Biología Esencial: Biomoléculas, Estructura Celular y Genética Básica

Introducción a las Biomoléculas

Definición: Sustancias presentes exclusivamente en los seres vivos.

Bioelementos: Los elementos químicos primordiales que componen las biomoléculas son CHONPS (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo, Azufre).

Clasificación de las Biomoléculas

Biomoléculas Inorgánicas:

• Sales minerales: Ejemplos incluyen iones de Calcio (Ca), Hierro (Fe), Potasio (K), Sodio (Na).
• Agua: Molécula esencial para la vida, medio donde ocurren la mayoría de las reacciones bioquímicas.

Biomoléculas Orgánicas:

Carbohidratos:

• Compuestos principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno.
• Tipos: Monosacáridos, disacáridos, polisacáridos.
• Funciones: Estructurales (ej. celulosa), energéticas (ej. glucosa, almidón), transportadoras.

Lípidos:

• Compuestos principalmente de carbono e hidrógeno.
• Funciones: Energéticas (reserva), estructurales (membranas), hormonales (esteroides).
• Clasificación: Saponificables (con ácidos grasos) y no saponificables (sin ácidos grasos).

Proteínas:

• Cadenas de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
• Funciones: Estructurales (ej. colágeno), reguladoras (ej. enzimas, hormonas), transportadoras (ej. hemoglobina), defensa (ej. anticuerpos).

Ácidos nucleicos:

• ADN (Ácido Desoxirribonucleico): Contiene las instrucciones genéticas para el desarrollo y funcionamiento de los seres vivos.
• ARN (Ácido Ribonucleico): Participa en la síntesis de proteínas a partir de la información del ADN.

Procesos Genéticos Fundamentales

Replicación y Transcripción

Replicación: Proceso por el cual una molécula de ADN se duplica para formar dos moléculas idénticas.

Transcripción: Proceso de síntesis de una molécula de ARN a partir de una plantilla de ADN.

• Cambio de bases en la transcripción (ADN a ARN):
  • ADN: Adenina (A) se aparea con Timina (T); Citosina (C) se aparea con Guanina (G).
  • ARN: Adenina (A) se aparea con Uracilo (U); Citosina (C) se aparea con Guanina (G).
• Codones: Grupos de tres nucleótidos consecutivos en el ARNm que especifican un aminoácido particular o una señal de terminación.

La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

Definición de Célula

La célula es la unidad más pequeña, estructural y funcional de los seres vivos.

Forma todos los organismos vivos y sus tejidos.

Está compuesta por los componentes básicos de los seres vivos (biomoléculas).

Teoría Celular

La Teoría Celular postula que la célula es la unidad fundamental de la vida. Sus postulados principales son:

• Toda forma de vida está compuesta por una o más células.
• Las células son las unidades estructurales y funcionales básicas de los organismos.
• Todas las células provienen de otras células preexistentes.
• Toda célula contiene material genético que se transmite a la descendencia.

Teorías sobre el Origen de la Vida Celular

• Creacionista: La vida fue creada por un ser superior.
• Generación espontánea: La vida surge de materia no viva (teoría refutada experimentalmente).
• Panspermia: La vida proviene del espacio exterior, transportada a la Tierra.
• Quimiosintética (o Evolución Química): La vida surge de la organización gradual de moléculas orgánicas simples (aminoácidos, nucleótidos) en estructuras más complejas (proteínas, ácidos nucleicos) bajo condiciones ambientales primitivas y con una fuente de energía (ej. rayos, actividad volcánica).

Tipos Principales de Células

Células Procariotas:

• Carecen de núcleo definido (el material genético se encuentra en el nucleoide).
• ADN generalmente circular, a menudo con plásmidos adicionales.
• No poseen organelos membranosos (mitocondrias, retículo endoplasmático, Golgi, etc.).
• Son unicelulares.
• Generalmente carecen de citoesqueleto complejo.
• Reproducción asexual (principalmente por fisión binaria).
• Pueden intercambiar material genético por conjugación, transducción o transformación (procesos parasexuales).
• Incluyen organismos de los reinos Bacteria y Archaea.

Células Eucariotas:

• Poseen un núcleo definido que contiene el material genético.
• ADN lineal organizado en cromosomas.
• Contienen organelos membranosos (mitocondrias, cloroplastos en plantas, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, etc.).
• Pueden ser unicelulares o multicelulares.
• Poseen un citoesqueleto complejo.
• Reproducción asexual (mitosis) y sexual (meiosis y formación de gametos).
• Incluyen organismos de los reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia.

Endosimbiosis

Teoría que explica el origen de algunos organelos eucariotas (como mitocondrias y cloroplastos). Postula que una célula eucariota ancestral ingirió una célula procariota más pequeña, estableciendo una relación simbiótica. El ADN circular presente en mitocondrias y cloroplastos apoya esta teoría.

Mitocondria

A menudo llamadas las "centrales energéticas" de la célula. Son organelos responsables de la respiración celular, proceso que genera la mayor parte de la energía (ATP) utilizable por la célula.

Estructura de los Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

Molécula que almacena y transmite la información genética.

• Composición: Compuesto por unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un azúcar (desoxirribosa) y una base nitrogenada (Adenina, Timina, Citosina o Guanina).
• La información genética se organiza en genes, localizados en los cromosomas.
• Histonas: Proteínas alrededor de las cuales se enrolla el ADN para compactarse dentro del núcleo.

ARN (Ácido Ribonucleico)

Molécula involucrada en la expresión génica, principalmente en la síntesis de proteínas.

• Composición: Compuesto por nucleótidos. Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un azúcar (ribosa) y una base nitrogenada (Adenina, Uracilo, Citosina o Guanina).
• Tipos principales de ARN:
  • ARNr (ARN Ribosómico): Forma parte de los ribosomas, las estructuras donde ocurre la síntesis de proteínas.
  • ARNm (ARN Mensajero): Lleva la información genética del ADN en el núcleo a los ribosomas en el citoplasma.
  • ARNt (ARN de Transferencia): Transporta aminoácidos específicos a los ribosomas durante la síntesis de proteínas.