viernes, 5 de octubre de 2012

AGUA


AGUA

El agua (H2O) es un factor indispensable para la vida. La vida se originó en el agua, y todos los seres vivos tienen necesidad del agua para subsistir. El agua forma parte de diversos procesos químicos orgánicos, por ejemplo, las moléculas de agua se usan durante la fotosíntesis, liberando a la atmósfera los átomos de oxígeno del agua. El agua actúa como termoregulador del clima y de los sistemas vivientes: Gracias al agua, el clima de la Tierra se mantiene fijo.
NASIF NAHLE SABAG
El agua funciona también como termoregulador en los sistemas vivos, especialmente en animales endotermos (aves y mamíferos).

Ésto es posible gracias al calor específico del agua, que es de una caloría para el agua (calor específico es el calor -medido en calorías- necesario para elevar la temperatura de un gramo de una substancia en un grado Celsius). En términos biológicos, ésto significa que frente a una elevación de la temperatura en el ambiente circundante, la temperatura de una masa de agua subirá con una mayor lentitud que otros materiales. Igualmente, si la temperatura circundante disminuye, la temperatura de esa masa de agua disminuirá con más lentitud que la de otros materiales. Así, esta cualidad del agua permite que los organismos acuáticos vivan relativamente con placidez en un ambiente con temperatura fija.
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La evaporación es el cambio de una substancia de un estado físico líquido a un estado físico gaseoso. Necesitamos 540 calorías para evaporar un gramo de agua. En este punto, el agua hierve (punto de ebullición). Esto significa que tenemos que elevar la temperatura hasta 100°C para hacer que el agua hierva. Cuando el agua se evapora desde la superficie de la piel, o de la superficie de las hojas de una planta, las moléculas de agua arrastran consigo calor. Ésto funciona como un sistema refrescante en los organismos.

Otra ventaja del agua es su punto de congelación. Cuando se desea que una substancia cambie de un estado físico líquido aun estado físico sólido, se debe extraer calor de esa substancia.
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La temperatura a la cual se produce el cambio en una substancia desde un estado físico líquido a un estado físico sólido se llama punto de fusión. Para cambiar el agua del estado físico líquido al sólido, tenemos que disminuir la temperatura circundante a 0°C.

Para fundirla de nuevo, es decir para cambiar un gramo de hielo a agua líquida, se requiere un suministro de calor de 79.7 calorías. Cuando el agua se congela, la misma cantidad de calor es liberada al ambiente circundante. Esto permite que en invierno la temperatura del entorno no disminuya al grado de aniquilar toda la vida en el planeta.

PROTEÍNAS


PROTEÍNAS

Las proteínas constituyen más del 50% de la materia sólida de las células. Las proteínas son las más complejas y funcionalmente las más versátiles entre las biomoléculas, tanto para la composición de la célula, porque las proteínas forman estructuras celulares como membranas, microfibrillas, cilios, flagelos, etc., como para funciones de gran importancia para la supervivencia de la célula, como almacenamiento de energía, transporte de otras substancias, señalización, protección, funciones hormonales, etc. Las proteínas son también una parte crítica de todo proceso metabólico porque trabajan como enzimas, las cuales son proteínas que selectivamente aceleran o desaceleran las reacciones químicas.

Las proteínas están formadas por subunidades llamadas aminoácidos. Los Aminoácidos son moléculas orgánicas compuestas por dos grupos, un grupo carboxilo y un grupo amino. La fórmula general para un aminoácido es como sigue:

C2H4O2N-R
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R significa una cadena de uno o más átomos de Carbón, que puede combinarse con otros elementos, como H, O, P y S, que sin embargo, no son parte del grupo carboxilo.

Ejemplo de aminoácido:
NASIF NAHLE SABAG
         H   H
         |    |
Grupo Amino-----> H - N - C - C = O <-----Grupo Carboxilo
         |    |    |
         H    H   O - H

GLICINA (gly)

Hay 20 aminoácidos en la naturaleza de los cuales están formadas todas proteínas. Polímeros construidos por dos o más aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos, son llamados polipéptidos.

Las enzimas, las hormonas, el Colágeno, la Clorofila y la Hemoglobina son proteínas muy importantes para los seres vivientes.

LA FOTOSÍNTESIS


LA FOTOSÍNTESIS EN BREVE

La vida en la Tierra es sustentada por el sol. Tanto las plantas silvestres, como las plantas cultivadas obtienen su energía de la luz solar. Todas las partes verdes de una planta tienen estructuras especializadas para capturar la luz del ambiente. Estas estructuras son los cloroplastos. Sin embargo, los cloroplastos se encuentran más abundantemente en las hojas.
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En presencia de luz, las partes verdes de las plantas producen materiales orgánicos y oxígeno a partir de bióxido de carbono y agua. La fórmula general de la Fotosíntesis es la siguiente:
NASIF NAHLE SABAG
6CO2 + 12H2O + Energía Radiante (luz) = C6H12O6 (glucosa) + 6H2O

Los cloroplastos contienen clorofila. La clorofila es un pigmento verde, así, asumimos que de todos los colores de la luz, la clorofila absorbe los colores de las longitudes de onda correspondientes al rojo y al amarillo, y que refleja la luz verde. Los fotones excitan las "cabezas" de cada molécula de clorofila, ésto quiere decir que uno de los electrones de la clorofila es elevados a un orbital más alto.

Así, la energía absorbida por un fotón se convierte en energía potencial del electrón que se elevó a un nivel de energía más alto. La energía pasa de molécula a molécula en el cloroplasto hasta el centro de reacción, en donde la energía genera una reacción oxido-reductiva.

Entonces, el electrón excitado es capturado por una molécula llamada Aceptor Primario del Electrón. Luego, el electrón es transferido a una cadena de transporte del electrón, el NADP, el cual engendra moléculas de Adenosín Trifosfato (ATP).

La energía se almacena en estas moléculas de ATP, la cual se usará para la producción de compuestos orgánicos como Glucosa, Ribosa, Almidón, Proteínas, Lípidos, etc.

CIENCIAS FÁCTICAS


CIENCIAS FÁCTICAS

Las ciencias fácticas son aquellas cuyos estudios parten de la observación de los hechos naturales para elaborar un conjunto de conocimientos bien organizados y confiables.

Las Ciencias Fácticas son:

La Biología, que se define como el estudio de la vida y de los seres que la experimentan.
La Física, que es la ciencia que estudia las transformaciones de la energía y sus relaciones con la materia.

La Química, que estudia las transformaciones de la materia.

La Biología se relaciona con la Física y la Química. Así mismo, la Física y la Química se relacionan con la Biología.

En todos los procesos biológicos existen transferencias, almacenamiento y movimientos no-espontáneos de la energía. Por esta razón, la Biología se relaciona estrechamente con la Física.

La transferencia de la energía, su almacenamiento y su manipulación en los seres vivientes depende de sustancias y reacciones químicas. Por ello, la Biología se relaciona estrechamente con la Química.

Por otra parte, la Astronomía, una rama de la Física, tiene una ineludible relación con los seres vivientes porque su origen fue determinado por la evolución estelar. Cada átomo que forma parte de los seres vivientes se originó en una estrella. El Hierro con el que se forma nuestra hemoglobina se generó en el momento en que los núcleos atómicos de una estrella se fusionaron para formar elementos más pesados, entre ellos, el Hierro. Las supernovas, una de las fases finales en la evolución de las estrellas, nos proveen de toda la gama de elementos que encontramos en la Tabla Periódica de los Elementos.

En una estrella, como nuestro sol, un protón de hidrógeno (masa 1) se fusiona con otro protón de hidrógeno que decae para en neutrón  y crea un núcleo del deuterio (masa 2). El deuterio posee un protón y un neutrón. El deuterio es uno de los núcleos más abundantes de una estrella. Cuando otro neutrón se funde a un núcleo de deuterio, el nuevo núcleo tendrá un protón y dos neutrones y se conocen como tritio (masa 3). De esta manera, la fusión nuclear en la estrella continúa para formar Helio, Calcio, Carbono, Oxígeno, Hierro, etc. Sin embargo, los elementos más pesados no se crean en las estrellas jóvenes, como nuestro sol, sino en las estrellas más viejas que estallan como supernovas.

Así, podemos afirmar, con un alto grado de confianza, que los seres vivos en la tierra fueron generados por la explosión de una supernova o de muchas supernovas.

LOS VIRUS


¿SON LOS VIRUS SERES VIVIENTES?

Pensamos que, a estas alturas del avance de las ciencias, la controversia sobre si los virus son seres vivientes o son seres inertes ya debería haber terminado. Es muy claro que los virus son partículas inertes que quizás se originaron como desechos de las mismas células que después de miles o millones de años sirven como anfitrionas de esos desechos. Dado que los virus poseen una sección de ADN correspondiente al ADN del genoma completo de las células anfitrionas, tienen posibilidades de reproducción; sin embargo, como son seres inertes, no vivientes, los virus son incapaces de reproducirse por ellos mismos, a diferencia de los seres vivientes que sí pueden auto-replicarse cuando ocurre la exigencia para hacerlo.

Esta incapacidad de los virus responde precisamente a que ellos no experimentan el estado de la vida, pues de hacerlo, ellos podrían tomar la energía del ambiente en cualquier momento, dirigiéndola hacia estados específicos para hacer uso de ella en la producción de sus propias enzimas y auto-replicarse. Pero no, los virus no pueden ni adquirir energía del ambiente y, mucho menos, manipularla hacia procesos bioquímicos específicos. Los virus no hacen esto ni siquiera estando como huéspedes de una célula.
Por Wendy T. Noriega
La teoría más confiable y con más hechos a favor es la de que los virus en realidad no atacan a las células, sino que las mismas células los identifican como material propio, introduciéndolos al citosol y proporcionándoles los productos necesarios para su replicación. La generación de muchas partículas virales (reconocidas finalmente por la célula como materiales de desecho) provocan, en la mayoría de los casos, la destrucción de la célula anfitriona.

Las células cometen el mismo error con los priones, los cuales son fragmentos proteicos defectuosos que se generan dentro de las mismas células (que finalmente son destruidas por ellos), a partir de proteínas normales, como productos de desecho que se auto-replican usando las mismas rutas metabólicas de la célula que los contiene.
Por Wendy T. Noriega
Los virus son sistemas termodinámicos constituidos por partículas de ácidos nucleicos contenidos dentro de una cápsula generalmente hecha de proteínas, aunque algunos virus de ARN, como algunas partículas parásitas de plantas, estén desnudos, o sea, no contenidos por una cápside.

La particularidad de los virus es que si ellos se encuentran en un campo abiótico, ellos muestran las características de los seres inertes, pues no son capaces de capturar autónomamente la energía del ambiente para redirigirla hacia procesos metabólicos específicos ni hacia funciones definidas, por ejemplo, la reproducción, la respiración, la fermentación, etc. Sin duda, cuando los virus se encuentran en un campo abiótico son seres inertes.

Sin embargo, cuando los virus son colocados aleatoriamente en el campo biótico adecuado, siempre y cuando ese campo biótico sea compatible con las sucesiones genómicas de los virus, ellos son capaces de autoreplicarse, aprovechándose de la energía y de las moléculas catalíticas del medio biótico en donde ellos progresan como si fuesen parásitos.
Por Wendy T. Noriega
Éstas son las características macroscópicas de los virus por las cuales algunos biólogos los consideran como sistemas vivientes, mientras que otros biólogos consideran que los virus son simplemente sistemas inertes.

Ésto no es una cuestión de dogmas ni de creencias personales. Analicemos los hechos de una forma sencilla para obtener una conclusión coherente acerca del estado de energía de los virus.

1. Los virus no pueden ocupar posiciones en los campos de alta densidad de energía de manera autónoma.

2. La sucesión del material genético de los virus coincide con la sucesión de ciertas secciones del ADN o del ARN de las células anfitrionas o parasitadas, de aquí que se considere que los virus se hayan originado como productos de desecho derivados de las células que serían sus anfitrionas en el futuro.
Por Wendy T. Noriega
3. Los virus no poseen membranas, citosol o ATP sintetasa. Ya se ha demostrado que el citosol es la única fase de la materia que puede experimentar la vida y que el estado de la energía en la vida solo puede experimentarse en membranas especializadas que poseen ATP sintetasa (membrana celular de los procariotas, membranas internas mitocondriales y membranas tilacoidales de los cloroplastos).

4. Los virus no tienen mitocondrias, las cuales son organelos capaces de capturar y almacenar la energía para redirigirla hacia la ejecución de las muchas funciones de un verdadero ser viviente.

5. Los virus no poseen membranas plasmáticas, ni membranas internas, que pudieran experimentar la fuerza motriz protónica que es la que establece un potencial de membrana en forma autónoma (vida).

6. Los virus no poseen membranas capaces de ser excitadas por choques con fotones para capturar la energía liberada después de la colisión y mantener un potencial de membrana continuo que permita usar esa energía capturada en la síntesis de moléculas más complejas para almacenar la energía de activación llevada por los fotones.
Por Wendy T. Noriega
7. Los virus no adquieren vida durante su estancia parasitoide en las células anfitrionas, dado que la vida no puede transferirse ni infundirse, sino que los virus son dirigidos por las mismas células anfitrionas para hacerlos coincidir con sus propias características macroscópicas que no tienen nada ver con el estado de la vida, sino con otros microestados experimentados por las moléculas auto-catalíticas (los ácidos nucleicos, las proteínas catalíticas, las enzimas, etc.).

8. El estado de la vida sólo puede ser experimentado y sólo puede ser mantenido por un arreglo específico de la materia, es decir, sólo por estados con posiciones y movimientos específicos de las moléculas completamente incorporadas y formando biomembranas.