CARACTERSTICAS FUNDAMENTALES DE LOS SERES VIVOS

La vida no es fcil de definir, los bilogos prefieren sealar cules son las caractersticas que se observan en todo ser vivo tales como: estructura, metabolismo, crecimiento, adaptacin reproduccin, irritabilidad, homeostasis, entre otros.Lasprincipales caractersticas de los seres vivosson los atributosbiolgicosque deben cumplir todoser vivopara ser considerado como tal.La vida es el conjunto de cualidades propias de los seres vivos, ellos tienen unacompleja estructura material y poseen caractersticas que los diferencia de los seres inanimados, entre las que se distinguen la irritabilidad, adaptacin, reproduccin, metabolismo, crecimiento y homeostasis. Qu es un Ser vivo?Son aquellos organismos complejos que estn formados por una o ms clulas y que tienen la capacidad de desempear las funciones bsicas de la vida.

Organizacin.Un ser vivo es resultado de unaorganizacinmuy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando relacionadas stas actividades unas con otras, por lo que todos los seres vivos poseen una organizacin especfica y compleja a la vez, las cuales estn reflejadas, segn lateora celular , en la cualidad de que todo ser vivo conocido est conformado porclulas. La clula es la unidad fundamental de la vida, todo ser vivo est formado por clulas, algunos individuos pueden ser unicelulares (de una sola clula) o pluricelulares (dos o ms clulas). Pueden ser eucariontes o procariontes.

Homeostasis ( Regulacin de su medio interno).La homeostasis es el proceso en el cual un organismo mantiene reguladas sus funciones vitales, de tal manera que si llegara a fallar alguna funcin, el organismo podra enfermar y perder la vida.Es la capacidad de los seres vivos de mantener el equilibrio biolgico de su interior , por medio de sus mecanismos homeostticos, en forma independiente de las variantes externas e internas. Por ejemplo: Regular el calor de nuestro cuerpo, cuando hace calor el cuerpo suda, cuando hace fro el cuerpo metaboliza ms alimentos.La Homeostasis, se aplica la capacidad que tienen los seres vivos de mantener sus condiciones internas constantes y en un estado ptimo, a pesar de los cambios en las condiciones ambientales en que se encuentren. Todas las clulas de nuestro cuerpo estn baadas por lquido, este se mantiene en condiciones constantes de pH, temperatura, concentracin de iones, de nutrientes y volumen de agua. Los sistemas de excrecin forman parte de los mecanismos de homeostasis.

Relacin (irritabilidad).Los organismos vivos responden a estmulos del medio ambiente, una planta responde a la luz y la sigue, una abeja es atrada por el color de las flores o un ciervo corre al escuchar un sonido extrao. Incluso los protozoarios responden a los estmulos del medio ambiente.La funcin de relacin es una de las caractersticas esenciales y diferenciadoras de los seres vivos. Una roca, que no es un ser vivo, no puede relacionarse con el ambiente, y por lo tanto, no se adapta frente a cambios en el ambiente. Un ser vivo percibe los estmulos, tales como cambio de la temperatura, del pH, de la cantidad de agua, luz, sonido, etc., y reacciona en consecuencia para producir las modificaciones en su funcionamiento que son necesarias para garantizar el mantenimiento de su homeostasis y por lo tanto la preservacin de su vida.La reaccin a ciertos estmulos (sonidos, olores, etc.) del medio ambiente constituye la funcin de respuesta a los estmulos. Por lo general los seres vivos no son estticos, sino que se adaptan, generan respuestas y cambios frente a modificaciones en el medio ambiente, y responden a cambios fsicos o qumicos, tanto en el medio externo como en el interno. La respuesta a los estmulos es una caracterstica de todos los seres vivos que les permite adaptarse a los cambios ambientales de temperatura, humedad, intensidad de luz, presin atmosfrica, olor, sed, hambre o cualquier tipo de sensacin, para mantenerse ntegros, vivos y homeoestables.La irritabilidad, es la respuesta o reaccin de los seres vivos a estmulos de sus ambientes interno o externo. Por ejemplo los animales: a travs de los rganos de los sentidos, perciben los estmulos externos y los internos a travs de receptores de temperatura, dolor, estiramiento.

Metabolismo.Es el conjunto de procesos mediante los seres vivos transforman y aprovechan la materia y energa , para realizar sus funciones. Estas reacciones qumicas son reguladas por las enzimas ( catalizadores qumicos). En el Metabolismo, los organismos captan energa del medio ambiente y la transforman, lo que les permite desarrollar todas sus actividades. Para realizar sus funciones vitales, los seres vivos transforman las sustancias que entran a su organismo, esta serie de procesos qumicos se conoce como metabolismo, se divide en anabolismo (sntesis o construccin de materiales) y catabolismo (degradacin de materia, transformacin de molculas complejas en sencillas.En este proceso participan la nutricin y respiracin. Las plantas captan la energa solar y realizan la fotosntesis (auttrofas), los animales se alimentan de plantas o de otros animales (hetertrofos), la mayora de los organismos respiran oxgeno y se llama aerobios, y otros son anaerobios. El metabolismo es indispensable para la vida.El fenmeno delmetabolismopermite a los seres vivos procesar los nutrientes presentes en el ambiente para obtener energa y mantener sus funciones homeostticas, utilizando una cantidad de nutrientes y almacenando el resto para situaciones de escasez de los mismos. En el metabolismo se efectan dos procesos fundamentales:Anabolismo: Es cuando se transforman las sustancias sencillas de los nutrientes en sustancias complejas.Son aquellos en los que dos o ms molculas se unen ya que se forma un nuevo compuesto ms complejo por la unin de otras molculas ms simples, para que estas reacciones ocurran las clulas deben utilizar energa, reacciones endergonicas. Ejemplo: La fotosntesis, la sntesis de compuestos orgnicos complejos(sntesis de protenas) y la sntesis de glicgeno para acumular energa.Es el proceso por el cual las sustancias ms simples se convierten en otras ms complejas. Va de menos a ms. ( Sintetiza sustancias y utilizan energa). Ejemplo: La sntesis de carbohidratos, lpidos, protenas, que a su vez forman clulas y tejidos y que ayudan a crecer .Catabolismo: Cuando se desdoblan las sustancias complejas de los nutrientes con ayuda deenzimasen molculas ms sencillas liberando energa.Es el proceso que transforma sustancias ms complejas en sustancias ms simples. Va de ms a menos. ( Degrada sustancias y liberan energa) Por ejemplo: En la digestin, los alimentos se degradan en compuestos sencillos como azucares simples, aminocidos o cidos grasos).Son aquellos en los que dos o ms molculas se unen ya que se forma un nuevo compuesto ms complejo por la unin de otras molculas ms simples, para que estas reacciones ocurran las clulas deben utilizar energa, reacciones endergonicas. Ejemplo: La fotosntesis, la sntesis de compuestos orgnicos complejos(sntesis de protenas) y la sntesis de glicgeno para acumular energa.Se rompen molculas, son reacciones de degradacin apartir de una molcula compleja al romperse se forman otras ms simples. Enesta ruptura se produce una liberacin de energa, reacciones exergonicas. Ejemplo: La respiracin celular, Glucolsis, degradacin de la glucosa para que pueda penetrar a la mitocondria y obtener la energa necesaria para la vida, rompimiento de protenas en aminocidos se produce en todas las rutas metablicasDurante el metabolismo se realizan reaccionesqumicasy de produccin de energa que hacen posible el crecimiento del ser vivo, su auto-reparacin y la liberacin de energa necesaria para mantener la vida del organismo. Es imposible que pueda existir, mantenerse o generarse vida sin energa. A estas reacciones las denominamosprocesos metablicos:El ciclo material, es decir, los cambios qumicos de sustancia en los distintos perodos del ciclo vital, tales como el crecimiento, equilibrio y reproduccin.El ciclo energtico, o sea, la transformacin de la energa qumica de los alimentos en calor cuando el animal est en reposo, o bien en calor y trabajo mecnico cuando realiza actividad muscular, as como la transformacin de la energa lumnica en energa qumica en las plantas. En los organismoshetertrofos, la sustancia y la energa se obtienen de los alimentos. stos actan formando la sustancia propia para crecer, mantenerse y reparar el desgaste, suministran energa y proporcionan las sustancias reguladoras del metabolismo.

Desarrollo o crecimiento.Es cuando los seres vivos aumentan progresivamente de tamao hasta alcanzar los lmites caractersticos de su especie, gracias a la utilizacin de los nutrientes adquiridos de sus alimentos.Una caracterstica principal de los seres vivos es que stoscrecen. Los seres vivos (organismos) requieren de nutrientes (alimentos) para poder realizar sus procesos metablicosque los mantienen vivos, al aumentar el volumen de materia viva, el organismo logra su crecimiento. El desarrollo es la adquisicin de nuevas caractersticas.Como consecuencia de los procesos metablicos los organismos crecen, proceso que consisten en un incremento gradual de su tamao, por el crecimiento de sus estructuras internas.

Reproduccin.Los seres vivos se reproducen por s mismos y heredan sus caractersticas a sus descendientes, de manera que se logra perpetuar la especie. Algunos tiene reproduccin asexual (de un solo organismo se produce su descendencia) y otros sexual (en la cual hay combinacin de las caractersticas de los progenitores).Los seres vivos son capaces de multiplicarse (reproducirse). Mediante la reproduccin se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores y se perpeta la especie.Es el proceso biolgico por medio del cual los seres vivos forman nuevos individuos semejantes a ellos, que adems de continuar su especie, remplazan a los que van desapareciendo.En los seres vivos se observan dos tipos de reproduccin:Asexual: En la reproduccin asexual un solo organismo es capaz de originar otros individuos nuevos, que son copias exactas del progenitor desde el punto de vista gentico. Un claro ejemplo de reproduccin asexual es la divisin de una bacteria en dos bacterias idnticas genticamente. No hay, por lo tanto, intercambio de material gentico (ADN). Los seres vivos nuevos mantienen las caractersticas y cualidades de su progenitor.Es la que se lleva a cabo sin la participacin de gametos o clulas reproductoras. Es la que emplean los organismos menos evolucionados como las bacterias o los protozoarios.Sexual: La reproduccin sexual requiere la intervencin de dos individuos de sexos diferentes. Los descendientes sern resultado de la combinacin del ADN de ambos progenitores y, por tanto, sern genticamente distintos a los progenitores y en general tambin distintos entre s. Esta forma de reproduccin es la ms frecuente en los organismos vivos multicelulares. En este tipo de reproduccin participan dos clulas haploides originadas por meiosis, los gametos, que se unirn durante la fecundacin.Es la que se produce con la participacin de gametos femenino y masculino, y que al unirse mediante la fecundacin originan un huevo o cigoto.

AdaptacinPara que los seres vivos llegaran a la etapa actual de su evolucin tuvieron que sufrir una serie de transformaciones a travs de millones de aos, adecundose a las condiciones cambiantes de su medio, esa capacidad de adecuacin se llama adaptacin. Los organismos que posean los rasgos que los convertan mejor adaptados sobrevivieron y tuvieron mayor posibilidad de reproducirse y transmitan esa caracterstica a su descendencia.Las condiciones ambientales en que viven los organismos cambian, son dinmicas, y los seres vivos deben adaptarse a estos cambios para sobrevivir.El proceso por el que una especie se condiciona lenta o rpidamente para lograr sobrevivir ante los cambios ocurridos en su medio, se llamaadaptacinoevolucin biolgica. A travs de la evolucin, las poblaciones logran adaptarse al medio en el que se encuentran, para aumentar sus probabilidades de supervivencia.La adaptacin, es la apacidad de los seres vivos para reacondicionarse o los factores del medio. Es progresiva y se manifiesta mediante cambios en sus estructuras , tamaos, colores, comportamientos. Seleccin Natural------EvolucinEvolucin.Las especies se van transformando a travs del tiempo.

Movimiento.Consiste en el desplazamiento de sustancias o clulas, o todo el organismo.

Nacimiento. Inicio de un organismo con capacidad de desarrollar sus funciones vitales.

Muerte. Trmino de las funciones fisiolgicas de manera independiente.

Nutricin. Consiste en la incorporacin de sustancias necesarias para el buen mantenimiento de las funciones orgnica

Controversias y discrepancias sobre la definicin deser vivoAl hablar de vida biolgica, no es considerado como ser vivo cualquier otra estructura biolgica (aunque contenga ADN o ARN) que sea incapaz de establecer un equilibrio homeosttico(virus (agente infeccioso microscpico acelular que solo puede multiplicarse dentro de las clulas de otros organismos),viriones (partcula vrica morfolgicamente completa e infecciosa),priones (protena patgena ),protobiontes (tipo o tipos de estructuras abiticas que precedieron a las clulas)); o cualquier otra forma de reproduccin que no sea capaz de manifestar una forma estable retroalimentaria sostenible con el medio, y provoque el colapso termodinmico. Sin embargo en este punto se pueden encontrar "excepciones", como la etapa deendosporaen algunas bacterias, cuya base tiene estructuras normales de la clula como ADN yribosomas, pero presenta unmetabolismoinactivo; por lo que a pesar de ello, aunque en esa etapa presente un "metabolismo inactivo", al ser un organismo clular, an es considerado un ser vivo.A pesar de ello, en la historia de la biologa igualmente ha existido discrepancia en lo referente a la aplicacin de esta definicin para el caso de losvirus, que al ser entidades acelularesy por no cumplir la caracterstica anteriormente mencionadas, en lacomunidad cientficaha permanecido por aos elconsenso cientficode no considerar a los virus como como estructuras biolgicas vivas. Sin embargo el reciente descubrimiento de losvirus nucleocito plasmticos de ADN de gran tamaoha reabierto el debate. Ello ya que este tipo de virus llegan incluso a tener el tamao aproximado a 1 micra con genomas de hasta 5 mega bases de ADN, y algunos incluso tiene una forma parecida a la de una burbuja y se asemejan a algunos tipos de bacterias. Es debido a estas caractersticas que algunos investigadores han especulado que este tipo de virus puede ser posiblemente descendientes de un organismo celular de una rama desconocida delrbol de la vida, cuyo ancestro habra sido posiblemente un organismo celularparasitarioel cual, producto de laevolucin, sufri una fuerte simplificacin o reduccin orgnica, tan drstica que actualmente sus descendientes ya no estn conformados por una estructura celular. As, se ha reabierto el debate sobre estos virus, ya que producto de sunivel de complejidady posible origen como organismo celular, a pesar de no cumplir con todas las principales caractersticas asociadas a los seres vivos, igualmente este grupo de virus podra ser actualmente considerado como una forma de vida biolgica acelular.Teora CelularEl concepto moderno de teora celular se puede resumir en los siguientes principios:1. Todos los seres vivos estn formados por clulas, bacterias y otro tipo de organismos, o por sus productos de secrecin. La clula es la unidad estructural de la materia viva, y dentro de los diferentes niveles decomplejidad biolgica, una clula puede ser suficiente para constituir unorganismo.2. Lasfunciones vitalesde los organismos ocurren dentro de las clulas, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. Cada clula es un sistema abierto nico e irrepetible, que intercambia materia y energa con su medio. En una clula caben todas las funciones vitales, de manera que basta una clula para tener un ser vivo (que ser un ser vivo unicelular). As pues, la clula es la unidad fisiolgica de lavida.3. Todas las clulas proceden de clulas procariontas preexistentes, por divisin de stas (Omnis cellula e cellula1) o clula madre. Es la unidad de origen de todos los seres vivos.

Celulas Eucariotas y Procariotas.Se llamaclula eucariotaoeucarionte del griegoeu, verdadero, ykaryon, nuez o ncleoa todas lasclulascon unncleo celulardelimitado dentro de unadoble capa lipdica, laenvoltura nuclear, la cual es porosa y contiene su material hereditario, fundamentalmente suinformacin gentica.Las clulas eucariotas son las que tienenncleodefinido (poseen ncleo verdadero) gracias a una membrana nuclear, al contrario de lasprocariotasque carecen de dicha membrana nuclear, por lo que el material gentico se encuentra disperso en ellas (en su citoplasma), por lo cual es perceptible solo almicroscopio electrnico. A los organismos formados por clulas eucariotas se los denominaeucariontes.Clula Uucariota.

Clula ProcariotaSe llamaprocariota o procariontea lasclulassinncleo celulardefinido, es decir, cuyomaterial genticose encuentra disperso en elcitoplasma, reunido en una zona denominadanucleoide.Por el contrario, las clulas que s tienen un ncleo diferenciado del citoplasma, se llamaneucariotas, es decir aquellas cuyoADNse encuentra dentro de un compartimento separado del resto de la clula.

Produccin, consumo y transduccin de energa en los seres vivos.

La energa adquirida por las clulas se conserva en ellas para ser utilizada principalmente cuando se requiera en forma de adenosin trifosfato (ATP).

Los vegetales son seres auttrofos, utilizan la energa solar como fuente energa y como materia usan el agua, el dixido de carbono (CO2) y los iones orgnicos.Las biomoleculas ingeridas por el hombre se degradan metabolicamente hasta convertirse en CO2 y H2O, y derivados nitrogenados, que liberan energa qumica (ATP).El flujo de energa solar es unidireccional: se inicia como energa solar y se degrada como energa trmica (calor) pero sin destruirse.Los alimentos ingeridos en la dieta son macromoleculas de almidn, protenas y trigligeridos que en la digestin se hidrolizan a monmeros, aminocidos, cidos grasos y glicerol.Los destinos de degradacin de los aminocidos son la oxidacin a CO2, gluconeognesis y citognesis.El acetil Coa se oxida por completo a CO2 y H2O en presencia del oxgeno O2, por medio de un proceso enzimtico cclico conocido como ciclo de Krebs, o ciclo de los acidos tricarboxilicos o ciclo de cido ctrico.El punto de entrada de todos los combustibles al ciclo de Krebs es a travs del intermedario metablico acetil CoA; este se condensa en una molcula de oxalacetato, para dar citrato, de all el nombre de ciclo de cido ctrico.

La energa en los seres vivos se obtiene mediante una molcula llamada ATP (adenosn trifosfato). Aunque son muy diversas las biomolculas que contienen energa almacenada en sus enlaces, es el ATP la molcula que interviene en todas las transacciones (intercambios) de energa que se llevan a cabo en las clulas; por ella se la califica como "moneda universal de energa". El ATP est formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de alta energa entre los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energa almacenada. En la mayora de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP (adenosn difosfato), rompindose un solo enlace y quedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molcula en lo que se conoce como fosforilacin; slo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP (adenosn monofosfato) + 2 grupos fosfato. El sistema ATP ADP es el sistema universal de intercambio de energa en las clulas. Los procesos celulares que llevan a la obtencin de energa (medida en molculas de ATP) son la fotosntesis y la respiracin celular:

FOTOSNTESIS:

La fotosntesis (del griego antiguo [foto], "luz", [sntesis], "unin") es la conversin deenerga luminosaenenerga qumicaestable, siendo eladenosn trifosfato(ATP) la primera molcula en la que queda almacenada esa energa qumica. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar molculas orgnicas de mayor estabilidad. Adems, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosntesis que realizan las algas, en el medio acutico, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizarmateria orgnica(imprescindible para la constitucin de losseres vivos) partiendo de la luz y lamateria inorgnica. Los orgnulos citoplasmticos encargados de la realizacin de la fotosntesis son loscloroplastos, unas estructuras polimorfas y de color verde (esta coloracin es debida a la presencia del pigmentoclorofila) propias de lasclulas vegetales. En el interior de estos orgnulos se halla una cmara que contiene un medio interno llamado estroma, que alberga diversos componentes, entre los que cabe destacar enzimas encargadas de la transformacin del dixido de carbono en materia orgnica y unos sculos aplastados denominadostilacoideso lamelas, cuya membrana contiene pigmentos fotosintticos. Los organismos que tienen la capacidad de llevar a cabo la fotosntesis son llamadosfotoauttrofos(otra nomenclatura posible es la deauttrofos, pero se debe tener en cuenta que bajo esta denominacin tambin se engloban aquellas bacterias que realizan laquimiosntesis) y fijan elCO2atmosfrico.

Respiracin CelularLa respiracin celular es el conjunto de reacciones bioqumicas que ocurren en la mayora de las clulas. Tambin es el conjunto de reacciones qumicas mediante las cuales se obtiene energa a partir de la degradacin de sustancias orgnicas, como los azcares y los cidos principalmente. Comprende dos fases: Primera fase:Se oxida la glucosa (azcar) y no depende del oxgeno, por lo que recibe el nombre de respiracin anaerbica y glucolisis, reaccin que se lleva a cabo en el citoplasma de la clula. Segunda fase:Se realiza con la intervencin del oxgeno y recibe el nombre de respiracin aerbica o el ciclo de krebs y se realiza en estructuras especiales de las clulas llamadas mitocondrias. Tanto que es una parte del metabolismo, concretamente del catabolismo, en el cual la energa contenida en distintas biomolculas, como los glcidos (azcares, carbohidratos), es liberadode manera controlada.Nota: El estudiante debe consultar un video sobre el Ciclo de Kres a travs de la siguiente direccin electrnica. https://youtu.be/NrhzXDS7abg, adems debe consultar otros videos sobre el ciclo de Krebs.

Energa en seres vivos, Produccin, Consumo y TransduccinLa energa en los seres vivos se obtiene mediante una molcula llamadaATP (adenosn trifosfato).Aunque son muy diversas las biomolculas que contienen energa almacenada en sus enlaces, es elATPla molcula que interviene en todas las transacciones (intercambios) de energa que se llevan a cabo en las clulas; por ella se la califica como"moneda universal de energa".El ATP est formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de alta energa entre los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energa almacenada.

En la mayora de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP (adenosn difosfato), rompindose un solo enlace y quedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molcula en lo que se conoce como fosforilacin; slo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP (adenosn monofosfato) + 2 grupos fosfato.El sistema ATP ADP es el sistema universal de intercambio de energa en las clulas.Los procesos celulares que llevan a la obtencin de energa (medida en molculas de ATP) son lafotosnteisy larespiracin celular:FotosntesisLa fotosntesis es uno de los procesos metablicos de los que se valen las clulas para obtener energa.Es un proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos captan energa luminosa procedente del sol y la transforman en energa qumica (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con ellos transforman el agua y el CO2en compuestos orgnicos reducidos (glucosa y otros), liberandooxgeno:CO2+ H2O+ LUZ GLUCOSA + O2

La energa captada en la fotosntesis y el poder reductor adquirido en el proceso, hacen posible la reduccin y la asimilacin de los bioelementos necesarios, como nitrgeno y azufre, adems de carbono, paraformar materia viva.

La radiacin luminosa llega a la tierra en forma de "pequeos paquetes", conocidos comocuantos o fotones. Los seres fotosintticos captan la luz mediante diversos pigmentos fotosensibles, entre los que destacan por su abundancia lasclorofilasy carotenos.Al absorber los pigmentos la luz, electrones de sus molculas adquieren niveles energticos superiores, cuando vuelven a su nivel inicial liberan la energa que sirve para activar una reaccin qumica: una molcula de pigmento seoxidaal perder un electrn que es recogido por otra sustancia, que sereduce. As laclorofila puede transformar la energa luminosa en energa qumica..En la fotosntesis se diferencian dos etapas, con dos tipos de reacciones:1) Fase luminosa:en el tilacoideen ella se producen transferencias de electrones. Los hechos que ocurren en la fase luminosa de la fotosntesis se pueden resumir en estos puntos:a) Sntesis de ATP ofotofosforilacinque puede ser:acclica o abiertacclica o cerradab) Sntesis depoder reductorNADPH2) Fotlisis del aguaLos pigmentos presentes en los tilacoides de los cloroplastos se encuentran organizados enfotosistemas(conjuntos funcionales formados por ms de 200 molculas de pigmentos); la luz captada en ellos por pigmentos que hacen deantena, es llevada hasta la molcula de "clorofila diana" que es la molcula que se oxida al liberar un electrn, que es el que ir pasando por una serie de transportadores, encuyo recorrido liberar la energa.

Existen dos tipos de fotosistemas, el fotosistema I (FSI), est asociado a molculas de clorofila que absorben a longitudes de ondas largas (700 nm)y se conoce como P700. El fotosistema II (FSII), est asociado a molculas de clorofila que absorben a 680 nm. por eso se denomina P680.La luz es recibida en el FSII por la clorofila P680 que se oxida al liberar un electrn que asciende a un nivel superior de energa; ese electrn es recogido por una sustancia aceptor de electrones que se reduce, la Plastoquinona (PQ) y desde sta va pasando a lo largo de una cadena transportadora de electrones, entre los que estn varios citocromos (cyt b/f) y as llega hasta la plastocianina (PC) que se los ceder a molculas de clorofila del FSI.En el descenso por esta cadena, con oxidacin y reduccin en cada paso, el electrn va liberando la energa que tena en exceso; energa que se utiliza para bombear protones de hidrgeno desde el estroma hasta el interior de los tilacoides, generando ungradiente electroqumico de protones. Estos protones vuelven al estroma a travs de la ATP-asa y se originan molculas de ATP.El fotosistema II se reduce al recibir electrones procedentes de una molcula de H2O, que tambin por accin de la luz, se descompone en hidrgeno y oxgeno, en el proceso llamado fotlisis del H2O. De este modo se puede mantener unflujo continuo de electrones desde el agua hacia el fotosistema II y de ste al fotosistema I.

En el fotosistema I la luz produce el mismo efecto sobre la clorofila P700, de modo que algn electrn adquiere un nivel energtico superior y abandona la molcula, es recogido por otro aceptor de electrones, la ferredoxina y pasa por una nueva cadena de transporte hasta llegar a una molcula de NADP+ que es reducida a NADPH, al recibir dos electrones y un protn H+que tambin procede de la descomposicin del H2O.Los dos fotosistemas pueden actuar conjuntamente proceso conocido comoesquema en Zpara producir lafotofosforilacin(obtencin de ATP) o hacerlo solamente el fotosistema I; se diferencia entonces entrefosforilacin no cclica o acclicacuando actan los dos, yfotofosforilacin cclica, cuando acta el fotosistema I nicamente. En lafotofosforilacin acclica se obtiene ATP y se reduce el NADP+ a NADPH, mientras que en lafotofosforilacin cclicanicamente se obtiene ATP y no se libera oxgeno.Mientras la luz llega a los fotosistemas, se mantiene un flujo de electrones desde el agua al fotosistema II, de ste al fotosistema I, hasta llegar el NADP+que los recoge; sta pequea corriente elctrica es la que mantiene el ciclo de la vida.Fase oscura:en el estroma. En ella se realiza la fijacin de carbono. En esta fase, se va a utilizar la energa qumica obtenida en la fase luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glcidos, aminocidos y otras sustancias.

Las plantas obtienen el CO2del aire a travs de losestomasde sus hojas. El proceso de reduccin del carbono es cclico y se conoce comoCiclo de Calvin, en honor de su descubridor M. Calvin.La fijacin del CO2 se produce en tres fases:Carboxilativa: El CO2 se fija a una molcula de 5C, laribulosa 1,5 difosfato, formndose un compuesto inestable de 6C, que se divide en dos molculas decido 3 fosfoglicricoconocido tambin con las siglas de PGA.Reductiva: El cido 3 fosfoglicrico se reduce agliceraldehido 3 fosfato, tambin conocido como PGAL ,utilizndose ATP Y NADPH.3.Regenerativa/Sinttica: Las molculas de gliceraldehido 3 fosfato formadas siguen diversas rutas; de cada seis molculas, cinco se utilizan para regenerar laribulosa 1,5 difosfatoy hacer que elciclo de calvinpueda seguir, y una ser empleada para poder sintetizar molculas deglucosa(va de las hexosas),cidos grasos,aminocidos... etc; y en general todas las molculas que necesita la clula.

En el ciclo para fijar el CO2, intervienen una serie de enzimas, y la ms conocida es la enzimaRubisco(ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa/oxidasa), que puede actuar como carboxilasa o como oxidasa, segn la concentracin de CO2.

Si la concentracin de CO2es baja, funciona como oxidasa, y en lugar de ayudar a la fijacin de CO2mediante el ciclo de Calvin, se produce la oxidacin de glcidos hasta CO2y H2O, y al proceso se le conoce comofotorrespiracin.La fotorrespiracin no debe confundirse con la respiracin mitocondrial, la energa se pierde y no se produce ni ATP ni NADPH; y como se ve en el esquema se disminuye el rendimiento de la fotosntesis, porque slo se produce una molcula de PGA que pasar al ciclo de Calvin; en cambio cuando funciona como carboxilasa, se obtienen dos molculas de PGA.Hiptesis quimiosmtica de la fotofosforilacinLasntesis de ATPen el cloroplasto se explica mediante la hiptesis quimiosmtica de Mitchell, de forma muy semejante como ocurre en la mitocondria. El transporte de electrones en la cadena transportadora de la membrana tilacoidal produce el bombeo de protones desde el estroma hacia el espacio tilacoidal a nivel del complejocitocromo b6 - f, lo que genera un gradiente electroqumico. El flujo de protones a favor del gradiente desde el espacio tilacoidal hasta el estroma, a travs del canal de protones de laATP - sintasa, activa la sntesis de ATP a partir de ADP y fosfato.Los electrones se emplean para reducir el NADP+a NADPH. ElATPy elNADPHproducidos de esta forma pueden utilizarse en lafase oscurapara las reacciones de sntesis, en las que se reducen molculas sencillas, como el CO2, para formarglcidos.

Importancia biolgica de la fotosntesisLa fotosntesis es seguramente el proceso bioqumico ms importante de la Biosfera por varios motivos:1. Lasntesis de materia orgnicaa partir de la inorgnica se realiza fundamentalmente mediante la fotosntesis; luego ir pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas trficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.2. Produce latransformacin de la energa luminosa en energa qumica, necesaria y utilizada por los seres vivos3.En la fotosntesis selibera oxgeno, que ser utilizado en la respiracin aerobia como oxidante.4. La fotosntesis fue causante delcambio producido en la atmsfera primitiva, que era anaerobia y reductora.5. De la fotosntesis depende tambin laenerga almacenada en combustibles fsilescomo carbn, petrleo y gas natural.6. El equilibrio necesario entre seres auttrofos y hetertrofos no sera posible sin la fotosntesis.Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosntesis.

Gluclisis o GliclisisLa gluclisis tiene lugar en el citoplasma celular. Consiste en una serie de diez reacciones, cada una catalizada por una enzima determinada, que permite transformar una molcula deglucosaen dos molculas de un compuesto de tres carbonos, elcido pirvico.En la primera parte se necesita energa, que es suministrada por dos molculas de ATP, que servirn parafosforilar la glucosa y la fructosa. Al final de esta fase se obtienen, en la prctica dos molculas de PGAL, ya que la molcula de DHAP (dihidroxiacetona-fosfato), se transforma en PGAL.En la segunda fase, que afecta a las dos molculas de PGAL, se forman cuatro molculas de ATP y dos molculas de NADH. Se produce unaganancia neta de dos molculas de ATP.Al final del proceso la molcula de glucosa queda transformada endos molculas de cido pirvico, es en estas molculas donde se encuentra en estos momentos la mayor parte de la energa contenida en la glucosa.La gluclisis se produce en la mayora de las clulas vivas, tanto enprocariontescomo en laseucariontes.

Ciclo de KrebsEl producto ms importante de la degradacin de los carburantes metablicos es el acetil-CoA, (cido actico activado con la coenzima A), que contina su proceso de oxidacin hasta convertirse en CO2y H2O, mediante un conjunto de reacciones que constituyen el ciclo de Krebs punto central donde confluyen todas las rutas catablicas de la respiracin aerobia. Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondriaEn este ciclo se consigue la oxidacin total de los dos tomos de carbono del resto acetilo, que se eliminan en forma de CO2; los electrones de alta energa obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entrarn en la cadena respiratoria.

Cadena respiratoriaSera la etapa final del proceso de la respiracin celular, es entonces cuando los electrones "arrancados" a las molculas que se respiran y que se "almacenan" en el NADH Y FADH2, irn pasando por una serie de transportadores, situados en las crestas mitocondriales formando tres grandes complejos enzimticos.La disposicin de los transportadores permite que los electrones "salten" de unos a otros, liberndose una cierta cantidad de energa (son reacciones redox) que sirve para formar un enlace de alta energa entre el ADP y el P, que da lugar a una molcula de ATP.El ltimo aceptor de electrones es el oxgeno molecular y otra consecuencia ser la formacin de agua.

Hiptesis quimiosmticaSegn lahiptesis quimiosmticasostenida por el investigador P. Mitchell, que es la que goza de mayor prestigio, y puede adems explicar la sntesis de ATP tanto en la mitocondria como en el cloroplasto, la energa liberada por el transporte de electrones se utiliza parabombear protonesdesde la matriz al espacio intermembrana (en mitocondrias); o desde el estroma al interior del tilacoide (en cloroplastos). El bombeo de protones se realiza a travs de transportadores localizados en complejos enzimticas existentes en la membrana (de las crestas mitocondriales o membrana tilacoidal, segn el caso).De esta manera se genera un gradiente electroqumico deprotonesque ejerce lo que se conoce comofuerza protonmotriz, ya que cuando los protones atraviesan de nuevo lamembrana interna(mitacondrial o tilacoidal) a favor del gradiente, lo hacen a travs delsistema ATP-sintetasa, que se encuentra en dichas membranas, donde la energa protonmotriz se transforma en energa de enlace en molculas deATP.El proceso se podra comparar con este smil:Elflujo de protonescumple el papel de transductor de energa, del mismo modo que el vapor que suministra una caldera puede utilizarse para generar energa elctrica: el calor aplicado a la caldera (flujo de electrones) calienta el agua y forma vapor de agua (gradiente electroqumico de H+), cuya presin (fuerza protonmotriz) se puede acoplar a las turbinas de un generador elctrico (ATP sintetasa) para producir electricidad (ATP).

Concepto de CarbohidratosCarbohidratos.Los glcidos, carbohidratos, hidratos de carbono osacridossonbiomolculas compuestas porcarbono, hidrgenoyoxgeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el prestar energa inmediata y estructural. La glucosay elglucgenoson las formas biolgicas primarias de almacenamiento y consumo deenerga; lacelulosa cumple con una funcin estructural al formar parte de laparedde lasclulasvegetales, mientras que laquitinaes el principal constituyente delexoesqueletode losartrpodos.

Glucosa- forma dextrgiraFructosa- forma levgira

El trmino "hidrato de carbono" o "carbohidrato" es poco apropiado, ya que estas molculas no son tomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a molculas deagua, sino que constan de tomos de carbono unidos a otrosgrupos funcionalescomocarboniloehidroxilo. Este nombre proviene de lanomenclatura qumicadelsiglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondan a la frmula elemental Cn(H2O)n(donde "n" es un entero 3). De aqu que el trmino "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien posteriormente se demostr que no lo eran. Adems, los textos cientficos anglosajones an insisten en denominarloscarbohydrateslo que induce a pensar que este es su nombre correcto. Del mismo modo, endiettica, se usa con ms frecuencia la denominacin de carbohidratos.Los glcidos pueden sufrir reacciones deesterificacin,aminacin,reduccin,oxidacin, lo cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad especfica, como puede ser desolubilidad. Carbohidratosohidratos de carbono: Hubo intentos para sustituir el trmino dehidratos de carbono. Desde1996el Comit Conjunto de la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (International Union of Pure and Applied Chemistry)y de la Unin Internacional de Bioqumica y Biologa Molecular (International Union of Biochemistry and Molecular Biology) aconseja el trminocarbohidratoy no recomienda el dehidratos de carbono. Glcidos: Este nombre proviene de que pueden considerarse derivados de laglucosaporpolimerizaciny prdida deagua. El vocablo procede delgriego"glycs", que significadulce. Azcares: Este trmino solo puede usarse para losmonosacridos(aldosasycetosas) y losoligosacridosinferiores (disacridos). En singular (azcar) se utiliza para referirse a lasacarosao azcar de mesa. Sacridos: Proveniente del griego que significa "azcar". Es larazprincipal de los tipos principales de glcidos (monosacridos,disacridos,oligosacridosypolisacridos).

CaractersticasLos glcidos soncompuestosformados en su mayor parte portomosdecarbonoehidrgenoy, en una menor cantidad, deoxgeno. Tienenenlacesqumicos difciles de romper de tipocovalente, pero que almacenan gran cantidad deenerga, que es liberada cuando la molcula esoxidada. En la naturaleza son un constituyente esencial de losseres vivos, formando parte debiomolculasaisladas o asociadas a otras como lasprotenasy loslpidos, siendo los compuestos orgnicos ms abundantes en la naturaleza.Los glcidos cumplen dos papeles fundamentales en los seres vivos. Por un lado son molculas energticas de uso inmediato para las clulas (glucosa) o que se almacenan para su posterior consumo (almidnyglucgeno); 1g proporciona 4kcal. Por otra parte, algunos polisacridos tienen una importante funcin estructural ya que forman parte de lapared celularde losvegetales(celulosa) o de lacutculade losartrpodos.Tipos de glcidosLos glcidos se dividen en monosacridos, disacridos, oligosacridos y polisacridos.MonosacridosLos glcidos ms simples, los monosacridos, estn formados por una solamolcula; no pueden serhidrolizadosa glcidos ms pequeos. La frmula qumica general de un monosacrido no modificado es (CH2O)n, donde n es cualquier nmero igual o mayor a tres, su lmite es de 7 carbonos. Los monosacridos poseen siempre un grupocarboniloen uno de sus tomos de carbono y gruposhidroxiloen el resto, por lo que pueden considerarsepolialcoholes. Por tanto se definen qumicamente como polihidroxialdehdos o polihidroxicetonas.Los monosacridos se clasifican de acuerdo a tres caractersticas diferentes: la posicin del grupocarbonilo, el nmero detomosdecarbonoque contiene y suquiralidad (que giran sobre su propio eje). Si el grupo carbonilo es unaldehdo, el monosacrido es unaaldosa; si el grupo carbonilo es unacetona, el monosacrido es unacetosa. Los monosacridos ms pequeos son los que poseen tres tomos de carbono, y son llamadostriosas; aquellos con cuatro son llamadostetrosas, lo que poseen cinco son llamadospentosas, seis son llamadoshexosas y as sucesivamente.Los sistemas de clasificacin son frecuentemente combinados; por ejemplo, laglucosaes unaaldohexosa(un aldehdo de seis tomos de carbono), la ribosaes unaaldopentosa(un aldehdo de cinco tomos de carbono) y lafructosaes unacetohexosa(una cetona de seis tomos de carbono).Cada tomo de carbono posee un grupo dehidroxilo(-OH), con la excepcin del primero y el ltimo carbono, todos sonasimtricos, hacindolos centrosestricoscon dos posibles configuraciones cada uno (el -H y -OH pueden estar a cualquier lado del tomo de carbono). Debido a esta asimetra, cada monosacrido posee un cierto nmero de ismeros. Por ejemplo laaldohexosaD-glucosa, tienen la frmula (CH2O)6, de la cual, exceptuando dos de sus seis tomos de carbono, todos son centros quirales, haciendo que la D-glucosa sea uno de losestereoismerosposibles. En el caso delgliceraldehdo, unaaldotriosa, existe un par de posibles esteroismeros, los cuales sonenantimerosyepmeros(1,3-dihidroxiacetona, la cetosa correspondiente, es una molcula simtrica que no posee centros quirales). La designacin D o L es realizada de acuerdo a la orientacin del carbono asimtrico ms alejados del grupo carbonilo: si el grupo hidroxilo est a la derecha de la molcula es un azcar D, si est a la izquierda es un azcar L. Como los D azcares son los ms comunes, usualmente la letra D es omitida.

Ciclacin de la glucosa

El grupo aldehdo o cetona en una cadena lineal abierta de un monosacrido reaccionar reversiblemente con el grupo hidroxilo sobre un tomo de carbono diferente en la misma molcula para formar unhemiacetalo hemicetal, formando un anilloheterocclico, con un puente de oxgeno entre los dos tomos de carbono. Los anillos con cinco y seis tomos son llamados formasfuranosaypiranosay existen en equilibrio con la cadena lineal abierta.Durante la conversin de la forma lineal abierta a la forma cclica, el tomo de carbono conteniendo el oxgeno carbonilo, llamado el carbonoanomrico, se transforma en un centro quiral con dos posibles configuraciones: el tomo de oxgeno puede tomar una posicin arriba o abajo del plano del anillo. El par de estereoismeros resultantes son llamadosanmeros. En el -anmero, el -OH sustituyente sobre el carbono anomrico se encuentra en el lado opuesto del anillo (posicin trans) a la cadena CH2OH. La forma alternativa, en la cual el sustituyente CH2OH y el grupo hidroxilo sobre el carbono anomrico estn en el mismo lado (posicin cis) del plano del anillo, es llamado -anmero. Como el anillo y la forma abierta se interconvierten, ambos anmeros existen en equilibrio.Uso en clulasLos monosacridos son la principal fuente decombustiblepara elmetabolismo, siendo usado tanto como una fuente de energa (la glucosa es la ms importante en la naturaleza) y enbiosntesis. Cuando los monosacridos no son necesitados para las clulas son rpidamente convertidos en otra forma, tales como los polisacridos.Laribosay ladesoxirribosason componentes estructurales de loscidos nucleicos.Disacridos

Hidrlisisde laLactosa.1.Galactosa.2.Glucosa.Los disacridos son glcidos formados por dos molculas de monosacridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacridos libres. Los dos monosacridos se unen mediante un enlacecovalenteconocido como enlaceglucosdico, tras unareaccin de deshidratacinque implica la prdida de un tomo de hidrgeno de un monosacrido y un grupo hidroxilo del otro monosacrido, con la consecuente formacin de una molcula de H2O, de manera que la frmula de los disacridos no modificados es C12H22O11.Algunos disacridos comunes son: Sacarosa. Es el disacrido ms abundante y la principal forma en la cual los glcidos son transportados en las plantas. Est compuesto de una molcula deglucosay una molcula defructosa. El nombre sistemtico de la sacarosa, O--D-glucopiranosil-(12)- -D-fructofuransido, indica cuatro cosas: Sus monosacridos, glucosa y fructosa. Disposicin de las molculas en el espacio: La glucosa adopta la formapiranosay la fructosa una furanosa. Unin de los monosacridos: el carbonoanomricouno (C1) de -glucosa est enlazado en alfa al C2 de la fructosa formando 2-O-(alfa-D-glucopiranosil)-beta-D-fructofuranosido y liberando una molcula de agua. El sufijo -sido indica que el carbono anomrico de ambos monosacridos participan en el enlace glicosdico. Lactosa. Es el azcar de laleche. Es un disacrido compuesto por una molcula degalactosay una molcula de glucosa; est presente de modo natural solo en la leche. El nombre sistemtico para la lactosa es O--D-galactopiranosil-(14)-D-glucopiranosa. Maltosa. Es un disacrido formado por dos molculas deglucosaunidas por un enlace -1,4; se obtiene de lahidrlisisdelalmidn. Celobiosa. Es un disacrido formado por dos molculas deglucosaunidas por un enlace -1,4; se obtiene de la hidrlisis de lacelulosa.Oligosacridos

Estaquiosa, tetrasacrido formado por unaglucosa, dos galactosasy unafructosa.Los oligosacridos estn compuestos por tres a nueve molculas de monosacridosque al hidrolizarse se liberan. No obstante, la definicin de cuan largo debe ser un glcido para ser considerado oligo o polisacrido vara segn los autores. Segn el nmero de monosacridos de la cadena se tienen losdisacaridos(como lalactosa),tetrasacrido(estaquiosa), pentasacridos, etc.Los oligosacridos se encuentran con frecuencia unidos aprotenas, formando lasglucoprotenas, como una forma comn de modificacin tras lasntesis proteica. Estas modificaciones post traduccionales incluyen losoligosacridos de Lewis, responsables por las incompatibilidades de losgrupos sanguneos, eleptopealfa-Galresponsable del rechazo hiperagudo enxenotrasplanteyO-GlcNAcmodificaciones.Polisacridos

Amilopectina.Los polisacridos son cadenas, ramificadas o no, de ms de diez monosacridos, resultan de la condensacin de muchas molculas de monosacridos con la prdida de varias molculas de agua. Su frmula emprica es: (C6H10O5)n. Los polisacridos representan una clase importante depolmerosbiolgicosy su funcin en losorganismosvivos est relacionada usualmente con estructura o almacenamiento.Elalmidnes la manera en que lasplantasalmacenan monosacridos; es una mezcla de dos polmeros de glucosa, laamilosay la amilopectina(ramificada).Losanimalesusan elglucgenoen vez de almidn el cual es estructuralmente similar pero ms densamente ramificado. Las propiedades del glucgeno le permiten sermetabolizadoms rpidamente, lo cual se ajusta a la vida activa de los animales con locomocin.Lacelulosay laquitinason ejemplos de polisacridos estructurales. La celulosa forma lapared celularde plantas y otros organismos y es la molcula orgnica ms abundante de la Tierra. La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tienenitrgenoen sus ramas incrementando as su fuerza; se encuentra en elexoesqueletode losartrpodosy en las paredes celulares de muchoshongos.Otros polisacridos incluyen lacalosa(unbeta-glucanode origen vegetal, compuesto por molculas de glucosa unidas por uniones -1,3), lalaminarina(un glucano de reserva caracterstico de lasalgas pardasformado por enlaces -1,3 y -1,6 en la proporcin 3:1), lamaltodextrina(un polisacrido resultante de la hidrlisis parcial del almidn, usado como aditivo en la industria de los alimentos), losxilanos(grupo de hemicelulosas que se encuentran en las paredes celulares de las plantas y en algunas algas), y losgalactomananos(polisacridos constituidos por un esqueleto de manosa y ramificaciones laterales de galactosa).3Funcin de los glcidosLos glcidos desempean diversas funciones, entre las que destacan la energtica y la estructural.Glcidos energticosLos monosacridos y los disacridos, como laglucosa, actan como combustibles biolgicos, aportando energa inmediata a las clulas; es la responsable de mantener la actividad de losmsculos, latemperatura corporal, lapresin arterial, el correcto funcionamiento delintestinoy la actividad de lasneuronas. Los glcidos aparte de tener la funcin de aportar energa inmediata a las clulas, tambin proporcionan energa de reserva a las clulas.Glcidos estructuralesAlgunos polisacridos forman estructuras esquelticas muy resistentes -Murena o Peptidoglicano: Componente de las paredes celulares de bacterias. -Lipopolisacridos: Componente de la membrana externa de bacterias Gram (-). -Celulosa: Componente de la pared celular vegetal. -Quitina: Compone el exo-esqueleto de artrpodos como los insectos y crustceos y la pared de clulas de hongos. -Mucopolisacridos: Forman parte de la matriz de tejidos conectivos.Adems podemos encontrar glcidos formando parte de la estructura de otras biomolculas como protinas, lpidos, y cidos nucleicos.

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