METABOLISMO CELULAR

En un sentido amplio, metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo. Mediante esas reacciones se transforman las moléculas nutritivas que, digeridas y transportadas por la sangre, llegan a ellas.El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:

· Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP (adenosín trifostato) . Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva.


· Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.

Al producirse en las células de un organismo, se dice que existe un metabolismo celular permanente en todos los seres vivos, y que en ellos se produce una continua reacción química.


Estas reacciones químicas metabólicas (repetimos, ambas reacciones suceden en las células) pueden ser de dos tipos: catabolismo yanabolismo .
El catabolismo (fase destructiva)

Su función es reducir, es decir de una sustancia o molécula compleja hacer una más simple.

Catabolismo es, entonces, el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas (glúcidos, lípidos), que proceden del medio externo o de reservas internas, se rompen o degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas (CO2, H2O, ácido láctico, amoniaco, etcétera) y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP (adenosín trifosfato) . Esta energía será utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales (transporte activo, contracción muscular, síntesis de moléculas) .

Las reacciones catabólicas se caracterizan por:

Son reacciones degradativas , mediante ellas compuestos complejos se transforman en otros más sencillos.

Son reacciones oxidativas , mediante las cuales se oxidan los compuestos orgánicos más o menos reducidos, liberándose electrones que son captados por coenzimas oxidadas que se reducen.

ACIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, de millones de nucleótidos encadenados. Existen dos tipos básicos, el ADN y elARN.

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Johann Friedrich Miescher, que en el año 1869 aisló losnúcleos de las células una sustancia ácida a la que llamónucleína,nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico. Posteriormente, en 1953, James Watson yFrancis Crick descubrieron la estructura del ADN, empleando la técnica de difracción de rayos X.Todos los organismos poseen estas biomoléculas que dirigen y controlan la síntesis de sus proteínas, proporcionando la información que determina su especificidad y características biológicas, ya que contienen las instrucciones necesarias para realizar los procesos vitales y son las responsables de todas las funciones básicas en el organismo

LOS BIOELEMENTOS !!!

Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos, presentes en seres vivos. La materia viva está constituida por unos 70 elementos, la práctica totalidad de los elementos estables que hay en la Tierra, excepto los gases nobles. No obstante, alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células está constituida por cuatro elementos, carbono (C),hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), que son mucho más abundantes en la materia viva que se encuentra en la corteza terrestre

Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); constituyen el 96% de la materia viva seca. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre (C, H, O, N, P, S, respectivamente).

Los bioelementos también se clasifican según su abundancia en mayoritarios, traza y ultratraza:

Bioelementos mayoritarios. Se presentan en cantidades superiores al 0,1% del peso del organismo. Oxígeno (O), carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), calcio (Ca), fósforo (P),azufre (S), cloro (Cl) y sodio (Na).

Bioelementos traza. Están presentes en una proporción comprendida entre el 0,1% y el 0,0001% del peso de un ser vivo. Entre otros se incluye silicio (Si), magnesio (Mg) y cobre(Cu).

Bioelementos ultratraza. Se presentan en cantidades inferiores al 0,0001%, por ejemplo elyodo (I), el manganeso (Mn) o el cobalto (Co).

COMPOSICIÓN DE LOS SERES VIVOS!!!

PRINCIPALES COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS

Los seres vivos están formados de materia viva, la cual a su vez se compone de aproximadamente 70 elementos que reciben el nombre de bioelementos. El estudio de la composición química de los seres vivos es realizado por la Bioquímica.

Bioelementos

Estos elementos, una vez que se encuentran en la materia viva, pueden agruparse y formar estructuras muy complejas. Los más abundantes son los bioelementos principales o primarios, que se encuentran en todas las estructuras. El carbono es el más importante y uno de los más abundantes; de la unión de sus átomos con los de otros bioelementos resultan variadas combinaciones que proveen las propiedades físicas y químicas a las moléculas orgánicas. Otros elementos principales son el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre.

Los bioelementos secundarios se encuentran en menor proporción en el cuerpo de los organismos. Algunos son indispensables como el potasio, el magnesio, el sodio, el calcio, el hierro, el yodo y el flúor, pero otros no se encuentran en algunos seres vivos.

Por último, aquellos bioelementos cuya proporción no supera el 0.01 por ciento son llamadosoligoelementos. Ejemplos de éstos son el boro, el cobre, el cobalto y el manganeso.

COMPUESTOS O PRINCIPIOS INMEDIATOS

Son las combinaciones químicas de los bioelementos y pueden ser orgánicos o inorgánicos.

Inorgánicos:

Agua.

Es el compuesto más importante que se encuentra en los organismos, pues puede constituir más del 90 por ciento de su peso. El numeroso conjunto de funciones que cumple incluye la disolución y el transporte de sustancias, el soporte para la realización de la mayoría de las reacciones químicas y la función de regulación térmica.

El agua es el solvente universal.

propiedades del agua !!!

agua, sustancia líquida formada por la combinación de dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno, que constituye el componente más abundante en la superficie terrestre.

Hasta el siglo XVIII se creyó que el agua era un elemento, fue el químico ingles Cavendish quien sintetizó agua a partir de una combustión de aire e hidrógeno. Sin embargo los resultados de este experimento no fueron interpretados hasta años más tarde, cuando Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto formado por oxígeno y por hidrógeno, siendo su formula H2O.

PROPIEDADES:

1. FÍSICAS

El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4ºC,que es de 1g/cc.

Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal/g, respectivamente) son también excepcionalmente elevados.

2. QUÍMICAS

El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.

No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como catalizador en muchas reacciones químicas.

     

LOS GLUCIDOS

Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos sonbiomoléculas compuestas por carbono,hidrógeno y oxígeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el brindar energía inmediata y estructural. La glucosa y el glucógeno son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de energía; la celulosa cumple con una función estructural al formar parte de la pared de las células vegetales, mientras que laquitina es el principal constituyente delexoesqueleto de los artrópodos

El término "hidrato de carbono" o "carbohidrato" es poco apropiado, ya que estas moléculas no son átomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a moléculas de agua, sino que constan de átomos de carbono unidos a otros grupos funcionalescomo carbonilo e hidroxilo. Este nombre proviene de la nomenclatura química del siglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula elemental Cn(H2O)n (donde "n" es un entero ≥ 3). De aquí que el término "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien posteriormente se demostró que no lo eran. Además, los textos científicos anglosajones insisten en denominarlos carbohydrates lo que induce a pensar que este es su nombre correcto. Del mismo modo, en dietética, se usa con más frecuencia la denominación de carbohidratos.

Los glúcidos pueden sufrir reacciones de esterificación, aminación, reducción, oxidación, lo cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad específica, como puede ser de solubilidad.

LOS SISTEMAS BIOLOGICOS!!!

La naturaleza se organiza en sistemas con muchos componentes que están relacionados de muchas maneras, en ocasiones de forma no lineal. De la misma manera, las poblaciones biológicas no están aisladas, sino que interactúan unas con otras y con su medio de formas a veces muy complicadas. Esta aseveración tiene algunas consecuencias relevantes, no muy obvias.

Los sistemas biológicos son jerárquicos. Esto quiere decir que algunos sistemas están "inmersos" en otros sistemas mayores, que a su vez están "dentro" de otros mayores aún.

Las fronteras de los sistemas biológicos son difusas, no siempre se puede saber donde acaba exactamente un sistema o proceso y empieza otro. Es una consecuencia de que haya muchas interacciones en sistemas jerárquicos.

Los sistemas biológicos "se regeneran", tienen estabilidad. Son constantes en el tiempo y el espacio. Los sistemas biológico están conformados por subconjunto de componentes de carácter orgánico que, junto con aquellos de índole inorgánico conocidos como “Sistemas Físicos” integran en nuestro planeta ese agregado universal que denominamos “Sistemas Naturales”. Luego, los sistemas biológicos están constituidos por la suma de todos los seres vivientes que existen.

El análisis del sistema biológico muestra que es dinámico, con movimientos complejos y por ello resulta imposible su exacta predicción cuando la acción del fertilizante se mide después de mucho tiempo, por lo que se induce una situación de caos. Los microorganismos recuperan la estabilidad luego de la incorporación de nitrógeno y generan un fractal.

Los sistemas biológicos son jerárquicos. Esto quiere decir que algunos sistemas están "inmersos" en otros sistemas mayores, que a su vez están "dentro" de otros mayores aún. Este concepto se puede representar como si la población de una especie estuviera "inmersa" dentro de un conjunto mayor de poblaciones de otras especies (que comparten todas en una misma región). Al decir inmerso se deben precisar dos cosas: primero, que la población (o sistema biológico) mantiene su identidad y se puede diferenciar sin demasiados problemas de su entorno; segundo, que está influenciado por las poblaciones vecinas (los cambios de tamaño de la población están principalmente originados por factores externos a ella).

SALES MINERALES !!!

Las sales minerales son compuestos inorgánicos fundamentalmente iónicos. Una sal es un compuesto químico consistente en una combinación de cationes y aniones. Sin embargo, si se halla presente el catión H3O el compuesto se describe normalmente como un ácido . El calificativo «mineral» en este contexto es sinónimo de inorgánico, pues existen sales cuyos cationes y aniones son total o parcialmente orgánicos.

Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH,de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos.Dentro de este grupo se encuentran las fosfoproteínas y los fosfolípidos.

Los iones de las sales pueden asociarse a moléculas, realizando funciones que tanto el ion como la molécula no realizarían por separado.

De tal manera que las sales minerales están asociadas a las moléculas orgánicas y suborganicas.

MOLECULA DE AGUA !!!!!

El agua (H2O) es un compuesto químicoinorgánico formado por dos átomos de hidrógeno(H) y uno de oxígeno (O). Esta molécula es esencial en la vida de los seres vivos, al servir de medio para el metabolismo de las biomoléculas y se encuentra en la naturaleza en sus tres estados y fue clave para su formación. Hay que distinguir entre el agua potable y el agua pura, pues la primera es una mezcla que también contiene sales en solución; es por esto que en laboratorio y en otros ámbitos se usa agua destilada.El agua es inodora, incolora, e insípida, es decir, no tiene un olor propio, no tiene color ni sabor. Su importancia reside en que casi la totalidad de losprocesos químicos que suceden en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en laboratorios y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua.

Henry Cavendish descubrió en 1781 que el agua era una sustancia que está compuesta y que no es un elemento, como en la antigüedad se creía. Los resultados de dicho descubrimiento fueron desarrollados por Antoine Laurent de Lavoisier (químico destacado en diferentes temas de la química) dando a conocer que el agua estaba formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. En 1804, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista y geógrafo alemán Alexander von Humboldt publicaron un documento científico que demostraba que el agua estaba formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno (H2O).

Entre las moléculas de agua se establecen enlaces por puentes de hidrógeno debido a la formación de dipolos electrostáticos que se originan al situarse un átomo de hidrógeno entre dos átomos más electronegativos, en este caso de oxígeno. El oxígeno, al ser más electronegativo que el hidrógeno, atrae más, hacia éste, los electrones compartidos en los enlaces covalentes con el hidrógeno, cargándose negativamente, mientras los átomos de hidrógeno se cargan positivamente, estableciéndose así dipolos eléctricos. Los enlaces por puentes de hidrógeno son enlaces por fuerzas de van der Waals de gran magnitud, aunque son unas 20 veces más débiles que los enlaces covalentes.

LOS CROMOSOMAS!

En biología y citogenética, se denomina cromosoma croma, color soma, cuerpo o elemento) a cada una de las estructuras altamente organizadas, formadas por ADN y proteínas, que contiene la mayor parte de la información genética de un individuo.

En las divisiones celulares (mitosis y meiosis) presenta su forma más conocida, cuerpos bien delineados en forma de X, debido al grado de compactación y duplicación.

En la interfase no pueden ser visualizados mediante el microscopio óptico de manera nítida ya que ocupan territorios cromosómicos discretos. En las células eucariotas y en las arqueas (a diferencia que en las bacterias), el ADN siempre se encontrará en forma de cromatina, es decir asociado fuertemente a unas proteínas denominadas histonas y no-histonas. La cromatina, organizada en cromosomas, se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y se visualiza como una maraña de hebras delgadas. Cuando comienza el proceso de duplicación y división del material genético llamado (cariocinesis), esa maraña de hebras inicia un fenómeno de condensación progresivo que permite visualizar cada uno de los cromosomas.En la figura de la derecha se presentan todos los cromosomas de interfase de una niña (obsérvese los dos cromosomas X abajo derecha), ordenados por parejas de homólogos y por su longitud, lo que se denomina cariotipo. Puede observarse que en este cariotipo hay 46 cromosomas (o sea, 2n=46) que es el número cromosómico de la especie humana. Se puede advertir, también, que los cromosomas homólogos aquí han sido colocados paralelos entre sí y no están unidos por un único centrómero. Durante la mitosis cada uno de los cromosomas homólogos se duplica y entonces las cromátidas hermanas ya duplicadas se separan una de otra hacia dos nuevas células.

LAS NEURONAS!!

Las neuronas (del griego νεῦρον neûron, ‘cuerda’, ‘nervio’ ) son un tipo de células del sistema nervioso cuya principal función es la excitabilidad eléctrica de sumembrana plasmática. Están especializadas en la recepción de estímulos y conducción del impulso nervioso (en forma de potencial de acción) entre ellas o con otros tipos celulares como, por ejemplo, las fibras musculares de la placa motora. Altamente diferenciadas, la mayoría de las neuronas no se dividen una vez alcanzada su madurez; no obstante, una minoría sí lo hace.

Las neuronas presentan unas características morfológicas típicas que sustentan sus funciones: un cuerpo celular, llamado soma o «pericarion» central; una o varias prolongaciones cortas que generalmente transmiten impulsos hacia el soma celular, denominadas dendritas; y una prolongación larga, denominada axón o «cilindroeje», que conduce los impulsos desde el soma hacia otra neurona u órgano diana.

La neurogénesis en seres adultos fue descubierta apenas en el último tercio del siglo XX. Hasta hace pocas décadas se creía que, a diferencia de la mayoría de las otras células del organismo, las neuronas normales en el individuo maduro no se regeneraban, excepto las células olfatorias. Los nervios mielinados del sistema nervioso periférico también tienen la posibilidad de regenerarse

LAS PROTEÍNAS!!!

Las proteínas (del francés: protéine, y este del griego proteios, ‘prominente’, ‘de primera calidad’) o prótidos son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos

Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en proteínas simples (holoproteidos), formadas solo por aminoácidos o sus derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), formadas por aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores. Las proteínas son necesarias para la vida, sobre todo por su función plástica (constituyen el 80 % del protoplasma deshidratado de toda célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forman parte de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas).

Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo y realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan: 

Contráctil (actina y miosina) 

Enzimática (Ej.: sacarasa y pepsina) 

Estructural. Esta es la función más importante de una proteína (Ej.: colágeno) 

Homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH (ya que actúan como un tampón químico) 

Inmunológica (anticuerpos) 

Producción de costras (Ej.: fibrina) 

Protectora o defensiva (Ej.: trombina y fibrinógeno) 

Transducción de señales (Ej.: rodopsina). 

Las proteínas están formadas por aminoácidos. Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo

Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados.