UNIDAD 1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN Y BASE MOLECULAR DE LA VIDA

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1 UNIDAD 1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN Y BASE MOLECULAR DE LA VIDA CONTENIDOS (ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE): - Identifica y clasifica los distintos bioelementos y biomoléculas presentes en los seres vivos. - Diferencia y clasifica los diferentes tipos de biomoléculas que constituyen la materia viva y las relaciona con sus respectivas funciones biológicas en la célula. CUADERNO: Todos los contenidos de esta unidad, que se vieron mediante una presentación, están recogidos en las fichas siguientes. 1

2 01. NIVELES DE ORGANIZACIÓN Y BASE MOLECULAR DE LA VIDA Qué es la vida? Los biólogos señalan tres atributos para diferenciar la vida de la "no vida". Reproducción: capacidad de autorreplicarse, es decir, de originar copias de sí mismo. Metabolismo: capacidad de automantenerse incorporando materia y energía del medio y utilizarla para construir sus propios componentes. Separación física del medio: todas las moléculas necesarias para la vida están contenidas en un recipiente, la célula, que se encuentra delimitada por una membrana. Qué tenemos en común todos los seres vivos? La misma composición química (unidad 1) La misma estructura básica: la célula (unidad 2) Las mismas funciones básicas: Nutrición (unidades 2, 6, 9 y 10) Relación (unidades 7 y 8) Reproducción (unidades 2, 7 y 11) Mismo origen evolutivo (visto en 4º ESO) Qué se creía antiguamente sobre las características que definen a los seres vivos? A partir de 1707 se enfrentaban dos posturas: los vitalistas y los mecanicistas. Qué postura era más correcta? Friedrich Wöhler fue el primero en sintetizar, en 1828, una molécula orgánica: la urea. Edward Buchner, en 1897, consiguió fermentaciones con una sustancia extraída de la levadura (enzimas). Los seres vivos siguen las reglas de la física y la química. 01. Niveles de organización de los seres vivos 2

3 Esquema general: 02 Nivel molecular: los bioelementos 02.1 Bioelementos primarios o fundamentales 02.2 Bioelementos secundarios 02.3 Oligoelementos 03 Nivel molecular: biomoléculas inorgánicas 03.1 Agua 03.2 Sales minerales 04. Nivel molecular: biomoléculas orgánicas 04.1 Glúcidos 04.2 Lípidos 04.3 Proteínas 04.4 Ácidos nucleicos 04.5 Vitaminas 02. Nivel molecular: los bioelementos No son exclusivos de los seres vivos Bioelementos primarios (97-98% del total) Son: C, H, O, N, P, S Indispensables para la formación de biomoléculas 02.2 Bioelementos secundarios (2-3% del total) Son: Ca, Na, K, Mg, Cl Forman las sales minerales Oligoelementos (elementos vestigiales, <0,1%) Son: Fe, Mn, I, Cu, Zn... hasta 60 Necesarios para las funciones biológicas. Biología y Geología 1º Bachillerato 3

4 03. Nivel molecular: las biomoléculas inorgánicas No son exclusivas de los seres vivos Agua (H 2O) Forma el 70-90% de la masa de los seres vivos. Características: Es una molécula neutra (número de protones igual al de electrones), pero estas cargas no se reparten uniformemente, predominan las cargas negativas en la zona del átomo de O y las positivas en la zona de los átomos de H. Por ello se dice que es un dipolo eléctrico (molécula polar). Esta característica le permite formar unos enlaces débiles, llamados puentes o enlaces de hidrógeno, con otras moléculas de agua u otras sustancias y así tener unas funciones características. 4

5 Funciones: Disolvente: disocia compuestos iónicos y los disuelve, al igual que dispersa y disuelve sustancias polares. Además, todas las reacciones metabólicas ocurren en disolución acuosa. Medio de transporte de nutrientes y desechos. Estructural: actúa como esqueleto hidrostático. Termorreguladora: amortigua los cambios de temperatura. Reactivo químico Sales minerales Sus funciones dependen de su facilidad para disociarse. Sales insolubles (precipitadas): - Forman estructuras: - Huesos y dientes (fosfato cálcico). - Caparazones (carbonato cálcico). Sales solubles (disueltas): - Participar en reacciones químicas o procesos fisiológicos (impulso nervioso, contracción muscular). - Amortiguar cambios de ph. - Regular el equilibrio osmótico. Qué es la ósmosis? 5

6 Proceso por el que entre dos disoluciones de diferente concentración separadas por una membrana semipermeable (deja pasar el disolvente pero no el soluto), se produce un flujo neto de disolvente desde la disolución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica), hasta que ambas alcanzan la misma concentración (isotónicas). La presión osmótica es la presión necesaria para contrarrestar el paso del agua. La ósmosis es responsable de procesos como la absorción de agua por las raíces o la formación de la orina, entre otros. 04. Nivel molecular: las biomoléculas orgánicas Son exclusivas de los seres vivos (materia viva) Glúcidos Formados por C, H, O. Fórmula general C nh 2nO n o (CH 2O) n Tipos y funciones: Monosacáridos: - Formados por una molécula. - Son una fuente de energía de utilización directa (glucosa, fructosa, galactosa). - Algunos tienen función estructural (ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN). 6

7 Disacáridos: - Formados por la unión de dos monosacáridos - Son una reserva de energía de rápida utilización (lactosa: galactosa + glucosa; sacarosa: glucosa + fructosa; maltosa: glucosa + glucosa). Polisacáridos: - Formados por la unión de muchos monosacáridos - Son una reserva de energía de utilización no inmediata (almidón en vegetales y glucógeno en animales). - Otros forman estructuras (celulosa en la pared de las células vegetales y quitina en la pared celular de los hongos o el exoesqueleto de artrópodos). 7

8 04.2 Lípidos Conjunto de compuestos muy diverso formados por mayoritariamente por C e H, también por O y, algunos, además, P, N, S. Tienen poca o nula polaridad, por lo que son insolubles en agua (hidrófobos). Tiene baja densidad. Tipos y funciones: Ácidos grasos: Formadas por una cadena hidrocarbonada (CH 3-CH 2-CH 2 ), que es apolar, y que termina con un grupo carboxilo ( COOH), que es polar. Forman parte de otros tipos de lípidos. Grasas: Formadas por la unión de una molécula de glicerina con uno, dos o tres moléculas de ácidos grasos. Función energética: 1 gr de grasa produce el doble de energía que 1 gr de glúcidos. Reserva de energía a largo plazo (tejido adiposo). Aislantes térmicos y mecánicos: capa de grasa bajo la piel. Fosfolípidos (glicerofosfolípidos): Formados por una molécula de glicerina unida, por un lado, a dos ácidos grasos y, por otro, a un grupo fosfato (H 3PO 4) que, a su vez, se unen a una molécula polar. Estas moléculas son anfipáticas (bipolares): los ácidos grasos son apolares (hidrófobos) y el resto de la molécula es polar (hidrófilo). Son la base estructural de las membranas celulares. 8

9 9 Biología y Geología 1º Bachillerato

10 Esteroles: Son derivados de una molécula de estructura compleja. Son: Colesterol: forma parte de las membranas celulares animales y proporciona estabilidad. Vitamina D: regula la absorción de Ca. Hormonas sexuales: función reguladora Proteínas Formadas por C, H, O, N y con frecuencia P, S y oligoelementos. Son las moléculas orgánicas más abundantes. Formadas por la unión de moléculas llamadas aminoácidos, de los que existen 20. El número de aminoácidos que forman una proteína es muy variable. Las funciones de las proteínas son muy variadas y dependen de su conformación nativa, que es la forma tridimensional que adopta la proteína en el medio celular. Si varían las condiciones de este medio, la conformación puede variar y perderse la función (desnaturalización). Esta forma depende de la estructura primaria o secuencia de aminoácidos, es decir: cuántos aminoácidos la forman, cuáles son y cómo están ordenados. 10

11 Funciones: Forman estructuras: Membranas y orgánulos celulares Estructuras extracelulares (colágeno, queratina) Mensajeras: hormonas como la adrenalina o insulina De transporte: como la hemoglobina (oxígeno) o la HDL (lípidos) Defensa inmunitaria: mediante anticuerpos específicos (inmunoglobulinas) Movimientos: actina y miosina en el músculo Catalítica (enzimas): Regulan y aceleran las reacciones químicas No intervienen como reactivos, y se recuperan al final de la reacción en las mismas condiciones que al principio 11

12 04.4 Ácidos nucleicos Compuestos por C, H, O, N, P. Formados por la unión de moléculas llamadas nucleótidos, de los que hay cuatro tipos en cada ácido nucleico. Los nucleótidos están formados por la unión de: Monosacárido: ribosa (ARN) o desoxirribosa (ADN). Base nitrogenada: A, T, C, G (ADN) o A, U, C, G (ARN) Una molécula de ácido fosfórico (H 3PO 4) Tipos y funciones: ADN (ácido desoxirribonucleico). Se encuentra en el núcleo y en mitocondrias y cloroplastos y: Almacena la información genética. La transmite a las células hijas. Controla desde el núcleo la síntesis de proteínas. ARN (ácido ribonucleico). Se encuentra en el núcleo y el citoplasma y: Interviene en la síntesis de proteínas con la información proporcionada por el ADN. 12

13 04.5 Vitaminas Sustancias de naturaleza variada. Se necesitan en muy pequeñas cantidades. Imprescindibles para las funciones biológicas. Tipos: Biología y Geología 1º Bachillerato Liposolubles Se almacenan en el organismo Su exceso puede originar trastornos No es necesario un aporte diario Las deficiencias se manifiestan lentamente Son las vitaminas A, D, E y K Hidrosolubles No se almacenan en el organismo Su exceso se elimina por la orina Es necesario un aporte diario Las deficiencias se manifiestan rápidamente Son las vitaminas del complejo B y la C 13