Características de los Seres Vivos

Un ser vivo es un sistema aislado de su entorno con las siguientes características: mantiene constantes sus condiciones básicas, se transforma a partir del medio que lo rodea, transformándolo a la vez, es capaz de perpetuarse y de reaccionar ante los cambios ambientales. En un ser vivo ocurren continuamente reacciones químicas mediadas por células, que consiguen mantener la estabilidad interna necesaria para la conservación de la vida. El mantenimiento de estas condiciones requiere energía externa del entorno.

Homeostasis

La homeostasis es la constancia de las condiciones internas del organismo, que se mantienen estables e independientes del medio externo.

Propiedades de los Seres Vivos

Las condiciones estables que permiten la vida son posibles gracias a tres propiedades fundamentales:

• Uniformidad en su composición química: De aproximadamente 100 elementos químicos comunes a toda la materia del universo, 79 de ellos, los bioelementos, constituyen las biomoléculas comunes a todos los seres vivos.
• Organización en niveles de complejidad: Los seres vivos presentan una organización jerárquica que va desde el átomo, molécula, célula, tejido, órgano, hasta el sistema.
• Realización de las funciones vitales: Estas son nutrición, relación y reproducción.
  • Relación: Es la capacidad de percibir cambios en el entorno (interno o externo) y reaccionar adecuadamente a ellos mediante movimiento o secreción de sustancias.
  • Reproducción: Es la capacidad de transmitir material genético a la siguiente generación.
    • Reproducción asexual: Interviene un solo individuo, del que nace otro a partir de un fragmento o de una célula producida por él mismo. El nuevo organismo es genéticamente idéntico al progenitor.
    • Reproducción sexual: Intervienen dos individuos distintos y se produce un intercambio de material genético. Los nuevos individuos son genéticamente distintos a los progenitores.

Componentes Químicos de los Seres Vivos

Bioelementos

Son los elementos químicos formadores de la materia viva. Se clasifican en:

• Primarios: C, H, O, N, P, S (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo, Azufre). Son los más abundantes.
• Secundarios: Na, K, Ca, Mg, Cl (Sodio, Potasio, Calcio, Magnesio, Cloro). Se encuentran en menor proporción.
• Oligoelementos: Fe, Cu, Zn, Mn, Ni, I (Hierro, Cobre, Zinc, Manganeso, Níquel, Yodo). Presentes en cantidades ínfimas pero esenciales.

Biomoléculas

Son las moléculas formadas a partir de la unión de bioelementos. Se dividen en:

• Biomoléculas inorgánicas: Agua y sales minerales.
• Biomoléculas orgánicas: Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

El Agua: Molécula Esencial para la Vida

El agua es muy abundante en la Tierra y posee características que la hacen imprescindible para los seres vivos:

• Estado líquido a temperatura ambiente: La cohesión de sus moléculas permite que el agua permanezca en estado líquido a temperaturas no extremas, lo cual facilita su papel como medio de transporte en el interior de los organismos vivos.
• Alto poder disolvente: Su estructura polar permite que se interponga entre los iones que forman las moléculas de soluto, separándolos y haciendo posible su disolución. Es considerada el disolvente universal.
• Elevadas características térmicas: Su alto calor específico y calor de vaporización le otorgan un importante papel termorregulador, ayudando al mantenimiento de una temperatura interna constante.
• Menor densidad en estado sólido que en estado líquido: Esto hace que el hielo flote sobre el agua líquida, permitiendo la vida acuática en climas fríos.

Sales Minerales y su Importancia Biológica

Las sales minerales son moléculas inorgánicas que podemos encontrar en los seres vivos de dos formas:

• En estado sólido (precipitadas): Insolubles en agua. Constituyen estructuras de sostén y protección, como espinas, conchas, huesos, dientes, etc.
• Disueltas en agua (ionizadas): Disociadas en sus iones (cationes y aniones). Participan en funciones vitales como la transmisión del impulso nervioso, la contracción muscular, el mantenimiento del equilibrio hídrico y la regulación del pH.

Procesos Osmóticos

Las sales minerales disueltas controlan la cantidad de agua que hay en el interior de la célula mediante procesos osmóticos. Las membranas celulares son semipermeables, es decir, dejan pasar el agua pero no la mayoría de los solutos. Esto es crucial para mantener los niveles adecuados de agua en el interior celular.

Ósmosis: Es el movimiento pasivo del agua a través de una membrana semipermeable, desde un medio hipotónico (menor concentración de solutos) hacia un medio hipertónico (mayor concentración de solutos), hasta alcanzar el equilibrio. No requiere energía.

• Medio isotónico: La concentración de solutos es igual a ambos lados de la membrana; no hay ganancia ni pérdida neta de agua por la célula.
• Medio hipotónico: La célula se encuentra en un medio con menor concentración de solutos que su interior; la célula gana agua y puede hincharse (turgencia en células vegetales, citólisis en animales).
• Medio hipertónico: La célula se encuentra en un medio con mayor concentración de solutos que su interior; la célula pierde agua y se arruga (plasmólisis).

Biomoléculas Orgánicas: Estructura y Función

Las biomoléculas orgánicas están formadas principalmente por la combinación de bioelementos como C, H, O, N. Su estructura básica la forman cadenas de carbono e hidrógeno. La funcionalidad específica de cada molécula viene dada por los grupos funcionales que sustituyen a los hidrógenos en estas cadenas.

Algunos grupos funcionales importantes son:

• Grupo hidroxilo (-OH): Característico de los alcoholes y presente en glúcidos.
• Grupo aldehído (-CHO): Forma parte de los glúcidos (aldosas).
• Grupo cetona (C=O): Forma parte de los glúcidos (cetosas).
• Grupo carboxilo (-COOH): Lo poseen los ácidos orgánicos, como los ácidos grasos, y los aminoácidos.
• Grupo amino (-NH₂): Característico de los aminoácidos.

Polimerización de Biomoléculas

Muchas biomoléculas orgánicas son polímeros, macromoléculas formadas por la unión repetitiva de unidades más pequeñas llamadas monómeros, mediante enlaces covalentes.

• Reacción de síntesis (o condensación/deshidratación): Es la formación del polímero a partir de monómeros. Este proceso requiere energía y se libera una molécula de H₂O por cada enlace formado.
• Reacción de hidrólisis: Es la ruptura del polímero en sus monómeros constituyentes. Este proceso libera energía y requiere una molécula de H₂O por cada enlace roto.

La mayor parte de las biomoléculas son polímeros, largas cadenas formadas por la unión de monómeros. Las uniones entre los monómeros se producen mediante enlaces covalentes en reacciones de síntesis (que requieren energía) y se rompen en reacciones de hidrólisis (que la liberan).

Glúcidos: Fuente de Energía y Estructura

Los glúcidos, también llamados carbohidratos o hidratos de carbono, son biomoléculas orgánicas formadas fundamentalmente por C, H, O (Carbono, Hidrógeno y Oxígeno). Tienen una función principal energética (a corto plazo) y estructural.

Según el número de monómeros (monosacáridos) que los constituyen, se clasifican en:

Monosacáridos

Son los glúcidos más elementales y simples, considerados los monómeros de los glúcidos más complejos. Están formados por una única molécula que puede tener de 3 a 7 átomos de carbono (comúnmente 3, 5 o 6). Se trata de cadenas hidrocarbonadas en las que cada átomo de carbono (C) se une a un grupo hidroxilo (-OH), excepto uno que posee un grupo carbonilo (aldehído en las aldosas, o cetona en las cetosas). Son dulces, cristalinos y solubles en agua. Ejemplos: triosas (gliceraldehído), pentosas (ribosa, desoxirribosa), hexosas (glucosa, fructosa, galactosa).

Disacáridos

Son glúcidos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace covalente denominado enlace O-glucosídico. En esta unión se libera una molécula de agua (reacción de deshidratación). Son dulces y solubles en agua.

Se destacan tres disacáridos importantes:

• Maltosa: Unión de dos moléculas de glucosa (glucosa + glucosa).
• Lactosa: Unión de glucosa y galactosa (presente en la leche).
• Sacarosa: Unión de glucosa y fructosa (azúcar común de mesa).

Para romper los disacáridos en sus monosacáridos constituyentes (hidrólisis), se utilizan enzimas específicas (aceleradores biológicos de reacciones químicas). El nombre de estas enzimas generalmente se forma añadiendo el sufijo ‘-asa’ al nombre del sustrato que hidrolizan: maltasa (hidroliza maltosa), lactasa (hidroliza lactosa) y sacarasa (hidroliza sacarosa).

Polisacáridos

Son polímeros de gran tamaño, formados por la unión de multitud de monosacáridos (cientos o miles) mediante enlaces O-glucosídicos. Pueden contener el mismo tipo de monosacárido (homopolisacáridos, ej. almidón, glucógeno, celulosa) o diferentes tipos (heteropolisacáridos). Generalmente no son dulces ni solubles en agua.

Cumplen funciones principales de:

• Reserva energética:
  • Almidón: Principal reserva energética en vegetales.
  • Glucógeno: Principal reserva energética en animales (se almacena en hígado y músculos).
• Función estructural:
  • Celulosa: Componente principal de la pared celular en plantas, proporcionando rigidez.
  • Quitina: Forma el exoesqueleto de artrópodos y la pared celular de hongos.

Lípidos: Diversidad y Funciones Clave

Los lípidos son un grupo heterogéneo de biomoléculas orgánicas de composición química muy variada, formadas principalmente por C, H y en menor medida O; también pueden contener P, N, S. Su característica común es ser insolubles o poco solubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos (como éter, cloroformo, benceno). Sus funciones son muy variadas: reserva energética a largo plazo, estructural (componentes de membranas celulares), reguladora (hormonas, vitaminas liposolubles), protectora (aislantes térmicos, impermeabilizantes).

Según su composición química, existen lípidos simples (contienen solo C, H, O; ej. acilglicéridos, ceras) y complejos (contienen C, H, O y además otros elementos como P, N, S; ej. fosfolípidos, glucolípidos).

Según su comportamiento frente a la hidrólisis alcalina (saponificación):

• Lípidos saponificables: Contienen ácidos grasos en su molécula y pueden hidrolizarse en presencia de bases fuertes para formar jabones. Incluyen: grasas (acilglicéridos), fosfolípidos y ceras. Están formados por la unión (esterificación) de ácidos grasos y un alcohol.
  • Los ácidos grasos pueden ser saturados si solo tienen enlaces simples entre sus átomos de carbono (generalmente sólidos a temperatura ambiente, ej. grasas animales como la mantequilla, el tocino).
  • O pueden ser insaturados si poseen uno o más enlaces dobles o triples entre sus átomos de carbono (generalmente líquidos a temperatura ambiente, ej. grasas vegetales como el aceite de oliva).
• Lípidos insaponificables: No contienen ácidos grasos y no pueden formar jabones (ej. terpenos, esteroides, prostaglandinas).

Grasas (Triglicéridos o Acilglicéridos)

Las grasas más comunes son los triglicéridos, formados por la esterificación de una molécula de glicerina (glicerol, un trialcohol) con tres moléculas de ácidos grasos. La unión entre el alcohol y cada ácido graso se realiza mediante un enlace éster, con liberación de una molécula de agua por cada enlace. Su función principal es la de reserva energética a largo plazo; también sirven como aislante térmico y proporcionan amortiguación mecánica a los órganos.