Tema 8

Tema 8. LA ORGANIZACIÓN DE LOS
SERES VIVOS
Primera parte
CIC JULIO SÁNCHEZ MATAS 2013-2014

• 8.1 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
La materia viva presenta distintos grados de
complejidad. Cada uno de ellos se basa en el nivel
previo y sirve de base para el siguiente
Pueden ser abióticos comunes a la materia viva e
inerte (átomos, moléculas) y bióticos que sólo
aparecen en la materia viva (célula, organismo,
población, ecosistema)
CIC JULIO SÁNCHEZ MATAS

• Existen estructuras moleculares sin
organización celular que está relacionadas con
la vida:
a) Los virus: formados por
ácidos nucleicos rodeados
por una capa de proteínas
que sólo son capaces de
reproducirse en el interior
de la célula a la que
infectan

b) Priones: proteínas modificadas que son capaces de
producir enfermedades como el mal de las vacas locas

8.2 El origen de la vida
Muchas teorías han intentado explicarlo
a) Teoría de la generación espontánea
Se la debemos a Aristóteles y
afirmaba que los seres vivos
surgían espontáneamente
dentro de la materia sin vida
( del mar o del lodo) Se
mantuvo intacta hasta
mediados del siglo XVII

Los primeros experimentos que contradijeron la
generación espontánea los realizó el médico italiano
Francesco Redi al demostrar que los gusanos que
aparecían en la carne putrefacta provenían de huevos
depositados por las moscas

En 1862 Pasteur demuestra definitivamente que no
existe la generación espontánea con el siguiente
experimento:

En 1924 A.Oparin trato de explicar el origen de la vida
mediante la teoría de la evolución química o prebiótica
Según esta teoría la atmósfera primitiva era muy pobre
en oxígeno y con grandes cantidades de hidrógeno,
metano, amoniaco y vapor de agua. Estos gases
sometidos a gran cantidad de energía ( rayos de las
tormentas, volcanes e intensa luz ultravioleta) permitió
la síntesis de moléculas orgánicas ( ribonucleótidos,
aminoácidos…) que se acumularon en los primitivos
océanos constituyendo el denominado caldo de cultivo
primitivo

Estas moléculas pudieron unirse y formar moléculas más
complejas como proteínas y lípidos. Las proteínas
pudieron asociarse con los lípidos y formar membranas
que a su vez formaron estructuras esféricas en cuyo
interior quedó atrapado el material genético a los que
Oparin llamó coacervados. Estas estructuras pudieron
evolucionar y originar los primeros seres vivos

En 1953 Stanley Miller consiguió sintetizar aminoácidos
en el laboratorio a partir de moléculas inorgánicas
mediante un experimento en el que se reprodujo las
condiciones de una supuesta Tierra primitiva

La teoría de Oparin no ha sido plenamente aceptada por:
-La composición de la atmosfera
primitiva no parece ser la que
supuso Oparin
-No se ha sintetizado ningún
organismo vivo en el laboratorio.
-No explica cuál fue el primer
material genético necesario para
reproducirse ADN o ARN, aunque
todo parece indicar que es el ARN

Otra teoría sobre le origen de la vida es la panspermia
que sugiere que la vida llegó a la Tierra procedente de
otro planeta en forma de esporas bacterianas

8.3 La base química de la vida
Bioelementos y biomoléculas
Los elementos químicos que forman parte de los seres
vivos se denominan bioelementos o elementos biogénicos

Se clasifican según la proporción en la que se encuentran
en los seres vivos en:
a) Bioelementos
primarios o
mayoritarios
constituyen el
96% en peso
de los seres
vivos

b) Bioelementos secundarios (3,9%) Ca, K, Mg, Na, Cl
c) oligoelementos: (<0,1%) son imprescindibles para la vida:
Fe, Zn, Cu, Mn, Ni, Co….
Entre los bioelementos destaca el carbono que se
encuentran en todas las biomoléculas orgánicas debido a
su especial estructura:
-Presenta valencia 4: forma 4 enlaces covalentes
-Tamaño: puede formar largas cadenas
lineales o ramificadas
-Realiza fácilmente enlaces estables
consigo mismo y con otros elementos
como el hidrógeno

La combinación de bioelementos mediante diferentes
enlaces da lugar a las biomoléculas o principios
inmediatos
Se clasifican según su estructura química en:
a) Biomoléculas inorgánicas: no tienen enlaces C-H ni son
exclusivos de los seres vivos: Agua y sales minerales
b) Biomoléculas orgánicas: presentan enlaces C-H y son
exclusivos de los seres vivos: Glúcidos, lípidos,
proteínas y ácidos nucleicos

Agua y sales minerales
El agua es el compuesto más abundante de los seres vivos.
Supone entre un 60-90% en peso en la mayoría de los
organismos
Esto es debido a las especiales propiedades de la molécula
de agua:
- Cada molécula de agua está
formada por 2 átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno
unidos mediante enlaces
covalentes

-Debido a la elevada
electronegatividad del oxígeno, los
electrones que comparte con el
hidrógeno están desplazados hacia el
oxígeno . Esto produce un exceso de
carga negativa sobre el oxígeno y
positiva sobre el hidrógeno. Se dice
entonces que la molécula de agua es
polar
- -Esta polaridad provoca
que entre las moléculas de
agua surjan fuerzas de
atracción electrostáticas
que las mantienen unidas .
Estas fuerzas reciben el
nombre de enlaces o
puentes de hidrógenoCIC JULIO SÁNCHEZ MATAS

Esta estructura explica las siguientes propiedades:
1.- Principal disolvente biológico: Facilita la disociación de
compuestos iónicos y su disolución. Por medio de la
formación de enlaces de hidrógeno provoca la dispersión y
disolución de otras moléculas polares. Esta propiedad le
permite actuar como medio de transporte para muchas
moléculas y además facilita las reacciones bioquímicas
2.- Elevada capacidad térmica: es necesaria gran
cantidad de energía para romper los enlaces de hidrógeno
y por tanto para elevar su temperatura. El agua es un
almacén de calor y amortiguador de los cambios de
temperatura
3.- Alta fuerzas de cohesión y adhesión también debido
a los enlaces de hidrógeno. Da estructura a la célula
vegetal, permite subir por capilaridad a través de los
vegetales…. CIC JULIO SÁNCHEZ MATAS

4.- Alcanza su densidad máxima en estado líquido, por
ello el hielo flota sobre el agua
Sales minerales
Las sales minerales son compuestos inorgánicos que en los
seres vivos, pueden encontrarse en forma sólida o
disuelta
a) Sales precipitadas: tienen función estructural y dan
consistencia a los huesos ( fosfato cálcico) o a los
caparazones de los moluscos ( carbonato cálcico)
b) Sales disueltas en forma de aniones (carbonato,
fosfato, cloruro o bicarbonato) y Cationes ( potasio,
sodio, magnesio o Ca). Tienen dos funciones
principalmente:

1.- Mantenimiento del equilibrio osmótico
Ósmosis: si se tienen dos disoluciones acuosas con
distintas concentraciones de sales separadas por una
membrana semipermeable ( solo deja pasar el
disolvente), el agua pasará de la disolución más diluida
(hipotónica) a la más concentrada (hipertónica) hasta
que ambas disoluciones tengan las misma
concentración (isotónica)
Las membranas de las
células son
semipermeables

2.- Mantenimiento del equilibrio ácido-base
Las sales ayudan a mantener constante el pH del
organismo actuando como sustancias amortiguadoras o
sustancias tampón. Por ejemplo el tampón bicarbonato
mantiene el pH próximo a la neutralidad (7,3-7,4)
Además las sales intervienen en otros procesos
fisiológicos, por ejemplo el Ca2+ interviene en la
contracción muscular y el Na+ y K+ en la transmisión
del impulso nervioso

Glúcidos
Son compuestos de C, H, O (excepcionalmente N , S o P)
Fórmula general Cn(H2O)n
Químicamente son polihidroxialdehídos o
polihidroxicetonas

Se clasifican en:
a) Monosacáridos
Son los más simples; 3-7 átomos carbono
3C- triosas, 4C Tetrosas 5C pentosas…
Son solubles en agua, dulces, cristalinos y dulces
En disolución acuosa las pentosas y las hexosas
presentan estructuras cíclicas en forma pentagonal o
hexagonal

Los más importantes son Triosas: - Gliceraldehído y la
dihidroxicetona: Intermediarios en el metabolismo de la
glucosa
Pentosas: Ribosa: componente estructural de nucleótidos (
ácidos nucleicos)
Hexosas Glucosa Como combustible celular; Galactosa: como
componente de la lactosa y de polisacáridos; Fructosa:
Componente de la sacarosa,

b) Oligosacáridos
Son cadenas cortas formadas por la unión de 2 a 10
monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos
que contienen 2 monosacáridos unidos por enlace O-
glucosídico
Este enlace se produce entre dos grupos hidroxilo de
diferentes monosacáridos con pérdida de una molécula
de agua

Los principales disacáridos de interés biológico son
a) Maltosa.- Es el azúcar de malta. Posee dos moléculas de
glucosa
b) Lactosa.- Es el azúcar de la leche de los mamíferos. Se
encuentra formada por la unión de una galactosa y una
glucosa
c) Sacarosa.- Es el azúcar de consumo habitual, se obtiene
de la caña de azúcar y remolacha azucarera. Formados
por una glucosa y una fructosa

c) Polisacáridos
Son polímeros constituidos por la unión de muchos
monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos que originan
largas cadenas moleculares
Los más importantes son:
Almidón: Homopolisacárido de reserva de células vegetales,
formado por largas cadenas de glucosa ramificadas
Glucógeno: Homopolisacárido de reserva en células animales,
también formado por largas cadenas de glucosa ramificadas

Celulosa: Polisacárido estructural de los vegetales en los
que constituye la pared celular. Polímero lineal de
moléculas de glucosas
Quitina:Forma el exoesqueleto en artrópodos y pared
celular de los hongos. Es un polímero no ramificado de la
N-acetilglucosamina

Funciones de los glúcidos:
1. Combustible celular: la glucosa es el azúcar utilizado
como fuente de energía de las células
2. Almacén de reserva: el almidón en vegetales y el
glucógeno en animales
3. Estructural: la ribosa y la desoxirribosa son
componentes básicos de los ácidos nucleicos. La
celulosa es componente de las paredes celulares
vegetales y la quitina en hongos

Formados por C, H, O Insolubles en agua y solubles
en disolventes orgánicos como éter o cloroformo
Clasificación de los lípidos ( según tengan
ácidos grasos o no)
· saponificables ( Si tienen ácidos)
· Insaponificables ( no tienen
ácidos)
4.- Lípidos

Ácidos grasos
Son moléculas formadas por largas cadenas
hidrocarbonadas que en su extremo presentan un
grupo COOH
Dos tipos
· Saturados : Solo enlaces simples
· Insaturados : Algún enlace doble

Dan reacciones de esterificación ( Reacciona con
alcoholes para dar esteres
Cuando el enlace formado se rompe ( hidroliza ) con una
base ( NaOH) se forman sales de los ácidos (jabones) en
una reacción que se denomina saponificación

Lipidos saponificables
a) Grasas o acilglicéridos
Se forma por esterificación de la
glicerina con una, dos o tres moléculas
de ácidos grasos

Se clasifican en
· saturadas o sebos ( sólidos)
· Insaturadas o aceites (líquidos)
B) Ceras : Esteres de un alcohol de cadena larga con
un ácido graso

C) Fosfolípidos
Se forma por la esterificación de la glicerina con
dos moléculas de ácidos grasos y una molécula con
un grupo fosfato
Da lugar a una molécula bipolar ( un extremo polar y
el otro apolar)

d) Esfingolípidos
Son ésteres formados por la unión de un alcohol
llamado esfingosina y un ácido graso que da
lugar a la ceramida que unida a un grupo polar
constituye el esfingolípido completo

Lípidos insaponificables
a) Terpenos
Formados por la polimerización del isopreno

b) Esteroides
Derivan de una compleja estructura llamada
ciclopentano perhidrofenantreno
colesterol
Hormonas sexuales
c) prostaglandinas
Se forman por ciclación de ácidos
grasos poliinsaturados

Funciones
a) Reserva energética (Grasas)
b) Estructural
· Fosfolípidos -- Membranas celulares
· Esfingolípidos membranas celulares del
tejido nervioso
. Ceras-- Revestimiento e
impermeabilización
c) Reguladora: Vitaminas y hormonas

5.- proteínas
Son biomoléculas formadas por C, N, O; H
resultantes de la unión de elementos más
sencillos denominados aminoácidos
Los aminoácidos se caracterizan por
tener unido a un C un grupo amino
(NH2), un grupo carboxilo (COOH),
un H, y un grupo R característico de
cada uno de los 20 aás proteicos

Los aminoácidos se unen por un enlace peptídico
Se produce entre el grupo amino de un aá y el
carboxilo del siguiente

La unión de 2-50 áas = péptido
50 = polipéptido o proteína
ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS
Las proteínas tienen una conformación
tridimensional de complejidad creciente
A los niveles de complejidad se les llama
estructuras. Hay 4 niveles

Estructura primaria
Corresponde a la secuencia lineal de los aminoácidos

Estructura secundaria: Plegamiento de la secuencia
de aás. Da lugar a dos estructuras características:
a) Alfa hélice. Se estabiliza por enlaces de hidrógeno
intracatenarios

b) Conformación beta: Se estabiliza por puentes de
hidrógeno intercatenarios
•

Estructura terciaria: Plegamiento sobre sí misma de
la estructura secundaria dando lugar a estructuras
de aspecto fibroso o globular. Se estabiliza por
enlaces entre los grupos R de los aás

Estructura cuaternaria: Asociación de varias cadenas
polipeptídicas con estructura terciaria. Se estabiliza
por enlaces débiles entre las cadenas

Propiedades:
- Desnaturalización Pérdida de la estructura
tridimensional con la consiguiente pérdida de las
propiedades y de la función. Se produce por cambios
de temperatura, de pH y por agentes químicos
-En el caso de las enzimas también se presentan dos
propiedades :
-. La eficiencia: Una única molécula es capaz de
actuar muchas veces ya que siempre se recupera
al final del proceso
- La especificidad. Una enzima solo actúa sobre
un determinado sustrato y cataliza un tipo de
reacción

Funciones
•Estructural
•Como las glucoproteínas que forman parte de las
membranas.
•Las histonas que forman parte de los cromosomas
•El colágeno, del tejido conjuntivo fibroso.
•La elastina, del tejido conjuntivo elástico.
•La queratina de la epidermis.
•Enzimatica
•Son las más numerosas y especializadas.

•Hormonal o reguladora
•Insulina y glucagón
•Hormona del crecimiento
•Calcitonina
•Hormonas tropas
•Defensiva
•Inmunoglobulina o anticuerpos
•Trombina y fibrinógeno

•Transporte
•Hemoglobina
•Hemocianina
•Citocromos
•Reserva
•Ovoalbúmina, de la clara de huevo
•Gliadina, del grano de trigo
•Lactoalbúmina, de la leche
·Contráctil
. Actina y miosina en músculos

ÁCIDOS NUCLEICOS
Son biomoléculas formadas por C; H; O; N; P; resultantes de la
unión de moléculas más sencillas llamadas nucleótidos
Un nucleótido a su vez está ,formado por
a) El ácido fosfórico

B) una pentosa
C) Una base nitrogenada

La unión de la base nitrogenada y la pentosa se realiza por un
enlace glucosídico entre el C-1 de la pentosa y la base. Da lugar
a un nucleósido
La unión del ácido fosfórico se realiza en el C_5 de la pentosa

La unión de los nucleótidos se realiza por un enlace fosfodiéster
entre el grupos fosfato de un nucleótido y el OH del C-3 de la
pentosa de otro nucleótido ( se pierde agua)

Cada polinucleótido se caracteriza por una secuencia
particular de bases nitrogenadas , mientras que el eje básico de
pentosa y fosfato es constante
Dos tipos de ácidos nucleicos:
1.- ADN o ácido desoxirribonucleico
· Químicamente formado por
- Pentosa: la desoxirribosa
- Bases nitrogenadas: A, G, C, T
· Estructuralmente: Dos cadenas de polinucleótidos
enrolladas formando una doble hélice

Características de la doble hélice
a) Dos cadenas helicoidales enrolladas a lo largo
de un eje común

b) Las dos cadenas son antiparalelas : crecen en
sentidos opuestos
c) Las bases nitrogenadas se dirigen hacia el
interior de la hélice; el resto queda al exterior
d) La estructura es estable gracias a los enlaces de
hidrógeno entre bases complementarias

· Función. Ser portador de la información genética codificada
en forma de secuencia de bases nitrogenadas. Es capaz de
duplicarse. La información da lugar a proteínas
2.- ARN o ácido ribonucleico
· Químicamente
- Pentosa: Ribosa
- Bases nitrogenadas: A, G, C, U
· Estructura: Una sola cadena de nucleótidos que
puede plegarse por enlaces entre bases complementarias

· Funciones: Existen diferentes tipos de ARN que
funcionan de forma coordinada en la síntesis de proteínas
- ARN-m (mensajero) :Copia la información
del ADN y la lleva hasta los ribosomas
- ARN-r ( ribosómico) Forma parte de la
estructura de los ribosomas
- ARN-t (transferente) Se encarga de
transportar los aminoácidos hasta el ribosoma donde se
unirán siguiendo la información que nos da el ARN-m para
formar una proteína

8.4 LA CÉLULA
TEORÍA CELULAR
. Primero en observar células (no
vivas ) fue Robert Hooke
Antony van Leeuwenhoek (siglo XVII) fabricó un
sencillo microscopio con el que pudo observar algunas
células como protozoos y glóbulos rojos.
CIC JULIO SÁNCHEZ
Brown descubre
el núcleo y
Purkinje el
citoplasma

Pero no fue hasta principios del siglo XIX en el que Schleiden,
Schwann y Virchow hicieron públicos los tres principios de la
teoría celular.
La célula es la unidad estructural de los seres vivos. Todos
los seres vivos están formados por una o más de una célula.
La célula es la unidad funcional de los seres vivos. Es la
mínima unidad de materia que puede llevar a cabo las funciones
básicas de un ser vivo.
Toda célula proviene de otra preexistente
D. SANTIAGO RAMON Y CAJAL demostró que la teoría
celular también era cierta para el único tejido que no parecía
cumplir dicha teoría: el tejido nerviosos
CIC JULIO SÁNCHEZ

TIPOS DE CÉLULAS
Se distinguen dos tipos de organización celular diferente: células
procariotas, y células eucariotas
Todas las células tienen unos componentes esenciales comunes:
Presentan una membrana plasmática que las aísla del medio que les
rodea y que constituye una barrera selectiva para el intercambio
de sustancias con el exterior
El interior celular o citoplasma contiene una serie de elementos
imprescindibles para el correcto funcionamiento de la célula
Todas las células poseen información genética en el ADN, así
como ribosomas implicados en la síntesis de proteínas
CIC JULIO SÁNCHEZ

La célula procariota se diferencian de la eucariota en
Existencia de un núcleo diferenciado por una membrana en la
eucariota y en la procariota no
Las células procariotas son típicas del reino monera (bacterias)
mientras que el resto de los reinos (protoctistas, hongos, vegetales y
animales) son eucariotas
Bacterias son del tamaño de alguno de los orgánulos de la eucariota
(0,4-10 micras) (10-100 micras)
Las procariotas en su citoplasma sólo poseen inclusiones mientras
que la eucariota posee mitocondrias, cloroplastos, retículo
endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, vacuolas
CIC JULIO SÁNCHEZ

ESTRUCTURA DE LA CÉLULA EUCARIOTA
Células eucariotas: Presentan el ADN incluido dentro de una
membrana nuclear. El contenido nuclear, por lo tanto, está
separado del resto del contenido citoplasmático, formando el
Núcleo. Son células eucariotas las animales y las vegetales.
CIC JULIO SÁNCHEZ

todas las células eucariotas tienen la siguiente estructura:
Una MEMBRANA
que determina su individualidad
Un NÚCLEO
Que contiene el material genético y ejerce el control de la
célula
Un CITOPLASMA
Lleno de orgánulos, dónde se ejecutan prácticamente todas las
funciones
1 La membrana plasmática:
Es el límite externo de la célula. Controla el intercambio de
sustancias entre el medio externo y el interior celular
CIC JULIO SÁNCHEZ

Está formada por una bicapa lipídica ( formada por fosfolípidos y
colesterol) entre la que se intercalan proteínas
Las membranas de los orgánulos celulares tienen una estructura y
composición similar a la plasmática
CIC JULIO SÁNCHEZ

2 Citoplasma
• Citosol o hialoplasma: Medio acuoso en el que están inmersos
los distintos orgánulos
•Citoesqueleto: Conjunto de filamentos proteicos que se
distribuyen en forma de red por el citosol. Pueden ser de tres tipos;
microfilamentos de actina, filamentos intermedios; microtúbulos.
Su función dar forma a la célula y es responsable de sus
movimientos
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Centrosoma : zona cercana al
núcleo a partir de la que
surgen los filamentos del
citoesqueleto. En células
animales contienen en su
interior una pareja de
estructuras cilíndricas
dispuestas una perpendicular a
la otra denominadas
centriolos. Función: organizar
los filamentos del
citoesqueleto
• Ribosomas: estructuras formadas por
ARNr y proteínas que se encuentran
libres en el citosol, o en las mitocondrias o
en cloroplastos o asociados al retículo
endoplasmático . Su función es la síntesis
de proteínas
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• Retículo endoplasmático: Conjunto de tubos y sacos
membranosos que se extiende por todo el citoplasma celular
Dos tipos: rugoso: cubierto de ribosomas; por tanto interviene
en la síntesis de proteínas
Liso: Carece de ribosomas y en él se sintetizan los lípidos de
membrana
CIC JULIO SÁNCHEZ

Aparato de Golgi: Conjunto de pilas de sacos aplanados que
se encuentran rodeados de vesículas. Función Almacenar
moléculas sintetizadas en el R.E para expulsarlas al exterior o
transportarlas a otros orgánulos
CIC JULIO SÁNCHEZ

Lisosomas: Son vesículas membranosas que contienen enzimas
digestivas ( hidrolasas) Se forman a partir del aparato de Golgi
Son responsables de la digestión intracelular
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Mitocondrias: Son orgánulos con doble membrana que delimitan un
espacio interior llamado matriz. La membrana interna se pliega hacia el
interior formando las crestas
Su función principal es obtener energía realizándose los procesos
conocidos como ciclo de krebs y oxidación de los ácidos grasos en la
matriz y el transporte de electrones en las crestas
CIC JULIO SÁNCHEZ

Además la matriz contiene ribosomas y una molécula de ADN
circular por lo que puede fabricar sus proteínas
3 El núcleo
Membrana: es una doble membrana continuación del retículo
endoplasmático que está perforada (poros) y que permite el
intercambio de sustancias
Cromatina: formada por fibrillas
enmarañadas formadas por ADN y
proteínas ( histonas). Controla y regula
las funciones vitales de la célula
Nucléolos: una varias esferas de aspecto
granular en la que se forman los
ribosomas
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CELULA EUCARIOTA VEGETAL
Son semejantes a las animales pero con cuatro diferencias:
1. No presentan centríolos
2. Presentan pared celular: es una pared rígida formada
principalmente por celulosa. Protege a la célula y mantiene su
forma
3. Grandes vacuolas: Son grandes vesículas con función de
almacenamiento ; ayudan a mantener la forma celular
4. Cloroplastos: Son orgánulos rodeados de una doble membrana
que delimita un espacio interior llamado estroma en donde
existen unas formaciones membranosas en forma de sacos
llamados tilacoides en cuyas membranas se encuentra la
clorofila
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Los tilacoides pueden estar aislados o superpuestos en forma de
pilas de monedas que reciben el nombre de grana
Su función principal es realizar la fotosíntesis (obtención de
materia orgánica a partir de inorgánica gracias a la luz solar)
Además contiene ribosomas y una pequeña molécula de ADN
circular por lo que sintetiza alguna de sus proteínas
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