SUSANA SERRADILLA IES LAS VIÑAS. MANILVA. ORGANIZACIÓN BÁSICA DEL CUERPO HUMANO

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1 SUSANA SERRADILLA IES LAS VIÑAS. MANILVA. ORGANIZACIÓN BÁSICA DEL CUERPO HUMANO

2 ORGANIZACIÓN BÁSICA DEL CUERPO HUMANO Características diferenciales de los seres vivos Los niveles de organización biológica Especialización celular Composición química de los seres vivos Estructura y función tisular Órganos y sistemas Organización general del cuerpo humano Adaptaciones generales al ejercicio

3 1.- Características diferenciales de los seres vivos Búsqueda continua para descubrir la naturaleza de la vida SERES VIVOS Orden y complejidad molecular Niveles de organización Seres celulares Automantenimiento y procesamiento de la energía. Función de relación. Sensibilidad Reproducción Ciclo vital

4 1.- Características diferenciales de los seres vivos Orden y complejidad molecular. Estructura muy organizada tanto en su composición como funcionamiento. Formados por átomos y moléculas que no existen en la materia no viva Niveles de organización. La materia viva se organiza en niveles jerárquicos en orden creciente de complejidad, desde la escala microscópica hasta una escala más global. Somos seres celulares. Todos los seres vivos están formados por células. Todo lo que hace un ser vivo lo hacen sus células. Automantenimiento y procesamiento de la energía. Los seres vivos intercambian materia y energía con el entorno mediante reacciones químicas (metabolismo) que le permiten realizar sus procesos vitales.

5 1.- Características diferenciales de los seres vivos Función de relación. Sensibilidad. Respuesta al medio ambiente. Todos los seres vivos somos capaces de detectar y reaccionar ante los cambios que se producen en nuestro entorno. La función de relación se produce tanto a nivel celular, como de órganos o de organismo. Percibimos cambios internos o externos y somos capaces de elaborar respuestas. La posibilidad de respuesta proporciona a los organismos la capacidad de AUTORREGULACIÓN HOMEOSTASIS

6 1.- Características diferenciales de los seres vivos Función de reproducción. Los seres vivos solo proceden de otros seres vivos mediante reproducción. La materia viva tiene capacidad de crear copias de si mismos que permitan perpetuarse en el tiempo. Con la función de reproducción se relacionan: CRECIMIENTO DESARROLLO HERENCIA EVOLUCIÓN HERENCIA VARIACIÓN EVOLUCIÓN BIOLÓGICA

7 1.- Características diferenciales de los seres vivos Ciclo vital. Los seres vivos atraviesan diferentes etapas a lo largo de su vida. Organismos con reproducción sexual: formación célula huevo o cigoto fases embrionarias o larvarias - adulto Organismos reproducción asexual. Aumento de tamaño y replicación de estructuras

8 1.- Características diferenciales de los seres vivos TODOS LOS SERES VIVOS CON CAPACES DE MANTENER Y PERPETURAR SU COMPOSICIÓN A PESAR DE LOS CAMBIOS AMBIENTALES Y SON CAPACES DE REPRODUCIRSE. LAS FUNCIONES VITALES DE LOS SERES VIVOS ESTÁN CONTROLADAS, EN PARTE, POR PROGRAMAS GENÉTICOS

9 2.- Los niveles de organización biológica Cada nivel superior está formado por unidades de nivel inferior precedente y tiene su propia estructura interna. El todo es más grande que la suma de sus partes. Las propiedades de cualquier nivel no pueden obtenerse a partir del conocimiento de las propiedades que lo componen. En la materia viva los átomos y las moléculas se combinan según patrones que no existen en la materia inerte

10 2.- Los niveles de organización biológica EMERGENCIA = Aparición de nuevas propiedades Con cada paso hacia arriba en las jerarquías de orden biológico, emergen nuevas propiedades que no estaba presentes en el nivel inmediatamente inferior NIVEL CÉLULA ORGANISMO POBLACIÓN ECOSISTEMA PROPIEDADES EMERGENTES Síntesis de macromoléculas, división celular (mitosis, meiosis), duplicación cromosomas Estructura, función y coordinación Estructuras sociales, relaciones intraespecíficas, sistemas de emparejamiento, distribución por edades Productividad, ciclo de la materia

11 2.- Los niveles de organización biológica Las propiedades emergentes no son exclusivas de la vida si son especialmente difíciles de estudiar por la complejidad inigualable de los sistemas biológicos SEPARAR LAS PARTES INFORMACIÓN INCOMPLETA REDUCCIONISMO BIOLOGÍA DE SISTEMAS

12 2.- Los niveles de organización biológica AMPLIAR CON EL CUADERNO

13 2.- Los niveles de organización biológica AMPLIAR CON EL CUADERNO

14 3.- La especialización celular DIFERENCIACIÓN CELULAR: conjunto de procesos que ocurre durante el desarrollo embrionario, por los que las células de un organismo pluricelular se especializan La especialización de una célula supone: Realizar un trabajo determinado. Desarrollar una forma característica Producir cambios en su citoplasma La especialización celular conlleva una división del trabajo y una pérdida de independencia, de forma que las células especializadas no pueden vivir aislados del organismo

15 3.- La especialización celular Las colonias no alcanzan el nivel de tejido ya que las células ni se diferencian ni especializan. Las células de una colonia son similares y siguen manteniendo su independencia, aunque puede existir una cierta distribución de tareas

16 Todo el Universo conocido está formado por los mismos elementos químicos (distinta proporción). No existen átomos exclusivos de los seres vivos. BIOELEMENTOS o elementos biogénicos (70)

17 Siempre presentes C, H, O, N, P,S BIOELEMENTOS MAYORITARIOS PRIMARIOS SECUNDARIOS Mg, Ca, K, Na,Cl BIOELEMENTOS ESENCIALES Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn OLIGOELEMENTOS No superan 0,1% NO ESENCIALES

18 El Carbono puede formar 4 enlaces covalentes, dirigidos hacia los vértices de un tetraedro METANO Forma estructuras de gran complejidad y de importancia vital para los seres vivos

19 Átomos de los bioelementos Unidos por enlaces iónicos Unidos por enlaces covalentes Sales minerales Agua GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS NUCLEÓTIDOS PRINCIPIOS INMEDIATOS NO EXCLUSIVOS DE LA MATERIA VIVA PRINCIPIOS INMEDIATOS EXCLUSIVOS DE LA MATERIA VIVA

20 Molécula más abundante de la materia viva. La cantidad de agua en un tejido u órgano suele depender de su actividad. El contenido en agua es superior en células embrionarias y disminuye con el envejecimiento celular. El 60% del peso de un hombre adulto es agua

21 Obtención de agua= agua exógena + endógena. Como consecuencia de las propiedades de la estructura del agua, ésta realiza funciones biológicas imprescindibles: Principal disolvente biológico Función metabólica Función estructural Función mecánica amortiguadora Función de transporte Función termorreguladora

22 Pueden encontrarse en forma sólida o disuelta. Las sales sin disolver forman estructuras como los huesos, dientes y otolitos (protección y sostén) Las sales disueltas presentan sus moléculas disociadas en forma de iones. Los iones mantienen su grado de salinidad constante dentro del organismo e intervienen en funciones como la trasmisión del impulso nervioso o la contracción muscular.

23 Los iones más frecuentes en la materia viva son: Aniones (-) cloruros, fosfatos, carbonatos, bicarbonatos y nitratos Cationes (+) sodio, calcio, magnesio, hierro y potasio Algunas funciones generales de las sales solubles son: Mantener el grado de salinidad en los organismos Regular la actividad enzimática. Activan o inhiben reacciones bioquímicas. Cofactores enzimáticos (cinc, calcio, hierro, magnesio ) Regular la presión osmótica y el volumen celular. Estabilizar las dispersiones coloidales Generar potenciales eléctricos. Diferencia de cargas entre el medio interno y externo que genera un potencial de membrana. Regular el ph. Disoluciones amortiguadores o tampones.

24 La mayoría de las macromoléculas son polímeros constituidos a partir de monómeros POLÍMERO MONÓMERO MONÓMERO HIDRÓLISIS (Adición de moléculas de agua) Enlaces covalentes

25 Contienen átomos de C, H, O y excepcionalmente N, S o P. Monosacáridos o polímeros de monosacáridos. F. Estructural. Componentes de receptores de membrana, de la pared vegetal y bacteriana, tejido conectivo y de nucleótidos. Celulosa. F. Energética. Nutriente celular, reserva energética. Intermediarios metabólicos. En humanos, la función de los glúcidos es fundamentalmente energética. Glucógeno. Otras funciones.vdefensiva (inmunoglobulinas), hormonal (hormona luteinizante, FSH), industrial (goma arábiga), anticoagulante (heparina)

26 No se componen de polímeros. Propiedades físicas: sustancias untuosas al tacto, escasamente solubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Compuestos fundamentalmente de hidrocarburos (C,H,O y en ocasiones P, S) Moléculas hidrófobas Funciones principales: Estructurales Energéticas Vitamínicas Hormonales Lipos: grasa

27 Ácidos orgánicos monocarboxílicos. Número par de átomos de carbono. CH 3 -(CH 2 ) n -COOH n= En función de la presencia o no de dobles enlaces hablamos de ácidos grasos saturados e insaturados

28 Saturados Sin dobles enlaces Suelen ser sólidos a temperatura ambiente Palmítico C 16 (manteca cacao, grasas animales) Esteárico C 18 (manteca karité, grasas animales) Ácido decanoico C 10 (leche de los mamíferos) Insaturados Uno o más dobles enlaces (poliinsaturados) Generalmente líquidos a temperatura ambiente Monoinsaturados. Ácido oleico (C 18 ). Aceite de oliva. Más abundante en las membranas plasmáticas de las células animales. Poliinsaturados. Linoleico, linolénico (C 18 ) y araquidónico(c 20 ). Esenciales. (No sintetizados por los mamíferos, si por los vegetales.

29 No son polímeros. Moléculas grandes que se ensamblan a partir de moléculas más pequeñas mediante reacciones de deshidratación MONOACILGLICÉRIDOS DIACILGLICÉRIDOS TRIACILGLICÉRIDOS GLICEROL ÁCIDOS GRASOS

30 Son moléculas apolares y prácticamente insolubles en agua, debido a que los grupos hidroxilo de la glicerina, que son apolares están unidos mediante un enlace éster a los grupos carboxilo de los ácidos grasos. Una grasa producida a partir de ácidos grasos saturados se llama GRASA SATURADA y la procedente de ácidos grasos insaturados, GRASAS INSATURADAS aceites hidrogenados? grasas animales o vegetales? son buenas o malas?

31 GRASAS SAURADAS La mayoría de las grasas animales. Puntos de fusión elevados y a temperatura ambiente suelen ser sólidas. Mantequilla y sebos animales Su consumo excesivo contribuye al desarrollo de ATEROSCLEROSIS GRASAS INSATURADAS Punto de fusión bajo y suelen se líquidas a temperatura ambiente. Las grasas de las plantas (semillas y frutos) y los peces se denominan ACEITES.

32 ACEITES VEGETALES HIDROGENADOS Grasas insaturadas convertidas en saturadas de forma sintética por adición de hidrógenos. Manteca de cacahuete y margarina se hidrogenan para evitar que los lípidos se separen y pasen a su forma líquida La hidrogenación produce además dobles enlaces trans que pueden contribuir aún más que las grasas saturadas a la aterosclerosis CUIDADO

33 Principal reserva energética. Vegetal. Vacuolas. Animal. Adipocitos Aporte energético 9 kcal (37,62kjul) vs 3,75 kcal (17,68 kjul) de los glúcidos. Amortiguación y aislante térmico. El tejido adiposo amortigua órganos vitales como los riñones y una capa de grasa debajo de la piel aísla el cuerpo.

34 Colas hidrófoba Cabeza hidrófila 4.- Composición química de los seres vivos Fosfato Glicerol Colina La diversidad fosfolipídica se basa en diferencias en los ácidos grasos y en los grupos unidos a la cabeza, al fosfato ANFIPÁTICOS. Carácter ambivalente con el agua Ácidos grasos Cabeza hidrófila Cola hidrófoba FOSFATIDILCOLINA

35 Cuando se añaden fosfolípidos al agua forman una doble capa BICAPA que protege sus porciones hidrófobas del agua Su carácter anfipático los hace idóneos para formar MEMBRANAS CELULARES. (Componentes principales)

36 Lípidos que se caracterizan por un esqueleto de carbono formado por 4 anillos fusionados. Se diferencian entre sí por la posición de los dobles enlaces, el tipo de grupos funcionales sustituyentes en el anillo y las posiciones en las que se encuentran. Los más importantes son: Esteroles Hormonas esteroideas Ácidos biliares

37 COLESTEROL Membrana plasmática de las células animales. En la sangre se une a lipoproteínas del plasma Mantiene la fluidez de las propiedades de la membrana plasmática frente a las fluctuaciones de temperatura. Precursor a partir del cual se sintetizan otros esteroles como las hormonas sexuales de los vertebrados VITAMINA D Derivada del colesterol. Implicada en la regulación de los procesos de absorción de Ca y P. Carencia: raquitismo

38 Derivan del colesterol Carácter hidrofóbico (libre circulación membranas) Hormonas sexuales: testosterona, estrógenos, progesterona Corteza suprarrenal: aldosterona, cortisol

39 Derivan del colesterol En humanos, ácido cólico y desoxicólico. Componen la bilis. Actúan como detergentes en el intestino delgado provocando una emulsión de las grasas

40 Aisladas por primera vez (1930) en secreciones prostáticas. Se sintetizan en el propio tejido a partir de fosfolípidos de membrana. Funciones (a veces, antagónicas): Vasodilatadoras, regulación presión arterial. Procesos inflamatorios que provoquen fiebre, rubor, edema, dolor Estimulan producción de mucus intestinal Estimulan la contracción de la musculatura lisa Procesos de coagulación sanguínea

41 Insolubles en agua Funciones de protección y revestimiento Vertebrados: recubren e impermeabilizan piel, pelo y plumas Industrialmente: lanolina, aceite de esperma de cachalote (suavizantes y lubricantes)

42 RESUMEN FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS ESTRUCTURAL. Fosfolípidos. Membranas celulares. ENERGÉTICAS. Principal reserva energética de animales y vegetales VITAMINAS. A,D, E,K HORMONALES. Las hormonas sexuales derivan del colesterol.

43 Son las moléculas estructuralmente más complejas que se conocen. Biomoléculas más abundantes en las células (50%) Polímeros formados por la unión de aminoácidos. (20 aa). Su orden viene determinado por el ADN y es esencial para la función de las proteínas. Una proteína se componen de uno o más polipéptidos (polímeros de aa) plegados y enrollados en conformaciones específicas Cadena lateral Grupo amino Carbono alpha Grupo carboxilo J.J. Berzelius Proteios: primer lugar primero principal

44 Aminoácidos. Compuestos orgánicos sencillos, de bajo peso molecular, formados por C, H,O, N. Existen 20 aa proteicos y unos 150 no proteicos libres o combinados en las células y tejidos. Sólo algunos aa proteicos pueden ser sintetizados por los organismos heterótrofos.

45 AMINOÁCIDOS ESENCIALES EN EL SER HUMANO FENILALANINA ISOLEUCINA LEUCINA LISINA HISTIDINA METIONINA TREONINA TRIPTÓFANO VALINA Aminoácidos esenciales. Deben ser ingeridos con la dieta. Los alimentos fuente de aa esenciales son: carne, huevos, queso y productos de origen animal. Legumbres: deficitarias en triptófano, metionina y cisteína. Arroz: deficitario en isoleucina y lisina

46 Secuencia lineal de aa Alpha hélice: estructura en espiral estable Alineación en zig-zag Forma que adopta la proteína en el espacio Varias cadenas unidad entre si por diversos enlaces

47 Solubilidad. Proteínas fibrosas: insolubles en agua. Proteínas globulares: hidrosolubles Desnaturalización. Rotura de enlaces que mantienen el estado nativo de la molécula perdiéndose las estructuras secundarias, terciarias o cuaternarias. Al perder la estructura la proteína pierde su función biológica. En ocasiones la situación es reversible: RENATURALIZACIÓN Suele precipitar Especificidad. Propiedad más característica. -Especificidad de función: pequeñas variaciones en la secuencia de aa puede provocar la funcionalidad de la proteína. -- Especificidad de especie: existen proteínas exclusivas de cada especie. (Insulina)

48 Capacidad amortiguadora. Comportamiento anfótero (ácidos o bases). Las proteínas son capaces de amortiguar las variaciones del ph del medio en el que se encuentran

49 Gran diversidad estructural supone gran variedad de funciones. Una proteína puede realizar más de una función RESERVA. Algunas proteínas almacenan aa para utilizarlos como elementos nutritivos o colaborar en la formación del embrión: ovoalbúmina, caseína) CONTRÁCTIL La actina y la miosina llevan a cabo la contracción muscular y posibilitan el movimiento de las células (movimiento bacterias, esperma ) La dineína permite movimiento de los cilios.

50 TRANSPORTE Existen proteínas que se unen a diversas sustancias y las transportan a través de un medio acuoso. Lipoproteínas (lípidos), citocromos, (electrones) hemoglobina (oxígeno), mioglobina (oxígenos en los músculos) y seroalbúmina (ácidos grasos) HEMOGLOBINA LIPOPROTEÍNAS

51 PROTECTORA O DEFENSIVA. Coagulación sanguínea. (Trombina y fibrinógeno). Defensa frente a infecciones (inmunoglobulinas o anticuerpos). TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES. Proceso por el cual una célula produce una respuesta a una señal extracelular. Rodopsina.

52 HORMONAL. Insulina y glucagón que controlan el metabolismo de la glucosa o la somatotropina que permite el crecimiento corporal. ESTRUCTURAL. Funciones de sostén. COLÁGENO GLUCOPROTEÍNAS HISTONAS TUBULINA COLÁGENO ELASTINA QUERATINA Membrana celular Cromosomas Citoesqueleto, huso mitótico, movimientos células Tejidos conjuntivos. Resistencia mecánica Cartílago Epidermis

53 ENZIMÁTICA. Catalizadores bioquímicos. Aumentan la velocidad de las reacciones químicas que ocurren en la célula. Enzimas digestivas (hidrólisis de los polímeros de los alimentos) HOMEOSTÁTICA. Capaces de mantener el equilibrio interno. Colabora en el mantenimiento del ph RECONOCIMIENTO DE SEÑALES QUÍMICAS. Superficie exterior de las membranas celulares, capaces de reconocer hormonas, neurotransmisores, antígenos, virus, bacterias

54 Macromoléculas de polinucleótidos. Monómeros: NUCLEÓTIDOS. Un nucleótido está formado por: BASES NITROGENADAS PENTOSA GRUPO FOSFATO

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57 ADN PENTOSA Desoxirribosa A,T, C,G Doble cadena complementaria y antiparalela Transmisión de la información genética ARN PENTOSA Ribosa A,U,C,G Cadena simple Expresión de la información contenida en el ADN mediante la síntesis de proteínas

58 Además de los nucleótidos que integran los ácidos nucleicos, existen otros de gran importancia biológica, se denominan nucleótidos no nucleicos. Se encuentran libres en las células e intervienen en el metabolismo y en su regulación como activadores de enzimas, soportando energía química en las reacciones celulares y como coenzimas. ADP y ATP AMPc Coenzima A Moléculas transportadoras de energía Segundo mensajero. Transmite y amplifica las señales que le llegan a través de la sangre mediante hormonas Reacciones enzimáticas implicadas en el metabolismo celular, como trasnportador de grupos acilo procedentes de los ácidos orgánicos