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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
UD 1.- ORGANIZACIÓN BÁSICA DEL CUERPO HUMANO
1.- Características diferenciales de los seres vivos
• Orden y complejidad molecular
• Niveles de organización
• Seres celulares
• Automantenimiento y procesamiento de la energía.
• Función de relación. Sensibilidad
• Reproducción
• Ciclo vital
SERES VIVOS
Búsqueda continua para descubrir la
naturaleza de la vida
UD 1.- ORGANIZACIÓN BÁSICA DEL CUERPO HUMANO
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.
UD 1.- ORGANIZACIÓN BÁSICA DEL CUERPO HUMANO
1.- Características diferenciales de los seres vivos
• Función de relación. Sensibilidad. Respuesta al medio ambiente. Todoslos seres vivos somos capaces de detectar y reaccionar ante loscambios que se producen en nuestro entorno. La función de relación seproduce 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
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1.- Características diferenciales de los seres vivos
• Función de reproducción. Los seres vivos solo proceden de otros seresvivos mediante reproducción. La materia viva tiene capacidad de crearcopias de si mismos que permitan perpetuarse en el tiempo.
– Con la función de reproducción se relacionan:
• CRECIMIENTO
• DESARROLLO
• HERENCIA
• EVOLUCIÓN
VARIACIÓN
HERENCIA
EVOLUCIÓN BIOLÓGICA
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1.- Características diferenciales de los seres vivos
• Ciclo vital. Los seres vivos atraviesan diferentes etapas a lolargo de su vida.
– Organismos con reproducción sexual: formación célulahuevo o cigoto – fases embrionarias o larvarias - adulto
– Organismos reproducción asexual. Aumento de tamañoy replicación de estructuras
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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
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2.- Los niveles de organización biológica
• Cada nivel superior está formado por unidades de nivelinferior precedente y tiene su propia estructura interna.
• “El todo es más grande que la suma de sus partes”. Laspropiedades de cualquier nivel no pueden obtenerse apartir del conocimiento de las propiedades que locomponen.
En la materia viva los átomos y las moléculas se combinan según patrones
que no existen en la materia inerte
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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 PROPIEDADES EMERGENTES
CÉLULA Síntesis de macromoléculas, división celular (mitosis, meiosis), duplicación cromosomas
ORGANISMO Estructura, función y coordinación
POBLACIÓN Estructuras sociales, relaciones intraespecíficas, sistemas de emparejamiento, distribución por edades
ECOSISTEMA Productividad, ciclo de la materia
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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
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2.- Los niveles de organización biológica
AMPLIAR CON EL CUADERNO
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2.- Los niveles de organización biológica
AMPLIAR CON EL CUADERNO
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3.- La especialización celular
• Realizar un trabajo determinado.
• Desarrollar una forma característica
• Producir cambios en su citoplasma
DIFERENCIACIÓN CELULAR: conjunto deprocesos que ocurre durante eldesarrollo embrionario, por los que lascélulas de un organismo pluricelular seespecializan
La especialización de una célula supone:
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
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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
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4.- Composición química de los seres vivos
Todo el Universo conocido está formado por los mismos elementos químicos (distinta proporción). No existen
átomos exclusivos de los seres vivos.
BIOELEMENTOSo
elementos biogénicos(70)
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4.- Composición química de los seres vivos
BIOELEMENTOS
BIOELEMENTOS MAYORITARIOS
PRIMARIOS
SECUNDARIOS
OLIGOELEMENTOS
ESENCIALES
NO ESENCIALES
Siempre presentes C, H, O, N, P,S
Mg, Ca, K, Na ,Cl
No superan 0,1%
Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se,
Mo, Sn
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4.- Composición química de los seres vivos
METANO
El Carbono puede formar 4 enlaces covalentes, dirigidos hacia los
vértices de un tetraedro
Forma estructuras de gran complejidad y de importancia vital para
los seres vivos
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4.- Composición química de los seres vivos
Átomos de los bioelementos
Unidos por enlaces iónicos
Sales minerales
Unidos por enlaces
covalentes
Agua GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS NUCLEÓTIDOS
PRINCIPIOS INMEDIATOS EXCLUSIVOS DE LA MATERIA VIVA
PRINCIPIOS INMEDIATOS NO
EXCLUSIVOS DE LA MATERIA VIVA
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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.
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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.
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4.- Composición química de los seres vivos
Enlaces covalentes
MONÓMEROMONÓMERO
POLÍMERO
La mayoría de las macromoléculas son polímeros constituidos a partir de monómeros
HIDRÓLISIS
(Adición de moléculas de agua)
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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)
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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
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4.- Composición química de los seres vivos
• Ácidos orgánicos monocarboxílicos. Número par de átomos de carbono. CH3-(CH2)n-COOH n= 10-22
• En función de la presencia o node dobles enlaces hablamos deácidos grasos saturados einsaturados
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4.- Composición química de los seres vivos
• Sin dobles enlaces
• Suelen ser sólidos a temperatura ambiente
• Palmítico C16 (manteca cacao, grasas animales)
• Esteárico C18 (manteca karité, grasas animales)
• Ácido decanoico C10 (leche de los mamíferos)
Saturados
• Uno o más dobles enlaces (poliinsaturados)
• Generalmente líquidos a temperatura ambiente
• Monoinsaturados. Ácido oleico (C18). Aceite de oliva. Más abundante en las membranas plasmáticas de las células animales.
• Poliinsaturados. Linoleico, linolénico (C18) y araquidónico(C20). Esenciales. (No sintetizados por los mamíferos, si por los vegetales.
Insaturados
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4.- Composición química de los seres vivos
GLICEROL
ÁCIDOS GRASOS
MONOACILGLICÉRIDOS
DIACILGLICÉRIDOS
TRIACILGLICÉRIDOS
No son polímeros. Moléculas grandes que se ensamblan a partir de moléculas más pequeñas mediante reacciones de
deshidratación
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4.- Composición química de los seres vivos
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
¿son buenas o malas?
¿grasas animales o vegetales?
¿aceites hidrogenados?
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4.- Composición química de los seres vivos
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.
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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 transque pueden contribuir aún más que las grasas saturadas a la aterosclerosis
ACEITES
VEGETALES
HIDROGENADOSCUIDADO
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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.
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4.- Composición química de los seres vivos
Cabeza hidrófila
Cola hidrófoba
Ácidos grasos
Cab
eza
hid
rófi
la
Fosfato
Colina
Glicerol
Co
las
hid
rófo
ba
ANFIPÁTICOS. Carácter ambivalente con el agua
La diversidad fosfolipídica se basa en diferencias en los ácidos grasos y en los grupos unidos a la cabeza, al fosfato
FOSFATIDILCOLINA
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4.- Composición química de los seres vivos
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)
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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 deabsorción de Ca y P.
• Carencia: raquitismo
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4.- Composición química de los seres vivos
• Derivan del colesterol
• Carácter hidrofóbico (libre circulación membranas)
• Hormonas sexuales: testosterona, estrógenos, progesterona
• Corteza suprarrenal: aldosterona, cortisol
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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)
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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.
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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
Grupo amino Grupo
carboxilo
Cadena lateral Carbono alpha
J.J. Berzelius. 1938. Proteios: “primer lugar” “primero”
“principal”
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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.
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4.- Composición química de los seres vivos
• Aminoácidos esenciales. Deben ser ingeridos con la dieta.
• Los alimentos fuente de aaesenciales son: carne, huevos, queso y productos de origen animal.
• Legumbres: deficitarias en triptófano, metionina y cisteína.
• Arroz: deficitario en isoleucina y lisina
AMINOÁCIDOS ESENCIALES EN EL SER HUMANO
FENILALANINA METIONINA
ISOLEUCINA TREONINA
LEUCINA TRIPTÓFANO
LISINA VALINA
HISTIDINA
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4.- Composición química de los seres vivos
Secuencia lineal de aa
Alpha hélice: estructura en espiral estable
Forma que adopta la proteína en el espacio
Varias cadenas unidad entre si por diversos enlaces
Alineación en zig-zag
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4.- Composición química de los seres vivos
Solubilidad. Proteínas fibrosas: insolubles en agua. Proteínas globulares: hidrosolubles
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)
Desnaturalización. Rotura de enlaces que mantienen el estado nativode la molécula perdiéndose las estructuras secundarias, terciarias ocuaternarias. Al perder la estructura la proteína pierde su funciónbiológica. En ocasiones la situación es reversible: RENATURALIZACIÓN
Suele precipitar
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4.- Composición química de los seres vivos
Capacidad amortiguadora. Comportamiento anfótero (ácidos o bases). Lasproteínas son capaces de amortiguar las variaciones del pH del medio en el quese encuentran
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4.- Composición química de los seres vivos
Gran diversidad estructural supone gran variedad de funciones. Una proteína puede realizar más de una función
RESERVA. Algunas proteínas almacenan aa para utilizarlos como elementosnutritivos o colaborar en la formación del embrión: ovoalbúmina, caseína)
CONTRÁCTIL
La actina y la miosinallevan a cabo la
contracción muscular y posibilitan el movimiento
de las células (movimiento bacterias, esperma…)
La dineína permite movimiento de los cilios.
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4.- Composición química de los seres vivos
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)
LIPOPROTEÍNAS
HEMOGLOBINA
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4.- Composición química de los seres vivos
TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES. Proceso por el cual una célula produce una respuesta a una señal extracelular. Rodopsina.
PROTECTORA O DEFENSIVA. Coagulaciónsanguínea. (Trombina y fibrinógeno).Defensa frente a infecciones(inmunoglobulinas o anticuerpos).
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4.- Composición química de los seres vivos
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 Membrana celular
HISTONAS Cromosomas
TUBULINA
Citoesqueleto, huso mitótico, movimientos células
COLÁGENOTejidos conjuntivos. Resistencia mecánica
ELASTINA Cartílago
QUERATINA Epidermis
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4.- Composición química de los seres vivos
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…
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4.- Composición química de los seres vivos
• Macromoléculas de polinucleótidos. Monómeros: NUCLEÓTIDOS.
• Un nucleótido está formado por:– BASES NITROGENADAS
– PENTOSA
– GRUPO FOSFATO
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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
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4.- Composición química de los seres vivos
• 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 Moléculas transportadoras de energía
AMPc Segundo mensajero. Transmite y amplifica las señales que le llegan a través de la sangre mediante hormonas
Coenzima A Reacciones enzimáticas implicadas en el metabolismo celular, como trasnportador de grupos acilo procedentes de los ácidos orgánicos