Fundamentos Esenciales de Biología Celular y Bioquímica: Conceptos Clave

Introducción a la Biología Fundamental

Niveles de Organización Biológica

La vida se organiza jerárquicamente, desde la unidad más básica de la materia hasta el nivel más complejo:

• Átomo: Unidad fundamental de la materia.
• Molécula
• Célula: Unidad básica de la vida.
• Tejidos
• Órganos
• Ser Vivo
• Población
• Comunidad
• Ecosistema
• Biósfera

Características del Ser Vivo

Los organismos vivos comparten propiedades esenciales:

• Complejidad y organización.
• Desarrollo y crecimiento.
• Reproducción y herencia.
• Irritabilidad y adaptación.
• Respuesta a estímulos.
• Metabolismo (conjunto de reacciones químicas).

El Caso Particular de los Virus

Los Virus no se consideran seres vivos autónomos porque dependen de una célula huésped y necesitan su maquinaria energética para replicarse.

Composición Química de la Materia Viva

Bioelementos

Elementos químicos esenciales para la vida:

• Primarios (Mayoría): C, H, O, N, P, S (CHONPS).
• Secundarios: Na, K, Mg, Ca.
• Oligoelementos (Trazas): Yodo, Boro, Aluminio, entre otros.

Biomoléculas

Se clasifican según su composición y origen:

• Inorgánicas: Agua y Sales Minerales.
• Orgánicas: Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos Nucleicos (todas contienen Carbono).

Propiedades del Agua y Sales Minerales

• Agua: Solvente universal. Es polar, lo que le confiere un elevado punto de ebullición, alto calor de vaporización y elevado calor específico.
• Sales Minerales:
  • Solubles: Se disuelven en agua (ej. Ca+).
  • Insolubles: No se disuelven, formando estructuras (ej. huesos).

Macromoléculas Orgánicas

Glúcidos (Carbohidratos)

• Composición: C, H, O.
• Tipos: Monosacáridos, Disacáridos, Oligosacáridos, Polisacáridos.
• Enlace característico: Glucosídico.

Lípidos

• Composición: C, H, O.
• Ejemplos: Aceites, Grasas, Fosfolípidos, Esteroides.
• Enlace característico: Éster.

Proteínas

• Composición: C, H, O, N.
• Monómero: Aminoácidos.
• Niveles Estructurales: Primario, Secundario, Terciario, Cuaternario.
• Enlace: Peptídico.
• Función: Se desnaturalizan (pierden su forma y función). Funciones principales: Transporte, Estructural, Reserva, Enzimática.

Enzimas

Son proteínas especializadas que actúan como catalizadores biológicos:

• Disminuyen la energía de activación de las reacciones.
• Su actividad depende del rango de pH y temperatura.
• Inhibidores: Moléculas pequeñas que pueden unirse a un sitio distinto (alostérico) o competir con el sustrato por el sitio activo de la enzima.

Ácidos Nucleicos

• Composición: C, H, O, N, P.
• Monómero: Nucleótido.
• Enlace: Fosfodiéster.

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

• Azúcar: Desoxirribosa.
• Bases: Timina (T), Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G).
• Estructura de 2 hebras antiparalelas.

ARN (Ácido Ribonucleico)

• Azúcar: Ribosa.
• Bases: Uracilo (U), Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G).
• Tipos: ARNm (mensajero), ARNt (transferencia), ARNr (ribosómico).

La Célula: Estructura y Clasificación

Teoría Celular

Principios fundamentales:

• Todo organismo vivo se compone de células.
• Una célula da origen a otra (origen de la vida).
• Las células tienen funciones y formas específicas.

Dominios de la Vida

Los organismos se clasifican en grandes dominios:

• Bacteria (Procarionte)
• Archaea (Procarionte)
• Eukarya (Eucarionte)

Célula Procariota

Estructuras típicas:

• Cápsula
• Pared Celular
• Membrana Plasmática
• Mesosoma
• Citoplasma
• Ribosomas
• Flagelo

Clasificación Bacteriana (Tinción de Gram)

• Bacteria Gram Positiva (Gram+): Se tiñen de color azul/violeta. Poseen una pared celular gruesa.
• Bacteria Gram Negativa (Gram-): Se tiñen de color rojo o rosado. Poseen una pared celular de varias capas (más compleja).

Teoría Endosimbiótica

Propone que las mitocondrias y cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias que fueron englobadas por células ancestrales.

• Eucariota Heterótrofa: Célula animal.
• Eucariota Fotosintética: Célula vegetal.

Organismos Eucariotas

• Protozoos: Unicelulares (y algunos coloniales).
• Hongos: Unicelulares y Pluricelulares.

Diferencias Estructurales Clave (Eucariotas)

Existe una distinción clara en los orgánulos presentes:

• Célula Animal: Posee Centriolos, Cilios, Flagelos y Desmosomas.
• Célula Vegetal: Posee Pared Celular, Cloroplastos, Vacuola central y Plasmodesmos.

Transporte a Través de la Membrana

Transporte Mediado (Tipos de Movimiento)

• Uniporte: Movimiento de una sustancia en una dirección.
• Antiporte: Movimiento de dos sustancias en direcciones opuestas.
• Simporte: Movimiento de dos sustancias en el mismo sentido.

Transporte Activo

Movimiento de sustancias en contra del gradiente de concentración. Requiere ATP (gasto de energía).

Transporte Pasivo

Movimiento de sustancias a favor del gradiente de concentración. No requiere gasto energético.

• Difusión Simple
• Difusión Facilitada
• Ósmosis
• Diálisis

Ósmosis (Tonicidad)

Movimiento del agua a través de una membrana semipermeable en respuesta a la concentración de solutos:

• Hipotónica: Menor concentración de solutos y mayor cantidad de agua.
• Isotónica: Igual concentración de agua y de soluto.
• Hipertónica: Mayor concentración de soluto y menor cantidad de agua.

Diálisis

Proceso de separación de partículas de soluto a través de una membrana semipermeable. Las partículas de mayor tamaño quedan retenidas, mientras que las de menor diámetro difunden al líquido circundante.