Resumen

Resumen

Los niveles de organización de materia viva nos llevan directamente hacia la biología y hacia la estructura de la vida misma. Al hablar acerca de los niveles de organización de materia viva nos sumergimos en la clasificación misma de la materia. Antes de abrir esta clasificación es conveniente definir la materia, la materia viva, el significado de los niveles de organización de materia viva y finalmente su clasificación. Dentro de los niveles de organización, la materia viva ocupa los cuatro últimos lugares. La materia viva llamada también materia orgánica, está formada principalmente por carbono, hidrógeno, oxigeno y nitrógeno. Estos elementos, al combinarse, forman sustancias que interactúan entre si dentro de la forma viva más simple que es la célula. La célula es la unidad fundamental por la cual están constituidos todos los seres vivos. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que, ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Los niveles de organización de materia viva • Nivel subatómico: lo integran las partículas más pequeñas de la materia, como son los protones, los neutrones y los electrones. • Nivel atómico: lo componen los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción. • Nivel molecular: está formado por las moléculas, que se definen como unidades materiales formadas por la unión, mediante enlaces químicos, de dos o más átomos • Nivel celular: comprende las células, que son unidades de materia viva constituidas por una membrana y un citoplasma • Nivel pluricelular: abarca a aquellos seres vivos que están constituidos por más de una célula. • Nivel de población: abarca a las poblaciones, que son el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado. • Nivel de ecosistema: se estudia tanto el conjunto de poblaciones de diferentes seres que viven interrelacionados. Los cuatro últimos niveles supones los niveles de clasificación de la materia viva, es decir que están constituidos por materia viva; por eso, desde este punto de vista, se puede definir la vida como una de las formas de presentarse la materia.

LA DIVISION CELULAR

La división celular es el proceso por el cual el material celular se divide entre dos nuevas células hijas. En los organismos unicelulares esto aumenta el número de individuos de la población. En las plantas y organismos multicelulares es el procedimiento en virtud del cual crece el organismo, partiendo de una sola célula, y también son reemplazados y reparados los tejidos estropeados.

Mitosis:

La mitosis es el proceso de división celular por el cual se conserva la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las sucesivas células a que la mitosis va a dar origen.

La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo.
El proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas.

· PROFASE :

En ella se hacen patentes un cierto número de filamentos dobles: los cromosomas. Cada cromosoma constituído por dos cromátidas, que se mantienen unidas por un estrangulamiento que es el centrómero. Cada cromátida corresponde a una larga cadena de ADN. Al final de la profase ha desaparecido la membrana nuclear y el nucléolo. muy condensada

· METAFASE:

Se inicia con la aparición del huso, dónde se insertan los cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el ecuador del huso, formando la placa metafásica o ecuatorial.

· ANAFASE:

En ella el centrómero se divide y cada cromosoma se separa en sus dos cromátidas. Los centrómeros emigran a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas, arrastrando cada uno en su desplazamiento a una cromátida.
La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

· TELOFASE:

Los dos grupos de cromátidas, comienzan a descondensarse, se reconstruye la membrana nuclear, alrededor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá los nuevos núcleos hijos. A continuación tiene lugar la división del citoplasma.

Meiosis

La reproducción sexual ocurre solo en eucariotas. Durante la formación de los gametos, el número de cromosomas se reduce a la mitad y retornan al número completo cuando los dos gameto se unen durante la fecundación.

ELEMENTOS Y COMPUESTOS DE LA MATERIA VIVA.

Las plantas, los animales y el hombre, así como todas las cosas materiales que forman parte de nuestro mundo y el universo, están formados de materia. La materia es todo aquello que ocupa un espacio y que tiene masa. El hombre a intentado conoce la naturaleza de la materia desde los tiempos antiguos. Es así como Leucipo y Demócrito, filósofos griegos que vivieron en el siglo V a. de C., expresaron la primera teoría atómica, en la que la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles. Los compuestos son sustancias que pueden descomponerse en dos o mas sustancias puras por medio de métodos químicos, por lo que podemos decir que los compuestos están formados por mas de un tipo de átomos unidos entre si por medios de enlaces químicos, los cuales pueden ser iónicos o covalentes y originan compuestos iónicos o moleculares.Los compuestos iónicos son el resultado de la unión de dos o más átomos por medio de un enlace iónico o electro Valente, formado cuando un átomo cede y el otro absorbe los electrones formándose dos partículas con cargas opuestas las cuales se atraen.Cuando dos o mas átomos se unen con enlaces covalentes, el compuesto resultante se conoce como molécula. En este caso, los átomos se unen compartiendo sus electrones de valencia.

PROPIEDADES GENERALES DEL AGUA

Acción disolvente El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso se denomina disolvente universal. Esta propiedad disolvente, de gran importancia para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares, o con carga iónica, como alcoholes, azúcares con grupos R-OH, aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas + y -, dando lugar a disoluciones moleculares. También las moléculas de agua pueden disolver sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas. En las disoluciones iónicas, los iones de las sales son atraídos por los dipolos del agua, quedando “atrapados” y recubiertos de moléculas de agua en forma de iones hidratados o solvatados. La capacidad disolvente es responsable de:

El agua es una de las pocas sustancias que se expande al enfriarse. Esto se debe a que, al congelarse, sus moléculas se organizan en una estructura hexagonal, dejando más espacios entre ellas que en el agua liquida. Esta estructura de los cristales de hielo también es responsable de las peculiares formas hexagonales de los copos de nieve. Elevada fuerza de adhesión Esta fuerza está también en relación con los puentes de hidrógeno que se establecen entre las moléculas de agua y otras moléculas polares y es responsable, junto con la cohesión, del llamado fenómeno de la capilaridad. Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si trepase “agarrándose” por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua se equilibra con la presión capilar. A este fenómeno se debe en parte la ascensión de la savia bruta, desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos. Gran calor específico También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se crean entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de calor que utiliza para romper los puentes de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante .Elevado calor de evaporación Sirve el mismo razonamiento, también los puentes de hidrógeno son los responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua, primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20 °C. Propiedades importantes para los organismos El agua tiene propiedades inusualmente críticas para la vida: es un buen disolvente y tiene alta tensión superficial

CARÁCTER BIPOLAR Y ENLACES INTERMOLECULARES DEL AGUA.

El agua es una molécula polar porque presenta polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa junto al oxígeno compensada por otra positiva repartida entre los dos átomos de hidrógeno; los dos enlaces entre hidrógeno y oxígeno no ocupan una posición simétrica, sino que forman un ángulo de 104º 45′.

El agua tiene propiedades inusualmente críticas para la vida: es un buen disolvente y tiene alta tensión superficial. El agua pura tiene su mayor densidad a los 3,98°C: es menos densa al enfriarse o al calentarse, ya que al llegar a convertirse en agua sólida (hielo) las moléculas se unen y forman una figura como un panal, lo que la hace menos densa. Como una estable molécula polar prevalente en la atmósfera, tiene un importante papel en la atmósfera como absorbente de radiación infrarroja, crucial en el efecto invernadero. El agua también tiene un calor específico inusualmente alto, importante en el regulamiento del clima global. El agua es un buen disolvente y disuelve muchas sustancias, como las diferentes sales y azúcares, y facilita las reacciones químicas lo que contribuye a la complejidad del metabolismo. Algunas sustancias, sin embargo, no se mezclan bien con el agua, incluyendo aceites y otras sustancias hidrofóbicas. Membranas celulares compuestas de lípidos y proteínas, toman ventaja de esta propiedad para controlar las interacciones entre sus contenidos y químicos externos. Esto se facilita en parte por la tensión superficial del agua. Las gotas de agua son estables debido a su alta tensión superficial. Esto se puede ver cuando pequeñas cantidades de agua se ponen en superficies no solubles como el vidrio: el agua se queda junta en forma de gotas. Esta propiedad es importante en la transpiración de las plantas. Una propiedad del agua simple pero ambientalmente importante es que su común forma sólida, el hielo, flota en el líquido. Esta fase sólida es menos densa que el agua líquida debido a la geometría de los fuertes enlaces de hidrógeno formados solo a temperaturas bajas.

Para casi todas las demás sustancias y para todas las otras once fases no comunes del hielo de agua excepto ice-XI, la forma sólida es más densa que la forma líquida. El agua fresca presenta la máxima densidad a 3,8 °C, ascendiendo por convección tanto cuando su temperatura aumenta como cuando disminuye desde ese valor. Este revés causa que el agua profunda permanezca más caliente que la ligera agua congelada, por lo que el hielo en un cuerpo de agua se formará primero en la superficie y crecerá hacia abajo, mientras que la mayor parte del agua bajo del hielo permanecerá a 3,8 °C. Esto efectivamente aísla el fondo de un lago del frío exterior.

.ENLACES INTERMOLECULARES

Al estar el agua en estado sólido, todas las moléculas se encuentran unidas mediante un enlace de hidrógeno, que es un enlace intermolecular y forma una estructura parecida a un panal de abejas, lo que explica que el agua sea menos densa en estado sólido que en el estado líquido. La energía cinética de las moléculas es muy baja, es decir que las moléculas están casi inmóviles. Una de las peculiaridades del agua es que al congelarse tiende a expandirse y disminuir su densidad.

FUNCIONES DEL AGUA EN LOS ORGANISMOS.

Su abundancia en un ser vivo (o en una parte de él) está en estrecha relación con la actividad metabólica que éste realice, y también con la composición del medio en que se desenvuelva. (En general, a mayor cantidad de agua, menor actividad metabólica).

El agua constituye la sustancia mayoritaria en los seres vivos (65% a 95% de su peso) y la vida es posible gracias a las poco frecuentes y singulares propiedades físico-químicas que presenta (particularmente su estructura molecular y su carácter polar), responsables, a su vez, de sus funciones biológicas.

Veamos tales propiedades y las funciones asociadas:

1)La gran fuerza de cohesión entre sus moléculas es la responsable de que sea un líquido prácticamente incomprensible, capaz de dar volumen y turgencia a muchos seres vivos uni o pluricelulares (piénsese en el esqueleto hidrostático en las plantas).

Esta fuerza permite las deformaciones de algunas estructuras (por ejemplo, el citoplasma), sirviendo como lubricante en zonas de contacto (articulaciones) para evitar rozamientos (función amortiguadora mecánica).

2)Su elevado calor específico hace que el agua puede absorber una gran cantidad de calor (es una forma de energía), mientras que su temperatura sólo asciende ligeramente, ya que parte de esa energía habrá sido utilizada en romper los enlaces de H entre susmoléculas.

Esta propiedad hace que el agua funcione como un buen amortiguador térmico que mantiene la temperatura interna de los seres vivos a pesar de las variaciones externas.

3)Su alto calor de vaporización hace que el agua absorba mucho calor al pasar del estado líquido al gaseoso, ya que, para que una molécula se separe de las adyacentes, han de romperse los puentes de H y, para ello, se necesita una gran cantidad de energía (alrededor de 1500 calorías para evaporar un gramo de agua).Así, cuando el agua se evapora en la superficie de una planta o de un animal, absorbe gran parte del calor del entorno. Esta propiedad es utilizada como mecanismo de regulación térmica.

4)El agua posee también una elevada constante dieléctrica. Esta propiedad del agua hace que las sales y otros compuestos iónicos se disocien en sus cationes y aniones, los cuales son atraídos con fuerza por los dipolos de agua y se impide su unión. Asimismo, debido a su polaridad, el agua disuelve con facilidad otros compuestos no iónicos, pero que poseen grupos funcionales polares (alcoholes, aldehídos, cetonas, etc.) al establecer enlaces de H entre ellos. Todo ello convierte al agua en la sustancia disolvente más importante. A su vez, esta capacidad es responsable de dos funciones del agua en los seres vivos:

a)es vehículo de transporte para la circulación de sustancias en el interior de los organismos y en su intercambio con el exterior.

b)es el medio donde transcurren las reacciones bioquímicas, ya que la mayor parte de las biomoléculas se encuentra disuelta en ella y necesita un medio acuoso para interaccionar.

5)Su gran fuerza de adhesión (alta tensión superficial) se debe a la tendencia a formar enlaces de H entre las moléculas de agua (cohesión) y de éstas con otras moléculas polares (adhesión).

ESTRUCTURA Y NOMBRE DE AMINOACIDOS Y ANIMAS

La estructura general de un aminoácido se establece por la presencia de un carbono central unido a: Un grupo carboxilo (rojo), un grupo amino (verde), un hidrogeno (negro) y la cadena lateral (azul).

Donde “R” representa la cadena lateral, específica para cada aminoácido. Técnicamente hablando, se les denomina Alfa-aminoácidos, debido a que el grupo amino (NH2) se encuentra a un atomo de distancia del grupo ácido (COOH). Como estos dos grupos poseen H en sus estructuras químicas, son grupos susceptibles a los cambios de pH, por eso, en el pH de la célula, prácticamente ningún aminoácido se encuentra de esa forma, sino que se encuentra ionizado.

Los aminoácidos se clasifican habitualmente según las propiedades de su cadena lateral:

Neutros polares, hidrófilos o (polares): Serina (Ser), Tre

onina (Thr), Cisteína (Cys), Asparagina (Asn), Tirosina (Tyr) y Glutamina (Gln). Neutros no polares, apolares o hidrófobos: Glicina (Gly), Alanina (Ala), Valina (Val), Leucina (Leu), Isoleucina (Ile), Metionina (Met), Prolina (Pro), Fenilalanina (Phe) y Triptófano (Trp). Con carga negativa, o ácidos: Ácido aspártico (Asp) y Ácido glutámico (Glu). Con carga positiva, o básicos: Lisina (Lys), Arginina (Arg) e Histidina (His). Aromáticos: Fenilalanina (Phe), Tirosina (Tyr) y Triptofano (Trp)

Según su obtención [editar]A los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para obtenerlos se les llama esenciales, la carencia de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Estos son:

Los aminoácidos que están codificados en el genoma de la mayoría de los seres vivos son 20: alanina, arginina, asparagina, aspartato, cisteína, fenilalanina, glicina, glutamato, glutamina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, prolina, serina, tirosina, treonina, triptófano y valina.

Nomenclatura. Las a.

Las a. primarias desprenden nitrógeno de manera cuantitativa (puede ser un procedimiento para su valoración), originando una mezcla de productos orgánicos. Las a. secundarias se convierten en N-nitrosoderivados (N-nitrosoaminas), que son aceites amarillos, insolubles en ácidos diluidos. Las a. terciarias sólo reaccionan con el ácido nitroso para dar sales (nitritos) solubles en agua. Constituyen una excepción las a. terciarias aromáticas, pues dan nitrosoderivados, con el grupo nitroso sustituido en el anillo, que suelen ser compuestos coloreados.

Al utilizar los métodos de la primera categoría, se pueden variar a veces las condiciones de reacción para conseguir un máximo de la clase particular que se desee. A esta categoría corresponden los siguientes métodos:

a) Método de Hof mann. Consiste en la alquilación del amoniaco o de las a. por calefacción con un halogenuro de alquilo (v. HALOGENUROS ORGÁNICOS) o con alcoholes en presencia de un catalizador. En primer término se forma la sal de alquilamonio primario (fig. 3). Esta, por reacción ácido-base con el amoniaco, origina la a. primaria libre, que puede sufrir una nueva alquilación.

b) Aminación reductora de aldehídos y cetonas .Se trata directamente una mezcla de amoniaco (o la a.), el compuesto carbonílico y el catalizador de níquel o platino, con hidrógeno a presión y temperatura elevadas. La a. primaria formada en un principio puede reaccionar de manera análoga para dar la a. secundaria, y ésta a su vez puede originar la terciaria.

Reacciones de las aminas. Algunas reacciones de las a., como la formación de sales, la N-alquilación, la formación de isonitrilos, la reacción con ácido nitroso y la reacción de Hinsberg, se han citado ya. Otras reacciones importantes son:

a) Acilación. Las a. primarias y secundarias reaccionan con los halogenuros de ácido, anhídridos de ácido y ésteres para formar N-alquilcarboxamidas y N,N-dialquilcarboxamidas, respectivamente (v. AMIDAS). Tales derivados, por tener puntos de fusión definidos y característicos, son muy útiles para la caracterización de las a. líquidas.

b) Oxidación. Las a. alifáticas resisten bien la oxidación, en especial en soluciones ácidas debido a la formación de sales; pero las a. aromáticas se oxidan con facilidad; se oscurecen espontáneamente debido a la oxidación producida por el oxígeno atmosférico.

c) Formación de sales de diazonio. Cuando las a. aromáticas primarias se tratan con ácido nitroso, en presencia de un ácido inorgánico fuerte, a temperaturas bajas (por debajo de 0° C), no pierden nitrógeno, sino que forman unos compuestos del tipo “Ar-N N : Cle” llamados sales de diazonio, que son estables en solución acuosa por debajo de 0° C.

a) Sustitución del grupo diazonio. El ácido hipofosforoso, H 3 PO 2, así como otros agentes reductores, originan la sustitución del grupo diazonio por hidrógeno. Cuando se calienta una solución de una sal de diazonio, se libera nitrógeno y se forma un fenol (v.). Normalmente esta reacción se efectúa en medio ácido para evitar la copulación de la sal de diazonio con el fenol obtenido. De manera similar, la calefacción de las sales de diazonio en presencia de un exceso de alcohol, conduce a la formación de ésteres (v.) alquilarílicos.

c) Reacciones de copulación. Las sales de diazonio reaccionan con las a. aromáticas y los fenoles para formar los azoderivados, productos de intensos colores. Al depender de la sustancia reaccionarte, estos procesos de copulación se efectúan en medio ácido, neutro o alcalino, realizando el catión diazonio un ataque a la posición para, del fenol o amina