Composición química de los seres vivos: bioelementos, biomoléculas y biología celular

Composición química de los seres vivos

De los 92 elementos naturales, unos 27 son bioelementos.

Bioelementos primarios

Los bioelementos primarios representan el 96 % de la materia viva: C, H, O, N, P y S.

• Carbono: es idóneo para formar las biomoléculas, constituye la base estructural y puede unirse a otros átomos de carbono formando largas cadenas, con enlaces sencillos, dobles o triples.
• Oxígeno e hidrógeno: forman parte de la biomolécula más importante, el agua.
• Nitrógeno: forma parte de muchos aminoácidos y de los ácidos nucleicos.
• Fósforo: es parte principal del ácido fosfórico, presente en los ácidos nucleicos.
• Azufre: forma parte de muchos aminoácidos.

Bioelementos secundarios

Se encuentran en menor proporción, aproximadamente un 3,9 % de la materia viva, y suelen formar iones.

• Calcio: forma parte de los huesos e es indispensable para la contracción muscular.
• Sodio y potasio: son esenciales para el impulso nervioso.
• Magnesio e hierro: el magnesio forma parte de la clorofila y el hierro de los glóbulos rojos.

Oligoelementos

Se encuentran en baja proporción (menos del 0,1 % de la materia viva), como el cobre, zinc, manganeso y cobalto. Algunos de estos elementos no se manifiestan en algunos seres vivos; en caso de falta pueden provocar trastornos en el organismo.

Diferencias y semejanzas entre la célula eucariota y la procariota

Células eucariotas

• Son células grandes y con orgánulos macroscópicos.
• El material genético está rodeado por una membrana (núcleo definido).
• La división celular se realiza por mitosis.
• Los tipos de reproducción sexual se dan en organismos de ambos sexos.
• Forman tejidos.
• Son aerobias y poseen mitocondrias.

Células procariotas

• Son bacterias, células pequeñas y microorganismos.
• El ADN se encuentra en el seno del citoplasma.
• La división es binaria.
• No presentan fenómenos de reproducción sexual.
• No forman tejidos.
• Pueden ser aerobias o anaerobias, y carecen de mitocondrias.

Ácidos nucleicos: definición, explicación e importancia biológica

Los ácidos nucleicos son polímeros formados por la unión de nucleótidos. Cada nucleótido está formado por la unión de tres sustancias: ácido fosfórico, una pentosa y una base nitrogenada. Se distinguen el ARN (ácido ribonucleico) y el ADN (ácido desoxirribonucleico). Son de gran importancia biológica, ya que son portadores y ejecutores de la información genética del ser vivo.

ADN

• Composición: desoxirribosa, adenina, guanina, citosina y timina.
• Estructura: formado por dos cadenas de nucleótidos enrolladas que forman una doble hélice.
• Localización: en el núcleo.
• Función: portador de la información genética.

ARN

• Composición: ribosa, adenina, guanina, citosina y uracilo.
• Estructura: generalmente monocatenario, formado por una sola cadena.
• Localización: en el núcleo y en el citoplasma.
• Función: transfiere la información y ejecuta la síntesis de proteínas.

Glúcidos: definición, clasificación y funciones biológicas

Los glúcidos son biomoléculas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Sus funciones principales son:

• Combustible: se pueden oxidar para obtener energía.
• Reserva energética: almacenan energía y la utilizan en momentos de necesidad.
• Formadores de estructuras: participan en la construcción de estructuras celulares.

Niveles de organización estructural de las proteínas

Las proteínas presentan cuatro niveles de organización estructural:

• Estructura primaria: composición de la proteína y orden en que se encuentran los aminoácidos.
• Estructura secundaria: distribución de la primaria en tres tipos: α-hélice, β-hélice y hélice del colágeno.
• Estructura terciaria: se presenta cuando la secundaria sufre un plegamiento.
• Estructura cuaternaria: se presenta cuando las proteínas se unen entre sí.

Cuando las condiciones son adversas, por ejemplo un pH o una temperatura inadecuados, se rompe la estructura de la proteína (terciaria), que se desnaturaliza.

Composición química y estructura de la membrana plasmática

La membrana plasmática delimita la célula de su medio externo, permitiendo el paso de sustancias. Está constituida por cuatro capas moleculares: dos de proteínas globulares y dos de lípidos bipolares.

En función de su localización, las proteínas de membrana se clasifican en:

• Periféricas: situadas en la superficie de la doble capa de lípidos.
• Integrales: atraviesan todo el espesor de la membrana, sobresaliendo de la doble capa de lípidos.

Proceso de traducción

El ARN mensajero (ARNm), sintetizado en el proceso de transcripción, es el responsable de transportar hasta los ribosomas los mensajes escritos en el ADN, para que puedan traducirse al «idioma» de las proteínas. Los ribosomas constituyen una cadena de montaje en la que se lleva a cabo la lectura de las secuencias de bases del ARNm para formar una secuencia de aminoácidos, ya que a cada triplete de bases nitrogenadas (codón) le corresponde un aminoácido.

Ya tenemos los mensajes que van a ser traducidos (ARNm) y los ribosomas, pero aún no tenemos los aminoácidos que deben ordenarse para formar la cadena polipeptídica. No existe un reconocimiento directo entre aminoácido y codón del ARNm, por lo que se requiere la intervención del ARN de transferencia (ARNt), encargado de establecer la correspondencia entre los tripletes del ARNm y los aminoácidos.

En el proceso de traducción se distinguen las siguientes fases:

• Iniciación: consiste en la formación del complejo de iniciación.
• Elongación: se produce la unión de los aminoácidos que se van añadiendo a la cadena polipeptídica en crecimiento.
• Terminación: el proceso de elongación continúa de forma repetida hasta que aparece uno de los codones sin sentido o de terminación, que no son afines a ningún aminoácido del ARNt. El resultado es la liberación de la cadena polipeptídica desde el ribosoma al citoplasma.

División celular

Definición de mitosis y sus etapas

La división celular constituye el paso para la reproducción de organismos unicelulares y pluricelulares. Es una pequeña fracción del ciclo celular, ya que la célula se encuentra en el período de interfase la mayor parte del tiempo. La división implica dos procesos secuenciales:

• La mitosis: reparto del material hereditario.
• La citocinesis: reparto del citoplasma celular.

El ciclo celular comprende el nacimiento, crecimiento y reproducción de la célula, y es un ciclo completo que abarca cuatro periodos:

• G1 (primera fase de crecimiento): se inicia con una célula hija que proviene de la célula madre. La célula aumenta de tamaño y sintetiza material citoplasmático, proteínas y ARN.
• S (fase de síntesis): tiene lugar la duplicación del ADN. Al finalizar este periodo, el núcleo contiene el doble de proteínas y de ADN que al principio.
• G2 (segunda fase de crecimiento): sigue la síntesis de ARN y proteínas. Al final de este periodo aparecen cambios en la estructura celular que indican el inicio de la mitosis.
• M (mitosis): reparto del material hereditario.