IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 BIOLOGIA 1 SEMANA 01 BIOLOGÍA, CARACTERÍSTICAS DEL SER VIVO, TEORIAS DE LA VIDA Y BIOMOLECULAS Coordinador: Blgo. MIGUEL CORTEZ OYOLA BIOLOGÍA b) Zoología de Vertebrados: Ictiología : La palabra Biología deriva de dos vocablos griegos: BIOS, vida y LOGOS, estudio o tratado. Herpetología: Anfibios y reptiles. Se define a la Biología como la ciencia que estudia a todos los seres vivos. El término fue introducido en Alemania en 1800 y popularizado por el naturalista francés Jean Baptiste de Lamarck. a) Ornitología : * Microbiología: seres microscópicos. Genética : Estudia la Herencia y variación de los organismos. - Bacteriología: Bacterias. Hongos. - Virología: Virus Ciencias auxiliares: Fisiología : Estudia la estructura de los tejidos de los seres vivos. De acuerdo con el organismo de estudio: - Micología : Aves. Mastozoología: Mamíferos b) DIVISIÓN DE LA BIOLOGÍA Peces. Osteología : Estudia al sistema óseo Taxonomía: Estudia la clasificación y nomenclatura de los seres vivos. Evolución: Estudia el origen y cambios de los seres vi vos a lo largo del tiempo. * Botánica : Vegetales en general. Biogeografía: Estudia la distribución de los seres vi vos sobre la tierra. - Botánica Criptogámica: plantas sin semillas. Ficología : Algas. Briología : Musgos. Bioquímica : Estudia la estructura química de las biomoléculas. Pteridología: Helechos. Paleontología : Estudia a los organismos fósiles. Liquenología : Líquenes Parasitología: Ciencia que estudia a los parásitos. - Botánica Fanerogámica: plantas con semillas. Gymnospermas Angyospermas SER VIVO: Es un ente organizado, cuyas moléculas se encuentran en forma dinámica y coherente. CARACTERÍSTICAS DEL SER VIVO * Zoología : animales a) Zoología de Invertebrados: Entomología : Insectos. a) Organización específica.- Los seres vivos presentan niveles de organización que van desde lo más simple a lo más complejo, y así tenemos que desde el nivel, celular, tisular (tejidos), órganos, sistemas y organismos. b) Metabolismo y excreción El metabolismo comprende el catabolismo, que son los procesos de degradación de las sustancias complejas en simples o constituyentes con producción de energía, en tanto que el anabolismo, son los procesos de síntesis o de Helmintología: helmintos (platelmintos, nemátodos y anélidos) Malacología Moluscos Carcinología : Crustáceos Aracnología: Arácnidos 1 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 BIOLOGIA 1 formación, a través de enlaces químicos entre sustancias simples para formar sustancias complejas, utilizando la energía liberada en el catabolismo. c) La excreción, consiste en la eliminación de los desechos metabólicos, formados durante la degradación de diversas sustancias, entre estos desechos tenemos: Agua, dióxido de carbono (CO 2), amoníaco, urea. d) Movimiento.- El movimiento es la posibilidad concreta de desplazarse en forma total o parcial de un lugar a otro. e) f) armadillos y en los humanos se manifiesta en forma de gemelos idénticos. Partenogénesis: El individuo se desarrolla a partir de un óvulo sin fecundar. En este caso, el organismo solo tiene la mitad de cromosomas (haploide). Es muy común en algunos crustáceos y en insectos sociales del tipo de las abejas y las avispas. En este caso, los machos se desarrollan de huevos sin fecundar, sin embargo las hembras se desarrollan de huevos fecundados . Reproducción vegetativa : Consiste en la formación de nueva planta a partir de cualquier órgano, como los bulbos, los fragm entos de tallo y las ramas: Irritabilidad.- Se define como la capacidad que tienen los organismos para responder a estímulos. El estímulo es un factor o cambio ambiental, capaz de generar una reacción en un organismo, puede ser: la luz, temperatura, la gravedad, humedad, sonido, presión o la presencia de sustancias químicas o la presión de sustancias químicas o fuentes alimenticias . El Bulbo: Algunos como la cebolla y el ajo, producen uno o más bulbos a su alrededor. Cada uno de éstos puede producir una nueva planta. El Tubérculo: Es un tallo corto y engrosado, generalmente subterráneo. La Papa, cada “ojo” o yema de la papa desarrolla raíces que permiten el crecimiento de una nueva planta. El Rizoma : Es un tallo largo y subterráneo, con yemas, donde cada uno de ellos puede originar una nueva planta, como el plátano, achira. El Estolón: Es un tallo largo y rastrero, que crece horizontalmente sobre la superficie del suelo, desarrollando yemas en los nudos de las hojas. Un ejemplo característico son las fresas. Crecimiento y desarrollo.- El crecimiento es el incremento en tamaño de las células o del número de células. El desarrollo es una serie de cambios ordenados que ocurren en los seres vivos desde su inicio hasta la madurez. g) Reproducción.- La reproducción es el proceso mediante el cual los organismos producen descendencia. Puede ser de dos formas: sexual y asexual. En la primera hay unión de gametos, proceso que se llama fecundación y en la segunda no hay participación de gametos y participa un solo individuo. Dentro de los tipos de reproducción asexual tenemos : Fisión binaria: Es cuando la célula madre se fragmenta en dos células hijas, perdiendo su identidad original. Ejemplo: los protozoarios, las bacterias etc. Gemación: Estas se originan en el cuerpo del organismo madre y después se separan para desarrollarse como nuevos organismos idénticos al primero, y en algunos permanece unido a él, formando colonias (corales); tenemos como ejemplo a las levaduras, algunos animales como las esponjas, los celentéreos y los tunicados. Poliembrionía: Es el desarrollo de dos o más individuos a partir de un huevo fecundado sexualmente. Este tipo se presenta en todo el reino animal, en algunos insectos de un solo huevo puede dar origen a 100 larvas, en los h) Esporulación: Es una serie de divisiones celulares del progenitor, dando origen a pequeñas células hijas denominadas esporas y permanecen temporalmente dentro de la membrana celular y después se liberan hasta encontrar un lugar apropiado para germinar; como los hongos, los musgos y helechos. Adaptación.- Es la habilidad de los seres vivos para responder ante los cambios que le impone el medio ambiente y sobrevivir. Es cualquier modificación en estructura, fisiológica o hábitos de comportamiento para solventar los problemas de supervivencia y reproducción a los que se enfrentaron sus 2 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 BIOLOGIA 1 MÉTODO CIENTÍFICO EL MÉTODO CIENTÍFICO Y SUS FASES. El método científico es un conjunto de acciones planificadas y dirigidas que se realizan ordenadamente para obtener la información que permita comprender un fenómeno de la naturaleza . Los científicos emplean el método científico como una forma planificada de trabajar. Sus logros son acumulativos y han llevado a la Humanidad al momento cultural actual. C. Formulación de hipótesis. En esta fase el científico discurre una explicación provisional (hipótesis) estableciendo relaciones definidas entre algunas variables, y, a partir de ellas establece predicciones. D. Prueba de la hipótesis: Diseño experimental. Las conjeturas razonables (predicciones) han de someterse a prueba, lo que implica planificar un diseño experimental; observaciones, experimentos, etc. E. Fase experimental. El diseño ha de ponerse en práctica realizando las operaciones pertinentes y recogiendo los datos. FASES O ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO F. Análisis e interpretación de datos. Los datos obtenidos se organizan, clasifican y e valúan. A. Observación: Observar científicamente es percibir, detectar, mirar precisa y detenidamente. Cuando se observa científicamente un objeto o un fenómeno, se debe hacer con objetividad y tratando de abarcar todas las dimensiones de lo observado. Al observar lo hacemos con un orden y en forma detallada. He ahí la diferencia entre ver y observar: se observa con disciplina y rigurosidad y se ve con desorden . G. Conclusiones. La evaluación y constatación de los datos, permite formular unas conclusiones respecto al problema planteado, a los hallazgos que derivan del trabajo experimental. B. Planteamiento del problema. Inicialmente el científico reconoce una serie de hechos, que clasifica y selecciona hasta descubrir un problema. En este momento está preparado para plantear el problema con precisión, en forma específica. TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA A. CREACIÓN DIVINA: Propuesta por Aristóteles, decía que la vida podía originarse a partir de la materia no viviente. Se difundió durante la edad media y se mantuvo sin oposición hasta el siglo XVII. Tu vo muchos defensores como Van Helmont que tenía receta para obtener ratones y también Needham. Está en la biblia, en su primer libro: Génesis. B. TEORÍA COSMOZOICA Fue propuesta por Arrhenius y explica que la vida en la tierra ha procedido del espacio exterior en los aerolitos o meteoritos. C. TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA O ABIOGÉNESIS. D. TEORÍA DE LA BIOGENESIS. Las experiencias de ciertos sabios, como Francesco Redi, en la segunda mitad del siglo XVII, demostraron 3 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 BIOLOGIA 1 que, al menos para los animales visibles, la idea de la generación espontánea era falsa. En particular, Redi demostró que los gusanos blancos que colonizan la carne nacen en realidad de huevos depositados por las moscas. Plenamente consciente de la presencia de microorganismos en la naturaleza, Pasteur emprendió una serie de experimentos diseñados para hacer frente a la cuestión de la procedencia de estos gérmenes. ¿Se generaban de forma espontánea en las propias sustancias o penetraban en ellas desde el entorno? Pasteur llegó a la conclusión de que la respuesta era siempre la segunda. Observó que en los cultivos que dejaba expuestos al aire aparecían gran número de microorganismos pero en los que se mantenían en condiciones estériles esto no sucedía. De este modo, Pasteur demostró que todo ser vivo procede de otro y nunca por generación espontánea. En 1768, el naturalista italiano Lazzaro Spallanzani demostró también que cuando se hervían soluciones que contenían microorganismos y luego se sellaban los recipientes, éstas permanecían estériles. E. mezcla a descargas eléctricas de 60.000 V que simulaban tormentas. Después de apenas una semana, Miller identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico y hasta azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya existencia había postulado Oparin. TEORIAS DE LA EVOLUCIÓN DE LAS ESPECIES A. Llamada también “ley del uso y desuso”, propuesta por Lamarck. En el año 1800 pronuncia una conferencia inaugural en la que expone una teoría coherente sobre la transformación. Admite la existencia de una evolución de las especies y trata de darle una explicación racional. a idea central es que dicha evolución es obra de la naturaleza, que se vale de infinitos recursos para producir especies; entre ellos dos son los más importantes: el tiempo y las condiciones favorables. TEORÍA BIOQUÍMICA O TEORÍA DE OPARÍN. Alexander Ivánovich Oparin, creador de la Teoría llamada también de la Quimiosíntesis. Muy influido por la teoría evolutiva de Charles Darwin, intentó explicar el origen de la vida en términos de procesos químicos y físicos. La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924. Se basaba en el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra hace 3.000 a 4.000 millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del Sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos (H 2O, CO2, CO, CH 4, NH 3) dieron lugar a unas moléculas orgánicas llamadas prebióticas. Estas moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos constituyentes de las proteínas) y ácidos nucleicos. Según Oparin, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y de esta manera se originó la vida. Esta hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de 1950 por el estadounidense Stanley Miller y su asesor Urey, quien recreó en un balón de vidrio la supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir, una mezcla de CH 4, NH 3, CO2, H, H 2S y vapor de agua). Sometió la TEORÍA DE LA HERENCIA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS. Los efectos de estos factores determinan la transformación progresiva de las facultades de los organismos, que se fortalecen poco a poco, se diversifican y dan lugar a cambios que se transmiten a la descendencia. Según Lamarck, los caracteres adquiridos se heredan de generación en generación. También decía que los órganos que no se usaban durante varias generaciones al final terminaban desapareciendo. B. TEORÍA DE LA SELECCIÓN NATURAL O DE DARWIN-WALLACE. Darwin trabajó en América y Wallace en India y Malasia, llegando a la conclusión que las especies cambian a lo largo de grandes periodos de tiempo. Darwin resume el argumento central de la teoría de la evolución por medio de la selección natural de la manera siguiente: "Dado que se producen más individuos de los que pueden sobrevivir, tiene que haber en cada caso una luc ha por la existencia, ya sea de un individuo con otro de su misma especie o con individuos de diferentes especies, ya sea con las condiciones físicas de la vida (...). Viendo que indudablemente se ha presentado variaciones útiles al hombre, ¿puede acaso dudarse de que de la misma manera aparezcan otras que sean útiles a los 4 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 organismos vivos, en su grande y compleja batalla por la vida, en el transcurso de las generaciones? Si esto ocurre, ¿podemos dudar, recordando que nacen muchos más individuos de los que acaso pueden sobrevivir, que los individuos que tienen más ventaja, por ligera que sea, sobre otros tendrán más probabilidades de sobrevivir y reproducir su especie? Y al contrario, podemos estar seguros de que toda la variación perjudicial, por poco que lo sea, será rigurosamente eliminada. Esta conservación de las diferencias y variaciones favorables de los individuos y la destrucción de las que son perjudiciales es lo que yo he llamado selección natural." La explicación darwinista de la evolución de los organismos por medio de la selección natural es extremadamente simple, al mismo tiempo que poderosa. 1 BIOLOGIA Aquí se incluye los estudios anatómicos sobre órganos homólogos, es decir, órganos con diferentes funciones pero que revelan el mismo origen como sucede entre el brazo, el ala del murciélago y la aleta de la ballena, y que realizan funciones diferentes; y también los órganos análogos u homoplásicos, que tienen diferente origen pero funciones idénticas ejemplo las alas de las aves con las alas de los insectos. C. PRUEBA EMBRIOLOGICA O DEL DESARROLLO EMBRIONARIO Y ATAVISMOS Todos los vertebrados, desde los peces hasta las lagartijas y el hombre, se desarrollan de manera bastante similar en las etapas iniciales de su ontogenia, y se van diferenciando cada vez más a medida que el desarrollo embrionario va avanzando al estado adulto. Darwin y Wallace recibieron la influencia de Robert Malthus y su teoría. PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN D. PRUEBA DE LA DISTRIBUCIÓN GEOGRAFICA O BIOGEOGRAFICA A. REGISTRO FÓSIL O PRUEBA PALEONTOLOGICA El registro fósil nos muestra que muchos tipos de organismos extintos fueron muy diferentes de los actuales, así como la sucesión de organismos en el tiempo, y además permite mostrar los estadios de transición de unas formas a otras. Cuando un organismo muere, sus restos son prácticamente destruidos por las bacterias y los agentes físicos. Rara vez algún resto blando deja su huella, pero a veces ocurre (algunas medusas han dejados "huellas" de más de 500 millones de años). Del mismo modo, en raras ocasiones las partes duras, como huesos, dientes, conchas, etc. enterradas en el lodo, son protegidas por este de la acción bacteriana. Estos restos petrifican (mineralizan, fosilizan) en asociación con las rocas vecinas en las que están incrustados. A éstos restos se les puede determinar la edad usando C 14 y e xplicar la evolución. B. PRUEBA DE LA ANATOMIA COMPARADA El proceso de evolución consiste en la transformación de unos organismos en otros, que, por ser esta gradual (al menos, en una de las concepciones del cambio evolutivo), permite reconocer las relaciones de parentesco entre especies descendientes de una mismo antepasado. Especies con un ancestro común reciente son anatómicamente más semejantes entre sí que respecto a otras especies más alejadas. A medida que transcurre el tiempo las semejanzas anatómicas se van diluyendo y pueden llegar a ser irreconocibles. Sin embargo, en el nivel molecular, las semejanzas son reconocibles aunque hayan transcurrido millones de años. Una de las observaciones que convenció a Darwin de la evolución de las especies fue su distribución geográfica, como en el caso de los pinzones de las Galápagos. La inusual diversidad de especies en algunos archipiélagos se explica con facilidad como producto de la evolución. Estas islas se encuentran muy alejadas de los continentes y de otros archipiélagos, por lo que muy pocos colonizadores pudieron llegar a ellas. Pero las especies que llegaron encontraron muchos nichos ecológicos desocupados, sin especies competidoras o depredadoras que limitaran su multiplicación. En respuesta a esta situación, las especies se diversificaron con rapidez, en un proceso que se llama radiación adaptativa (diversificación de especies que ocupan nichos ecológicos preexistentes). En referencia a este punto, y con respecto al caso de los pinzones de las Galápagos, quizá una sola pareja de ellos, o una pequeña bandada, llegó a la isla. Se asentaron allí, alimentándose de semillas y bayas igual que hacían en tierra firme. Y lo que es más importante: allí no existían depredadores ni se daba competencia alguna por los alimentos. Además, existía una amplia variedad de nichos ecológicos, sobre todo porque los insectos se habían reproducido masivamente por las mismas causas. De este modo, en aislamiento genético, comenzó un proceso de especialización que, a su vez, dio lugar a nuevos procesos de separación. Algunos grupos permanecieron en el suelo y otros se alojaron en las ramas de los árboles; muchos se trasformaron en insectívoros y otros hasta utilizan púas de cactus par escarbar en las grietas en busca de larvas. Alguna pareja se "atrevió" a cruzar a las islas vecinas, 5 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 convirtiéndose en "fundadora" de nuevas poblaciones que sufrirían los mismos procesos. Así fue como llegaron a formarse las 13 especies actuales de pinzones que habitan en las Islas Galápagos, que actualmente constituyen una subfamilia propia: Geospiza. E. PRUEBA BIOQUIMICA MOLECULAR O DE LA BIOLOGIA 1 BIOLOGÍA y otros microorganismos como en organismos superiores (vegetales y animales), la información está expresada como secuencias de nucleótidos, que se traducen en proteínas formadas por los mismos veinte aminoácidos. Esta uniformidad de las estructuras moleculares revela la existencia de ancestros comunes para todos los organismos y la continuidad genética de estos. Existe una gran uniformidad en los componentes moleculares de los seres vivos. Tanto en las bacterias COMPOSICIÓN DE LA MATERIA VIVA 1. BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGENÉSICOS Son los elementos químicos que en forma natural se encuentran en los seres vivos y que también se encuentran en el ambiente, éstos son C, H, O, N (primarios), P, S, Ca, Na, etc (secundarios). Existen algunos que aún en muy pequeña cantidad son muy importantes para el normal desarrollo tanto de los animales como de los vegetales, a los cuales se les denomina oligoelementos o elementos traza. 2. BIOMOLÉCULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS: 2.1 BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS COMPUESTOS INORGÁNICOS: O Agua.- es el compuesto inorgánico más abundante de los organismos. Forma del 65 al 95% de la materia viva. El agua es indispensable para la prevención de cambios bruscos de temperatura que podrían destruir la estructura de muchas macromoléculas dentro de la célula. El protoplasma está compuesto por materiales disueltos o suspendidos en agua. El agua es el medio de transporte de los alimentos minerales y otras sustancias en los sistemas vivos así como el disolvente universal. El agua entre las características que posee esta el tener: elevado calor específico, calor latente de fusión y calor latente de evaporación, además posee elevada tensión superficial y es transparente gracias a ello no infiere en la fotosíntesis y la visibilidad de los seres acuáticos. El CO2 o dióxido de carbono.- molécula originada por la respiración de los seres vivos y otras reacciones es muy importante para la fotosíntesis vegetal. Los minerales.- suministran los otros elementos necesarios para la vida. Mantienen la dinámica celular y la presión osmótica. 2.2 BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS : Se denomina así a las moléculas que se encuentran en la materia viva, que a la vez están constituidas por macromoléculas. Las unidades estructurales de las que se componen las biomoléculas se originan de tres precursores de pequeño peso molecular (18 a 44), que son dióxido de carbono, agua y nitrógeno, abundantes en la naturaleza. La construcción de moléculas orgánicas por parte de los organismos vivos se conoce como biosíntesis, a través de la cual se forma moléculas complejas y grandes llamadas macromoléculas, muy esenciales para la vida y que son de cuatro clases: carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. I. CARBOHIDRATOS.- Los carbohidratos están formados por carbono, hidrogeno y oxigeno. La proporción de átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno es de 2:1 como en el agua. Los carbohidratos o azucares, se sintetizan en las plantas verdes, los cuales como alimentos proporcionan el combustible 6 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 BIOLOGIA 1 básico para la vida animal y vegetal y se clasifican en: A. AZÚCARES SIMPLES O MONOSACARIDOS: que contienen 3 a 7 átomos de carbono. Triosas: (C3H 6O 3) Se encuentran en nuestro organismo como productos de desdoblabimiento de los carbohidratos para proveerlo de energía; tenemos al Gliceraldehído y la dihidroxiacetona. Tetrosas:(4C)(C 4H 8O4) la eritrosa y la treosa. tenemos a Pentosas ( 5C)(C 5H10O5) Forman parte de los ácidos ribonucleicos RNA y ADN, entre ellos tenemos a la Ribosa y Desoxirribosa. Hexosas (6C)(C6H12O 6) Contienen seis carbonos y las más frecuentes son glucosa, fructosa y galactosa. La glucosa es la molécula que más utiliza el organismo para proveerse de energía y es el monosacárido que encontramos en nuestra sangre en mayor proporción y en cantidades siempre constantes (en condiciones normales). Además la glucosa es la unidad básica en la elaboración del polisacárido denominado glucógeno, que representan el material de reserva en el hígado y en el musculo de los animales. ésta se encuentra en la malta, o sea la cebada germinada, y también puede derivar de la digestión del almidón en nuestro organismo. C. POLISACÁRIDOS: Son moléculas grandes formadas por cientos de monosacáridos, unidos por enlaces glucosídicos, todos tienen peso molecular elevado y se caracterizan por ser insolubles en agua. A los polisacáridos se les puede clasificar como: Homopolisacáridos: Cuando están formados de unidades del mismo monosacárido Ejm: celulosa, almidón, quitina, inulina, etc. Heteropolisacáridos: Cuando están formados por unidades de diferentes de monosacáridos u otra sustancias Ejm: peptidoglucanos,glucoproteínas, hemicelulosas, heparina, proteoglucanos, etc. De acuerdo a su función pueden ser: a) De Reserva: o Almidón: Constituye una de las fuentes más importantes de carbohidratos para la alimentación humana y se encuentran en los vegetales y es la forma de almacenamiento en ellos. Los almidones son polisacáridos hechos de unidades de glucosa en cadenas ramificadas, en número de entre 500 y muchos miles. El almidón consta de dos diferentes tipos de polisacáridos: Las amilosa y la amilopectina. o Glucógeno: Es una cadena muy ramificada de unidades de glucosa, se almacena en el higado y en los músculos de los animales, pero en general en casi todos los órganos. o Inulina : Es un polisacárido formado por la unión de unidades de fructosa y lo encontramos en los bulbos de la dalia y en las raíces del llacón,achicoria. Heptosas (7C): Heptulosa. B. OLIGOSACÁRIDOS: DISACÁRIDOS. (C12H 22O 11). Se forman por la unión de dos unidades de azúcares monosacáridos unidas mediante un enlace glucosídico o glicosídico, los tres disacáridos más importantes son: Sacarosa: Formada por la unión de la fructosa con la glucosa. Se le encuentra en la caña de azúcar y en estado libre en otros vegetales. Lactosa: Formada por la unión de la galactosa con la glucosa. Se le conoce también como azúcar de la leche, existiendo en la leche humana en un 7%. Maltosa: Formada por la unión de dos moléculas de glucosa, Celobiosa: es un azúcar doble (disacárido) formado por dos glucosas. Se obtiene en la hidrólisis de la celulosa. b) Estructurales: 7 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 o o BIOLOGIA 1 Celulosa: Es otro polisacárido de origen vegetal, en cadena no ramificada, que puede contener hasta 3,000 moléculas de glucosa. Forma una estructura fibrosa y fuerte en las paredes celulares de las plantas que la contienen, por lo que se le considera como polisacárido estructural. Por ejemplo la madera contiene de 40 a 50 % de celulosa. Este no puede ser utilizada por el hombre como carbohidrato alimenticio, sin embargo es importante para constituir el bolo alimenticio. La microbiota del intestino en los animales herbívoros produce enzima llamada celulasa, que pueden degradar la celulosa hasta glucosa. Quitina.: Es un componente estructural de ciertos invertebrados, como son los artrópodos, algunos crustáceos e insectos También aparecen en el tegumento de nematelmintos (lombrices intestinales), y en las paredes celulares de ciertos grupos de bacterias y hongos. II. LÍPIDOS.- Los lípidos son otro tipo de biomoléculas. Están compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Sin embargo en los lípidos la relación entre átomos de hidrógeno y los de oxígeno es mayor que 2 a 1. Las grasas contienen más energía química que los carbohidratos, ya que por un gramo de grasa se producen aproximadamente 9 kcal.. Los lípidos funcionan en los organismos como reserva energética Lípidos Simples : Son los que contienen ácidos grasos y un alcohol y pueden ser: a. Grasas neutras: Contienen uno o más ácidos grasos y glicerol(alcohol), llamado también glicerina, C 3H5(OH)3. Se llaman aceites si son líquidos y sebos si son sólidos a la temperatura ambiente. b. Ceras: También contienen ácidos grasos pero los alcoholes con los que se esterifican son de mayor peso molecular que el glicerol. Pueden contener alcohol cetílico o el cerílico. III. Lípidos Compuestos: Son los que contienen, además de ácidos grasos y alcohol, otras sustancias como ácido fosfórico, grupos nitrogenados o carbohidratos. a. Fosfolípidos: Contienen ácidos grasos, alcohol, ácido fosfórico y grupos nitrogenados, y los más conocidos son las lecitinas prostaglandinas y las cefalinas. Las encontramos en casi todos las células animales y plantas, especialmente en el cerebro, corazón, riñón, habas y hue vo. b. Cerebrósidos o glucolípidos : Contienen un ácido graso, un carbohidrato (galactosa o glucosa) y una sustancia nitrogenada. Algunos ejemplos son frenosina, querasina, nervón y o xinervón. c. Lipoproteínas: Contienen lípidos y proteínas y lo encontramos en el suero sanguíneo, en la yema de huevo, en la leche y en los antígenos bacterianos. Sustancias asociadas a los lípidos o lípidos derivados : Estas sustancias pueden contener o no ácidos grasos; muchas son solubles en los solventes de las grasas o en las mismas grasas. En este grupo se incluyen las llamadas vitaminas liposolubles y los esteroles ( colesterol, ergosterol), los ácidos biliares, las hormonas sexuales (estradiol, testosterona) y los corticosteroides suprarrenales ( desoxicorticosterona, dehidrocorticosterona) PROTEÍNAS.- Las proteínas o prótidos son los compuestos orgánicos más comunes e indispensables para la estructura y el funcionamiento de las células vivas. Las moléculas de proteínas están hechas principalmente de átomos de carbono, hidrogeno, nitrógeno, oxígeno y a zufre. Los bloques o unidades de producción básicos de las moléculas de proteínas son los aminoácidos. Hay cerca de veinte aminoácidos naturales. Cada uno contiene un grupo amino y un grupo carboxilo. Los aminoácidos pueden unirse por medio de síntesis por deshidratación. Un OH del grupo ácido de un aminoácido, formando una molécula de agua, constituyéndose una unión C – N entre los dos aminoácidos, llamada enlace peptídico; 8 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 BIOLOGIA 1 óptimos para estos parámetros. Las enzimas también dependen de la cantidad de sustrato y de la enzima. Principales Proteínas IV. a. Proteínas Fibrosas Una sola molécula de ácido nucleico puede tener millones de átomos individuales. Los ácidos nucleicos son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ribonucleico (ARN. Fueron descubiertos por Miescher. Queratinas: Componente principal de la piel, plumas, cuernos, pezuñas, uñas, pelos, etc. Colágenos: Componente cartílagos y músculos. principal ACIDOS NUCLEICOS.- Son compuestos biológicos constituidos por un azúcar de cinco carbonos, bases nitrogenadas y grupos fosfato. de Elastinas: Componentes básicos de tejidos elásticos, como tendones, vasos sanguíneos, etc. EL ADN. Está constituido de pequeñas unidades, que a su vez están formados por el azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada. Estas unidades se llaman nucleótidos. Actina y miosina, en los músculos. b. Proteínas Globulares Hay cuatro bases nitrogenadas diferentes en el ADN, dos pertenecen a la clase de moléculas orgánicas conocidas como purinas, y son la adenina y la guanina y las otras son dos pirimidinas: timina y citosina Las Albúminas: - Ovoalbúminas: En la clara de huevo. - Seroalbúminas: En el plasma sanguíneo - Lactoalbúminas: En la leche EL ARN. Se diferencia del ADN, primero porque el azúcar es una ribosa, contiene un átomo de oxígeno más que la desoxirribosa del ADN. Segundo en el ARN, la base nitrogenada timina esta remplazada por otra pirimidina llamada uracilo. Las Globulinas: - Seroglobulinas: En el plasma sanguíneo - Fibrinógeno : En el plasma sanguíneo (para la coagulación). Zeína en le maíz, gluteína en el trigo, etc. Las letras del código del ADN, serán entonces A-T y C-G. La tercera diferencia es que el ARN tiene una sola cadena, en vez de una cadena doble como el ADN. c. Proteínas Conjugadas Son proteínas que presentan aminoácidos y un grupo prostético Ejm: Hemoglobina, hemocianina, mioglobina, glucoproteínas, lipoproteínas, caseína, etc. El ARN se encuentra mayormente al nivel de ribosomas, por ello que su función esta asociada a la síntesis de proteínas, en cambio el ADN se encuentra mayormente en el núcleo, formando los cromosomas, portando la información genética. ENZIMAS. Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores, las cuales son sustancias que pueden aumentar o disminuir la velocidad de una reacción química. V. Las enzimas son específicas en sus reacciones, es decir, cada una tiene una determinada dirección y función, que le permiten actuar sobre una sustancia, a la cual se le conoce como substrato. Otras de las características de las enzimas son las que trabajan en ciertos rangos de temperatura y pH, teniendo las enzimas VITAMINAS.- Son compuestos orgánicos específicos que se necesitan en la dieta o medio nutritivo en cantidades muy pequeñas para el funcionamiento normal de un organismo cuya función no es la de suministrar energía. Muchas de ellas actúan como coenzimas, no obstante lo cual realizan una variedad de funciones muy amplia. El hecho de mencionar que actúan 9 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 BIOLOGIA 1 como coenzimas en organismo es suficiente para que se comprendan en primer lugar que intervienen en una serie de reacciones metabólicas y en segundo lugar que cuando su aporte en insuficiente aparezcan manifestaciones de tipo patológico a las que se ha denominado síndromes carenciales, que son específicos de cada una de ellas. La hipervitaminosis se caracteriza por perdida de peso y calcificación de muchos tejidos blandos y la ingestión de grandes cantidades de esta vitamina puede traer consigo insuficiencia renal. Vitamina E: Interviene en el metabolismo de los ácidos grasos no saturados. La falta de esta vitamina puede causar degeneración del epitelio germinativo en el testículo, produciendo esterilidad; en la hembra puede causar resorción del feto después de la concepción comprobado en roedores. La fuente más rica es el aceite de germen de trigo, el aceite de maíz, yema de huevo y el aceite de algodón Vitamina K: Participa en la formación hepática de la protrombina, la cual es necesaria para la coagulación de la sangre. Los alimentos ricos en vitamina K son alfalfa, espinacas y col. Dado que esta vitamina también es sintetizada por las bacterias del colon, no suele necesitarse un aporte alimenticio de ella, a menos que se destruyan esas bacterias por ingesta de grandes cantidades de antibióticos. Las Vitaminas se subdividen en: VITAMINAS LIPOSOLUBLES: Asociadas a los lípidos de los alimentos naturales. Vitamina A (antixeroftálmica) Necesaria para la formación de los pigmentos visuales y, por lo tanto evitan la ceguera nocturna. Esta vitamina se halla en alimentos de origen animal (huevo, hígado, pescado, leche etc), no se encuentran en alimentos de origen vegetal en su forma libre, pero diversos vegetales contienen provitaminas para la formación de la vitamina A, como los pigmentos carotenoides, amarillos y rojos. La carencia se manifiesta por: Descamación de la piel y aparición del Acné Queratinización de la córnea y ceguera. Falta de crecimiento animales jóvenes. Falta de reproducción en muchos animales. Interrupción de los ciclos sexuales femeninos. en los VITAMINAS HIDROSOLUBLES: Vitamina B1: (Tiamina).Conocido como antiberibérica o Antineurítica, fue descubierta por el Médico Eijkman en 1897 en la Isla de Java. La deficiencia de esta vitamina causa la enfermedad llamada “beriberi”, que en casos extremos puede causar parálisis muscular; también se caracteriza por pérdida de apetito, fatiga, pérdida de peso y estreñimiento. La Levadura de cerveza, el germen de trigo, el huevo y la carne de cerdo son ricos en Tiamina. Vitamina B2 : Llamada Riboflavina, esencial para el crecimiento, su deficiencia produce grietas en la comisura de los labios (Queilosis), trastornos La Hipervitaminosis se caracteriza por anorexia, cefalea, perdida del pelo en parches, dolores en los huesos, dermatitis escamosa. Vitamina D: Aumenta la absorción de Calcio y Fósforo en el tubo digestivo y ayuda a regular el depósito de ese elemento en el hueso. Su deficiencia produce el Raquitismo; en los adultos produce la Osteomalacia. La fuente más importante es el aceite de hígado de pescado, productos lácteos, huevos y en la piel humana la provitamina D se activa con los rayos ultravioletas del sol. 10 IDEPUNP/CICLO REGULAR/ ABRIL – JULIO 2016 BIOLOGIA 1 digestivos. La encontramos en hígado, leche, huevo, vegetales de color amarillo. Vitamina PP o B3: Llamada Niacina o Antipelagra. La pelagra ocurre en personas que siguen una dieta pobre en proteínas, se caracteriza por lesiones de la piel, principalmente de las partes del cuerpo expuestas a la luz solar. Además hay estomatitis y gingivitis, pérdida de apetito, diarrea y desórdenes nerviosos y mentales. Se encuentra hígado, pollo, atún, leche, hortalizas de hoja verde. Vitamina B5 o Ácido Pantoténico: Constituyente de la coenzima A (importante para el metabolismo celular), su deficiencia es rara. La hallamos en carne, granos enteros y leguminosas. Su deficiencia produce disminución de las defensas. Vitamina B6 o Piridoxina: necesaria para la absorción y el metabolismo de aminoácidos. Interviene en la transformación de hidratos de carbono y grasas en energía para el organismo. La deficiencia produce alteraciones en la piel, convulsiones, mareos, anemia y cálculos renales. Ácido Fólico: Es una coenzima necesaria para la formación de proteínas estructurales y hemoglobina. Su deficiencia produce anemia, hemorragia renal y mala absorción intestinal. Podemos encontrarlo en los tejidos de muchas plantas y animales, especialmente en el follaje, de donde deriva su nombre. Se halla principalmente en levaduras, fríjol soya, trigo, hígado, riñón y huevo. Vitamina B8 o biotina : necesaria para la asimilación de otras vitaminas Vitamina B12 ó cobalamina: Participan en la formación de las células sanguíneas y su crecimiento. Su deficiencia produce la anemia perniciosa. El tratamiento a base de esta vitamina se logra incrementar la cantidad de hemoglobina en la sangre. La fuente más rica es el hígado. También la contienen la leche, el extracto de carne de res y pescado. Vitamina C ó ácido Ascórbico: Mantiene la integridad de las paredes capilares y participa en la formación del “cemento intercelular”, su deficiencia provoca la enfermedad llamada el “escorbuto”, que se caracteriza por el sangrado en las encías. Los huesos se hacen frágiles y pueden romperse con facilidad. Se producen hemorragias por debajo de la piel, que forman manchas purpúricas, a veces en todo el cuerpo. Las frutas cítricas como limones y naranjas contiene abundante ácido ascórbico. Col cruda, uvas, fresas y vegetales de hojas verdes también contienen esta vitamina. Un gran porcentaje de ácido ascórbico se destruye al cocinar los alimentos. 11