Este documento describe los diferentes niveles de organización de la materia viva, desde el nivel subatómico hasta el nivel de biosfera. Explica que la materia viva está compuesta principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, los cuales se organizan en moléculas orgánicas como glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos exclusivos de los seres vivos. Además, detalla cada nivel y las características de los seres vivos

1. Bloque 3 ¿De qué estamos hechos? Seres vivos y materia viva: estado y composición

2. Los seres vivos, objeto de estudio de la Biología.

4. Todos los seres vivos presentan una homogeneidad en cuanto a los elementos que los componen. Estos son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Estos elementos se organizan en moléculas orgánicas que forman los glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos, sólo presentes en seres vivos.

8. Los seres vivos se reproducen: son capaces de dejar descendencia y autoperpetuarse. Esto significa que pueden producir otros organismos similares a ellos. Hay muchas maneras de reproducción, pero pueden ser agrupadas en dos tipos:

10. La complejidad y los niveles de organización

12. Si consideramos un ser vivo, un animal por ejemplo, hay muchas formas de abordar su estudio. Podemos considerar las relaciones que establece con otras especies, siendo para ellos depredador o presa. Podemos estudiar su anatomía, ver de cómo está formado. Podemos analizar la composición química de alguna de sus células y cómo cambia en función del momento metabólico en que se encuentre.

13. Por ello establecemos categorías, formas de abordar este complejo estudio. Podemos distinguir distintos niveles de organización, diversos grados de complejidad creciente desde las partículas atómicas hasta la misma biosfera.

14. Los grados de complejidad se denominan «niveles de organización».

15. Distinguimos los siguientes niveles del organización:

16. Nivel subatómico.

17. Nivel atómico.

18. Nivel molecular.

19. Nivel celular.

20. Nivel pluricelular.

21. Nivel de población.

22. Nivel de comunidad.

25. La célula es la unidad mínima de la materia viva. Las células están vivas. Las estructuras o moléculas que las forman, no. Hay células primitivas, sin envoltura nuclear, llamadas procariotas y otras mucho más complejas, las eucariotas.

26. las células son las unidades de materia viva más pequeñas que pueden existir, y que son capaces de realizar las tres funciones vitales (relación, nutrición y reproducción). Hay seres vivos que pertenecen a este nivel por estar formados por una sola célula: son los seres unicelulares. Hay otros pluricelulares, formados por muchas células.

27. Nivel pluricelular.

28. Sólo presente en los seres vivos formados por más de una célula. Comprende varios subniveles: tejidos (conjuntos de células que realizan una función), órganos (estructuras formadas por varios tejidos, que realizan conjuntamente un acto), sistemas y aparatos (grupos de órganos que llevan a cabo una función compleja) y el propio organismo, la unidad completa del ser vivo.

29. Nivel de población.

30. El nivel de población considera los organismos de la misma especie, no como individuos concretos, sino como conjunto, considerando también las relaciones que se establecen entre ellos. Es el el conjunto de individuos de una misma especie que habita en una zona concreta en un momento determinado. Por ejemplo, un enjambre de abejas o una manada de ciervos.

31. Nivel de ecosistema.

34. Estado físico de la materia viva. La estructura molecular del agua y sus consecuencias.Las dispersiones.

35. Biomoléculas inorgánicas: Agua Enlaces de hidrógeno: Se puede formar un enlace de hidrógeno entre cualquier átomo de hidrógeno que esté unido covalentemente a un átomo con una fuerte atracción para los electrones (generalmente el oxígeno o el nitrógeno) y un átomo de oxígeno o nitrógeno de otra molécula. Los enlaces de hidrógeno son muy débiles y de una duración muy breve. En promedio, cada enlace de hidrógeno en el agua líquida dura 10-11 segundos.

37. Capilaridad. Movimiento del agua en un espacio muy estrecho. Es consecuencia de combinar el efecto de la cohesión de las moléculas del agua entre sí con la adhesión de ellas a las superficies.

39. Esto significa que para una determinada cantidad de calor, la temperatura del agua sube más lentamente que la temperatura de cualquier otra sustancia. Inversamente, la temperatura desciende más lentamente.

40. Las temperaturas de los medios acuáticos son relativamente estables.

42. Cuando el agua se evapora en nuestra piel consume una gran cantidad de calor.

43. Congelación. En la mayoría de los líquidos la densidad aumenta a medida que desciende la temperatura. Esto es así porque las moléculas se mueven más lentamente y los espacios que dejan entre ellas son menores, por lo que en un mismo volumen caben más moléculas. La densidad del agua también aumenta cuando la temperatura desciende, hasta que alcanza los 4ºC. Entonces las moléculas se mueven tan lentamente y se acercan tanto que cada molécula puede formar simultáneamente cuatro enlaces de hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua, cosa que no es posible a temperaturas más altas. Por debajo de los 4ºC las moléculas se apartan ligeramente para establecer los puentes de hidrógeno y forman una estructura estable. A 0ºC se forma un retículo espacial abierto, por eso el agua sólida se dilata y el hielo menos denso flota sobre el agua líquida.

45. Dispersiones

46. Dispersiones

47. Composición química de la materia viva Bioelementos. Biomoléculas inorgánicas.

48. Bioelementos

50. C, H, O, N, P y S no son los elementos más abundantes en la superficie terrestre.

51. ¿A qué se debe su importancia en la vida?

52. Los átomos de estos elementos necesitan ganar electrones para completar los niveles de energía exteriores

53. Forman enlaces covalentes.

54. Puesto que los átomos son pequeños, los electrones compartidos en los enlaces están fuertemente atraídos por el núcleo lo que conduce a la formación de moléculas muy estables.

55. A excepción del H estos elementos pueden formar enlaces con dos o más átomos

56. Esto hace posible la aparición de moléculas muy complejas, imprescindibles para la organización y funcionamiento de los sistemas biológicos.Bioelementos primarios

58. Se presentan en forma iónica.El Calcio puede encontrarse formando parte de los huesos, conchas, caparazones, o como elemento indispensable para la contracción muscular o la formación del tubo polínico. El Sodio y el Potasio son esenciales para la transmisión del impulso nervioso. Junto con el Cloro y el Iodo, contribuyen al mantenimiento de la cantidad de agua en los seres vivos. El Magnesio forma parte de la estructura de la molécula de la clorofila y el Hierro forma parte de la estructura de proteínas transportadoras. Bioelementos secundarios

59. Los oligoelementos: elementos traza (Si, Zn, Cu,…) y ultratraza (I, Mn, Cr, Se, Mo, F, Co,…). Aparecen en muy baja proporción en la materia viva (trazas). Alguno de estos elementos no se encuentra en ciertos seres. Sin embargo, como el caso del Silicio, puede ser muy abundante en determinados seres vivos, como diatomeas, Gramíneas o Equisetos. Oligoelementos

60. Biomoléculas inorgánicas (sales minerales) Los elementos minerales en la materia viva pueden darse en forma de: Sales sólidas cristalizadas, no ionizadas. Componentes del endoesqueleto, exoesqueleto y cochas protectoras de muchos organismos. Sales en disolución, en estado iónico. Disueltas en los líquidos biológicos, tanto en los endocelulares como en los extracelulares y circulantes. Formando complejos con los compuestos orgánicos.

61. Sales minerales Los iones minerales más importantes son: Cationes: Na+, K+, Ca+ +, Mg+ +, Fe+ +, Cu+ + Aniones: Cl-, SO42-, CO32-, HCO32-, NO3-, PO42-

63. Estructural. Sales sólidas cristalizadas que forman esqueletos, piezas dentarias,…Destacan los fosfatos y carbonatos de calcio y magnesio. En las diatomeas se encuentra el sílice. El flúor forma parte de los dientes.

64. Regulación del pH. Tienden a unirse a los iones H+ y OH- y los neutralizan.

65. Reguladores de la presión osmótica. Los valores de la presión osmótica dependen de la concentración de las sales disueltas en los líquidos biológicos.

67. El carbono, base de la vida

68. El carbono, base de la vida

69. El carbono, base de la vida

70. Glúcidos: características, función y clasificación. Monosacáridos.Disacáridos.Polisacáridos.Heterósidos.

71. Glúcidos Son compuestos orgánicos ternarios (compuestos por C, H y O). El H y el oxígeno se encuentran en la proporción de 2 a 1, como en el agua. De aquí viene el nombre de hidratos de carbono. Esta denominación debiera ser abandonada: Hay sustancias que, sin ser glúcidos, presentan esta proporción: ácido láctico (C3H6O3) y ácido acético (C2H4O2) . Otras, siendo glúcidos, no la presentan: desoxirribosa (C5H10O4). También se les ha denominado azúcares porque muchos de ellos tienen sabor dulce.

72. Glúcidos Tienen notable importancia biológica: Los glúcidos desempeñan diversas funciones, entre las que destacan la energética y la estructural. Glúcidos energéticos Los monosacáridos actúan como combustibles biológico, aportando energía inmediata a las células; es la responsable de mantener la actividad de los músculos, la temperatura corporal, la tensión arterial, el correcto funcionamiento del intestino, la actividad de las neuronas,… Glúcidos estructurales Algunos polisacáridos forman estructuras esqueléticas muy resistentes, como las celulosa de las paredes de células vegetales y la quitina de los exoesqueletos de los artrópodos. Otras funciones: La ribosa y la desoxirribosa son constituyentes básicos de los nucleótidos, monómeros del ARN y del ADN. Los oligosacáridos del glicocáliz tienen un papel fundamental en el reconocimiento celular.

73. Glúcidos Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Podemos clasificarlos en dos grupos: Osas o monosacáridos: constituidos por una sola unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. Ósidos Oligosacáridos: constituidos por cadenas cortas de unidades de monosacárido (por ejemplo, los disacáridos). Polisacáridos: constituidos por cadenas largas que poseen centenares o millares de unidades de monosacárido.

75. TRIOSAS

76. TETROSAS

77. PENTOSAS

78. HEXOSAS

79. HEPTOSAS

80. OSIDOS: son glúcidos formados por la asociación de monosacáridos.

81. HOLÓSIDOS: son ósidos formados exclusivamente por monosacáridos.

82. OLIGOSACÁRIDOS: 2-10 monosacáridos.

83. DISACÁRIDOS

84. POLISACÁRIDOS: + de 10 monosacáridos.

85. HOMOPOLISACÁRIDOS: siempre se repite el mismo tipo de monosacárido.

86. HETEROPOLISACÁRIDOS: se repiten dos o más tipos de monosacáridos.

88. Monosacáridos Tienen nombres terminados en –osa Su fórmula empírica es (CH2O)n , en donde n=3 o un número mayor Propiedades: Sólidos incoloros Cristalinos Muy solubles en agua, pero insolubles en disolventes no polares La mayor parte presentan sabor dulce Tienen carácter reductor El glúcido se oxida en el grupo carbonilo y el agente oxidante se reduce (recuerda que los agentes reductores son dadores de electrones y los agentes oxidantes aceptan electrones)

89. Monosacáridos Son polialcoholes con un grupo funcional: Aldehído: aldosa Cetona: cetosa Según el número de átomos de carbono se dividen en: Triosas (3 átomos de C) Aldosas: Gliceraldehído Cetosas: Dihidroxiacetona Tetrosas (4 átomos de C) Aldosas: Eritrosa y treosa Cetosas: Eritrulosa

90. Monosacáridos Pentosas (5 átomos de C) Aldosas: Ribosa, 2-desoxirribosa, arabinosa, xilosa, lixosa Cetosas: Ribulosa, xilulosa Hexosas (6 átomos de C) Aldosas: Glucosa, manosa, galactosa Cetosas: Fructosa Heptosas (7 átomos de C) Cetosas: Sedoheptulosa

91. Monosacáridos Pentosas (5 átomos de C) Aldosas: Ribosa, 2-desoxirribosa, arabinosa, xilosa, lixosa Cetosas: Ribulosa, xilulosa

92. Monosacáridos Hexosas (6 átomos de C) Aldosas: Glucosa, manosa, galactosa Cetosas: Fructosa

95. Ósidos Holósidos (oligosacáridos | polisacáridos)

96. Oligosacáridos Glúcidos

97. Oligosacáridos

98. Oligosacáridos Enlace O-glucosídico

99. Oligosacáridos

100. Oligosacáridos

101. Oligosacáridos

102. Polisacáridos Glúcidos

104. Presentan elevada masa molecular

105. No tienen sabor dulce

106. No presentan formas cristalinas

107. Dan monosacáridos por hidrólisis

108. Polisacáridos de reserva

109. Almidón

110. Glucógeno

111. Polisacáridos estructurales

112. Celulosa

115. Está constituido por dos polímeros de glucosa: amilosa (30%) y amilopectina (70%).

118. Quitina Polímero lineal de la N-acetil-D-glucosamina Entramados de quitina de los caparazones de la langosta y del cangrejo impregnados y endurecidos con carbonato de calcio, exoesqueletos de insectos,…

119. Polisacáridos Heteropolisacaridos: Su composición es más variada, ya que contienen más de un tipo de monómero.

120. Heteropolisacáridos Glucosaminoglicanos Ácido hialurónico Humor vítreo del ojo, líquido sinovial y tejido conectivo Condroitina Matriz extracelular del cartílago, huesos,… Heparina Producida por células especialmente abundantes en el recubrimiento de los vasos arteriales Anticoagulante

121. Heteropolisacáridos Pectinas Paredes celulares de los vegetales Gelificantes (mermeladas) Abundante en membrillos y ciruelas

122. Heteropolisacáridos Agar-Agar Algas rojas Medios de cultivo, industria alimentaria (espesante)

123. Heteropolisacáridos Gomas Cierran heridas en las plantas Goma arábiga (pegamento) Hemicelulosas Paredes celulares de vegetales

124. Heterósidos Compuestos complejos que surgen de la combinación de un conjunto de monosacáridos con fracciones moleculares de naturaleza no glucídica, como proteínas, lípidos u otras moléculas orgánicas diversas: por ejemplo, alcoholes y fenoles.

125. Heterósidos Heterósidos propiamente dichos (monosacáridos u oligosacáridos + moléculas no glucídicas) Nucleósidos y nucleótidos Ácidos nucléicos Peptidoglucanos o mureína Pared bacteriana Proteoglucanos 90% polisacáridos + 10% proteínas Matriz extracelular del tejido conjuntivo, cartilaginoso, óseo y muscular. Glucolípidos Lípidos unidos a restos glucídicos por enlace O-glucosídico

126. Heterósidos Glucoproteínas 95% proteínas + 5% oligosacáridos o polisacáridos. Glucoproteínas de las membranas celulares Glucoproteínas anticongelantes Protrombina Inmunoglobulinas Mucina

127. Lípidos

128. Lípidos Formados por C, H, O; frecuentemente a ellos se unen el P, N y S. Insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos (metanol, etanol, benceno, acetona, cloroformo, éter) Se clasifican en: Lípidos saponificables. Tienen ácidos grasos Acilglicéridos Céridos Fosfolípidos Glucolípidos (cerebrósidos y gangliósidos) Lípidos insaponificables. No tienen ácidos grasos. Isoprenoides o terpenos (Clorofilas/carotenos/xantofilas) Esteroides (Colesterol/vitamina D/ hormonas sexuales

129. Ácidos grasos

130. Ácidos grasos Los ácidos grasos son moléculas formadas por cadenas de carbono que poseen un grupo carboxilo (ácido) como grupo funcional. El número de carbonos habitualmente es de número par. Los tipos de ácidos grasos más abundantes en la naturaleza están formados por cadenas de 16 a 22 átomos de carbono. La parte que contiene el grupo carboxilo manifiesta carga negativa en contacto con el agua. El resto de la molécula no presenta polaridad (apolar) y es una estructura hidrófoba. Como la cadena apolar es mucho más grande que la parte con carga (polar), la molécula no se disuelve en agua. Los ácidos grasos se clasifican en saturados, insaturados y poliinsaturados.

131. Ácidos grasos y derivados Ácidos grasos saturados Ácido palmítico C 16 Ácido esterárico C 18 Ácidos grasos insaturados Monoinsaturados Ácido oléico (C 18) Poliinsaturados Ácido linoléico (C 18) Ácido linolénico (C 18) Ácido araquidónico ( C 20)

132. Ácidos grasos y derivados

133. Interacciones de van der Waals (a tracción de dos átomos en proximidad)

134. Acilglicéridos

135. Acilglicéridos Los acilgilcéridos están formados por ácidos grasos, por lo que son lípidos saponificables. Son moléculas formadas por la unión de uno, dos o tres ácidos grasos, con una glicerina. El enlace recibe el nombre de éster. Si la glicerina se une a un ácido graso, se forma un monoacilglicérido. Si se une a dos ácidos grasos se forma un diacilglicérido. Si se une a tres ácidos grasos se forma un triacilglicérido o, simplemente, triglicérido. Los acilglicéridos se clasifican atendiendo al estado que presentan a temperatura ambiente. Los sólidos se denominan sebos, y están formados por ácidos grasos saturados. Los líquidos se llaman aceites, y están formados por ácidos grasos insaturados y saturados.

136. Acilglicéridos: Funciones Actúan como combustible energético. Son moléculas muy reducidas que, al oxidarse totalmente, liberan mucha energía (9 Kcal/g). Funcionan como reserva energética. Acumulan mucha energía en poco peso. Comparada con los glúcidos, su combustión produce más del doble de energía. Los animales utilizan los lípidos como reserva energética lo que les permite desplazarse mejor. Sirven como aislantes térmicos. Conducen mal el calor. Los animales de zonas frías presentan, a veces, una gran capa de tejido adiposo. Son buenos amortiguadores mecánicos. Absorben la energía de los golpes y, por ello, protegen estructuras sensibles o estructuras que sufren continuo rozamiento.

137. Céridos

138. Céridos Los céridos, también llamados ceras, se forman por la unión de un ácido graso de cadena larga (de 14 a 36 átomos de carbono) con un monoalcohol, también de cadena larga (de 16 a 30 átomos de carbono), mediante un enlace éster. Sirven de impermeabilizante y tienen función protectora. El revestimiento de las hojas, frutos, flores o tallos jóvenes, Los tegumentos de muchos animales, el pelo o las plumas está recubierto de una capa cérea para impedir la pérdida o entrada (en animales pequeños) de agua. Cerumen del oído Panales

139. Fosfoacilglicéridos Fosfolípidos

140. Fosfoacilglicéridos Pertenecen al grupo de los fosfolípidos. La estructura básica de la molécula es un ácido fosfatídico. El ácido fosfatídico está compuesto por dos ácidos grasos, uno saturado y otro, generalmente insaturado, una glicerina y un ácido ortofosfórico. La unión entre estas moléculas se realiza mediante enlaces de tipo éster. El ácido fosfatídico se suele unir a un aminoalcohol, como la serina, la etanolamina o la colina. También puede unirse a un alcohol, como el inositol. Los fosfolípidos son anfipáticos, son simultáneamente hidrofílicos e hidrofóbicos. La "cabeza" de un fosfolípido es un grupo fosfato cargado negativamente y las dos "colas" son cadenas hidrocarbonadas fuertemente hidrofóbicas.

141. Fosfoacilglicéridos

142. Glucolípidos

143. Glucolípidos Son lípidos complejos que se caracterizan por poseer un glúcido. Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas. Se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo receptores de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares.

144. Isoprenoides o terpenos

145. Isoprenoides o terpenos Son moléculas muy abundantes en los vegetales. Dentro de este grupo se incluyen Carotenoides Licopenos Xantofilas Vitamina A Actúan como antioxidantes protegiendo los lípidos, la sangre y demás fluidos corporales del ataque de radicales libres de especies del oxígeno, como oxígeno singlete, y radicales hidroxilo, peróxido y superóxido.

146. Esteroides

147. Esteroides Los esteroides son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno. Esta molécula origina moléculas tales como colesterol, estradiol, progesterona, testosterona, aldosterona o corticosterona. Todas ellas son esenciales para el funcionamiento de nuestro metabolismo.