Niveles de organización en Biología

NIVELES DE ORGANIZACION EN BIOLOGIA
Podemos ver un orden Biológico en cada organismo en el mundo, y podemos encontrar los niveles de
organización desde los átomos y moléculas hasta alcanzar una biosfera.
Los átomos y moléculas se organizan para formar células, las moléculas para formar las células, las células
para formar los tejidos, los tejidos para formar órganos, los órganos para formar aparatos y sistemas, y éstos
forman el total llamado ser vivo. Un grupo de individuos que comparten las mismas características genéticas
(una especie) forma una población, un grupo de poblaciones diferentes constituyen una comunidad, las
comunidades actúan recíprocamente con su ambiente para constituir un Bioma, la suma de todos ecosistemas
y comunidades en la Tierra es la Biosfera.
Nivel Químico.− Se puede dividir en 2:
Átomo: Un núcleo con masa y con uno o más niveles de la energía (dependiendo de la clase del elemento que
viene acerca de), con electrones que giran en ellos, constituye un átomo. El núcleo atómico contiene
subpartículas de varios tipos, pero los de mayor importancia son los Protones, con una carga eléctrica positiva,
y los Neutrones compuestos por subpartículas con cargas negativas y positivas electromagnéticas que se
neutralizan unas a otras.
Cada subpartícula (los protones y los neutrones) del núcleo cuenta para dar la masa atómica, pero para
obtener un número atómico específico debemos considerar sólo la suma de electrones en ese átomo. Por
su lado, los electrones poseen una carga eléctrica negativa. Esto mantiene la estabilidad en los niveles
diferentes de la energía (determinado por medio de la ecuación de Schrödinger) donde los electrones
"giran" de un nivel de la energía a otro.
Molécula: Átomos de la misma clase (elemento) o de diferente clases (compuesto) forman una molécula. Hay
algunas moléculas elementales en la naturaleza formadas por sólo un átomo (moléculas monoatómicas), como
el hidrógeno y el helio. No obstante, dos o más átomos forman la mayoría de moléculas, como el oxígeno.
Cuándo átomos diferentes se combinan para formar moléculas, son llamadas compuestos. Un ejemplo típico
de compuesto es el agua. El agua es formada
por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Hay dos clases de compuestos: los compuestos
Orgánicos y los compuestos inorgánicos. Los orgánicos tienen átomos de carbón en su estructura, mientras los
recintos inorgánicos no tienen átomos de carbón.
Las estructuras del ser viviente se construyen con compuestos orgánicos; es
decir, por moléculas basadas en el elemento Carbono. Las moléculas orgánicas principales que se arman para
construir la vida son los ácidos nucleicos, los carbohidratos, los lípidos y las proteínas. Estos cuatro tipos de
compuestos se organizan para formar las estructuras de una célula.
Nivel Celular.− Las moléculas se organizan altamente para construir membranas estructurales, que poseen
funciones específicas, según los materiales con que ellas son formadas. De afuera adentro, y teniendo en
cuenta una célula ideal (como una célula animal−vegetal), las células muestran primero la pared celular. La
pared celular es una estructura tiesa, celulósica, permeable, exclusiva de plantas, las algas, los hongos y las
bacterias. Su función es contener y proteger el citoplasma; y la de proporcionar firmeza a la célula.
Interior a la pared de la célula está la membrana del plasma de la célula.
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La membrana del plasma está constituida por una bi−capa fosfolipídica con proteínas incrustadas de afuera
hacia dentro. Imagínese la membrana del plasma de la célula como un sándwich de aguacate, en que las dos
rajas de pan son las "cabezas" (hidrofílicas) de la bi−capa fosfolipídica, y el aguacate representa las "colas" de
la bi−capa fosfolipídica (hidrofóbicas), una capa es fijada a la otra por las colas. Para completar nuestro
sándwich, nosotros metemos aceitunas de un lado a otro, y algunos fragmentos de palillo de dientes
incrustados en la rebanada superior y otros fragmentos en la rebanada más baja. Cada aceituna representa una
estructura importante de la membrana hecha de proteína identificada como permeasa.
Las permeasas son las enzimas que transportan sustancias a través de la membrana de la célula, sea al interior
o al exterior de la célula, y son altamente específicas en su función. Además de este papel, las membranas de
célula operan como contenedores y como una protección para el citoplasma. Los fragmentos del palillo de
dientes representan los carbohidratos, glucoproteínas, y glucolípidos.
El ingrediente vivo de la célula es el citoplasma. El citoplasma es un complejo de sustancias orgánicas e
inorgánicas, principalmente proteínas, lípidos, carbohidratos, minerales y agua. Estas sustancias se organizan
para constituir los organelos, como retículo endoplásmico, ribosomas, cloroplastos, mitocondrias, aparato de
Golgi, nucléolo, el núcleo, lisosomas, vacuolas, y centrosomas.
Nivel Histológico.− Es la agrupación de células con una estructura determinada que realizan una función
especializada, vital para el organismo.
El tejido del cuerpo animal caracterizado por su capacidad para contraerse, por lo general en respuesta a un
estímulo nervioso. La unidad básica de todo músculo es la miofibrilla, estructura filiforme muy pequeña
formada por proteínas complejas. Cada célula muscular o fibra contiene varias miofibrillas, compuestas de
miofilamentos de dos tipos, gruesos y delgados, que adoptan una disposición regular. Cada miofilamento
grueso contiene varios cientos de moléculas de la proteína miosina. Los filamentos delgados contienen dos
cadenas de la proteína actina. Las miofribrillas están formadas de hileras que alternan miofilamentos gruesos
y delgados con sus extremos traslapados. Durante las contracciones musculares, estas hileras de filamentos
interdigitadas se deslizan una sobre otra por medio de puentes cruzados que actúan como ruedas. La energía
que requiere este movimiento procede de mitocondrias densas que rodean las miofibrillas.
Los tejidos animales adquieren su forma inicial cuando la blástula, originada a partir del óvulo fecundado, se
diferencia en tres capas germinales: ectodermo, mesodermo y endodermo. A medida que las células se van
diferenciando (histogénesis), determinados grupos de células dan lugar a unidades más especializadas para
formar órganos que se componen, en general, de varios tejidos formados por células con la misma función.
Se pueden distinguir cuatro tipos básicos de tejidos: Epitelial, Conectivo, Muscular y Nervioso.
Nivel Orgánico.− Conjunto de tejidos que está capacitado para realizar individualmente intercambios de
materia y energía con el medio ambiente, y para formar réplicas de sí mismo.
Los organismos, según la forma de nutrición, pueden ser autótrofos o heterótrofos. Los primeros utilizan
como fuente de carbono el dióxido de carbono y como fuente energética, la luz o la energía que se desprende
en reacciones químicas. Las plantas, las algas verde azuladas y algunas bacterias son organismos autótrofos.
Los animales, hongos y muchas bacterias, que son heterótrofos, no pueden asimilar el carbono oxidado y
necesitan obtenerlo en forma de moléculas elaboradas por los autótrofos. El conjunto de órganos forma los
sistemas.
Nivel Sistemático.− Esta conformado por el grupo de órganos que cumplen una función especifica para la
vida del individuo. Algunos son:
Sistema Endocrino.− Liberan un tipo de sustancias llamado hormonas.
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Sistema Nervioso.− Están relacionados con la recepción de los estímulos,
la transmisión de los impulsos nerviosos o la activación de los
mecanismos de los músculos.
Nivel Individuo.− El individuo es el ser único en la particularidad de su existir. En sociología, es la persona
considerada de forma aislada en relación con la sociedad.
Los individuos constan de distintas partes, se hallan en relación con el entorno y entre sí y se distinguen de los
otros por tener cada uno su propio tiempo, espacio, origen y destino. Como ser único, el individuo contrasta
con la pluralidad de seres únicos.
Además de esto el individuo esta constituido por las interacciones coordinadas de células, tejidos, órganos y
sistemas que integran una persona como unidad viviente, permitiendo el funcionamiento de su organismo.
Nivel Población.− Es el total de habitantes de un área específica (ciudad, país o continente) en un
determinado momento. La disciplina que estudia la población se conoce como demografía y analiza el
tamaño, composición y distribución de la población, sus patrones de cambio a lo largo de los años en función
de nacimientos, defunciones y migración, y los determinantes y consecuencias de estos cambios. El estudio de
la población proporciona una información de interés para las tareas de planificación (especialmente
administrativas) en sectores como sanidad, educación, vivienda, seguridad social, empleo y conservación del
medio ambiente. Estos estudios también proporcionan los datos necesarios para formular políticas
gubernamentales de población, para modificar tendencias demográficas y conseguir objetivos económicos y
sociales. También de los animales por separado.
Una población se forma por el conjunto de individuos.
Nivel de Comunidad.− Es el conjunto de poblaciones de diferentes especies(animales y plantas) que se
encuentran interrelacionadas en un área o habitad determinado.
Nivel de Bioma.− Las grandes unidades de vegetación son llamadas formaciones vegetales por los ecólogos
europeos y biomas por los de América del Norte. La principal diferencia entre ambos términos es que los
biomas incluyen la vida animal asociada. Los grandes biomas, no obstante, reciben el nombre de las formas
dominantes de vida vegetal.
Bajo la influencia de la latitud, la elevación y los regímenes asociados de humedad y temperatura, los biomas
terrestres varían geográficamente de los trópicos al Ártico, e incluyen diversos tipos de bosques, praderas,
monte bajo y desiertos. Estos biomas incluyen también las comunidades de agua dulce asociadas: corrientes,
lagos, estanques y humedales. Los medios ambientes marinos, que algunos ecólogos también consideran
biomas, comprenden el océano abierto, las regiones litorales (aguas poco profundas), las regiones bentónicas
(del fondo oceánico), las costas rocosas, las playas, los estuarios y las llanuras maréales asociadas.
Nivel de Biosfera.− Capa relativamente delgada de aire, tierra y agua capaz de dar sustento a la vida, que
abarca desde unos 10 Km de altitud en la atmósfera hasta el más profundo de los fondos oceánicos. En esta
zona la vida depende de la energía del Sol y de la circulación del calor y los nutrientes esenciales. La biosfera
ha permanecido lo suficientemente estable a lo largo de cientos de millones de años como para permitir la
evolución de las formas de vida que hoy conocemos. Las divisiones a gran escala de la biosfera en regiones
con diferentes patrones de crecimiento reciben el nombre de regiones biogeográficas.
Materia Viviente
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Se define como la materia viva como un sistema psico−químico sumamente complejo y termodinámicamente
activo, es decir capaz de poder adaptar energía de su entorno y transformarla en su propio beneficio.
Sus características son:
• Los seres vivos tienen forma, estructura y tamaño específicos.
• Los seres vivos realizan metabolismo que es el proceso químico mediante los cuales mantiene y
produce energía para crecer o recuperarse.
• Los seres vivos realizan desplazamiento o locomoción.
• Los seres vivos poseen sensibilidad. Los seres vivos reaccionan o responden a los estímulos y
cambios físicos y químicos del entorno en el que viven.
• Los seres vivos tiene crecimiento, el cual es el aumento de masa celular de los seres vivos. Las plantas
crecen hasta su muerte, los animales tienen un crecimiento limitado.
• Los seres vivos se reproducen, es una característica distintiva de los seres vivos, permite a las células
multiplicar su material genético, transmitiéndolo de una generación a otra.
• Los seres vivos poseen adaptación al medio en el que viven.
Su composición química esta basada principalmente en cuatro elementos llamado BIOGENÉSICOS,
BIOELEMENTOS U ORGANÓGENOS, que son: C, H, N, O.
Al combinarse estos elementos forman todos los demás compuestos que se encuentran en los organismos
vivientes.
Además de estos existen otros que también forman la materia viviente, los cuales se encuentran en menores
proporciones y se les llaman OLIGOELEMENTOS.
De la combinación de todas la moléculas básicas de la materia viva (C, H, N, O) se forma el llamado
PROTOPLASMA
El Protoplasma
Es la sustancias que forma parte fundamental de todos los seres vivos unicelulares y pluricelulares. Esta se
encuentra en un estado coloidal, donde la fase dispersante la forma el agua y la dispersa, numerosas moléculas
de proteínas, lípidos, carbohidratos, sales minerales, etc.
Se divide en compuestos inorgánicos y orgánicos:
1. Compuestos inorgánicos.− Las moléculas inorgánicas tiene una
estructura química sencilla. Sus funciones dentro del sistema
viviente son muy importantes.
a. El Agua.− Es el nombre común que se aplica al estado líquido del compuesto de hidrógeno y oxígeno H2O.
El agua es el componente principal de la materia viva. Constituye del 50 al 90% de la masa de los organismos
vivos. El agua actúa como disolvente transportando, combinando y descomponiendo químicamente
sustancias.
b. El gas Carbónico.− Es un gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor ácido, cuya molécula consiste en un
átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno (CO2). El dióxido de carbono es 1,5 veces
aproximadamente más denso que el aire. Es soluble en agua en una proporción de un 0,9 de volumen del gas
por volumen de agua a 20 °C. El dióxido de carbono se produce por diversos procesos: por combustión u
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oxidación de materiales que contienen carbono, como el carbón, la madera, el aceite o algunos alimentos; por
la fermentación de azúcares, y por la descomposición de los carbonatos bajo la acción del calor o los ácidos.
c. Sales Minerales.− Son moléculas de facil ionización, que se encuentra en los seres vivos.
Pueden presentarse en dos formas:
− Precipitados.− Constituyen estructuras solidas insolubles, que tienen funcion esque letica.
− Disueltas en agua.− Se encuentran formado por iones positivos llamados cationes e iones negativos
llamados aniones.
2. Compuestos Orgánicos.− Son los que contiene Carbono. Son
moléculas muy grandes y estan unidas en su mayoria por
enlaces covalentes.
a. Los Carbohidratos.− contienen hidrógeno y oxígeno, en la misma proporción que el agua, y carbono. La
fórmula de la mayoría de estos compuestos se puede expresar como Cm(H2O)n. Sin embargo,
estructuralmente estos compuestos no pueden considerarse como carbono hidratado, como la fórmula parece
indicar.
Los hidratos de carbono son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza. Las plantas verdes y
las bacterias los producen en el proceso conocido como fotosíntesis, durante el cual absorben el dióxido de
carbono del aire y por acción de la energía solar producen hidratos de carbono y otros productos químicos
necesarios para que los organismos sobrevivan y crezcan.
Entre los hidratos de carbono se encuentran el azúcar, el almidón, la dextrina, la celulosa y el glucógeno,
sustancias que constituyen una parte importante de la dieta de los humanos y de muchos animales. Los más
sencillos son los azúcares simples o monosacáridos, que contienen un grupo aldehído o cetona; el más
importante es la glucosa. Dos moléculas de monosacáridos unidas por un átomo de oxígeno, con la
eliminación de una molécula de agua, producen un disacárido, siendo los más importantes la sacarosa, la
lactosa y la maltosa. Los polisacáridos son enormes moléculas formadas por uno o varios tipos de unidades de
monosacáridos unas 10 en el glucógeno, 25 en el almidón y de 100 a 200 en la celulosa.
En los organismos vivos, los hidratos de carbono sirven tanto para las funciones estructurales esenciales como
para almacenar energía. En las plantas, la celulosa y la hemicelulosa son los principales elementos
estructurales. En los animales invertebrados, el polisacárido quitina es el principal componente del
dermatoesqueleto de los artrópodos. En los animales vertebrados, las capas celulares de los tejidos conectivos
contienen hidratos de carbono. Para almacenar la energía, las plantas usan almidón y los animales glucógeno;
cuando se necesita la energía, las enzimas descomponen los hidratos de carbono.
b. Los Lípidos.− Los lípidos están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, aunque en proporciones
distintas a como estos componentes aparecen en los azúcares. Se distinguen de otros tipos de compuestos
orgánicos porque no son solubles en agua (hidrosolubles) sino en disolventes orgánicos (alcohol, éter). Entre
los lípidos más importantes se hallan los fosfolípidos, componentes mayoritarios de la membrana de la célula.
Los fosfolípidos limitan el paso de agua y compuestos hidrosolubles a través de la membrana celular,
permitiendo así a la célula mantener un reparto desigual de estas sustancias entre el exterior y el interior.
Las grasas y aceites, también llamados triglicéridos, son también otro tipo de lípidos. Sirven como depósitos
de reserva de energía en las células animales y vegetales. Cada molécula de grasa está formada por cadenas de
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ácidos grasos unidas a un alcohol llamado glicerol o glicerina. Cuando un organismo recibe energía asimilable
en exceso a partir del alimento o de la fotosíntesis, éste puede almacenarla en forma de grasas, que podrán ser
reutilizadas posteriormente en la producción de energía, cuando el organismo lo necesite. A igual peso
molecular, las grasas proporcionan el doble de energía que los hidratos de carbono o las proteínas.
Otros lípidos importantes son las ceras, que forman cubiertas protectoras en las hojas de las plantas y en los
tegumentos animales. También hay que destacar los esteroides, que incluyen la vitamina D y varios tipos de
hormonas.
c. Las Proteínas.− Cualquiera de los numerosos compuestos orgánicos constituidos por aminoácidos(son
moléculas que presentan un grupo amino y un grupo carboxilo, unidos a un mismo átomo de C) unidos por
enlaces peptídicos que intervienen en diversas funciones vitales esenciales, como el metabolismo, la
contracción muscular o la respuesta inmunológica. Se descubrieron en 1838 y hoy se sabe que son los
componentes principales de las células y que suponen más del 50% del peso seco de los animales. El término
proteína deriva del griego proteios, que significa primero.
Las moléculas proteicas van desde las largas fibras insolubles que forman el tejido conectivo y el pelo, hasta
los glóbulos compactos solubles, capaces de atravesar la membrana celular y desencadenar reacciones
metabólicas. Tienen un peso molecular elevado y son específicas de cada especie y de cada uno de sus
órganos. Se estima que el ser humano tiene unas 30.000 proteínas distintas, de las que sólo un 2% se ha
descrito con detalle. Las proteínas sirven sobre todo para construir y mantener las células, aunque su
descomposición química también proporciona energía, con un rendimiento de 4 kilocalorías por gramo,
similar al de los hidratos de carbono.
Además de intervenir en el crecimiento y el mantenimiento celulares, son responsables de la contracción
muscular. Las enzimas son proteínas, al igual que la insulina y casi todas las demás hormonas, los anticuerpos
del sistema inmunológico y la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre.
d. Los Ácidos Nucleicos.− Son moléculas muy complejas que producen las células vivas y los virus. Reciben
este nombre porque fueron aisladas por primera vez del núcleo de células vivas. Sin embargo, ciertos ácidos
nucleicos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleicos tienen
al menos dos funciones: transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la
síntesis de proteínas específicas. El modo en que los ácidos nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de
algunas de las más prometedoras e intensas investigaciones actuales. Los ácidos nucleicos son las sustancias
fundamentales de los seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años, cuando
surgieron en la Tierra las formas de vida más elementales. Los investigadores han aceptado que el origen del
código genético que portan estas moléculas es muy cercano en el tiempo al origen de la vida en la Tierra. Los
bioquímicos han conseguido descifrarlo, es decir, determinar la forma en que la secuencia de los ácidos
nucleicos dicta la estructura de las proteínas.
Las dos clases de ácidos nucleicos son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN).
Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal. Su peso
molecular es del orden de millones. A las cadenas se les unen una gran cantidad de moléculas más pequeñas
(grupos laterales) de cuatro tipos diferentes. La secuencia de estas moléculas a lo largo de la cadena determina
el código de cada ácido nucleico particular. A su vez, este código indica a la célula cómo reproducir un
duplicado de sí misma o las proteínas que necesita para su supervivencia.
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