Biología

What is the process by which plants convert sunlight into chemical energy?

Photosynthesis

Los ácidos nucleicos

El ADN y el ARN

Se encuentran en el núcleo de la célula. Su composición química es de carbono, hidrogeno, oxigeno, fosforo y nitrógeno.

Tabla comparativa

EL ADN

EL ARN

1 azúcar desoxirribosa (pentosa)

1 azúcar ribosa (Pentosa)

1 grupo fosfato (PO4)

1 grupo fosfato (PO4)

Bases nitrogenadas: Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G).

Bases nitrogenadas: Adenina (A), Uracilo (U), Citosina (C) y Guanina (G)

Tiene forma de doble hélice.

Tiene forma de una hélice simple.

La Adenina siempre va unida a la Timina, pero en el ARN, la Adenina siempre va unida con el Uracilo. La timina solo se encuentra en el ADN y el Uracilo solo se encuentra en el ARN.

Las bases nitrogenadas se dividen en dos tipos:

a)

Púricas: Guanina y Adenina.

b)

Pirimidinas: Timina, Citosina y Uracilo.

Moléculas de la vida:

¿Qué son las enzimas?: Las enzimas son moléculas orgánicas que actúan como catalizadores de reacciones químicas, es decir, aceleran la velocidad de reacción. Comúnmente son de naturaleza proteica, pero también de ARN.

El ADN esta constituido de largas cadenas de desoxirribonucleótidos de Adenina, Guanina, Timina y Citosina. La estructura molecular del ADN está formada por dos cadenas (bicatenario) de nucleótidos enlazados por enlaces débiles de puentes de hidrogeno entre las bases nitrogenadas de los nucleótidos de las cadenas. Cada base nitrogenada tiene su correspondiente: AT, CG. La columna vertebral de la molécula del ADN está formada por la pentosa y el fosfato de los nucleótidos.

¿Qué es una mutación?: Cualquier cambio en la secuencia del ADN de una célula. Las mutaciones a veces se producen por errores durante la división celular o por la exposición a sustancias del ambiente que dañan el ADN. Las mutaciones pueden tener un efecto perjudicial, un efecto favorable o ningún efecto.

Tipos de ARN

a)

ARNm o ARN mensajero: está formado por pequeñas moléculas lineales cuya función es transcribir secuencias de nucleótidos de un gen del ADN nuclear y llevar esta situación al citoplasma.

b)

ARNt o ARN de transferencia: su función es transportar aminoácidos y actuar en la síntesis de proteínas.

c)

ARNr o ARN ribosomal: formado por tres moléculas globulares de ARN, al asociarse con proteínas forman los ribosomas, los cuales son organelos celulares que ayudan a que los aminoácidos se junten para formar proteínas.

d)

ARNn o ARN nucleolar: formado por moléculas sintetizadas en el núcleo que al agruparse forman el nucleolo.

Triglicéridos

Fosfolípidos

Son las grasas y los aceites. Los ácidos grasos pueden ser saturados (tales como la mantequilla, grasa animal) o insaturados (como el aceite vegetal y el aceite de oliva)

Forman parte de las membranas plasmáticas. Forman parte de los alimentos como la lecitina.

Función

Función

Se almacenan como reservas energéticas. Son aislantes térmicos, suministran el doble de energía que los carbohidratos. Protegen las estructuras del organismo (como el corazón, fibras nerviosas y articulaciones)

Forman parte de las membranas, regula la entrada y salida de los materiales de la célula. Ayudan a mantener la fuerza, flexibilidad e integridad de la superficie celular.

•

La proteína, ¿Cuáles son sus elementos químicos? Son: el carbono, hidrogeno, oxígeno y fosforo.

•

En los lípidos son: carbono e hidrogeno

•

Para los carbohidratos: carbono, hidrogeno y oxigeno (Glucosa)

•

Los carbohidratos son el grupo más consumido por los seres vivos, son uno de los que nos proveen energía.

Monosacáridos

Disacáridos

Son los azucares más simples. Los que están formados por 5 átomos de carbono (pentosa). Ejemplos: ribosa y desoxirribosa. Y los formados por 6 átomos de carbono (Hexosas). Ejemplo: glucosa, fructuosa, galactosa. Ejemplos de alimentos: miel, mermelada, frutas, sodas, gomitas.

Se forman con la unión de dos monosacáridos. Se puede hidrolizar o descomponer al agregarle agua. Los disacáridos conservan las mismas propiedades físicas que los monosacáridos, es decir, son dulces, solubles en agua y forman cristales blancos que caramelizan con el calor. Ejemplo: sacarosa, lactosa, maltosa.

Vocabulario

Ácido ribonucleico (ARN): Es una molécula presente en las células que desempeña un papel fundamental en la síntesis de proteínas. Transfiere la información genética del ADN y participa en la traducción de los genes en proteínas.

Ácido desoxirribonucleico (ADN): Es una molécula que almacena la información genética en las células. Contiene la secuencia de bases nitrogenadas que determina la formación y el funcionamiento de los organismos vivos.

Aeróbico: Se refiere a procesos u organismos que requieren oxígeno para llevar a cabo su metabolismo. Por ejemplo, la respiración aeróbica es un proceso en el que el oxígeno se utiliza para producir energía en las células.

Anaeróbico: Hace referencia a procesos u organismos que pueden llevar a cabo su metabolismo sin oxígeno. Por ejemplo, la fermentación es un proceso anaeróbico en el que se produce energía en ausencia de oxígeno.

Aparato de Golgi: Es un organelo celular que se encarga de modificar, empacar y distribuir las proteínas y lípidos sintetizados en el retículo endoplasmático. También participa en la formación de lisosomas y vesículas de transporte.

Arquea: Son microorganismos unicelulares que pertenecen a un dominio separado de las bacterias y los eucariontes. Las arqueas se encuentran en diversos hábitats extremos y desempeñan funciones importantes en los ecosistemas.

Bacterias: Son microorganismos unicelulares pertenecientes al reino Monera. Se caracterizan por su estructura celular simple y su capacidad de adaptarse a diversos ambientes. Algunas bacterias pueden ser patógenas, mientras que otras son beneficiosas para los seres vivos.

Centriolo: Es una estructura presente en las células animales que desempeña un papel crucial en la división celular. Los centriolos participan en la formación de los husos mitóticos, que ayudan a separar los cromosomas durante la reproducción celular.

Citoesqueleto: Es una red de filamentos proteicos que proporciona soporte estructural y ayuda a mantener la forma de la célula. También está involucrado en el movimiento celular, el transporte intracelular y la división celular.

Citoplasma: Es el espacio que se encuentra entre la membrana plasmática y el núcleo en las células eucariotas. Contiene varios organelos y el citosol, y es donde ocurren muchas de las funciones celulares.

Citosol: Es la porción líquida del citoplasma en la cual están suspendidos los organelos celulares. Contiene diversas moléculas, enzimas y nutrientes necesarios para el funcionamiento celular.

Clorofila: Es un pigmento presente en los cloroplastos de las células vegetales y algunas bacterias. Juega un papel esencial en la fotosíntesis, absorbiendo la luz solar y convirtiéndola en energía química.

Cloroplasto: Es un organelo presente en las células de las plantas y algunos otros organismos fotosintéticos. En él se lleva a cabo la fotosíntesis, proceso mediante el cual se convierte la energía solar en compuestos orgánicos.

Complejo de poro nuclear: Es una estructura que se encuentra en la envoltura nuclear de las células eucariotas. Permite el intercambio controlado de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.

Cromatina: Es una forma descondensada del ADN y las proteínas asociadas que se encuentra en el núcleo de las células. Durante la división celular, la cromatina se compacta y se organiza en cromosomas.

Cromosoma: Es una estructura formada por una molécula de ADN y proteínas. Los cromosomas contienen los genes y son responsables de transmitir la información genética de una generación a otra.

Cilio: Es una estructura celular parecida a un pelo que se encuentra en la superficie de muchas células. Los cilios tienen función motora y están involucrados en el movimiento de fluidos y partículas a lo largo de la superficie celular.

Cuerpo basal: Es una estructura especializada que se encuentra en la base de los cilios y los flagelos. Es responsable de la generación del movimiento de estos apéndices celulares.

Envoltura nuclear: Es una doble membrana que rodea el núcleo de las células eucariotas. Regula el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma.

Eucarionte: Es un tipo de célula que posee un núcleo definido rodeado por una envoltura nuclear. Los organismos eucariotas incluyen animales, plantas, hongos y protistas.

Filamentos intermedios: Son componentes del citoesqueleto que proporcionan resistencia y soporte mecánico a las células. Están compuestos por una variedad de proteínas y se encuentran en el citoplasma.

Flagelo: Es una estructura larga y móvil presente en algunas células, como las bacterias y los espermatozoides. Los flagelos se utilizan para la locomoción y el desplazamiento celular.

Hipótesis endosimbiótica: Es una teoría que propone que las células eucariotas evolucionaron a partir de la simbiosis entre células procariotas más pequeñas. Según esta hipótesis, los organelos como las mitocondrias y los cloroplastos tienen un origen endosimbiótico.

Lisosoma: Es un organelo que contiene enzimas digestivas y participa en la degradación de moléculas y la eliminación de desechos celulares. Desempeña un papel importante en la digestión intracelular.

Membrana plasmática: Es una estructura que rodea a todas las células y regula el paso de sustancias dentro y fuera de la célula. Es una bicapa lipídica con proteínas incrustadas que desempeñan funciones de transporte y reconocimiento celular.

Microfilamento: Es un componente del citoesqueleto formado por la proteína actina. Proporciona soporte estructural a la célula y está involucrado en la contracción muscular y el movimiento celular.

Microtúbulo: Son estructuras tubulares del citoesqueleto que están compuestas por la proteína tubulina. Tienen diversas funciones, como el soporte celular, el transporte intracelular y la formación de estructuras como los husos mitóticos.

Mitocondria: Es un organelo presente en las células eucariotas que se encarga de producir energía en forma de ATP a través de la respiración celular. Es conocida como la "central energética" de la célula.

Núcleo: Es un organelo que alberga el material genético de la célula, incluyendo el ADN. Controla las actividades celulares y está rodeado por una envoltura nuclear.

Nucléolo: Es una estructura pequeña dentro del núcleo celular. Está involucrado en la producción de los ribosomas, que son responsables de la síntesis de proteínas.

Nucleoide: Es el área del citoplasma en las células procariotas donde se encuentra el material genético, como el ADN. A diferencia del núcleo de las células eucariotas, el nucleoide no está rodeado por una envoltura nuclear.

Organelo: Es una estructura especializada que se encuentra dentro de las células y desempeña funciones específicas. Algunos ejemplos son los cloroplastos, las mitocondrias y el aparato de Golgi.

Pared celular: Es una capa rígida y resistente que se encuentra en el exterior de la membrana plasmática en las células vegetales, bacterias y algunos otros organismos. Proporciona soporte estructural y protección a la célula.

Plastidio: Son organelos presentes en las células vegetales que están involucrados en la fotosíntesis, el almacenamiento de nutrientes y la síntesis de pigmentos. Los cloroplastos son un tipo de plastidio.

Procariota: Es un tipo de célula que no tiene un núcleo definido y carece de organelos rodeados por una membrana. Las bacterias y las arqueas son ejemplos de organismos procariotas.

Retículo endoplasmático liso y rugoso: Son organelos membranosos interconectados que desempeñan diferentes funciones. El retículo endoplasmático liso está involucrado en la síntesis de lípidos y detoxificación, mientras que el rugoso tiene ribosomas asociados y está involucrado en la síntesis de proteínas.

Ribosomas: Son organelos celulares que participan en la síntesis de proteínas. Están compuestos por ARN ribosómico y proteínas, y pueden encontrarse libres en el citosol o unidos al retículo endoplasmático rugoso.

Teoría celular: Es un principio fundamental de la biología que establece que todos los seres vivos están compuestos por células, y que la célula es la unidad básica de la vida. Fue propuesta por primera vez por Schleiden y Schwann en el siglo XIX.

Vacuola alimentaria: Es una vacuola temporal que se forma en las células para la digestión de partículas o sustancias capturadas mediante la fagocitosis o la autofagia.

Vacuola contráctil: Es una vacuola presente en ciertos organismos acuáticos, como las amebas y los paramecios. Se encarga de eliminar el exceso de agua y mantener el equilibrio osmótico en la célula.

Ácido nucleico: Son moléculas biológicas que almacenan y transmiten información genética. Los dos tipos principales son el ADN y el ARN.

Nucleótido: Es la unidad básica de los ácidos nucleicos. Está compuesto por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Los nucleótidos se unen para formar las cadenas de ADN y ARN.

Cada célula está rodeada por una delgada membrana plasmática que podemos considerar una especie de portero que sólo permite la entrada o la salida de sustancias específicas y que transmite mensajes químicos del ambiente externo al interior de la célula.

La membrana plasmática debe desempeñar 3 funciones generales:

La clave del funcionamiento de las membranas radica en su estructura. Todas las membranas de una célula tienen una estructura básica similar, proteínas que flotan en una doble capa de lípidos. Los lípidos desempeñan una función aislante de las membranas, mientras que las proteínas regulan el intercambio de sustancias. Todas las células están rodeadas por un medio acuoso. El citoplasma consta de todo el contenido de la célula y en su mayor parte, es agua. Las membranas plasmáticas separan un citoplasma acuoso de un ambiente externo acuoso y membranas similares rodean compartimientos acuosos dentro de la célula. En estas condiciones los fosfolípidos se disponen de forma espontánea en una doble capa llamada bicapa fosfolipídica, en la que las cabezas hidrofílicas constituyen las caras exteriores y las colas hidrofóbicas se “esconden” en el interior. Dado que las moléculas de fosfolípido individuales no están unidas entre sí y las colas lipídicas contienen enlaces saturados, esta doble capa es muy fluida. De ahí el nombre de “Mosaico fluido”.

El modelo de mosaico fluido para las membranas celulares fue desarrollado en 1972 por los biólogos celulares S.J Singer y G.L Nicolson. Según este modelo, una membrana vista desde arriba, se asemeja a un mosaico grumoso de azulejos en constante movimiento. Una doble capa de fosfolípidos forma una matriz de “cemento” fluida y viscosa para el mosaico, mientras que una variedad de proteínas son los “azulejos” que pueden desplazarse dentro de las capas fosfolipídica.

Miles de proteínas están incrustadas en la superficie de la bicapa fosfolipídica de la membrana o unida a ella. En conjunto, estas proteínas regulan el movimiento de sustancias a través de la membrana y se comunican con el ambiente. Muchas de las proteínas de las membranas plasmáticas tienen pegados grupos de carbohidratos, sobre todo en las partes que sobresalen de la célula. Estas proteínas de membrana con sus carbohidratos pegados se llaman glucoproteínas.

Las categorías principales de proteínas son:

Proteínas de transporte: regulan el movimiento de moléculas hidrofílicas (o sea las que son solubles en agua) a través de la membrana plasmática.

Proteínas de canal: forman poros o canales que permiten a pequeñas moléculas solubles en agua atravesar la membrana. El tamaño de sus poros, y las cargas de aminoácidos que revisten los poros hacen que estas proteínas sean selectivas respecto a los iones que dejan pasar, como los de potasio, sodio y calcio.

Proteínas portadoras: participan en el transporte de sustancias. Actúan como “transportadores” que facilitan el movimiento de moléculas específicas, como iones o moléculas pequeñas, a través de la membrana plasmática. Funcionan uniéndose a la molécula que se va a transportar en un lado de la membrana, cambiando su conformación y luego liberando la molécula en el otro lado de la membrana.

Proteínas receptoras: activan respuestas celulares cuando se unen a ellas moléculas específicas del fluido extracelular, como hormonas o nutrimentos. Cuando la molécula adecuada los activa, algunos receptores inician complejas series de cambios celulares, como un aumento de velocidad en el metabolismo, división celular, movimiento hacia una fuente de nutrimentos o secreción de hormonas. Otros receptores actúan como compuertas de las proteínas de canal.

Proteínas de reconocimiento: en su mayoría glucoproteínas, sirven como etiquetas de identificación y como sitios de unión a la superficie celular.

Proteína de unión: es una proteína que tiene la capacidad de unirse a otras moléculas, como otras proteínas, lípidos, ácidos nucleicos o pequeñas moléculas, de manera selectiva y con una afinidad determinada. Desempeñan un papel crucial en la regulación de funciones celulares al interactuar con otras moléculas y participar en procesos como la señalización celular, la formación de complejos proteicos y la regulación de la expresión génica.

¿Qué es un fluido?

Es un líquido o un gas; es decir, cualquier sustancia que puede moverse o cambiar de forma en respuesta a fuerzas externas, sin desintegrarse.

¿Qué es la concentración?

Es el número de moléculas en una unidad de volumen dada.

¿Qué es un gradiente?

Es una diferencia física entre dos regiones del espacio que hace que se muevan moléculas de una región a otra. Las células a menudo generan o encuentran gradientes de concentración, presión y carga eléctrica.

¿Qué son las acuaporinas?

Las acuaporinas son proteínas integrales de membrana que juegan un papel fundamental en la regulación del paso del agua a través de las membranas celulares. Estas proteínas facilitan el transporte selectivo y eficiente del agua a través de la membrana plasmática y de las membranas de orgánulos celulares, como las vacuolas y los lisosomas.

El movimiento a través de las membranas se efectúa mediante transporte tanto pasivo como activo. En su papel como portero de la célula, la membrana plasmática proporciona dos tipos de movimiento: transporte activo y transporte pasivo.

Transporte pasivo: durante el transporte pasivo, entran o salen sustancias de la célula bajando por gradientes de concentración. Este movimiento por sí solo no requiere un gasto de energía, pues los gradientes de concentración proporcionan la energía potencial que impulsa el movimiento y controla la dirección del movimiento hacia dentro o hacia afuera de la célula. Los lípidos y poros proteicos de la membrana plasmática regulan qué moléculas pueden cruzar, pero no afectan la dirección del movimiento.

Transporte activo: durante el transporte activo, la célula utiliza energía para desplazar sustancias contra un gradiente de concentración (ejerce una fuerza en contra de la corriente por así decirlo). En este caso las proteínas de transporte sí regulan la dirección del movimiento.

Muchas moléculas cruzan las membranas plasmáticas por difusión, impulsadas por diferencias entre su concentración en el citoplasma y el ambiente superior. Gracias a las propiedades de la membrana plasmática, diferentes moléculas cruzan la membrana en diferentes lugares y con diferente rapidez. Es por ello que decimos que las membranas plasmáticas son selectivamente permeables; es decir, permiten a ciertas moléculas pasar, pero evitan el paso de otras.