Composición y Organización de los seres vivos

Composición de los seres vivos.

El nivel celular es el nivel estructural más sencillo que puede realizar las funciones de la vida, pero si la célula es un ser vivo se debe a que en ella se están produciendo continuamente numerosas reacciones químicas entre la gran variedad de moléculas que la forman.

Los compuestos que caracterizan a los seres vivos son las moléculas orgánicas, que reciben este nombre porque en un principio sólo se podían obtener a partir de los organismos (salvo alguna excepción como el metano: CH4)

Los bioelementos.

Las moléculas orgánicas están formadas por una serie de elementos que, aunque también forman parte de la materia no viva, son particularmente abundantes en los seres vivos, de ahí que se les llamen bioelementos

Materia orgánica e inorgánica.

El elemento fundamental de la materia orgánica es el carbono (C.) Pero además para que una molécula pueda ser considerada molécula orgánica, el carbono debe estar unido directamente con el hidrógeno (H) Además en estas moléculas el carbono se combina consigo mismo, lo que puede dar lugar a largas cadenas hidrocarbonatadas que pueden ramificarse e incluso cerrarse formando anillos.

En general las moléculas orgánicas son más grandes que las inorgánicas.

En las moléculas orgánicas el carbono puede unirse también al oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y algunos más, con lo cual la diversidad de las moléculas orgánicas es casi infinita. Esta variedad no se refiere sólo a su diferente tamaño y estructura sino a la diversidad de funciones que realizan.

Un aspecto fundamental que diferencia a las moléculas orgánicas de las inorgánicas es su contenido energético. Para mantener unidos los átomos en las moléculas orgánicas se necesita una energía que queda almacenada en los enlaces. Cuando se rompen estos enlaces se libera la energía.

Concepto de macromolécula.

Las macromoléculas se forman por la unión de moléculas sencillas que podemos considerar como las unidades de éstas grandes moléculas.

Una macromolécula puede estar formada por unidades sencillas todas iguales, como es el caso del almidón formado por cientos o miles de moléculas de glucosa. Pero otras

veces las macromoléculas están formadas por distintos tipos de unidades que pueden repetirse en determinado orden, tal es el caso de las proteínas formadas por la unión de una treintena de aminoácidos distintos y de los ácidos nucleicos, formados por la unión de cuatro nucleótidos distintos.

Principales moléculas orgánicas: glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos.

Los glúcidos son, en su mayoría, utilizados por los seres vivos como fuente de energía. Algunos de ellos son pequeñas moléculas de sabor dulce, razón por la cual se les llama azúcares, como, por ejemplo la glucosa, mientras que otros son grandes moléculas formadas por la unión de unidades menores, como es el caso del almidón o la celulosa.

Los lípidos incluyen una gran variedad de moléculas que tienen en común ser insolubles en agua. Entre los más frecuentes y conocidos están las grasas que actúan como reserva de energía.

Los prótidos realizan una gran variedad de funciones debido a que las proteínas pueden ser muy diversas entre sí. Destacaremos su importancia como constituyente estructural fundamental de los seres vivos.

Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) se encuentran en el núcleo de la célula. Podemos decir que son las moléculas más importantes de los seres vivos porque contienen las instrucciones que determinan todo el ser vivo. Son macromoléculas formadas por sólo cuatro unidades (nucleótidos) que se repiten cientos de miles de veces en un cierto orden. El orden en que están colocadas estas unidades determinan el código genético.

Moléculas inorgánicas presentes en los seres vivos.

Las reacciones químicas propias de la vida que se dan entre las moléculas orgánicas no serían posibles sin la presencia y la participación de una molécula sencilla: el agua (H2O), que además es la molécula más abundante en los seres vivos.

Otro componente inorgánico de los seres vivos, aunque se encuentra en cantidades pequeñas, son las sales minerales. Entre las más importantes podemos citar los cloruros (Cl-), fosfatos (PO4-) y carbonatos (CO3-2) A pesar de su pequeña proporción, su función es muy importante, por lo que son imprescindibles.

Organización de los seres vivos

Los seres vivos tienen difentes niveles de organización, que son, según el tipo de organismo:

– Organelos. Un organelo es un órgano pequeño o compartimiento que posee su propia membrana y realiza una función específica dentro de una célula.

– Células. Una célula es la unidad estructural y funcional de toda forma de vida.

– Tejidos. Un tejido es un conjunto de células semejantes, que realizan coordinadamente una función o un conjunto de funciones específicas.

– Órganos. Un órgano es un conjunto de tejidos organizados en una unidad estructural y funcional de un organismo.

– Sistemas. Un sistema es un conjunto de órganos que realizan coordinadamente una función específica.

Ahora, su composición molecular (biomoléculas) es la siguiente:

- Carbohidratos

- Lípidos

- Proteínas

- Ácidos nucleicos

Y su composición química (bioelementos) es:

Elemento/Símbolo/Porcentaje acumulado:

Hidrógeno...H......62.38 Oxígeno......O......25.55 Carbono......C......9.42 Nitrógeno....N......1.35 Calcio.........Ca.....0.24 Fósforo.......P......0.20 Cloro..........Cl......0.08 Potasio.......K......0.06 Azufre........S.......0.05 Sodio.........Na......0.04 Magnesio...Mg...0.01

Manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, zinc, boro, aluminio, vanadio, molibdeno, yodo, silicio, estroncio, cromo, flúor, selenio y otros 0.62 = 100 %.

Hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno son los cuatro elementos más abundantes en la célula (98.70 %). Poseen propiedades químicas que los hacen excepcionalmente adecuados para formar moléculas muy diversas y lograr estructuras complejas altamente organizadas que son características de los seres vivos.

La vida en una célula

Las células se clasifican según la complejidad que presentan en su estructura. De este modo se distinguen:

· Célula procariota

· Célula eucariota.

Según el número de células que presenten los organismos pueden ser de dos tipos:

· Organismos unicelulares

· Organismos pluricelulares

Citología

La citología o biología celular es la rama de la biología que estudia las células en lo que concierne a su estructura, sus funciones y su importancia en la complejidad de los seres vivos. Citología viene del griego κύτος (célula).

Con la invención del microscopio óptico fue posible observar estructuras nunca antes vistas por el hombre, las células. Esas estructuras se estudiaron más detalladamente con el empleo de técnicas decitoquímica y con la ayuda fundamental del microscopio electrónico.

Forma y tamaño de las células

La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN). Las células tienen la capacidad de realizar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción (ver t13).

La forma de las células está determinada básicamente por su función. La forma puede variar en función de la ausencia de pared celular rígida, de las tensiones de uniones a células contiguas, de la viscosidad del citosol, de fenómenos osmóticos y de tipo de citoesqueleto interno.

El tamaño de las células es también extremadamente variable. Los factores que limitan su tamaño son la capacidad de captación de nutrientes del medio que les rodea y la capacidad funcional del núcleo.

Cuando una célula aumenta de tamaño, aumenta mucho más su volumen (V) que su superficie (S) (debido a que V = 4/3pr3mientras que S = 4/3pr2). Esto implica que la relación superficie/volumen disminuye, lo que es un gran inconveniente para la célula ya que la entrada de nutrientes está en función de su superficie y no del volumen. Por este motivo, la mayoría de las células maduras son aplanadas, prismáticas e irregulares, y pocas son esféricas, de forma que así mantienen la relación

superficie/volumen constante. El aumento de volumen de la célula nunca va acompañado del aumento de volumen del núcleo, ni de su dotación cromosómica.

Estructura de las células

La estructura común a todas las células comprende la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético o ADN.

Membrana plasmática: constituida por una bicapa lipídica en la que están englobadas ciertas proteínas. Los lípidos hacen de barrera aislante entre el medio acuoso interno y el medio acuoso externo.

El citoplasma: abarca el medio líquido, o citosol, y el morfoplasma (nombre que recibe una serie de estructuras denominadas orgánulos celulares).

El material genético: constituido por una o varias moléculas de ADN. Según esté o no rodeado por una membrana, formando el núcleo, se diferencian dos tipos de células: las procariotas (sin núcleo) y las eucariotas (con núcleo).

Las células eucariotas, además de la estructura básica de la célula (membrana, citoplasma y material genético) presentan una serie de estructuras fundamentales para sus funciones vitales (ver t27 y t28):

El sistema endomembranoso: es el conjunto de estructuras membranosas (orgánulos) intercomunicadas que pueden ocupar casi la totalidad del citoplasma.

Orgánulos transductores de energía: son las mitocondrias y los cloroplastos. Su función es la producción de energía a partir de la oxidación de la materia orgánica (mitocondrias) o de energía luminosa (cloroplastos).

Estructuras carentes de membranas: están también en el citoplasma y son los ribosomas, cuya función es sintetizar proteínas; y el citoesqueleto, que da dureza, elasticidad y forma a las células, además de permitir el movimiento de las moléculas y orgánulos en el citoplasma.

El núcleo: mantiene protegido al material genético y permite que las funciones de transcripción y traducción se produzcan de modo independiente en el espacio y en el tiempo.

En el exterior de la membrana plasmática de la célula procariota (ver t40) se encuentra la pared celular, que protege a la célula de los cambios externos. El interior celular es mucho más sencillo que en las eucariotas; en el citoplasma se encuentran los ribosomas, prácticamente con la misma función y estructura que las eucariotas pero con un coeficiente de sedimentación menor. También se encuentran los mesosomas, que son invaginaciones de la membrana. No hay, por tanto, cito esqueleto ni sistema

endomembranoso. El material genético es una molécula de ADN circular que está condensada en una región denominada nucleoide. No está dentro de un núcleo con membrana y no se distinguen nucleolos.

Función Celular

Los organelos, son estructuras generalmente formadas por membranas cumplen funciones complejas, definidas y específicas, permiten que haya una división de trabajo dentro de la célula. Cada organelo o estructura celular está especializado para llevar a cabo una actividad en particular.

El núcleo celular es la parte central de la célula eucariota. Se rodea de una cubierta propia, llamada envoltura nuclear y contiene el AND, donde se encuentran los genes. (Ver figura 1)

Las mitocondrias: llevan a cabo las reacciones químicas para liberar la energía a partir de la glucosa y el O2 que se usa en las actividades celulares. (Ver figura 2)

Su estructura consta de dos membranas separadas, una externa y otra la interna se pliega para formar unas proyecciones llamadas crestas.

El retículo endoplásmico: es un sistema de membranas que se extiende a través del citoplasma, desde la membrana nuclear hasta la membrana celular. Algunas de las membranas del retículo endoplásmico (RE) tienen una apariencia rugosa (RE rugoso)

que se debe a la presencia de los ribosomas. Se llama RE liso a las membranas del RE que no tienen ribosomas. Algunos tipos de lípidos se forman en las membranas del RE liso. (Ver figura 3)

Los ribosomas: son los organelos donde se sintetizan las proteínas.

Las proteínas que se forman en el RE rugoso pueden transportarse por la célula, pasar hasta la membrana celular y ser liberadas fuera de la célula. También podemos encontrar ribosomas libres en el citoplasma; las proteínas que se forman en ellos van directamente al citoplasma (Ver figura 4)

El aparato de Golgi: Es un conjunto de vesículas y cisternas membranosas aplanadas.

Aquí se preparan los materiales para que sean liberados desde la célula hacia el citoplasma.

Las proteínas y los lípidos que se sintetizan en el RE llegan aquí para ser concentradas, quitándoles el agua. El producto se empaqueta en una vesícula y se mueve hacia la membrana celular donde se libera. (Ver figura 5)

Las vacuolas Son grandes vesículas, que ocupan un gran porcentaje del volumen celular total, se encuentran llenas de fluido que contienen varias sustancias.

En las células animales, las vacuolas son pequeñas y sirven para almacenar sustancias y en las células vegetales tienen la función de contener o reservar agua y también poseen funciones digestivas. (Ver figura 6)

Los lisosomas son vesículas pequeñas que contienen enzimas digestivas que facilitan el rompimiento de moléculas grandes (almidones, lípidos y proteínas). Participan en la digestión de partículas extrañas y de partes celulares dañadas. (Ver figura 7)

El cloroplasto es el más común en las células de las plantas verdes. Aquí se sintetizan nutrientes orgánicos principalmente glucosa a partir de sustancias inorgánicas, gracias a la clorofila que utiliza la energía solar para fijar el CO2 atmosférico. (Ver figura 8)

Funciones de la Anatomía Humana y Animal

Sistema o Aparato

Órganos Otras partes o elementos (no son órganos)

Aparato digestivo

estómago e hígado boca, faringe, esófago, vesícula biliar e intestinos (delgado ygrueso)

Aparato respiratorio

pulmones fosas nasales, faringe, epiglotis, laringe, tráquea, bronquio,bronquiolo, alvéolo y diafragma

Aparato circulatorio

corazón, pulmones,bazo, timo El aparato circulatorio es el conjunto de los sistemas cardiovascular y linfático

Sistema cardiovascular

corazón, pulmones, arterias, venas y capilares

Sistema linfático bazo, timo ganglios linfáticos, médula ósea

Aparato genitalo aparato

reproductor

masculino testículos,pene ypróstata vesícula seminal, glándulas bulbouretrales, epidídimo

femenino ovarios,clítoris yútero trompas de Falopio, vagina, glándulas de Bartolino

Sistema endocrino

páncreas, timo, ovariosy testículosy otras glándulas endocrinas (glándula tiroides, hipotálamo,hipófisis, glándula pineal, glándula

pituitaria, , glándula adrenal

Aparato excretor

riñón, vejiga uréter, uretra

Sistema nervioso

cerebroencéfalo (cerebro, cerebelo, tronco encefálico); sistema nervioso central, sistema nervioso

periférico, nervios y sistema sensorial

Sistema sensorial

sistema visual: ojosistema auditivo:oído —órgano

vestíbulo-coclearSistema somatosensorial: tacto; sistema gustativo y sistema olfativo

Aparato fonador lengua, pulmones laringe, cuerdas vocales, labios, bronquios, tráquea, glotis. Elaparato fonador incluye

órganos del aparato respiratorio y elaparato faríngeo

Aparato locomotor

huesos y músculossistema esquelético, sistema articular y sistema muscular(coordinados por el sistema

nervioso permiten la locomoción)

Sistema esquelético

huesos (esqueleto humano adulto tiene una media de 206 huesos)

Sistema muscular

músculos

Sistema articular

-- articulaciones, ligamentos, tendones y cartílagos

Sistema inmunitario

piely los sistemas de inmunidad innata y adaptativa (algunas enzimas,anticuerpos, células como

los leucocitos y diversos tipos deorgánulos)

Aparato estomatognátic

olengua

boca, labios, dientes, encías, mejillas, paladar, amígdalas,orofaringe, glándulas salivales, maxilares, ganglios linfáticos,senos paranasales

Sistema integumentario

pieltegumento: (piel) y faneras (pelo, uñas y glándulas exocrinas -en los animales también

las pezuñas, escamas, picos, plumas ycuernos-)