploides reproductoras que van a originar los gametos. Origina células haploides todas ellas ligeramente diferentes entre sí. Orgánulos celulares de la célula animal 14 Antonio Barrera