EL OBJETIVO DE LA CATEDRA DE BIOLOGIA CELULAR

BIOLOGIA CELULAR.EL OBJETIVO DE LA CATEDRA DE BIOLOGIA CELULAREsta materia que se estudia en el primer semestre de las carreras biolgicas representa un esfuerzo para actualizar a los alumnos en los conceptos bsicos de la vida. Se hace necesaria porque los alumnos de nuevo ingreso necesitan de un respaldo bsico de conocimientos biolgicos previos al estudio de las materias bsicas que sern estudiadas en semestres posteriores. Esta materia nos servir para responder muchas preguntas relacionadas con la biologa y todo lo relacionado con los seres vivos. Respondiendo a preguntas que explican muchos de los fenmenos que observamos durante lo cotidiano de nuestras vidas, entre estas las siguientes:Como es posible que los insectos puedan caminar sobre el agua?Porque las lagartijas son lentas cuando hace fri, y rpidas cuando hace calor?Porque flota el hielo en el agua?Como puede una vaca producir 60 litros de leche?Como se absorbe una penicilina cuando es tomada por va oral?Como producen su efecto antibacteriano los antibiticos?Cmo o porqu mueren rpidamente los perritos que sufren de parvovirus?Como es posible que un becerro aumente hasta 1,500 gramos de peso por da?Cual es la energa de mantenimiento y cual es la energa de produccin en una vaca lechera?Porque se mueren los enfermos de sida?

Finalmente podemos darnos cuenta que cualquiera que sea la funcin en los seres vivos que deseemos estudiar esta representa una funcin celular.

UNIDAD 1. EVOLUCIN DE LA CLULACONTENIDO:TEORIA CELULAR Y EL CONCEPTO DE CLULAEl concepto de Biologa CelularEl concepto de clulaLos postulados de la doctrina celularDE LAS MOLECULAS A LA PRIMER CLULALas molculas biolgicas simples pueden formarse bajo condiciones prebiticas y formar sistemas qumicos complejos.Los requisitos mnimos de las formas de vida son:Poseer un lmite entre el medio interno y externo Coordinar reacciones qumicas y almacenamiento y flujo de informacin gnicaDE LOS PROCARIONTES A LOS EUCARIONTESLas teoras sobre el origen de las clulas eucariontes: internalizacin por invaginacin de membrana, hiptesis del origen endosimbionte (Margulis) e hiptesis del origen autgeno.Caractersticas semejanzas y diferencias entre las clulas eucariontes y procariontes.Situacin de las clulas eucariontes y procariontes dentro de la clasificacin taxonmica de los seres vivos (segn Whittaker).DESARROLLO DE LA UNIDAD Algunos seres vivos solo estn formados por una clula mientras que otros estn formados por billones de clulas. Sin embargo, de todos es conocido que los organismos mas complejos empiezan su existencia, como clulas simples: todo se inicia con la fertilizacin del huevo (vulo). La mayora de los organismos multicelulares, incluyendo al hombre y a los animales domsticos, inician su existencia con una clula fecundada, que se empieza a dividir para formar dos clulas, y cada nueva clula se divide una y otra vez, para formar tejidos complejos, rganos y sistemas que estructuran a los organismos desarrollados. Al igual que los tabiques o ladrillos que forma la estructura de un edificio, asimismo, las clulas podran considerarse los tabiques que forman el organismo de los seres vivos. Entonces la clula representa la unidad mas pequea de material vivo, y que tiene la capacidad de realizar todas las actividades necesarias que caracterizan a los seres vivos. Podemos afirmar que es la estructura ms pequea y que tiene la capacidad de realizar un metabolismo completo, debido a que posee todos los componentes fsicos y qumicos necesarios para mantenerse y crecer. Cuando a este elemento bsico de vida (la clula) se le provee con todos los nutrientes esenciales y con el medio ambiente adecuado, entonces se le puede mantener vivo en condiciones de laboratorio por mucho tiempo, inclusive aos (muchos mas de los que un humano pueda vivir). Ninguna de las partes que forman a la clula pueden sobrevivir por si solas, esto es un privilegio de la clula completa. Uno de los aspectos bsicos generales de la clula lo es la teora celular. Histricamente los que la fundamentaron fueron dos bilogos alemanes durante los aos 1838 y 1839: Matias Schleiden y Teodoro Schwan, los cuales por primera vez propusieron que todas las cosas vivas estn formadas por clulas y por productos de las clulas, y que la clula era entonces la unidad bsica estructural de los organismos vivos. Esta teora celular fue enriquecida en 1855 por Rudolf Virchow, porque fue el primero que afirm que las clulas nuevas solo existan como el producto de la divisin de clulas previamente existentes. Es decir que las clulas no pueden nacer o generarse de manera espontnea. Y en 1880 August Weissman hizo destacar que todas las clulas que al momento existen provienen de clulas ancestrales. La contribucin histrica de los investigadores que se mencionan y de muchos otros, estructuraron la lista de conceptos que fundamentan a la teora celular moderna: 1. Las clulas son las unidades bsicas de la vida en la tierra. Hasta la fecha no se han encontrado formas de vida diferentes, es decir que no estn formadas por clulas. 2. Todos los organismos vivos estn formados por clulas. Toda forma de vida en la tierra est formada por una clula o por agregados de clulas. 3. Tomando como excepcin al origen de la vida misma, todas las clulas se originan en clulas que existan previamente. Las clulas solo se originan a partir de la divisin de las mismas clulas vivas, nunca provienen de agregados de partes de clulas o de productos qumicos de clulas, es decir que: la vida proviene de la vida misma.Investigaciones ms recientes sugieren aadir dos atributos ms a la teora celular y que se puede aplicar a los organismos mas adelantados y que no son atributos tan generales como los primeros tres ya mencionados: 4. Las clulas de los organismos multicelulares pueden estar interconectadas, de esta manera se da lugar a poblaciones celulares que funcionan como unidad. 5. Las clulas de los animales multicelulares deben adherirse a superficies slidas, para dividirse, moverse y tomar formas especializadas y asimismo realizar funciones esenciales o necesarias. La clula como la unidad bsica estructural representa una estructura biolgica de funcionamiento eficiente y maravilloso, sin embargo el como se origin? representa una pregunta sin respuesta. Pero se han propuesto muchas teoras para contestarla. Y cada teora da su explicacin en funcin de su perspectiva particular, algunas se basan en escrituras de orden religioso, otras en hechos cientficos y asimismo otras buscan las respuestas en la investigacin del mas all. Tambin se ha intentado reconstruir las condiciones que se supone existieron hace muchos millones de aos en la tierra y que dieron origen a la vida.LAS DIFERENTES TEORIAS QUE EXPLICAN EL ORGEN DE LA VIDA La complejidad de las 200 diferentes tipos de clulas altamente especializadas que forman el organismo de los humanos y de los animales domsticos, obliga a preguntar De donde se originaron? Los cientficos en sus diferentes tiempos han generado muchas hiptesis, desde las ms fantasiosas (Von Daniken) hasta las ms biolgicamente asentadas. Entre estas podemos mencionar las siguientes: LA GENERACION ESPONTANEA Durante los siglos XVII y XVIII, la Teora de la Generacin espontnea, era muy popular y explicaba que la vida se generaba de manera espontnea a partir de lo no vivo. Para esto haba muchas evidencias: Los escarabajos y las avispas de repente salan del estircol de vaca. Los ratones en Egipto parecan salir por arte de magia del lodo del Nilo. Existan recetas para fabricar abejas, y que consistan en sacrificar y enterrar parado a un toro joven, con el fin de que sus astas o cornamenta protegieran de la tierra. Despus de un mes, un enjambre de abejas debera de salir del cuerpo del toro. Incluso cientficos de renombre de la poca, como Newton, Harvey y Descartes no ponan en duda esta teora que afirmaba que la vida espontneamente se generaba en cualquier cmulo de suciedad.Pero hubo algunos que dudaron, a mediados del siglo XVII, Francesco Redi, mdico y poeta italiano realiz un experimento sencillo y efectivo. En dos jarrones puso trozos de carne, dejando uno abierto y el otro cubierto con un simple pedazo de tela. Observando que las moscas entraban al jarrn abierto, y poco despus aparecan las larvas y las nuevas moscas. Mientras que en el jarrn cubierto con el pedazo de tela no haba moscas. De esta manera demostr que las moscas nuevas provenan de las moscas viejas, mas no se generaban espontneamente en la carne en descomposicin, como hasta la fecha se pensaba. Poco despus un naturalista ingles de nombre Jhon Needham, demostr que los microorganismos florecan en varios caldos que se encontraban expuestos libremente al aire. Y pocos aos despus Lazaro Spallanzani, bilogo italiano, hirvi los caldos por una hora, sellando las bocas de los frascos con calor. Y al observar el contenido de los caldos varios das despus, ningn microbio se hizo presente. Spallanzani concluy que los microorganismos de los caldos provenan del aire. El postulado de que la vida da vida, es entonces cuando empieza a tomar forma. En el siglo siguiente (XVIII) Pasteur llev a cabo varios experimentos con sopa de hongos en diferentes recipientes, desacreditando de esta manera una vez mas la teora de la generacin espontnea. Se pueden mencionar aunque brevemente las intervenciones posteriores de diferentes cientficos que colaboraron en la fundamentacin del conocimiento actual de la estructura y funcin de la clula.Jansen, H. (1590) Logra fabricar el primer microscopio compuesto. Con dos lentes y un objetivo y un ocular.Hooke, R. (1665) Estudia y describe las clulas del corcho, que primero las consider como poros y despus les dio el nombre de clulas, y continu sus estudios observando los jugos de las clulas.Leewenhoock, (1675) que describe clulas de vida independiente, y el ncleo de glbulos rojos en especies que los tienen.Schleiden (1838) en plantas y Schwann (1839) en animales proponen a la clula como una unidad funcional y estructural de los seres vivos y que toda clula proviene de otra ya existente.Flemming (1880) describe la mitosis.Waldeyer (1890) estudia la divisin de los cromosomasHertwing (1875) estudia la meiosisNiescher (1871) descubre el ADN o nuclenaMendel (1867) estudia las leyes fundamentales de la herenciaWatson y Crick (1953) descubren el modelo de la doble hlice del ADNPauling (1954) descubre la alfa hlice.Experimentos de Urey-Miller, 1955. En un frasco con metano, amoniaco, agua e hidrgeno; aplicando choques elctricos inducen la formacin de aminocidos y azucares.Jacob-Monad (1965). Modelo del opern, primer modelo de regulacin gentica, presentado en bacterias.Halley-Marshall (1968). Cdigo gentico desarrollado en protenas.Proyecto Gamont. Se establece con el objetivo de determinar la composicin y metabolismo del metabolismo gentico en humanos.La lista es enorme y sale de los objetivos que este texto persigue. Pero es de inters conocer otras teoras que tratan de darle una explicacin al origen de la vida. LA VIDA VINO DEL ESPACIO (LEER: THE CHARIOTS OF THE GODS x VON DANIKEN) La teora de que la vida lleg a la tierra del espacio ha dado tema a muchos cuentos de ciencia y ficcin, incluyendo asimismo hiptesis cientficas e inclusive el diseo de algunos experimentos cientficos. El fundamento que le otorga cierto grado de seriedad a esta teora lo es la llegada extraterrestre de algunos objetos como son los asteroides, lo meteoritos, los cometas y el polvo interestelar con presencia de compuestos de tipo orgnico parecidos a los de la vida terrestre. Estos son los mismos compuestos qumicos que podran haber dado lugar a las primeras formas de vida. Pero como puedo esto suceder? Uno de los posibles escenarios que podran explicar el como los compuestos qumicos provenientes del espacio extraterrestre podran haber plantado la vida en este planeta, proponiendo que el polvo proveniente de las nubes interestelares formaron compuestos orgnicos complejos en los cometas. Adems de que el calor liberado por la explosin de las estrellas y que podra haber derretido el hielo presente en los cometas, aportando as el agua necesaria para formar una sopa qumica que finalmente dara lugar a la vida. Y cuando algunos pedazos de estos cometas se estrellaron en la tierra, podran haber plantado la semilla de la vida en la tierra, o inclusive algunas formas de vida.Sin embargo la presencia de compuestos orgnicos en la materia extraterrestre no necesariamente significa presencia de vida. El simple hecho de que estos compuestos qumicos se han encontrado en muchas rocas de origen no terrestre y que inclusive se han fabricado en el laboratorio, simulando las condiciones del espacio exterior, sugiere que solo representan el resultado de fenmenos qumicos comunes.ANCESTROS COMUNES Regresando a nuestra tierra, podemos observar que el parecido qumico que comparten muchos organismos diferentes es sorprendente. Todas las formas de vida terrestre utilizan cidos nucleicos como material gentico, e inclusive utilizan el mismo cdigo gentico para traducir los cidos nucleicos en protenas, y asimismo tambin utilizan las mismas molculas generadoras de energa. Todos los organismos vivos utilizan los mismos 20 aminocidos para fabricar protenas, a pesar de que qumicamente se pueden fabricar muchas otras variedades de aminocidos. La plantilla qumica comn que sirve de base a toda la vida presente en la tierra, se ha utilizado como punto de partida por muchos cientficos para postular que todas las formas de vida descienden de un ancestro comn. Si esto fuera as entonces Que forma tendra el primer organismo que se form? Como se origin a partir de las primeras molculas que se encontraban presentes en la tierra? En que momento las sustancias qumicas que se agregaron para formar vida lograron la capacidad de replicarse, y diferenciarse de la materia inanimada? Estas preguntas se pueden ampliar mas adelante al leer las Recetas para iniciar Vida. Las misiones del Voyager hacia Jupiter y Saturno han transmitido informacin sobre los ambientes fsicos y qumicos que prevalecen en esos planetas gigantes y asimismo de sus lunas. Si todos los planetas de nuestro sistema solar se formaron en el mismo momento, entonces el conocimiento de las condiciones que prevalecen en otros planetas nos pueden dar algunas pistas sobre las condiciones prebiticas (anteriores a la existencia de vida) de la tierra. Los qumicos, los matemticos y los cientficos de la computacin han diseado esquemas con los cuales se trata de explicar la formacin de las posibles reacciones qumicas que dieron lugar a la vida. Los Paleontlogos (que estudian la vida anterior) junto con los gelogos han puestos las races de estas posibilidades dentro de la realidad con un cuadro del tiempo. Y adems se ha encontrado evidencia de vida microscpica existente hace 3,500 millones de aos, es decir mil millones de aos mas o menos despus de que se form el planeta tierra.EVOLUCION QUIMICA Despus de la formacin de nuestro planeta (big bang) cualquiera que hayan sido los eventos sucedidos durante los primeros 1,000 millones de aos, esta pavimentaron la llegada para el establecimiento de la gran diversidad de formas de vida como la existente en la tierra a la fecha. Antes de que existiera la vida (o inclusive molculas que sugirieran la presencia de vida) debieron de sucederse algunos cambios qumicos. En la primera fase de esta evolucin qumica prebitica, debe de haber existido cierta forma de energa a la mano para provocar reacciones en pequeas molculas dando como resultado pequeos monmeros orgnicos, como los que forman los polmeros de los organismos vivos (coacervados). Estas primeras molculas encaminadas a hacer vida pudieron haber sido los gases de amoniaco (NH3), el Hidrgeno (H2), el metano (CH4), el dixido de carbono (CO2) y el vapor de agua (H2O). La energa necesaria para la reaccin pudo haber sido la luz del sol, los relmpagos o los volcanes. En los experimentos de laboratorio (Urey-Miller, 1955) se ha demostrado que es posible la formacin de azucares por la conjugacin del formaldehdo y que asimismo se pueden formar aminocidos con sales del cido cianhdrico. La segunda fase de la evolucin qumica podra haber sido llamada el perodo de la polimerizacin, en la cual los bloques qumicos necesarios para dar lugar a la vida, se empezaron a unir formando cadenas largas. La fase final y la menos entendida de este preludio qumico de la vida lo fue la transicin de estos polmeros de cadenas de monmeros formadas al azar, transformndose por abiognesis en molculas poseedoras de informacin capaces de auto reproducirse (protobiontes). Los candidatos considerables como primeros precursores de vida son las protenas y los cidos nucleicos. Cual fue el primer polmero? Los que proponen la teora de la primera protena o teora Proteinoide hacer ver que, en condiciones del laboratorio, ciertas combinaciones de aminocidos, con otras molculas y con calor; da lugar a la formacin de pequesimas esferas con algunas de las caractersticas de las clulas vivas. Los que respaldan la teora de los primeros cidos nucleicos o hiptesis del Gene Desnudo mencionan que el DNA es la nica molcula que se puede replicar y que el DNA controla la sntesis de protenas, y no sucede de otra manera. Tambin es posible que simultneamente se hayan formado ambos tipos de polmeros, probablemente en el seno de los barros hmedos, porque estos se encontraban ricos en bloques aptos para su construccin. La estructura mineral de las tejas de barro acomodada en orden pudo haber servido de molde para un modelo de polmeros como las protenas y los cidos nucleicos. Aqu cabra mencionar que tuvieron oportunidad de formarse las esferas proteinoides, es decir molculas semejantes a las protenas, formadas por agua, aminocidos y arcilla slice No se sabe con certeza como se form la primera comunin entre las protenas y los cidos nucleicos, ya sea que una esfera proteinode halla sido englobada o tragada por una trama de cidos nucleicos, o que un gene desnudo halla sido generoso y donara un cubierta proteica. Sin embargo lo que es importante es que este matrimonio se llev a cabo (Teora Endosimbitica) y de alguna manera esta protoclula desarroll una manera de fabricar y conjugar sus propios aminocidos, y no seguir dependiendo de reacciones qumicas al azar realizadas por molculas prebiticas en el seno de su medio ambiente. Asimismo desarroll una manera de producir energa. Todos estos pasos tan importantes en el desarrollo de la vida, no se sucedieron de la noche a la maana. Debieron de formarse una infinidad de combinaciones de protenas y de cidos nucleicos de manera espontnea durante millones de aos. Y en el transcurso de tantos experimentos realizados al azar dentro de la naturaleza, haciendo inevitable la persistencia y multiplicacin de una verdadera protoclula con capacidad de replicacin. Y a medida que sus funciones qumicas se hacan ms complejas llegara el momento en que se transformara en lo que ahora conocemos como vida. En la teora endosimbitica propuesta por Lynn Margulis (1967) y otros, se basa en el descubrimiento de fsiles con una antigedad de 1,500 millones de aos y que dan evidencia clara de presencia de clulas grandes con un ncleo rodeado por una membrana y a las cuales se les llam clulas eucariticas. En esta teora se menciona que es muy probable que el ncleo tenga su origen en una clula procaritica relacionada con las clulas metangenas, que carecan de una envoltura nuclear. Este antecesor de las clulas eucariticas (Urcarionte) es probable que obtuviera su alimento por fagocitosis, es decir, englobaba las partculas de alimento guardndolas en bolsas presentes en su membrana plasmtica. Es probable que estas invaginaciones de la membrana plasmtica empezaran a rodear y a proteger el DNA desnudo de la clula husped. Este mismo mecanismo probablemente tambin explicara el como las clulas eucariticas obtuvieron sus mitocondrias, sus cloroplastos, sus flagelos y sus ncleos. Estos elementos celulares se originaron como clulas bacterianas de vida libre y que fueron engullidas por, o se unieron a un tipo celular de tipo ancestral. En conjunto el husped y los organismos que alberga formaron comunas celulares, organismos solos en donde cada miembro se adaptaba al arreglo del grupo y obtena beneficios del mismo. El trmino endosimbitico significa beneficio mutuo dentro de si. Por ejemplo las mitocondrias son muy similares en tamao y forma a las bacterias aerbicas modernas y adems es importante hacer notar que estos organelos generadores de ATP poseen su propio DNA, que se replica de manera independiente del material gentico de la clula eucaritica. Los cloroplastos tambin son similares en tamao y forma con ciertos procariticos fotosintticos, y al igual que las mitocondrias tambin poseen un DNA separado y auto replicante. La inclusin de organelos fabricantes de energa fue metabolicamente ventajoso para las clulas ancestrales que eran los suficientemente grandes para albergarlos y asimismo ser tolerantes al oxgeno (Figura 15.11).DE LOS PROCARIONTES A LOS EUCARIONTES Todas las clulas, procariticas y eucariticas, contienen DNA. Todo el DNA presente en una clula es conocido como el genoma. Y cada una de las unidades que constituyen la herencia y que controlan la caractersticas nicas de cada individuo son conocidos como genes. Las que fueron consideradas como las primeras clulas verdaderas debieron de ser muy simples, y para mantenerse vivos solo debieron tener los aparatos biolgicos mnimos. Los diferentes tipos de organismos vivos que existen en la actualidad es muy probable que se parezcan a las primeras clulas, estas son las procariontes, nombre que se deriv de la palabra griega Karyon que significa nuez o bellota y que literalmente significa antes del ncleo. En los procariontes se incluye a las bacterias y a las cianobacterias (A las cianobacterias se les llam primero algas azul-verdes, y con el nombre nuevo se hace ver que estn mas relacionadas con las bacterias). Los procariontes son organismos de una clula, pero es posible encontrarlas en grupos asociados formando colonias con ciertas diferenciaciones en cuanto a sus funciones celulares.Los eucariontes son organismos ms complejos y pueden ser multicelulares o existir en forma unitaria. La palabra eucarionte significa ncleo verdadero. Una de las caractersticas principales que distingue a los eucariontes de los procariontes, es la presencia de un ncleo bien definido, separado del resto de la clula por medio de una membrana. Se han acumulado una gran masa de evidencias fsiles que indican que los eucariontes evolucionaron de los procariontes hace aproximadamente 1,500 millones de aos, 2,000 millones de aos despus de que la vida apareciera por primera vez en la tierra. Entre ejemplos de eucariontes de una clula se pueden mencionar a los hongos y a los paramecios; haciendo notar que todos los organismos multicelulares; incluyendo a los animales y a las plantas; son eucariontes. Como era de esperarse, las clulas eucariticas son ms complejas y es usual que sean ms grandes que las clulas procariontes. El dimetro de una clula procaritica tpica es de alrededor de 1 a 3 micrmetros, mientras que el dimetro de una clula eucaritica tpica es de 10 a 100 micrmetros. La diferencia entre las clulas eucariticas y procariticas es tan bsica, que en la actualidad representa un punto clave para la clasificacin de los organismos vivos, y es mucho ms importante que la diferencia que existe entre las plantas y los animales. La diferencia ms importante entre las clulas procariticas y las eucariticas es la existencia de organelos, especialmente el ncleo, en los eucariontes. Un organelo es una parte de la clula que realiza una funcin especial., y que adems se encuentra rodeado por su propia membrana. Mientras que las clulas procariticas presentan una estructura muy simple, con organelos libres y sin membrana que los delimite. Pero al igual que la clula eucaritica, la procaritica tambin tiene una membrana celular, o membrana plasmtica, que la asla del mundo exterior; y es la nica membrana que se puede encontrar en una clula procaritica. En ambos las procariontes y los eucariontes, la membrana celular est formada por una doble capa (bicapa) de molculas de lpidos en donde se encuentran embebidas una gran variedad de protenas. Esta membrana tiene una permeabilidad selectiva que le permite a la clula recibir solo las sustancias que le son tiles. Los organelos tienen funciones especficas. Las clulas eucariticas tpicas poseen un ncleo con una membrana nuclear. Tambin es comn encontrar dentro de las clulas eucariontes a las mitocondrias (organelos respiratorios) y a un sistema interno de membranas conocido como retculo endoplsmico. En las mitocondrias eucariticas se realizan reacciones de oxidacin, mientras que en las procariticas se realizan las mismas reacciones, pero a nivel de la membrana plasmtica. Los ribosomas (partculas formadas por RNA y por protenas) son fbricas de protenas presentes en todos los organismos vivos, en las eucariontes se encuentran frecuentemente conjugadas con el retculo endoplsmico. Los ribosomas en los procariontes se encuentran libres en el citosol. En este momento se puede mencionar que existen diferencias entre el citoplasma y citosol. Cuando nos referimos al citoplasma este es la parte de la clula que se encuentra por fuera del ncleo, y el citosol es la parte soluble de la clula que se encuentra por fuera de los organelos limitados por su membrana. Los cloroplastos son organelos fotosintticos presentes en las clulas de las plantas y en los cuales toma lugar la fotosntesis. En las procaiontes que tienen la capacidad de realizar la fotosntesis, las reacciones toman lugar en las estructuras laminares llamadas cromatforos y no se llevan a cabo en cloroplastos.LAS CELULAS PROCARIOTICAS A pesar de que en las procariticas no se puede observar un ncleo bien definido, el DNA de la clula se encuentra concentrado en una regin a la cual se le llama regin nuclear. Esta parte de la clula es la que dirige las funciones de la clula, al igual que el ncleo eucaritico. El DNA de los procariontes no est conjugado con protenas como el DNA de los eucariontes. En general, las procariontes poseen solo una molcula enrollada de DNA. Este rollo o rodete de DNA, que es el genoma, se halla unido a la membrana celular. Antes de que la clula procaritica se valla a dividir, el DNA se repica dando lugar a dos rodetes de DNA conjugados a la membrana plasmtica. Despus la clula se dividida, y cada una de las clulas hijas reciben un rodete de DNA copia del original. El citosol de una clula procaritica (parte de la clula que se encuentra por fuera de la regin nuclear) es comn que tenga una apariencia ligeramente granular debido la presencia de ribosomas. Estos estn formados por RNA y protena por lo que tambin se les llama partculas de ribonucleoproteina y son el sitio de la sntesis de protenas en todos los organismos. La presencia de ribosomas es una caracterstica del citosol de los procariontes. (Organelos conjugados a una membrana, caractersticos de los eucariontes, no estn presentes en los procariontes). Cada clula se encuentra separada del mundo exterior por una membrana celular, tambin llamada membrana plasmtica, formada por molculas de lpidos y de protenas. Adems de la membrana celular, y colocada por fuera de esta la clula bacteriana procaritica posee una pared celular formada en su mayor parte por un material polisacrido, caracterstica que comparte con algunas clulas vegetales eucariticas. La naturaleza qumica de las paredes celulares de las clulas procariticas y eucariticas presentan ciertas diferencias, pero algo que les es comn es que la polimerizacin de los azucares produce una serie de polisacridos presentes en ambas. Debido a que la pared celular est formada por un material rgido, es muy probable que funcione como un sistema de proteccin para la clula. Las clulas procariticas son muy importantes desde el punto de vista ecolgico producen oxgeno y reciclan el carbono, el nitrgeno y otros elementos. Asimismo descomponen grandes cantidades de animales, hongos y plantas que mueren, y tambin participan en la descomposicin de los desechos animales, de pesticidas y de contaminantes que podran envenenar el ambiente. Desde el punto de vista mdico las procariontes son muy importantes, tienen dos puntos uno negativo y otro positivo. Por ejemplo: las bacterias producen cientos de enfermedades, entre las que se incluyen las infecciones por estafilococos y por estreptococos, el envenenamiento de la sangre, las enfermedades venreas, el ttanos y muchas otras miles de enfermedades de plantas y animales. Sin embargo algunas bacterias son beneficiosas por ejemplo; la E. Coli y otras que habitan en el tracto digestivo del hombre y de los animales domsticos producen vitaminas K y B12, riboflavina, biotina y otros factores que se absorben y se utilizan. Algunas de las bacterias residentes, como la E. Coli que llega a tapizar tan intensamente la pared del intestino, sirviendo de barreras contra bacterias patgenas evitando que pasen a la sangre. Asimismo muchos animales herbvoros (comedores de plantas) que incluyen al ganado bovino, a las ovejas y a los conejos, seran incapaces de digerir los pastos y las hojas de las plantas con las que se alimentan, sin la ayuda de las bacterias que digieren la celulosa y que se encuentran presentes en grandes cantidades en el intestino. En la industria se utilizan a las procariontes para la produccin de alimentos incluyendo quesos, yogures, salsa de soya y chocolate. Aunque tambin producen reactivos qumicos como el butanol, la fructosa y la lisina. LAS CELULAS EUCARIOTICAS Con el paso del tiempo se acumulan mas evidencias de que las clulas eucariontes se derivaron de las procariontes, estudios en fsiles muestran la evolucin de los eucariontes a partir de las procariontes hace aproximadamente 1, 500 millones de aos (1.5 X 199), como 2,000 millones de aos despus de que la vida apareciera por primera vez en el planeta. Entre los ejemplos de las primeras clulas eucariontes se mencionan las levaduras y los paramecios. Las clulas eucariontes son mas complejas y por lo general mas grandes que las procariontes, el dimetro de las eucariontes llega a medir 10 a 100 m y las procariontes de 1 a 3 m (1 a 3 X 10-6). Ambos las plantas y animales multicelulares son eucariticas, pero existen diferencias obvias entre ellas. Estas diferencias se reflejan a nivel celular. Las clulas de las plantas al igual que las bacterias, poseen paredes celulares. La pared celular de las clulas vegetales est formada por la celulosa, polisacrido que le da forma y estabilidad mecnica. Tambin se observa la presencia de cloroplastos en las clulas de las plantas verdes, y estos tienen una capacidad fotosinttica. Las clulas de los animales no tienen paredes celulares ni cloroplastos. En la figura ___ se pueden observar algunas de las diferencias importantes observables entre las clulas vegetales, animales y procariontes.ORGANELOS IMPORTANTES. El ncleo que probablemente es el organelo mas importante en las clulas eucariontes, en las que por lo general solo existe uno (en los eritrocitos de mamferos no existe ncleo). Un ncleo tpico presenta varias caractersticas estructurales importantes. Se encuentra delimitado por una membrana nuclear doble. Una de sus caractersticas ms prominentes lo es el nucleolo, rico en RNA. El RNA de una clula (con excepcin de la pequea cantidad producida en organelos como las mitocondrias y los cloroplastos) es sintetizado en un molde de DNA en el nucleolo para luego exportarlo al citoplasma por los poros de la membrana nuclear. Finalmente este RNA es destinado a los ribosomas. En el ncleo tambin es posible observar a la cromatina, esta se encuentra cerca de la membrana nuclear y esta formada por un agregado de DNA y protena. El genoma eucaritico (el DNA total celular) se duplica antes de que realice la divisin celular, al igual que en los procariotes. Ambas copias de DNA en los eucariontes, que se distribuyen en las dos clulas hijas, se encuentran asociados con protenas. En el momento que una clula se va a dividir. Las tiras laxamente organizadas de cromatina se enrollan apretadamente y es entonces cuando los cromosomas son observables con el microscopio electrnico o con el de luz. Los genes, responsables de transmitir los rasgos hereditarios, son parte del DNA presente en cada cromosoma. Un organelo eucaritico que ocupa el segundo lugar en importancia, son las mitocondrias, que al igual que el ncleo, tienen una doble membrana. La membrana exterior presenta una superficie relativamente lisa, pero la membrana interna presenta muchos pliegues llamados cristae. El espacio presente en la membrana interna es llamado la matriz. Los procesos oxidativas que se suceden en la mitocondria producen energa para la clula. La mayora de las enzimas responsables de estas reacciones importantes se localizan en la membrana interna de la membrana mitocondrial. Otras enzimas que tambin se requieren para las reacciones de oxidacin, as como un DNA diferente al del ncleo, se localizan en la matriz mitocondrial interna. Las mitocondrias tambin poseen ribosomas similares a los que se encuentran en la bacteria. Las mitocondrias tienen un tamao aproximado igual al de varias bacterias juntas, tpicamente las mitocondrias miden 1 micrmetro de dimetro y 2 a 8 micrmetros de longitud. Existe la teora de que se originaron a partir de bacterias aerobias que fueron absorbidas por hospederos ms grandes. El retculo endoplsmico (RE) es parte de un sistema membranoso simple y continuo, membrana que se dobla de regreso dando la apariencia de una membrana doble cuando se observa en el microscopio electrnico. El RE se encuentra unido a la membrana celular y a la membrana nuclear. Se le encuentra en dos formas: rugoso y liso. El retculo endoplsmico rugoso se encuentra tapizado con ribosomas conjugados a la membrana. Los ribosomas (que tambin se pueden encontrar libres en el citosol) son los sitios de sntesis proteica en todos los organismos. El retculo endoplsmico liso no posee ribosomas unidos a su membrana. Los cloroplastos son organelos importantes que solo se encuentran en las plantas verdes Tienen membranas dobles y son relativamente grandes, miden hasta 2 micrmetros de dimetro y de 5 a 10 micrmetros de longitud. Su aparato fotosinttico se encuentra en estructuras especializadas llamados grana (granum en singular), son cuerpos membranosos apilados dentro del cloroplasto. Los grana son fcilmente observables con el microscopio electrnico. Los cloroplastos al igual que las mitocondrias contienen un DNA caracterstico diferente al que se encuentra en el ncleo. Los cloroplastos tambin contienen ribosomas similares a los que se encuentran en las bacterias. Es posible que en el inicio los cloroplastos fueran endosimbiontes.OTROS ORGANELOS Y COMPONENTES CELULARES Las membranas son estructuras importantes presentes en algunos organelos que todava no estn bien estudiados. Entre estos se encuentra el aparato de Golgi, que es un organelo rodeado por una membrana simple y que est separado del retculo endoplsmico y que con frecuencia se le encuentra cerca del retculo endoplsmico liso. Es un arreglo de vesculas o sacos aplanados. El aparato de Golgi se encuentra involucrado con la secrecin de protenas por la clula. Pero tambin se le encuentra presente en clulas en las cuales su funcin primaria no es la secrecin de protenas. Adems parece tambin estar involucrado en el metabolismo de los azucares. En particular es el sitio en la clula, en donde los azucares son conjugados con otros componentes celulares, como las protenas. La funcin de este organelo est por investigarse. Otros organelos de los eucariontes que son similares al aparato de Golgi, porque estn rodeados por membranas simples lisas y que muestras funciones especializadas. Por ejemplo: los lisosomas que son sacos limitados por membranas que contienen enzimas capaces de daar considerablemente a la clula, si no estuvieran separadas de los lpidos, protenas o cidos nucleicos que podran atacar. Dentro del lisosoma estas enzimas desdoblan las molculas blanco, las cuales es usual que provengan de fuentes externas, como uno de los pasos en el camino de la fabricacin de nutrientes para la clula. Los peroxisomas son similares a los lisosomas, su caracterstica principal es que contienen enzimas que estn involucradas con el metabolismo del perxido de hidrgeno (H2O2), producto txico. La enzima catalasa presente en los peroxisomas catalizan la conversin del H2O2 a H2O y O2. Los glioxisomas solo se encuentran en las clulas vegetales, contienen enzimas que catalizan el ciclo glioxilato, va metabolica que convierte a los lpidos a carbohidratos con el cido glioxilico como intermediario. El citosol fue por mucho tiempo considerado nada mas que un lquido viscoso, sin embargo estudios recientes con microscopia electrnica han revelado que esta parte de la clula presenta cierta organizacin interna; en este en solucin, encontramos todo lo que es la composici bioquimica de las clulas como carbohidratos, protenas iones (Na+, K+, Ca+), cidos nuclicos, aminocidos y lpidos; en el citosol las protenas forman soluciones coloidales y los demas componentes forman soluciones verdaderas. Los organelos de la clula se pueden dividir en organelos membranosos (que presentan una membrana) y organelos no membranosos. Entre los membranosos se mencionan a las mitocondrias, al aparato de Golgi, al Retculo endoplsmico, a los lisosomas y a los peroxisomas. Entre los no membranosos se mencionan a los ribosomas, a los centriolos y al citoesqueleto. Los organelos se mantienen en su lugar por una trama de filamentos formados aparentemente por protenas. Esta trama microtrabecular o citoesqueleto se encuentra conectado con todos los organelos. Este est formado por microtbulos, microfilamentos y filamentos intermedios. Los microtbulos estn formados por una protena llamada tubulina, presente en cilios, flagelos y centriolos. Es la que le confiere el movimiento. Los microfilamentos estn formados por dos protenas diferentes, estas son la actina y la miosina, se encuentran presentes en las fibras musculares y le confieren la funcin contrctil. Este citoesqueleto le dan forma y movimiento a la clula, asimismo mantiene a los organelos celulares en su lugar, es decir, los sostiene. El citoesqueleto no es una estructura inmovil, presenta cambios continuos muy dinmicos.La membrana celular de los eucariontes sirve para separar a la clula del mundo exterior. Esta formada por una doble capa de lpidos, con varios tipos de protenas embebidas en la matriz lpida. Algunas de las protenas transportan sustancias especficas al travez de la barrera de la membrana. El transporte puede tomar lugar en ambas direcciones con sustancias llevadas al interior que pueden ser tiles a la clula y otras que son exportadas al exterior de esta. Las clulas vegetales pero no las clulas animales, presentan paredes celulares externas a la membrana plasmtica. La celulosa que estructura las paredes celulares de las clulas de las plantas es uno de los componentes principales: la madera, el algodon, el lino y la mayor parte de los diferentes papeles que conocemos son celulosa. La membrana plasmtica presenta algunas modificaciones, que le permitan realizar funciones especializadas. Puede tener vellosidades, digitiformes. Asimismo puede presentar estereocilios, parecidos a las microvellosidades pero mas largos y en ocasiones ramificados. Todas las modificaciones de la membrana celular se observan en la parte apical de la clula, y no presentan movimiento propio. Puede presentarse otra estructura, los cilios, son de forma cilindrica y en su interior presentan un aparato compuesto de protenas llamado aparato microtubular que es el que le da movimiento al cilio. Tambin pueden observarse los flagelos que son parecidos a los cilios pero mucho mas grandes. En las clulasa eucariontes solo los espermatozoides presentan flagelos. La forma de la membrana representa su funcin, a nivel molecular la matriz de las membranas biolgicas est formada por molculas de caractersticas nicas: los lpidos. En un ambiente acuoso los lpidos de manera espontnea forman espacios circulares cerrados para separar pequeos volmenes de lquido del medio ambiente. Las propiedades fsicas de los lpidos hace que las membranas sean impermeables a la mayora de las molculas que se disuelven con facilidad en agua. Otro de los componentes principales de las membranas biolgicas es la protena. Las protenas de membrana poseen estructuras nicas que les permite interactuar con los lpidos y con el ambiente acuoso. Las protenas de membrana realizan muchas funciones. Una de estas es el transporte de solutos al travez de la barrera lpida. Otra funcin lo es la comunicacin entre clula y clula. Todos los mensajes que van o que vienen de una clula y que no pueden atravezar la barrera lpida deben ser transmitidos por medio de una protena especifca ya sea esta un receptor o una protena de transporte. Otra de las funciones de las protenas de membrana es la de darle forma a las membranas y a los organelos de la clula. La forma de las clulas esta definida por su membrana y las diferentes formas de las diferentes clulas y organelos les permite realizar funciones especficas. Uno de los temas mas comunes con este respecto es que en aquellas membranas cuya funcin es la de transportar molculas de solutos, las membranas forma pliegues repetidos con el fin de aumentar el area de la membrana y as acomodar un mayor nmero de protenas de transporte. Es posible asegurar que las membranas biolgicas son los guardianes de la vida, porque forman lmites cerrados que rodean a las clulas, creando un ambiente ordenado en el cual se lleva a cabo la mision codificada en el DNA. Las membranas sirven de barrera para el movimiento al azar de las molculas polares. En la membrana celular se incluyen protenas especficas que intervienen en el transporte de las molculas entre el citoplasma y el lquido extracelular en una forma controlada. Este sistema de transporte permite que las clulas mantengan un ambiente interno constante, asegurando las condiciones ptimas para el mantenimiento de la vida. La membrana mantiene grandes diferencias en cuanto a la concentracin de muchos nutrientes y electrolitos. Todas las membranas estn formadas por protenas y lpidos. La proporcin de protena/lpido vara tremendamente entre las clulas de los diferentes tejidos Como ya se mencion anteriormente, adems de la membrana celular, o membrana plasmtica, tambin los organelos intracelulares se encuentran rodeados por membranas individualizadas que poseen las mismas caractersticas generales que la membrana plasmtica. A simple vista o inclusive bajo el microscopio de luz, las membranas biolgicas se pueden comparar con el viento; es decir; son invisibles pero sabemos que se encuentran presentes debido a los efectos que ejercen a sus alrededores. Las membranas le dan forma a las clulas y a los organelos subcelulares, separando a los compartimientos celulares. Bajo el microscopio electrnico las membranas celulares se revelan como hojas densas de electrones, o como lineas que rodean a las clulas y a los organelos intracelulares, visibles en ocasiones como formados por tres capas por la simetria de sus planos.

En las clulas de las plantas tambin se encuentra presente vacuolas centrales grandes, estos son sacos rodeados por membranas simples. A pesar de que las vacuolas tambin aparecen en las clulas animales, las de las plantas son mas grandes y mas prominentes. Presentan una tendencia a aumentar en nmero y tamao a medida que la planta envejece. Una funcin importante de las vacuolas es la de aislar sustancias de desecho txicas para la planta y que la planta no puede secretar hacia el exterior con la misma velocidad con que las produce. Estos productos de desechos pueden ser no palatables e inclusive venenosos con la finalidad de ahuyentar a los herbvoros (organismos comederos de plantas) para que no las ingieran, es una forma de proteccin para la planta.EL SISTEMA DE CLASIFICACION DE LOS CINCO REINOS El esquema original de clasificacin biolgica establecido en el silo XVIII, dividi a los organismos en dos reinos: plantas y animales. En este esquema las plantas son organismos que obtienen su alimento directamente del sol y los animales son organismos que pueden movilizarse para buscar alimento. Se descubri que algunos organismos sobre todo las bacterias, no poseen una relacin obvia con estos dos reinos. Tambin se hizo evidente que la divisin fundametal de los seres vivos no es solo entre plantas y animales, pero tambin entre procariontes y eucariontes. En el siglo XX se introdujeron sistemas de clasificacin que dividieron a los organismos vivos en mas de dos reinos tradicionales. El mas aceptado fue el propuesto por Whitaker (1959). El sistema de los cinco reinos toma en cuenta las diferencias entre los procariote y los eucariotes y tambin nos provee una clasificacin para los eucariontes que no tienen caractersticas de plantas ni tampoco de animales. Siguiendo la clasificacin de Whitaker: el reino monera est formado solo por organismos procariticos. La bacterias y las cianobacterias son miembros de este reino. Los otros cuatro reinos estn formados por organismos eucariticos. El reino protista incluye a los organismos unicelulares como los hongos, Euglena, Volvo, amoeba y Paramecium. Algunos protistas como los volvox, forman colonias. Existiendo cierta discusion entre los bilogos preguntandose si algunos organismos multicelulares podran incluirse en este reino. La mayora de los bilogos no clasifican a los organismos multicelulares como protistas, pero la discusion continuar. Los tres reinos que estn formados en su mayor parte por eucariontes multicelulares (con algunas eucariontes unicelulares) son los reinos fugi, plantae y animalia. En los hongos se incluyen a los hongos y a las levaduras. Los hongos las plantas y los animales deben de haber evolucionado a partir de ancestros eucariontes simples, pero el cambio evolucionario principal fue el desarrollo de los eucariontes a partir de los procariontes.EXISTEN FORMAS DE VIDA DIFERENTES DE LOS EUCARIONTES Y LOS PROCARIONTES? Existen grupos de organismos que se pueden clasificar como bacteris en base a que carecende ncleos bien definidos, pero difieren de los eucariontes y procariontes en varias formas importantes. Estos organismos son llamados Archaebacteria (primeras bacterias) para distinguirlas de las Eubacterias (bacterias verdaderas) porque son organismos muy primitivos. La mayor parte de las diferencias entre las archaebacterias y otros organismos son algunos aspectos bioqumicos, tales como las estructuras moleculares de las paredes celulares, las membranas y algunos tipos de RNA. Algunos bilogos prefieren la clasificacin de los tres dominios: Eubacteria, Archae (Archaebacteria) y Eucharya (Eucariontes), prefierendo la anterior sobre la clasificacin de los cinco reinos. Esta preferencia se basa en la enfases que se hace sobre la bioqumica usada como base para la clasificacin. Existen tres grupos de Archaebacteria: las metangenas, las halfilas y las termacidfilas. Estas todas viven en ambientes extremosos. Las metangenas son anaerobias estrictas que producen metano (CH4) a partir del dixido de carbono (CO2) y del hidrgeno (H2). La Halphilas necesitan para su crecimiento, concentraciones de sales muy elevadas como las que se encuentran en el mar muerto. Las Termacidfilas para su crecimiento necesitan de temperaturas y acids elevadas, normal para ellas son 90C pH 2. Estas necesidades de crecimiento pueden ser el resultado de adaptaciones a condiciones adversas en la tierra primitiva. Pensamientos tiles para tomarse en cuenta cuando se discute el origen de la vida.BASES COMUNES A TODAS LAS CELULAS La complejidad que se observa en las clulas eucariontes, da lugar a muchas preguntas del como estas clulas se originaron de progenitores mas simples. En las teoras mas conocidas, la simbiosis representa un argumento de gran peso para la evolucin de las eucariontes. La organizacin simbitica entre dos organismos, se considera como algo que da lugar a un organismo nuevo que combina las caractersticas de los dos primeros. La simbiosis conocida como mutualismo es una relacin que beneficia las dos especies involucradas, esto en oposicin a la simbiosis parasitaria donde una especie es beneficiada mientras que otra sufre dao. Un ejemplo clsico de mutualismo (aunque en ocasiones no se acepta) son los liquenes que estn formados por hongos y algas. Los hongos proveen el agua y la proteccin para las algas, mientras que las algas son fotosintticas y proveen de alimentos para ambos. Otro ejemplo es el sistema nodular de las races formado por una planta leguminosa, como la alfalfa, el frijol y las bacterias anaerobias fijadoras del nitrogeno. Las plantas obtienen compuestos tiles de nitrgeno, mientras que las bacterias se protegen del oxgeno que las daa. Otro ejemplo lo es la simbiosis mutualistica que es de gran inters prctico, es la relacin que existe entre los humanos y las bacterias, entre estas la Escherichia coli que vive normalmente en el tracto intestinal. La bacteria recibe nutrientes y proteccin del medio ambiente, y paga el favor ayudando a los procesos digestivos, los cuales sin la presencia de las bacterias darian lugar a la diarrea y a otros trastornos digestivos. Estas bacterias intestinales tambin son fuente de vitaminas (complejo B) que nuestos organismos no sintetizan. Existen simbiosis hereditarias, en las cuales una clula hospedera grande contiene una cantidad geneticamente determinada de organismos mas pequeos. Ejemplo de estas es la protista Cyanophora paradoxa, hospedador eucaritico que contiene un nmero geneticamente determinado de cianobacterias (algas azul-verdes). Relacin que representa un ejemplo de endosimbiosis, debido a que las cianobacerias se encuentran dentro del organismo hospedador. Las cianobacterias son procariontes aerbicos y son capacez de llevar a cabo la fotosntesis. La clula hospedadora aprovecha los productos de la fotosntesis, a cambio las cianobacterias son protegidas del ambiente, y por lo pequeo de la clula hospedadora alcanzan a tener acceso al oxgeno y a la luz necesarios para la fotosntesis. Este arreglo puede ser considerado como un modelo para considerarlo como el origen de los cloroplastos. En este modelo, con el paso de muchas generaciones es posible que las cianobacterias pierdan su habilidad para existir de maner independiente y podran transformarse en organelos dentro de un tipo de clula nueva y mas compleja. Este proceso pudo haver dado origen a los cloroplastos, que no son capaces de una vida independiente. Su DNA autnomo y su aparato ribosomal sintetizador de protenas ya no puede adapatarse a sus demandas, pero el hecho de que estos organelos tengan su propio DNA y sean capaces de sintetizar protenas sugiere que pudieron haber existido como organismos independientes. Se puede proponer un modelo similar para el origen de las mitocondrias. Imaginemos que una clula hospedadora grande y anaerobia asimila cierto nmero de bacterias aerbicas mas pequeas. La clula mas grande protege a las mas pequeas y les provee de nutrientes. Al igual que el ejemplo utilizado para el desarrollo de los cloroplastos, las clulas ms pequeas aun tienen acceso al oxgeno. Y la clula mas grande no es capaz de realizar la oxidacin aerbica de los nutrientes, pero algunos de sus productos finales de sus oxidaciones anaerbicas pueden sujetarse a procesos de oxidacin por el metabolismo aerbico mas eficiente de las clulas mas pequeas. Esto da como resultado que la clula mas grande obtiene mas energa de una cantidad dada de nutrientes de lo que podra obtener sin la presencia de las bacterias. Con el tiempo los dos organismos asociados evolucionan para formar un nuevo organismo aerbico, que contien mitocondrias las cuales se derivaron de las bacterias aerbics originales. El hecho de ambos las mitocondrias y los cloroplastos poseen su propio DNA, diferente del DNA presente en el ncleo de la clula, es una determinante importante que sirve como evidencia bioqumica importante que le da respaldo a esta teora. Adems de que ambos las mitocondrias y los cloroplastos poseen su propio aparato para la sntesis de RNA y de protenas. El cdigo gentico de las mitocondrias es diferente del que se encuentra en el ncleo, respaldando la teora de un origen independiente. En consecuencia la presencia vestigial de estos sistemas capaces de sintetizar RNA y protenas reflejan la existencia previa de los organelos en vida libre. Puede ser razonable concluir que los organismos unicelulares mas grandes que asimilaron bacterias aerbicas evolucionaron dando lugar a la transformacin de estas bacterias en mitocondrias, y finalmente dieron lugar a los animales. Otros tipos de organismos unicelulares asimilaron a ambos, es decir, a las bacterias aerbicas y a las cianobacterias evolucionando para dar lugar a las mitocondrias y a los cloroplastos, para eventualmente dar lugar a las plantas verdes. Estas interacciones entre eucariontes y procariontes no estn bien fundamentadas y dejan muchas lagunas, sin embargo nos proveen de un escenario interesante que se puede utilizar como referencia para considerar las reacciones que toman lugar en el seno de las clulas que conocemos.Duchesneau, F. Cmo naci la teora celular. Mundo cientfico 12:29 - 37Pea, A. Como Funciona una Clula. Fisiologa Celular, La Ciencia desde Mxico. Fondo de Cultura Econmica. 1995MOLECULAS DE LA MATERIA VIVALas principales molculas de la materia vivaLos tipos de interaccin fisicoqumica entre los tomos y las molculas: fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrgeno e interacciones hidrofbicas.Los enlaces qumicos: enlace inico, covalente simple y covalente coordinado.Los principales grupos funcionales y sus derivados: alcohol, carbonilo (cetonas, aldehidos, carboxilo) amina (amida), fosfato y tiol.CONCEPTOS BASICOS DE QUIMICA Podramos resumir rpidamente que las molculas de la materia viva son los lpidos, los glcidos y las protenas, pero esto no puede ser tan simplista. Imaginemos que antes de entrar a clases nos damos una vacacin en una playa amigable solitaria y hermosa. Nos sentamos en la playa dejando que las olas del mar nos acaricien los pies. Mirando los destellos de luz reflejados en el agua, escuchando el sonido nico de las olas de tal manera que nos sentimos solos en la playa y el mar. Pero de hecho no estamos solos; porque adems de que cargamos con nuestros propios microbios en la piel y en nuestro intestino, esta playa aparentemente desierta se encuentra llena de vida. Existe un gran nmero de animales pequeitos y de plantas microscpicas que viven en el agua y entre los granos de arena. adems de que existen otros animales ms grandes como los gusanos y los cangrejos que se encuentran tambin enterrados en la arena. Los millares de componentes vivos y no vivos de este ambiente tienen en comn dos cosas bsicas. Todos se encuentran formados por sustancias qumicas y todos estas sustancias se ajustan a una misma serie de reglas. Sin embargo, los seres vivos y los no vivos se diferencian de dos maneras importantes: El agua es un componente que puede coexistir o no con los seres no vivos; el agua representa uno de los componentes ms importantes de los seres vivos. Y de la misma manera nos podemos dar cuenta que el carbono no es un componente comn en los objetos inanimados, en los seres vivos se observa que los elementos qumicos bsicos que utilizan para estructurar sus diferentes rganos y sistemas contienen carbono. Si investigas la composicin qumica de los seres vivos, y la comparas con la composicin qumica de la atmsfera, la corteza del globo terraqueo y del agua de mar; notars una diferencia en la distribucin obvia de los elementos qumicos que las forman. Se hace necesario entonces estudiar las propiedades bsicas de la materia, con especial nfasis en el estudio del agua. De lo anterior se desprenden dos conceptos importantes:a) La Qumica de las cosas vivas y las no vivas se ajustan a las mismas reglas.b) La qumica de la vida tiene dos caractersticas importantes:1. Los seres vivos estn formados en su mayor parte por agua2. Los elementos qumicos grandes o macromolculas que caracterizan a los seres vivos, tienen estructuras que se basan en el "esqueleto" de carbno.LOS ELEMENTOS QUIMICOS Y LOS ATOMOS Los ELEMENTOS QUIMICOS son sustancias que no se pueden desdoblar utilizando los procesos qumicos comunes, para transformarlos en otras sustancias. Cada uno de los 109 elementos conocidos posee un paquete nico de propiedades qumicas, sin embargo los seres vivos solo utilizan aproximadamente 20 de estos elementos. Siendo notable mencionar que los elementos bioqumicos usados en la estructura de los seres vivos por lo general no se les encuentra presentes en la atmsfera o en la tierra. Sin embargo en los seres vivos encontramos aquellos elementos que pertenecen a la atmsfera y a la tierra porque son compatibles con la vida terraquea. El carbono representa uno de los elementos que se encuentran en la tierra y en la atmosfera y que es compatible con la vida.Es muy probable que estemos familiarizados con sustancias con un alto contenido de carbono: entre estos la gasolina, el aceite, el hollin y el carbn. Pero el carbono "puro" solo existe en dos formas: en la forma de diamante y de grafito. El grafito es parte de la punta de los lapices, imaginemos que tomamos un pedazo de grafito de un lapiz, y lo dividimos en pedazos cada vez mas pequeos hasta que finalmente los separamos en sus tomos. Un ATOMO representa la unidad mas pequea de un elemento y que retiene todas las propiedades del elemento original. Utilizando un acelerador nuclear capaz de generar fuerzas de una magnitud incalculable, se pueden romper los tomos dando lugar a tres partculas principales: los PROTONES, los NEUTRONES y los ELECTRONES. Imaginemos que un tomo es del tamao de un campo de futbol y que tiene una naranja colocada en el centro del campo. La naranja representara el NUCLEO del tomo, en donde se agrupan los protones con carga positiva y los neutrones sin carga . En donde los pequeisimos electrones con carga elctrica negativa circulan alrededor del ncleo a una velocidad cercana a la de la luz. Se mueven tan rpido que parece que ocupan toda la superficie del campo en el caso de que los pudieramos ver. Los electrones se mueven siguiendo rbitas o espacios llamados cascos de electrones, y cada casco de cada electrn solo puede sostener a cierto nmero de electrones. Debido a que los electrones tienen cargas negativas, son impulsados hacia los protones con carga positiva presentes en el ncleo, y esta atraccin que sobre ellos se ejerce mantiene cohesionado al tomo. Un tomo posee un nmero igual de electrones y de protones, y en consecuencia su carga elctrica neta es igual a cero. El nmero de protones en un tomo determina las caractersticas del tomo y da lugar al nmero atmico del elemento. Si consultamos la tabla peridica de los elementos, se percibe que los elementos se encuentran acomodados de acuerdo a su nmero atmico. De tal manera que el hidrgeno solo tiene un protn y su nmero atmico es 1. Mientras que el carbono posee seis protones y su nmero atmico es 6. La MASA ATOMICA de un elemento est dada por la suma del nmero de protones y de neutrones. Los electrones son muy ligeros motivo por el cual su masa no se toma en cuenta. Si tu fueras el ncleo de un tomo, tus electrones se encontrarian a 65 kilometros de distancia.RECAPITULANDO Los elementos qumicos estn compuestos por tomos, estos son las unidades mas pequeas de un elemento y que retiene todas las propiedades de los elementos. Un tomo est formado por protones con carga positiva y neutrones sin carga y que en conjunto forman al ncleo, que se encuentra rodeado por electrones con carga negativa. El nmero atmico que se usa para acomodar los elementos en la tabla peridica, es igual al nmero de protones. La masa atmica es la suma del nmero de protones y de electrones.LAS UNIONES ENTRE LOS ATOMOS El nmero de electrones que orbitan al ncleo en un tomo influencian la facilidad con la cual puede reaccionar con otros tomos. Cuando la rbita externa de un tomo tiene un nmero estable de electrones, entonces su capacidad de reaccionar con otros elementos es menor. Se observa que entre los diferentes tomos; el nmero de rbitas de electrones es variable, pero en cualquiera de los tomos la rbita ms cercana al ncleo, puede sostener solo a dos electrones. Mientras que la siguiente rbita, es decir, la segunda, solo puede sostener a un mximo de ocho electrones. Las rbitas subsecuentes pueden sostener a mas de ocho electrones, pero se mantienen estables con ocho. Un tomo estable o quimicamente inerte no reacciona con otros elementos. Esto explica el porque el gas helio se utiliza para inflar a los globos, es decir, si se utilizara el hidrgeno, este es mas inestable y explosivo. Ambos el helio y el hidrgeno poseen una rbita de electrones, pero, en el helio son solo dos electrones los que la orbitan, mientran que en el hidrgeno solo existe un electrn. Al igual que muchos otros tomos que no tienen la cantidad suficiente de electrones para estabilizar su rbita mas externa, el hidrgeno puede tomar parte en las reacciones qumicas o CONJUGARSE con otro tomo para lograr establecer una rbita externa ms estable. Por esto es menester conocer los tres tipos importantes de uniones que se producen entre los tomos dentro de la estructura de los seres vivos. Estas son: las uniones covalentes, los puentes de hidrgeno y las inicas.1. Las UNIONES COVALENTES representan la conjugacin entre dos tomos que comparten un par de electrones, es decir, un electrn de cada tomo. De esta manera cada uno de los tomos reaccionantes logran establecer una rbita externa estable. por ejemplo dos tomos de hidrgeno, con un electrn cada uno, pueden compartir sus electrones, de esta manera cada tomo tiene su primera rbita ocupada con dos electrones. Un par de tomos de hidrgeno forma una molcula de gas hidrgeno usando una unin covalente. Una MOLCULA es una unidad fabricada con dos o mas tomos conjugados por uniones covalentes, logrando de esta manera orbitas externas con el nmero de electrones necesario.

En una UNION DOBLE COVALENTE, cada uno de los tomos reaccionantes contribuye con dos electrones, para dar lugar a dos pares de electrones compartidos. Cada vez que nosotros respiramos impulsamos molculas de oxgeno hacia el interior de los pulmones, estas molculas estn formadas por dos tomos de oxgeno conjugados por una unin doble covalente. Cada tomo de oxgeno utiliza a su compaero con el fin de aportarle los electrones que le faltan. De esta manera llenan sus rbitas externas con un total de ocho electrones, logrando la estabilidad. Cuando dos tomos del mismo elemento se conjugan de manera covalente, sus ncleos atraen de una manera igual a los pares de electrones que comparten. De esta manera los electrones compartidos utilizan mas o menos cantidades iguales de tiempo orbitando a cada uno de los ncleos. Si los tomos son de elementos diferentes, uno de ellos usualmente es mas ELECTRONEGATIVO, esto quiere decir que su ncleo atrae electrones con ms fuerza que el ncleo del otro elemento. De esta manera los electrones que se comparten ms tiempo cerca de este tomo dandole una carga parcialmente negativa. Y porque los electrones compartidos se encuentran fuera de centro, entonces el otro tomo tiene una carga parcialmente positiva. Esta unin covalente electricamente ladeada se dice que es POLAR. El oxgeno y el nitrgeno son ms electronegativos que el hidrgeno, de tal manera que cuando el oxgeno o el nitrgeno se conjugan con el hidrgeno, la union es polar. En el seno de la molcula conjugada, el oxgeno posee una carga parcialmente negativa, mientras que el hidrgeno posee una carga parcialmente positiva. Haciendo una comparacin observamos que el carbono y el hidrgeno son mas o menos electronegativamente iguales. Entonces la unin carbono con hidrgeno es considerada como NO POLAR, en la cual la posicin promedio de los electrones compartidos se encuentra a medio camino entre los dos ncleos atmicos, sin observar una diferencia de cargas elctricas entre ellos. Como es de suponerse las uniones covalentes polares y no polares son de gran significado desde el punto de vista bioqumico.2. LAS UNIONES IONICASLos iones representan partculas con carga elctrica que se forman cuando un tomo, o una molcula, pierde uno o mas de sus electrones ms externos donandolos a otro tomo. En este proceso se forma una UNION IONICA (es decir una unin entre cargas elctricas. Los tomos que pierden electrones con carga negativa terminan siendo iones con cargas netamente positivas, mientras que los receptores de electrones se transforman en iones negativamente cargados. Como resultado de este dar y tomar entre tomos, los iones que se forman terminan con rbitas externas de electrones estables. Por ejemplo, un tomo de sodio que posee tres rbitas de electrones con solo un electrn en su rbita mas externa, da lugar a que, si este electrn se escapa. Entonces el ion de sodio resultante tendr una rbita externa de ocho electrones estable. Este ion de sodio tiene 11 protones y 10 electrones para lograr una carga neta de +1. Por comparacin, vemos que un tomo de cloro posee siete electrones en su rbita mas externa, y si toma del sodio un electrn, entonces tendr una orbita externa estable de ocho. La forma inica del cloro es llamada ion cloruro; tiene 18 electrones pero solo 17 protones, dando lugar a una carga neta de -1. Los iones con cargas opuestas como el sodio y el cloro, son atraidos el uno hacia el otro formando cristales de cloruro de sodio, es decir sal comn de mesa.3. UNIONES DE HIDRGENODebido a que el hidrgeno tiene una carga parcial positiva, los tomos de hidrgeno que en pares se encuentran unidos a un tomo de oxgeno en una molcula de agua, se encuentran atrados a cualquier tercer tomo que posea una carga parcialmente negativa. Esto da lugar a la UNIN DE HIDRGENO. Esta unin se puede formar entre tomos de diferentes molculas, o entre tomos en diferentes partes de una molcula grande. Es especialmente importante en la estructura del agua pero tambin las uniones de hidrgeno son importantes en situaciones biolgicamente vitales como la estabilizacin de las estructuras tridimensionales de molculas biolgicamente importantes como las de DNA , RNA y de las protenas. Los dos listones de DNA se mantienen unidas por uniones de hidrgeno. Aunque utilizamos el trmino unin para estas tres formas de interaccin entre tomos, las uniones son diferentes entre s en cuanto a su fuerza. Las uniones inicas son mucho ms fuertes que las uniones covalentes, y cuando intervienen los electrones entonces las unin es dos o ms veces ms fuerte que la unin de hidrgeno. Sin embargo a pesar que las uniones de hidrgeno son simples y dbiles, adems de fcilmente rompibles. La incalculable cantidad de iones hidrgeno que existen en un organismo vivo en conjunto ejercen una fuerza que hace posible mantener la vida. Los tomos se combinan formando uniones qumicas. Un tomo es muy estable y no puede combinarse cuando su rbita externa contiene un nmero especfico de electrones. Los tomos que tienen su rbita externa incompleta, se pueden conjugar con otros tomos por medio de una de dos tipos de uniones qumicas. En la unin covalente, se realiza un intercambio de electrones entre los tomos para lograr un nmero estable de electrones en sus orbitas externas. Las uniones o puentes de hidrgeno se producen por atracciones elctricas dbiles entre cargas parcialmente negativas y positivas de las molculas, y no involucran un intercambio y tampoco comparten electrones. Se pueden mencionar las Fuerzas de Van der Waals y las fuerzas de dispersion de London, que son interacciones de muy corto alcance que se sucede entre los tomos y que ocurrren cuando los tomos se encuentran acomodados muy apretadamente entre si.LAS MOLCULAS Y LOS COMPUESTOSA pesar de que algunas molculas estn formadas por tomos de un solo elemento, como sucede en los gases de hidrgeno y de oxgeno, muchas molculas estn formadas por tomos de diferentes elementos. Un COMPUESTO es una sustancia formada por tomos de dos o ms elementos diferentes, en proporciones especficas y siguiendo un patrn especfico de uniones. Una molcula de agua, formada por hidrgeno y oxgeno representa entonces un compuesto. Las propiedades de un compuesto son diferentes a las de los elementos que lo componen. Una molcula de un compuesto es la unidad mas pequea que mantiene todas las propiedades del compuesto. Podemos afirmar que los compuestos con uniones inicas estn formadas por iones en lugar de molculas.Una FORMULA MOLECULAR es una manera abreviada de mostrar las clases y los nmeros de tomos presentes en una molcula utilizando los smbolos de los elementos. La frmula del cloruro de sodio, NaCl, nos dice que la sal de mesa esta formada por iones de sodio y iones de cloro en una proporcin de 1:1. Y que cada molcula tiene un tomo de sodio y un tomo de cloro. El agua con la frmula H2O el 2 subscrito nos dice que una molcula de agua tiene dos tomos de hidrgeno y un tomo de oxgeno. Una molcula de gas oxgeno, O2, tambin llamado oxgeno molecular, tiene dos tomos de oxgeno.Las FORMULAS ESTRUCTURALES toman ms espacio que las frmulas moleculares pero nos muestran el acomodo de los tomos y de sus uniones. Asimismo los nmeros y los tipos de tomos. Por ejemplo, la formula estructural del agua H-O-H, nos muestra que cada tomo de hidrgeno se encuentra unido en forma separada a un tomo de oxgeno, las lneas entre los tomos nos dicen que la unin es de tipo covalente. En el dixido de carbono, cada uno de los oxgenos se encuentra unido al tomo de carbono por medio de una unin doble covalente, O=C=O. Cuando dos compuestos diferentes tienen la misma frmula molecular, solo la frmula estructural ser capaz de distinguirlas entre si. Un compuesto est formado por tomos de dos mas elementos diferentes. La molcula de un compuesto es la unidad mas pequea que retiene las propiedades del compuesto. Las molculas pueden representarse por frmulas moleculares que nos indican los tipos y las proporciones de los diferentes tomos que forman la molcula; y tambin por frmulas estructurales que nos muestran la localizacin de las uniones y los tipos de tomos que forman la molcula.MOVIMIENTO DE LAS MOLECULASTodas las molculas se encuentran moviendose constantemente y al azar. Un GAS tiene ms espacio que un lquido o solido, y sus molculas dispersas se mueven libremente y con rapidez; ocasionalmente chocan unas con otras. En un LQUIDO las molculas se deslizan unas junto a las otras cambiando de lugar, empujandose entre ellas de manera constante. En un SOLIDO, las molculas ocupan posiciones fijas, y cada una vibra en su lugar. Golpetean entre s de manera constante, como si fueran pasajeros en un transporte pblico repleto. En cualquier sustancia, algunas molculas se mueven de manera mas rpida que otras. Mientras mas rpido se mueva una partcula, mayor ser su ENERGIA CINTICA, es decir, su energa de movimiento. De hecho la TEMPERATURA representa una medida de la energa cintica promedio de las molculas; mientras mas rpido sea la velocidad promedio, mayor ser la temperatura. Cuando calentamos una sustancia aumentamos la energa de sus molculas, aumentando la velocidad promedio y asimismo su temperatura. Si le damos calor a una sustancia slida, como una barra de mantequilla, entonces las molculas se empezarn a mover tan rapidamente que el slido se convierte en lquido. Inclusive las molculas ms rpidas alcanzarn la velocidad de escape y cambiarn al estado gaseoso, hacia el aire. Cuando la mantequilla se gasifica es entonces que la podemos oler. La velocidad a la cual las molculas se mueven y el tamao de los espacios entre cada una de las molculas se encuentran relacionadas con la temperatura. A temperaturas elevadas las molculas son muy activas y se pueden escapar de los lquidos para formar gases. A medida que la temperatura disminuye, las molculas se mueven con ms lentitud y se juntan ms las unas con las otras, para que en un momento dado cambiar de una forma lquida a una forma slida.REACCIONES QUIMICAS Cuando las molculas chocan las unas con las otras, es usual que se mantengan intactas, pero rebotan siguiendo una nueva trayectoria. Sin embargo, si las molculas con una gran energa interna, chocan de manera forzada en un ngulo especfico, pueden sufrir un cambio. La energa del impacto distorsiona las rbitas de electrones, colocando a las molculas en un estado de transicin de alta energa inestables. Enseguida puede suceder una de dos cosas: que las molculas se regresen a su estado original; o que los electrones se reacomoden formando un juego de uniones nuevas, dando como resultado sustancias nuevas. A esto se le llama REACCION QUMICA. La energa que se necesita para colocar a las molculas al estado de transicin es la ENERGA DE ACTIVACIN. A las temperaturas normales de la tierra, la mayora de las molculas no tienen la suficiente energa para llegar al estado de transicin, de tal manera que las pocas colisiones que se producen dan lugar a reacciones espontneas. Las reacciones se pueden escribir como si fueran ecuaciones, ejemplo puede ser la combustin del metano:

CH4 + 2O2 ----------> CO2 + 2H2O

metano + oxgeno dixido de + agua carbono

REACCIONANTES DAN PRODUCTOS

Los REACCIONANTES, es decir los materiales con los que se inicia la reaccin, se muestran a la izquierda de la flecha, y los productos a la derecha. Esta ecuacin nos dice que dos molculas de oxgeno se combinan con una de metano, y que por cada molcula de dixido de carbono que se produce tambin se forman dos molculas de agua. La flecha nos indica la direccin de la reaccin y se debe interpretar como si dijera que "se produce". Observese que la ecuacin se encuentra en equilibrio, es decir que los productos contienen a todos los tomos de cada elemento de los reaccionantes, reacomodados en molculas diferentes. El nmero de las molculas nos dice las proporciones de los reaccionantes y de los productos. Las flechas en una ecuacin qumica pueden apuntar en ambas direcciones:

CO2 + H2O H2CO3

dixido de agua reversible cidocarbono carbnico

Esto significa que la reaccin es REVERSIBLE, es decir que puede ir hacia la izquierda o hacia la derecha; hacia adelante o hacia atras, dependiendo de las condiciones.

Las reacciones qumicas reacomodan a los tomos, formando molculas nuevas. Estas reacciones suceden durante los choques entre las molculas reaccionantes y que al mismo tiempo llegan a generar la energa de activacin necesaria para formar un estado de transicin, que puede o no dar lugar a la formacin de un producto nuevo.LOS GRUPOS FUNCIONALES Estos son tomos o grupos de tomos que al formar parte de una molcula o de un compuesto le confiere ciertas propiedades. Se hace obvio que son mas activos que una molcula, una gran cantidad de molculas orgnicas poseen uno o varios de los grupos funcionales. Cuando una cadena hidrocarbonada tiene 2 o mas grupos funcionales se dice que es polifuncional. En la cual cada grupo funcional tiene sus caractersticas propias.

GRUPOS FUNCIONALES

ALCOHOL AMIDA O H R - OH RC-----N H

AMINO o AMINA que tiende a unirse a un protn TIOL R _ NH2 -H R---SH R -----N----H -H ESTER OCETONA RCO----R O ETER

R-----C----R RO--R

ALDEHIDO FOSFATO O O R-----C-------C ROP--OACIDO O COOH -> Carboxilo O RC CO -> Carbonilo OH

EL ESTEREOISOMERISMO EN LAS MOLCULAS Muchas biomolculas muestran un tipo de isomerismo conocido como ESTEREOISOMERISMO, es decir que al igual que los ismeros, los estereoisomeros tambin poseen los mismos tomos unidos a los mismos tomos, pero se diferencian en la manera en que estn orientados en el espacio. La estereoisomera esta relacionada con la misma manera en que nuestras manos se relacionan la una con la otra. Podemos hacernos la pregunta de si nuestras manos son idnticas? Cada mano tiene los mismos componentes y los mismos puntos de unin. Sin embargo, las manos son diferentes la una de la otra. A esta disposicin le llamamos quiralidad, es decir son objetos quirales, la palabra quiral viene del griego y significa mano. Cuando un par de molculas no se pueden sobreponer la una sobre la otra (enanciomero) a pesar de que tienen la misma frmula qumica; se dice entonces que son objetos quirales. Son imagenes reflejadas la una sobre la otra. Cada molcula en un par es el enanciomero de la otra. Cuando los enanciomeros desvian la luz a la derecha se dice que son dextrgiros y si la desvian a la izquierda son levgiros. En las molculas de los compuestos tambin se pueden observar centros quirales, que presentan las mismas caractersticas aqu mencionadas.

NIVELES DE ORGANIZACION DE LOS SERES VIVOS

ELEMENTOS C, H, O, N, S, P

IONESK+, Na+, Cl-, Mg++, Ca++RESIDUOS Br, Mn, F, Al, I, ZnPRECURSORES H2O, CO2, NH3INTERMEDIOS Son mas complejos, se encuentra los precursores y los monmeros Piruvato, citrato, monato, gluceraldehidoMONMEROS Monosacridos (Unidad estructural de los carbohidratos)Aminocidos (monmeros de las protenas)Acidos grasosGlicerolNucletido (monmeros de los cidos nuclicos)POLMEROS (MACROMOLECULAS) Glcidos (glucgeno) (no informativo) Lpidos (no informativo) protenas (informativas)Acidos nucleicos (informativas)SUPRAMOLCULAS Ribosomas, Complejos multienzimticos Membrana plasmtica (unin de varios polmeros)ORGANELOS COMPLEJOS Aparato de Golgi, Retculo endoplsmico rugoso y liso, etc.CELULASTEJIDOS ORGANOSSISTEMASORGANISMO

AGUALa distribucin del agua en los seres vivosLa estructura molecular del agua (polaridad molecular, formacin de puentes de H+)Las propiedades fisicoqumicas del agua de mayor importancia biolgica (disolvente, capacidad calorfica, tension superficial y viscosidad) y su relacin con algunos aspectos clnicos (timpanismo, enfermedad de la membrana hialina y alteraciones del hematocrito).El efecto disociador del agua sobre electrolitos dbiles y fuertes.Concepto de pH.Escala de pH y mtodos de medicin.Importancia de la regulacin del pH en el organismo.

LA DISTRIBUCION DEL AGUA EN LOS SERES VIVOS Un organismo vivo tiene de 60% a 70% de agua, en los animales jovenes el porcentaje de agua es mayor, hasta 80% y en prematuros hasta 83%. Los animales obesos y los viejos o ambos presentan porcentajes de agua inferiores. El agua presente en el interior de las clulas corresponde al 40% hasta el 50%, mientras que en la parte extracelular la cantidad de agua llega hasta un 20%. Dentro del agua extracelular se pueden encontrar compartimientos, entre estos se puede mencionar el intravascular, que contiene del 4% al 5%, a esta tambin le denominamos plasmtica. El otro 15% restante se reparte en los compartimientos siguientes:El intersticial, que representa al agua que baa a las clulas, ocupa el espacio llamado intersticio.El del Fondo Comn Transcelular en el cual se comprenden algunos l.quidos orgnicos como el cefalorraquideo, el sinovial y el intestinal.El tejido conjuntivo tambin posee agua, este tejido tiene funciones de sostn; en el cual se mencionan a los huesos y a los cartlagos. Una clula tiene agua en diferentes proporciones, en donde el 70% de agua celular corresponde al peso total de la celula . Un 23% corresponde al agua de las macromolculas. Un 3% al agua de los carbohidratos o azucares. Un 2% a los lpidos y 1% a los iones inorgnicos. Un 0,4% a los aminocidos. 0,4% a los nucletidos (ATP) y 0.2% a otras molculas presentes dentro de la clula.LA ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA Las clulas vivas realizan una serie continua de reacciones qumicas, la mayora de las cuales se realizan en soluciones acuosas. Las caractersticas propias del agua la hacen un ambiente adecuado para realizar estas reacciones. El agua tambin nos provee de un ambiente externo que congenia en forma adecuada con las clulas vivas. Los bilogos reconocen que la abundancia en agua representa uno de los factores principales que hicieron posible la vida en la tierra. Las propiedades nicas del agua provienen de su estructura molecular en donde un tomo de oxgeno se encuentra unido de manera covalente con dos tomos de hidrgeno. La molcula del agua es polar y el oxgeno electronegativo atrae los electrones que comparte con el hidrgeno, dndole al oxgeno una carga negativa parcial y a cada uno de los hidrgenos una carga parcialmente positiva. La polaridad del agua explica muchas de sus propiedades. El oxgeno del agua con carga parcialmente negativa es atrado hacia los hidrgenos parcialmente positivos de otras molculas, incluyendo a otras molculas de agua, de tal manera que las molculas se unen entre ellas mediante puentes de hidrgeno. Se debe notar que cada molcula de agua solo puede formar un mximo de cuatro uniones de hidrgeno, lo cual solo puede suceder cuando las molculas son frenadas por medio de las bajas temperaturas hasta el punto en que se forma el hielo. De otra manera estos puentes de hidrgeno son dbiles, y se estn constantemente rompiendo y formando de manera rpida cuando las molculas chocan entre s cuando se encuentran en forma lquida, o sea agua. Esta habilidad del agua para formar y deshacer los puentes de hidrgeno le concede al agua varias propiedades (coligativas, unidas juntas) muy importantes para la vida. De estas mencionaremos siete:1. EL AGUA ES COHESIVA Y ADHESIVALa COHESION sucede cuando dos sustancias parecidas se mantienen juntas, mientras que la ADHESION es la conjugacin de varias sustancias. Por la cohesin se puede explicar el porqu se puede llenar un vaso de agua hasta el borde sin derramarse; y tambin explica el porqu algunos insectos acuticos, como el mosquito patinador, pueden deslizarse sobre la superficie del agua en los charcos y lagunas. Estas maromas son posibles porque el agua posee una TENSION DE SUPERFICIE, que resulta de la cohesin de las molculas de agua, que se atraen entre s con ms fuerza, siendo esta atraccin ms fuerte que la del aire o que las patas del insecto. Las fuerzas adhesivas y cohesivas explican la accin capilar del agua cuando se eleva en tubos muy delgados, accin mu importante para transportar el agua por los tallos de las plantas hacia las hojas. Estas mismas propiedades podran definirse como viscosidad, puesto que a mayor temperatura la adhesin y cohesin (viscosidad) disminuye y viceversa. De hecho la tension seperficial puede definirse como la resistencia de un lquido para ser penetrado, y esta resistencia vara de acuerdo a los solutos introducidos en los lquidos. Estos solutos pueden ser sustancias tenso activas (porque modifican la tensin superficial), que pueden ser battonas o hipstonas. Las battonas disminuyen la tensin superficial (jabn, petrleo, gasolina); mientras que las hipstonas aumentan la tensin superficial (iones)2. EL AGUA POSEE UN CALOR ESPECIFICO ELEVADOEsto quiere decir que se necesita una gran cantidad de calor para aumentar la temperatura del agua. Propiedad que le permite a un volumen de agua calentarse y enfriarse con ms lentitud que el de su medio ambiente. Para los seres acuticos esto significa que los cambios de temperatura en su medio ambiente sean graduales. 3. EL AGUA POSEE UNA ELEVADA CONDUCTIVIDAD TERMICACuando se aplica calor en una parte de un volumen de agua, se disipa rpidamente por el resto del agua. Los seres vivos se encuentran formados en su mayor parte por agua, y la elevada conductividad trmica como propiedad permite que el calor sea transportado de manera uniforme en el organismo de un ser vivo previniendo la formacin destructiva de focos calientes.4. EL AGUA POSEE UN PUNTO DE EBULLICION ALTOSe necesita una gran cantidad de energa calorfica para romper todas las uniones de hidrogeno que existen entre las molculas de agua y de esta manera transformar el agua en gas, situacin en la cual las molculas de agua estn separadas. Las temperaturas en la superficie de la tierra pueden llegar hasta el punto de ebullicin del agua, es decir 100C, en las chimeneas de los volcanes y en las aguas termales, esto quiere decir que sera raro que los organismos vivos sufran la ebullicin.5. EL AGUA ES UN EXCELENTE ENFRIADOR POR EVAPORACINComo ya se mencion, se necesita de una gran cantidad de calor para transformar las molculas de agua lquida en vapor de agua. Aquellas que alcanzan la velocidad de escape y abandonan el cuerpo del ser vivo, se llevan consigo el calor que absorbieron. La sudoracin en los humanos y el jadeo en los perros acalorados o febriles; son los medios que utilizan para enfriarse por evaporacin. Se necesitan mas de 500 caloras para cambiar un gramo de agua lquida en un gramo de vapor de agua. 6. EL AGUA TIENE UN PUNTO DE CONGELACIN MUY ALTO Y ES MENOS DENSO CUANDO ES UN SLIDO QUE CUANDO ES LQUIDOA medida que el agua caliente se enfra, se contrae y se hace mas densa. Sin embargo a diferencia de muchas sustancias el agua es muy especial, porque es mas densa y en consecuencia ms pesada a una temperatura de 4C cuando todava se encuentra en forma lquida. A medida que el agua se v enfriando de 4C hasta 0C, se empieza a hinchar otra vez, y se vuelve menos densa a medida que las molculas de agua se van transformando en cristales de hielo. El hielo representa un acomodo regular, y cada una de las molculas se halla unida a otra molcula por puentes de hidrgeno con otras cuatro molculas. Entonces es posible adivinar, que el hielo es menos denso que el agua lquida porque sus molculas se encuentran empacadas con menor densidad. Lo que quiere decir que un cristal de hielo es ms grande que el volumen de agua que sustituye, por lo cual el hielo flota en el agua. La baja densidad del hielo representa una ventaja para los organismos acuticos: porque en el invierno la capas de hielo forman una cobija aislante entre el agua que se encuentra por debajo del hielo y el aire ms fro que se encuentra por arriba. Esta cobija frena la formacin de ms hielo en el resto del agua y permite a los organismos invernar sin llegar al punto de congelacin. En la primavera el sol derrite directamente al hielo hacindolo agua otra vez.. Debido a que el agua se expande cuando se congela, si se forma hielo dentro de un organismo es muy probable que destruya la delicada estructura interna que los forma provocndoles la muerte. Algunos organismos presentan formas de adaptacin que les permite evitar la congelacin, los peces tienen en su sangre anticongelantes naturales como el glicerol. Otros seres tiene tejidos muy resistentes que no sufren dao por la formacin de cristales de hielo. Lo seres que tienen estos sistemas de adaptacin, tienen que completar sus ciclos de vida durante las estaciones templadas, de otra modo moriran por la helada, como el jitomate y las ranas.7. EL AGUA ES UN SOLVENTE EXCELENTECuando una sustancia se disuelve, sus molculas y sus iones de manera individual se separan una de la otra y se mezclan con las molculas del solvente, en este caso el agua. Las cargas elctricas parciales de las molculas polares del agua se ven atradas hacia los iones cargados y hacia las molculas polares con cargas parciales, de tal manera que el agua rpidamente rodea y disuelve a estos solutos. Las molculas no polares, como aquellas en que su mayor parte estn hechas de carbono y de hidrgeno, no se disuelven en el agua porque carecen de la carga elctrica necesaria para interactuar con las molculas de agua. Mientras que el agua y sus solutos forman una pandilla de molculas amistosas todas conectadas por muchas atracciones elctricas, las molculas no polares, poco amigables son rebotadas hacia un lado. Formando grupos, no porque se atraigan mutuamente, ya que no siguen una ley definida. Se mantienen unidas porque todas son expulsadas de la masa polar de agua. De tal manera que en lugar de disolverse en el agua, las molculas no polares forman INTERFASES con ella. Como la interfase que observamos en los aderezos de las ensaladas