Las Maravillas de la Vida: De las Biomoléculas a la Biosfera

Las trazas más antiguas de vida se encuentran en estructuras fósiles similares a estromatolitos. Las primeras células estaban formadas por moléculas orgánicas autoorganizadas en estructuras complejas que podían reproducirse. Existen diversas hipótesis sobre el origen de estas macromoléculas.

Hipótesis sobre el Origen de la Vida

Hipótesis de Miller-Urey (1953)

Esta hipótesis propone que las primeras moléculas orgánicas se formaron a partir de moléculas simples como óxido de carbono, vapor de agua, nitrógeno y otros gases presentes en la atmósfera primitiva. Miller y Urey demostraron que la aplicación de descargas eléctricas a una mezcla de estos gases podía producir pequeñas cantidades de aminoácidos y otras moléculas orgánicas.

El Caldo Primordial

Se cree que estas moléculas orgánicas pasaron de la atmósfera a los océanos, formando lo que se conoce como el “caldo primordial”.

Ambientes Hidrotermales

Otra hipótesis sugiere que las primeras biomoléculas podrían haberse originado en ambientes hidrotermales submarinos, donde se liberan sustancias químicas del interior de la Tierra.

Evolución y Niveles de Organización

El mecanismo de la evolución fue propuesto por Charles Darwin a mediados del siglo XIX. Los seres vivos se organizan en diferentes niveles de complejidad:

1. Moléculas
2. Células
3. Tejidos
4. Órganos
5. Aparatos y sistemas
6. Organismos
7. Poblaciones
8. Comunidades
9. Ecosistemas
10. Biosfera

Características de los Seres Vivos

Para ser considerado un ser vivo, un organismo debe cumplir con las siguientes características:

1. Metabolismo: Capacidad de fabricar y reciclar sus propios componentes.
2. Material genético: Poseer ADN o ARN como portador de la información genética.
3. Reproducción: Capacidad de generar descendencia.
4. Evolución: Adaptación y cambio a lo largo del tiempo.

Elementos y Compuestos Esenciales para la Vida

Los elementos químicos más abundantes en el universo son el hidrógeno y el helio. Algunos elementos, como el carbono, el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre, son esenciales para la vida y se conocen como bioelementos.

El Agua: Un Compuesto Vital

El agua es el compuesto más abundante en los seres vivos y desempeña funciones cruciales:

1. Solvente universal: Disuelve una gran variedad de sustancias.
2. Reactivo y producto: Participa en numerosas reacciones químicas.
3. Transporte: Transporta nutrientes y desechos.
4. Regulación térmica: Ayuda a mantener la temperatura corporal.

El cuerpo humano está compuesto por aproximadamente un 60% de agua, distribuida en:

1. Líquido intracelular (2/3)
2. Plasma sanguíneo y líquido intersticial (1/3)
3. Líquido cefalorraquídeo

La deshidratación puede tener graves consecuencias para la salud.

Propiedades del Agua

1. Cohesión: Atracción entre las moléculas de agua.
2. Adhesión: Atracción entre las moléculas de agua y otras superficies.
3. Calor específico: Capacidad de absorber grandes cantidades de calor sin grandes cambios de temperatura.
4. Densidad: El agua es menos densa en estado sólido (hielo) que en estado líquido.

Soluciones

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. El componente que se encuentra en mayor proporción se denomina solvente, y el que se encuentra en menor proporción se denomina soluto. La concentración de una solución indica la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solvente o solución.

Las moléculas que se disuelven fácilmente en agua se denominan hidrofílicas, mientras que las que no se disuelven en agua se denominan hidrofóbicas.

Biomoléculas

Las biomoléculas son moléculas orgánicas esenciales para la vida. Se caracterizan por:

1. Presencia de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
2. Organización en estructuras complejas llamadas polímeros, formados por la unión de unidades más pequeñas llamadas monómeros.

Tipos de Biomoléculas

• Carbohidratos: Proporcionan energía a corto plazo. Se clasifican en monosacáridos (glucosa), disacáridos (sacarosa) y polisacáridos (almidón, glucógeno, celulosa).
• Lípidos: Forman membranas celulares, actúan como reserva energética a largo plazo y participan en la señalización celular. Incluyen grasas, aceites, ceras y fosfolípidos.
• Proteínas: Realizan una amplia variedad de funciones, como catalizar reacciones químicas (enzimas), transportar moléculas, proporcionar soporte estructural y participar en la respuesta inmune.
• Ácidos nucleicos: Almacenan y transmiten la información genética. El ADN contiene la información para la síntesis de proteínas, mientras que el ARN participa en la traducción de la información genética en proteínas.

ADN y ARN

El ADN está formado por dos cadenas de nucleótidos enrolladas en una doble hélice. Cada nucleótido está compuesto por un grupo fosfato, una molécula de azúcar (desoxirribosa) y una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina).

El ARN es similar al ADN, pero está formado por una sola cadena de nucleótidos. El azúcar en el ARN es ribosa, y la base nitrogenada timina es reemplazada por uracilo. Existen tres tipos principales de ARN: mensajero (ARNm), ribosómico (ARNr) y de transferencia (ARNt).

Funciones del ADN

1. Almacenar la información genética.
2. Transmitir la información genética de una generación a otra.

Funciones del ARN

• ARNm: Transporta la información genética del ADN a los ribosomas para la síntesis de proteínas.
• ARNr: Forma parte de los ribosomas.
• ARNt: Transporta los aminoácidos a los ribosomas durante la síntesis de proteínas.