BIOLOGÍA CELULAR, CICLO CELULAR, Esquemas y mapas conceptuales de Biología

¡Descarga BIOLOGÍA CELULAR, CICLO CELULAR y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Biología solo en Docsity! Unidad. de aprendizaje 11: Nábiraleza bioquimica y Stiucbira cular de la vida Niveles de organización de la materia y energía Los seres vivos y la materia inanimada tienen varios niveles de organización. Cada nivel constituye los cimientos del nivel superior y cada nivel superior incorpora componentes de todos los anteriores. NIVEL DE ¿QUÉ ES? IMAGEN ORGANIZACIÓN Átomo Partícula más pequeña de un elemento que conserva todas las propiedades de este. Molécula Combinación de átomos, el cuerpo de los seres vivos está compuesto por moléculas complejas llamadas moléculas orgánicas (carbono e hidrógeno) Célula La mínima Unidad de la vida Tejido Grupo de células semejantes se combinan y desempeñan una función específica Órgano Estructura compuesta por varios tipos de tejido que forman una unidad funcional Sistema de Dos o más órganos que ejecutan juntos una función aparatos específica del organismo Organismo Ser vivo compuesto por muchas células molecular Población Miembros de una especie que viven en la misma zona Especie Organismos muy parecidos que pueden reproducirse y tener descendencia Comunidad Dos o más poblaciones de especies diferentes que viven e interactúan en la misma zona Ecosistema Una comunidad más su ambiente abiótico Biosfera Parte de la tierra habitada por los seres vivos. Incluye seres vivos y componentes abióticos Niveles de organización en una jerarquización biológica Niveles de organización Químico Biológico Átomo Célula | Elemento Tejido Molécula Órgano Compuesto Sistema Organismo Ecológico Especie Población Comunidad Ecosistema Biosfera Macronutrientes o primarios Carbono Concentración: 25% Se encuentra: diamante, grafito, esqueleto de biomoléculas Hidrógeno Concentración: 65% Se encuentra: aire y emanaciones volcánicas Oxígeno Concentración: 9% Se encuentra: atmósfera y agua Nitrógeno Concentración: 7% Se encuentra: proteínas Fósforo Concentración: 0.31% Se encuentra: aminoácidos Azufre Concentración: 1% Se encuentra: ácidos nucleicos y en el ATP Micronutrientes o secundarios Magnesio Concentración: 0.1% Se encuentra: clorofila Sodio Concentración: 0.2% Se encuentra: conducción del impulso nervioso Potasio Concentración: 0.4% Se encuentra: contracción muscular Calcio Concentración: 0.15% Se encuentra: contracción muscular, agua e impulso nervioso Cloro Concentración: 0.2% Se encuentra: balance del agua Oligoelemento Concentración: en conjunto menor al 0.01% Se encuentra: Fe, |, Mn, Cu, Co y Zn Biomoléculas Son los compuestos químicos que forman la materia viva. Resultan de la unión de los bioelementos por enlaces químicos entre los que destacan los de tipo covalente. Se distingue entre: e Biomoléculas inorgánicas * Biomoléculas orgánicas Moléculas inorgánicas Son características de la materia inerte, pero se encuentran también entre los seres vivos. No poseen átomos de carbono o este, si aparece, no forma cadenas con otros carbonos y con hidrógenos. Los compuestos inorgánicos son aquellos que están formados por distintos elementos, aunque su componente principal no siempre es el carbono. * Son el agua, las sales minerales y algunos gases que pueden desprenderse o utilizarse en el transcurso de las reacciones químicas de las células como el oxígeno (02) y el dióxido de carbono (CO2). Agua Compuesto inorgánico más abundante en la biosfera y en la materia viva. Aunque se considera que la materia viva contiene % partes de agua, excepcionalmente pueden encontrarse porcentajes muy bajos como en algunas semillas (5 95) o porcentajes muy altos, como en medusas (25 %). Estructura química + Molécula triatómica: compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno unidos mediante enlaces covalentes + Molécula con estructura bipolar: el núcleo (el más grande y con mayor número de protones) puede atraer a los electrones de manera más intensa que el otro u otros núcleos, porque el primero tiene una carga positiva mayor. Esta situación produce un enlace covalente polar. + El núcleo del oxígeno atrae electrones con mayor intensidad que el núcleo del hidrógeno, así que el oxígeno de una molécula de agua es negativo y cada hidrógeno es positivo: PpoLo — Oxígeno 3 2 , » 3 LL WN 140 AP 9" 5 > > 5 _ 0 eE o 95,84 pm Hidrógeno HH Hidrógeno Agua (HO) POLO+ POLO + *El agua es un ejemplo de enlace covalente polar. Los átomos iguales se unen mediante enlaces covalentes no polares, formándose moléculas eléctricamente neutras. En este tipo de enlace, los electrones son atraídos por ambos núcleos con la misma intensidad, generando moléculas cuya nube electrónica es uniforme. Áromo de for Áromo de for *Las moléculas de flúor e hidrógeno son ejemplos de enlaces covalentes no polares. Comoresultado de la naturaleza polar de la molécula de agua, se establece una atracción electrostática entre la carga parcial negativa del oxígeno de una molécula y la carga parcial positiva de Un átomo del hidrógeno de otra molécula; esta unión electrostática entre las moléculas de agua se conoce como enlace o puente de hidrógeno. Debido a sus abundantes “Puentes de Hidrógeno”, las moléculas de agua tienen gran fuerza de cohesión, lo que determina sus constantes físico — químicas (punto de fusión, punto de ebullición, etc.) . Y LS Enlaces de sl hidrógeno Funciones generales del agua: + Elagua esel vehículo de entrada a la célula de los nutrientes y sustancias necesarias para su supervivencia. + Por ser el mejor solvente que existe, favorece las reacciones químicas de los procesos metabólicos. + Forma parte de los sistemas coloidales que se encuentran en la materia viva (citoplasma). + Eselmedio en el cual se eliminan los productos de desecho del metabolismo. Sales minerales Son moléculas inorgánicas que deben obtenerse en la dieta, ya sea en los alimentos o disueltos en agua, ya que el cuerpo no puede fabricarlos. o Son elementos que el cuerpo requiere en cantidades bastante pequeñas. Su función es reguladora, no aportan energía. Clasificación + Macrominerales: (calcio, fósforo, sodio, cloro, magnesio, hierro y azufre) son minerales esenciales y se necesitan en mayor proporción que otras sales. + Microminerales o elementos traza: son también esenciales, pero el organismo los requiere en menor cantidad (zinc, cobre, yodo, cromo, selenio, cobalto, molibdeno, manganeso y flúor), por lo que no hay tanta posibilidad de que se produzcan déficits. Moléculas orgánicas Son aquellas que tienen Un esqueleto de carbono, algunos átomos de hidrógeno y otros elementos secundarios. El término orgánico, deriva de la capacidad de los orgarismos vivos de sintetizar y usar esas moléculas Carbohidratos Moléculas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno en proporción aproximada de 1:2:1 [excepcionalmente pueden tener otros elementos). Los carbohidratos también son llamados azúcares, glúcidos o hidratos de carbono. Fórmula general Todos los azúcares en su estructura, contienen dos tipos de grupos funcionales: + Grupo alcohol o hidroxilo (-OH): Compuesto de oxígeno e hidrógeno. Se encuentra unido a todos los carbonos de la molécula, excepto a uno. + Grupo carbonilo: (C=0) Consiste en un átomo de oxigeno con un doble enlace a un átomo de carbono; de acuerdo a su posición el grupo carbonilo se nombra como: Y” Grupo dldehído: Cuando el grupo carborilo está en el extremo de la cadena, en este caso se trata de un carbohidrato que recibe el nombre de aldosa. Y Grupo ceto o cetona: Cuando el grupo carbonilo está en cualquier otra posición, en este caso se trata de un carbohidrato que recibe el nombre de cetosa. ALDOSAS CETOSA D-gliceraldehído L-gliceraldenído Dihidroxiacetona AR «QUE BEA co ¿nn + Monosacáridos: Son azúcares simples que contienen de 3 a 6 átomos de carbono. Pueden ser: Y Triosas (3 carbonos) Y Tetrosas (4 carbonos) Y Pentosas (5 carbonos) Y Hexosas (6 carbonos) Clasificación De acuerdo a la posición del grupo carborilo en la cadena, los monosacáridos se clasifican en aldosas y cetosas. H—C—0H ] 4 : OH Le | hidroxilo NOMBRE EJEMPLOS * Triosas Gliceraldehído = Tetrosas Eritrosa Aldosas Pentosas Ribosa * Hexosas Glucosa, manosa, Galactosa * Triosas Dihidroxiacetona Cetosas —m Tetrosas Eritrulosa * Pentosas Ribulosa = Hexosas Fructosa ¡iclacón de un monosacirido grupo carbomilo 0 í nom Ho coo A —= Ku AN Hom H-com on Glucosa (forma abierta) anómeros cíclicas Hon So a o 4 Ho Ao om E 4 Disacáridos: Son carbohidratos formados por la unión de dos azúcares simples o monosacáridos, enlazados mediante síntesis por deshidratación: Y Síntesis de Un disacárido por deshidratación 2.0 —-0.0 enlace e 1-4 ghcosídico glucosa + ghucosa > malosa + agua Y” Degradación de un disacárido por hidrólisis HO a o a 9 37 So En a .-Py.00 + 10 md om mo mol on no bn Disacárido monosacárido monosacérido Ejemplos Componenetes Nombre común Disciridos uo . CH.Om ca pz Sacarosa Glucosa + Azúcar AA HO LO o (1 % fructosa ordinario de E NS y] hn Y Da mesa Ci : $e Lactosa Glucosa + Azúcar de la Sacarosa Laciosa galactosa leche Maltosal Glucosa + Azúcar Hno CO glucosa presente en la cebada o malta JA IA 04 CN ADA, ón de Matosa Celobiosa + Polisacáridos: Son carbohidratos formados por cadenas lineales o ramificadas de unidades repetidas de azúcares simples. E LEA El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia en las plantas, y Almidón — proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. hno Químicamente esta formado por cadenas de unidades repetidas de GLUCOSA. El glucógeno es un polisacárido de reserva energética de los Glucógeno animales, almacenáncose en el hígado y en el músculo. Químicomente está formado por cadenas altamente ramificadas de unidades de glucosa. ; - ( La celulosa es la biomolécula orgánica más abundonte, ya que ante crger Celulosa constituye la mayor parte de la biomasa terrestre. Químicomente la celulosa es un polisacórido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa que constituyen la pared celular de los vegetales. La quitina es uno de los componentes principales de las paredes celulares de los hongos y del resistente exoesqueleto de los Quitina artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos). Químicomente es un polisacárido lineal, compuesta de unidades de acetilglucosamina, monosacárido que contiene un grupo amino (- NHo]. Funciones generales de los carbohidratos + Obtención de energía: La glucosa es la principal fuente energética para la célula. * Son componentes básicos de los ácidos nucleicos (ribosa y desoxirribosa) e Funcionan como materiales de reserva energética tanto en las plantas (almidón) como en los animales (glucógeno). e Son parte fundamental en la estructura de plantas (celulosa), animales (quitina), Bacterias (mureina), etc. Lípidos Compuestos orgánicos, caracterizados por ser sustancias insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos. Formados principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Fórmula general Los lípidos presentan en su estructura grupos funcionales earboxilo. HHHHHHHHHHHHHA.A IN A ET ERE HHAHHHHHHHHH,HH,.H.O.RO ácido palmítico aRuRO FUNCIONAL CARBOXILO *Los ácidos grasos forman parte de los lípidos y son cadenas de hidrocarburos que varían en longitud (4-30 átomos de carbono). Alanina — Glicina — Tirosina Ácido Glutámico Valina Serina Clasificación + De acuerdo a su estructura: Estructura primaria Estructura secundaria Estructura terciaria Estructura cuatemaria Y Y Y Y Nivelos de organización de las proteinas Estructura primaria de las proteínas Es la sequencia de una cadena de aminoácidos Hoja plegada Hélico alta. HEMOGLOBINA ocurre cuando los amingácidos en la socuoncia a a Estructura secundaria de las proteínas interactúan a través de enlaces de hidrógeno a Estructura terciaria de las proteínas ocurre cuando ciertas atracciones ostán presontes y, Oro NAlCOS ATA y nojas plagadas. Jobina grupo hemo (protema) Estructura cuaternaria de las proteínas 8 una protoína que consisto de más de una cadena de aminoácidos. + De acuerdo a su solubilidad: Y Proteínas Globulares: Son proteínas solubles en agua. Ejemplos: Proteínas de la sangre (hemoglobina, albúmina, inmunoglobulinas, fibrinógeno, enzimas, hormonas, etc) y proteínas de las membranas celulares. Y Proteínas Fibrosas: proteínas insolubles en agua, generalmente forman fibras resistentes. Ejemplos: colágena, queratina, miosina, actina, etc. + De acuerdo a sus componentes: Y Simples: Proteínas formadas exclusivamente por aminoácidos Y Conjugadas: Proteínas formadas por aminoácidos y otros componentes como P, S o elementos metálicos como Ca, l, Fe, etc. Funciones generales de las proteínas +. Proteínas estructurales Y Proteínas que forman la estructura de células y tejidos de plantas y animales. Y Ejemplos: colágena, elastina, queratina (forma el pelo, uñas, pezuñas y capa externa de la piel), etc. + Proteínas de transporte Y Ejemplos: hemoglobina (transporta O2 en sangre), albúmina (transporta ac. Grasos en sangre), etc. +. Proteínas de defensa Y Ejemplos: inmunoglobulinas o anticuerpos, fibrinógeno (coagulación de la sangre), etc. +. Proteínas contráctiles o de movimiento Y Ejemplo: dineína y tubulina de cilios y flagelos, actina y miosina del músculo, etc. + Proteínas que actúan como mensajeros quíl Y Se conocen como Hormonas Y Ejemplos: insulina, glucágon, GH, etc. + Proteínas que actúan como toxinas Y Ejemplos: toxinas que secretan algunos microorganismos como los que producen algunas enfermedades como: Difteria, Cólera, Botulismo, Tétanos, etc. + Proteínas que actúan como enzimas Y Son proteínas sintetizadas por la célula viva, que cataliza o acelera una reacción química termodinámicamente posible. Y Ejemplos: amilasa (almidón), pepsina (proteínas), carboxilasa (aa), sacarasa (sacarosa), etc. icos Ácidos nucleicos Son moléculas orgánicas complejas, básicas para la transmisión de la información genética, localizadas en el núcleo de la célula. Están formados por los elementos C, H, O, N, P. Fórmula general pu Los ácidos nucleicos están constituidos por unidades fundamentales AR llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está formado por tres “bol 7 componentes: Sia e Pentosa HO ? o + Grupo Fosfato no-P-0- e Basenitrogenada MA A/A OH 0H Nucleotido de adenina Las bases nitrogenadas pueden ser de dos tipos: yu NON nou Sea e Púricas: A oe Y Adenina eo e Y Guanina ? as A E . dicas: AN, op Y Tirina Wo oa Y Citosina Oui . Y Uracilo Clasificación A + DNA (ácido desoxiribonucleico) Es un polinucleótido constituido por una desoxiribosa, un grupo fosfato y las bases nitrogenadas adenina, guanina, citocina y timina. El ADN está formado por dos cadenas apareadas a manera de “doble hélice”. Anexo a las cadenas del DNA, existen proteínas asociadas que reciben el nombre de histonas. La secuencia de bases nitrogenadas dentro de la estructura del DNA, es diferente en cada especie, lo cual proporciona Un mensaje genético específico. Las codenos se aparcan a Base pais través de sus bases Adenine — Thymine —— nitrogenadas mediante enlaces llornados: a PUENTES DE HIDRÓGENO Guanine — Cytosine ADENINA: mum TIMINA Sugar phosphate backbone GUANINA - CITOCINA + RNA (ÁCIDO RIBONUCLEICO) Polinucleótido, que, a diferencia del DNA, está integrado por una sola cadena. El ARN está compuesto por una ribosa, un grupo fosfato, y las bases nitrogenadas adenina, guanina, citocina y uracilo. Existen tres tipos diferentes de RNA, sin embargo, todos ellos están involucrados en la transmisión de la información genética: + RNA ribosomal (ARNr): Forma los ribosomas y constituye el 80 % del RNA celular. + RNA de transferencia (ARNt): Se localiza en el citoplasma y constituye el 15 % del RNA celular Vitamina Bo (piidoxina) Acido fólico Vitamina By Cola Vitamina € -fácido as a Vitarmirsa K E ñ Fuentes en la dieta Leche, came, pan Ampliamente dstibuda en alimentos Higado, carne segra, «cereales, leguminosas Carne, verduras, cereales integrales Leche, carne Leguminosas, werduras, tngo integral Carne, huevo, lácteos Leguminosas, verduras, came ema de huevo, higado, cereales, leguminosas Cítncos, tomates, pimientos y <hiles swerdes. Beta cároteno en verduras verdes, amianillas y rojas Retinol añadido a lácteos Aceite de higado de bacalso, huevo, Semilas, verduras de hoja verde, margarinas, manteca Verduras de hojas verdes Producto de bacterias intestinales. Postulados de la teoría celular Teoría celular Funciones en el cuerpo Coenzima en reacciones metabólicas Constituyente de coermimas en el metabolismo energético Constituyente de dos coenzimas del metabolismo energético Ceerzima en el metabolismo de amino3odos e de la coonzima A, participe en el metabolismo. energético Coenzima del metabolismo de acidos nucleicos y Coenzma en el metabolismo de dedos nucdeicos Coenzimas requeridas para la sintesis de grasas, metabolismo de aminoácidos y oemación de glucógeno Mantenimiento de carrilagos, huesos y dentina ftejdo duro de las dientes), sintesis de colágeno Constituyente del pigmento visual Mantenimiento de tejidos eprteliales Promueve el crecimiento y mineralización de los huesos Aumenta la absorcón de calcio Antiexidante, evita daños celulares Importante en la coagulación de le sangre Sintomas de deficiencia Beriberi (dabilidad muscular, cambios en nervios periféricas, edema, insuficiencia cardiaca) Labios grietas en las comia de la boca, esos Ceres Pelagra Cesones cutáneas y gastrointesti- nales; nerviosismo, desórdenes mentales) Irrítabiiddad, convulsiones, DOS muscidares, dermatitis, Cálculos renales Fatiga, pertuhaciones del sueño, merma de cocránación Anemia, perturbaciones gastroíntest- nales, diarrea, retardo del crecimiento, defectos congénitos Anemia perniciosa, desórdenes neurológicos Fatiga, depresión, náusess, dermatitis, dolor muscular No se han informado en el ser humano pe OS dela as Eo mes Ceguera nocturna, ceguera permanente Raquitismo (deformaciones seas) en niños; deterioro esquelético Posiblemente anemia Sangrado, hemorragias internas. Es la teoría que propone que todos los seres vivos están compuestos por células. Fue propuesta por Schleiden y Sechwann entre los años 1838 y 1859 y se considera una teoría clave para el nacimiento de la biología celular. Concluyen que la célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Postulados actuales 1. Todos los seres vivos están compuestos por una o más células (Unidad estructural). 2. Una célula realiza todas las reacciones químicas necesarias para el mantenimiento de la vida (unidad funcional). 3. Toda célula procede de otra ya preexistente, lo que permite la transmisión de caracteres de generación en generación. Componentes celulares Estructura y función de la membrana celular Modelo de Membrana celular: “Mosaico Fluido" S. J. Singer / G. L. Nicolson (1272) Funciones generales de la membrana celular Aislar el contenido de la célula del ambiente exterior. Regular la entrada y la salida de materiales de la célula. Permite la interacción con otras células y con el ambiente extracelular. Las membranas celulares son semipermeables y selectivas. Tipos de transporte a través de la membrana 1. Transporte pasivo Tipo de proceso en el cual no existe gasto de energía por parte de la célula. El movimiento es a favor de un gradiente de concentración. Ejemplos: e Difusión simple e Osmosis e Difusión facilitada usión simple Es el paso de moléculas de un área de mayor concentración a otra área de menor concentración. simple diffusion. e Crystalotay Difusion o water Equal cistibution e fluid) pa 16 placas in water Bayo molocules moles results Osmosis Es el paso de un solvente (generalmente agua), a través de Una membrana semipermeable, de Un área de menor concentración a un área de mayor concentración. or: (5) Hypertonic solution. (e) Isotonic solution. Solución Solución concentrada divida (A solutos) (Y solutos) —h Moléculas E del soluto. Membrana semipermeable Mat yateross Nonetlss or gn as Difusión facilitada Tipo de difusión que facilita el transporte de moléculas de gran tamaño. Puede ser de dos formas: 1) Proteínas de canal 2) Proteínas portadoras homes y Envcanal crol v amirodcdos, 0 v . Pi Sormenenta Pra 0 srotlnas paqueñas La crol portadora cambia de forma, trans lamoécuia al otro lado de la La proteina portadora, recupera y foma cria! 2. Transporte activo Proceso fisiológico que demanda un gasto de energía por parte de la célula. El movimiento de moléculas se lleva a cabo en contra de un gradiente de concentración. El transporte activo puede ser de dos formas: Nucléolo Estructura e Corpúsculo granular más o menos redondo que se localiza en el interior del núcleo. e Está formado por ARN y Proteínas. e Enelnucléolo se distinguen las siguientes partes: Y” Centro fibrilar: formado por una o varias Y Regiones fibrosas: generalmente en el interior. Y Región granulosa: generalmente en la periferia Función + Formación o síntesis de las subunidades de ribosomas. e Losribosomas se forman en la región fibrilar y maduran en la región granular. Ribosomas Estructura e Estructuras de forma esferoide. + Son gránulos formados por ARN y proteínas. + Pueden estar libres o aislados en el citoplasma, pueden agruparse en cadenas para formar polisomas o se pueden encontrar filos a las membranas del retículo endoplasmico. + Enlas células eucariotas tienen Un coeficiente de sedimentación de “80 S”, con dos subunidades: “40 S” y “60 S”. + Enlas células procariotas, el coeficiente de sedimentación es de “70 S”, con dos subunidades: 50 S” y “305”. Función + Síntesis de proteínas + Las subunidades ribosómicas solo alcanzan su forma funcional final cuando sean transportados a través de los poros nucleares al citoplasma. Están formados por ARNr y proteinas rbosomales Membraga nuclear Las proteínas ribosomales se Subunidad pequeña sintetizan en el citoplasma y pasan al nucléolo El ARN r se sintetiza en el núcleo Las dos subunidades nbosomales salen al citoplasma donde se ensamblan Los ribosomas intervienen en la síntesis de proteínas ensamblando los aminoácidos según el orden predeterminado por la secuencia de bases del ARNm Proteinas ribosomales Ensamblaje del ribosoma Retículo endoplásmico Estructura e Consiste de una red de membranas internas interconectadas, que forman un laberinto de sacos aplanados y canales. e Elretículo endoplásmico (rea) deriva de la membrana externa del núcleo y se extienden dentro del citosol. e Existen dos tipos de Retículo Endoplásmico: y Rugoso: Presenta ribosomas asociados en la superficie externa. Y Liso: Carece de ribosomas en la superficie externa. Función + —R. E. Rugoso: Síntesis y transporte de proteínas e R.E. Liso: Produce hormonas esteroides (estrógenos y progesterona), almacén de proteínas y Calcio (Cel. Musculares) y síntesis de lípidos como fosfolípidos y colesterol. Complejo de Golgi Estructura Conjunto especializado de membranas que tienen el aspecto de una pila de sacos aplanados o cisternas intercomunicado y lleno de fluidos. Función e Modifica, clasifica y empaca proteínas producidas en el Retículo endoplásmico rugoso, como por ejemplo enzimas, hormonas, anticuerpos y otros materiales de secreción. + Producción de lisosomas. Vacuolas Estructura e Sacos membranosos, generalmente de forma esférica. Función e Son estructuras donde se almacenan diferentes materiales celulares: Y” Vacuolas digestivas o dlimenticias: Almacenan materiales ingeridos o alimentos. Y” Vacuolas de excreción: Almacenan desechos producto de la digestión celular. Y” Vacuolas de secreción: Almacenan productos de secreción. Lisosomas Estructura e Sacos membranosos, generalmente de forma esférica. e El lisosoma puede ser primario (cuando solo contienen enzimas) o secundario (cuando contiene enzimas y nutrientes. Resultan de la unión de Un lisosoma primario y Una vacuola digestiva). Función: e Contienen enzimas para hidrolizar proteínas y otros materiales. Participan en la digestión celular. Mitocondrias Estructura + Organelos de forma esférica, ovalada o alargada. + Poseen una doble membrana. La membrana externa es lisa, mientras que la interna forma pliegues profundos llamados crestas. e Las membranas de la mitocondria contienen dos espacios llenos de líquido: el espacio intermembranoso entre las membranas interna y externa y la matriz, que es el compartimento interior, por dentro de la membrana interna. Función + En elinterior de la mitocondria se llevan a cabo las reacciones generales de la respiración celular. + La mitoconadria transforma la energía alimenticia en energía química en forma de ATP, Útil para el metabolismo celular. ORGANELO Cloroplasto . Pared . celular Vacuola . central FUNCIÓN Estructura: Y Doble membrana Y Estroma Y Tilacoides a Grana ak Clorofila Función: Y Realizan la Fotosíntesis Estructura: Y Cubierta rígida formada por celulosa, externa a la membrana celular. Contiene poros Función: Y Protección, sostén y mantiene la forma celular Estructura: Y Saco membranoso lleno de agua Y” Ocupa la mayor parte de la célula vegetal Función: Y Regula la “presión de turgencia” Diferencias entre las células procariotas y eucariotas CÉLULA PROCARIOTA e Unicelulares e Tamaño: 1 el citoplasma a 10 micras El DNA es simple, circular y libre en IMAGEN arts de Peró car o Mertirt cs Ct Vgea CÉLULA EUCARIOTA Unicelulares o pluricelulares Tamaño:1 DINA dentro del núcleo Variedad de organelos O a 100 micras Pocos organelos Aeróbicos o anaeróbicos Generalmente inmóviles Reproducción asexual Ejemplos: Bacterias, arqueas y cianobacterias Aeróbicas Generalmente móviles Reproducción sexual Ejemplos: Células de algas, hongos, protozoarios, plantas y animales Unidad de aprendizaje 11: Procesos celubares Es la suma de todas las funciones que realizan los seres vivos a base de reacciones químicas reguladas por catalizadores biológicos llamados endmas y que actúan de acuerdo con los principios que rigen el comportamiento de la materia y la energía Metabolismo e La célula cambia constantemente por la adquisición de sustancias que transforma químicamente o que es necesario producir a partir de otras. + Elmetabolsmo en las células, permite su crecimiento, conservación y reparación. Rutas metabólicas + Anabolismo: Comprende funciones constructivas que aportan en forma constante energía y nutrientes para la síntesis de nueva materia viva. + Catabolismo: Comprende la función de destrucción, desdoblamiento o degradación de sustancias presentes en la materia viva. ATP anasousmo| + [9 +[7] +, ED moléculas simples molécula compleja ATP catasouismo PJ] —, M-+M+0 IAcacidS Comrlada moléculas simples A aataa+taa ¿> PROTEINAS c A GLUCOSA + FRUCTOSA ¿===> SACAROSA Cc El ATP y su importancia en el metabolismo e ELATP (trifosfato de adenosina o adenosin trifosfato) es la molécula portadora de energía más común en las células vivas. e La molécula de ATP interviene de forma importante en el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas. e ElATPesunnucleótido compuesto de una base nitrogenada, la adenina; un azúcar, la ribosa y tres grupos fosfato. e Casi todos los enlaces químicos del ATP, son enlaces covalentes “ordinarios”, pero las Uniones de los dos últimos grupos fosfato con el resto de la molécula, reciben el nombre de enlaces de alta energía. El ATP es una molécula inestable y su enlace fosfato se rompe fácilmente, liberando energía que la célula puede utilizar para efectuar reacciones químicas que requieran de energía (endergónicas), como por ejemplo la contracción muscular. La energía liberada en la célula mediante el metabolismo de la glucosa es utilizada para realizar la síntesis de ATP a partir de difosfato de adenosina (ADP) y fosfato inorgánico. El tiempo de vida de una molécula de ATP en una célula viviente es muy corto, porque este portador de energía continuamente se forma, se descompone en ADP y fosfato y se vuelve a sintetizar. Si fuera posible capturar todas las moléculas de ATP que usa Una persona que pasa el día sentada ante un escritorio (en vez de reciclarlos), pesarían ¡40 Kg! Reacciones químicas del metabolismo Una reacción química se inicia con un conjunto de sustancias, llamadas reactivos y las convierte en otro conjunto productos. REACTIVOS PRODUCTOS ay + — de) + 29 Intercambios Todas las reacciones químicas se clasifican en dos categorías: Exergónicas: (del griego: “que libera energía), si los reactivos tienen más energía que los productos. Como consecuencia, la reacción libera energía. Ejemplo: combustión de la glucosa (respiración celular). Endergónicas: (del griego “que capta energía), si los productos tienen más energía que los reactivos. Como consecuencia, la reacción capta energía del exterior del sistema. Ejemplo: fotosíntesis. Reacciones acopladas Una reacción exergónica proporciona energía suficiente para realizar una reacción endergónica. Por ejemplo, la fotosíntesis, las plantas aprovechan la energía solar (de las reacciones exergónicas en el centro del sol) para impulsar la fotosíntesis endorgénica de las moléculas energéticas de glucosa a partir de reactantes de baja energía (dióxido de carbono y agua). Reacción exergónica Reacción endergónica soL > (—) 08 pH: El pH afecta la actividad endmática. Distintas enzimas funcionan en forma óptima a un pH bajo (ácido), a Un pH neutro o a un pH alto (básico). El efecto de un pH demasiado alto o demasiado bajo es parecido al efecto que tiene una temperatura alta sobre las proteínas. Como resultado de la desnaturalización, las endmas ya no controlan las reacciones. Concentración de sustrato: La actividad enzimática puede afectarse también por la concentración de sustrato. A medida que esta aumenta, la actividad enzimática aumenta hasta cierto punto. Pasado ese punto, que es distinto para cada endma, la actividad de la enzma deja de aumentar y se mantiene constante. Nutrición celular Es la serie de procesos por los cuales la célula obtiene la materia y energía necesaria para sus funciones metabólicas. Modalidades de la nutrición celular Autótrota Capacidad de nutrirse por sí mismo; elaboración de elementos nutritivos orgánicos a partir de materias primas inorgánicas. Fotosíntesis: Proceso de síntesis de carbohidratos a partir de bióxido de carbono y agua utilizando la energía radiante de la luz captada por la clorofila. Ejemplos: plantas, algas macro y microscópicas y cianobacterias. Quimiosíntesis: Tipo de nutrición autótrofa en la que los organismos (denominados quimio autótrofos) sintetizan materia orgánica utilizando la energía derivada de la oxidación de compuestos químicos inorgánicos, en lugar de utilizar la luz del sol. Y Bacterias nitrificantes que transforman por oxidación el amoniaco en nitritos y nitratos. Y Bacterias sulfurosas que oxidan el azufre en sulfato Heterótrota Organismos que no pueden sintetizar su propio alimento a partir de materiales inorgánicos y por lo tanto deben vivir ya a expensas de autótrofos o de materia en descomposición. n heterótrofa a nivel celular, implica varios procesos: Ingestión: Penetración del alimento. A nivel celular se efectúa por pinocitosis o fagocitosis. Digestión: Rompimiento de moléculas complejas para formar otras más simples, por medio de las enzmas de los lisosomas y otras estructuras celulares. Asimilación: Es la incorporación de materiales inertes a estructuras vivas, como ocurre con la síntesis de proteínas en el retículo endoplásmico. Desasimilación: Es la producción y acumulación de desechos metabólicos en las células. Excreción: Es la eliminación de desechos celulares por mecanismos de transporte activo o pasivo. Ejemplos de organismos con nutrición heterótrofa + Saprófitas: Se alimentan de materia orgánica en descomposición. Actúan como desintegradores en los ecosistemas. Por ejemplo, la mayoría de bacterias y hongos microscópicos. Tienenimportancia ecológica ya que forman el último eslabón de la cadena alimenticia. + Simbiótico: Relación cercana de larga duración entre dos especies diferentes. Los dos organismos están usualmente en contacto físico y al menos uno de los organismos deriva algún tipo de beneficio nutricio del contacto. y” Mutualistas: Son los seres que se prestan ayuda mutua, aunque a costa de perder su independencia. Es una relación cercana, íntima y estricta donde ambos organismos obtienen un beneficio reciproco. Por ejemplo, los líquenes (asociación de un hongo y un alga). Y Parásitos: Son organismos que viven a expensas de un huésped al que causan daño en su economía nutricional. Como ejemplos se mencionan algunas bacterias, hongos, protozoario, algunos tipos de gusanos y ciertos artrópodos. Y” Comensales: Son seres que viven a expensas de otros sin ocasionar daños a su economía nutricional, como en el caso de la flora bacteriana del intestino del hombre. SS Respiración celular Respiración celular aerobia Las células utilizan las moléculas de los alimentos como “combustible” respiratorio para generar energía química en forma de ATP que pueda ser utililada en el metabolismo celular. La liberación de energía del combustible respiratorio es regulada por las enzimas respiratorias. La respiración puede ser de dos tipos: + Aerobia: que requiere de oxígeno molecular + Anaerobia: que se realiza en ausencia de oxígeno. Respiración aerobia Se distinguen tres etapas: Glucólisis + La glucólisis consiste en una serie de reacciones enzimáticas que degradan una molécula de glucosa en dos de piruvato o ac. Pirúvico. + Serequiere a la glucosa como combustible respiratorio. + Selleva a cabo en el citoplasma de la célula. » La glucosa (CóH 1206) inicia Una serie de transformaciones al recibir a la primera molécula de fosfato con enlace de alta energía proveniente del ATP. + Ocurre una segunda fosforilación por intervención del ATP que hace que la molécula de ó carbonos se divida en dos moléculas de tres carbonos, el fosfato de dihidroxiacetona y el gliceraldehído 3 fosfato. Las dos moléculas, con la intervención de las enzimas respiratorias específicas llegan a transformarse en dos moléculas de ácido pirúvico. + Productos finales de la glucólisis: Y 2 ácidos pirúvicos Y 2ATP Y 2NADH 1, Se energza una molécula de glucosa por adición ATP de un fostalo de alta energía dol ATP. A 2. La molécula sufre una transposición sencilla para CaLa0 === ar e 3. Acontinuación se Incorpora un segundo fostato a de otro ATP. 000000 tructosa- 1,6-testostato e e 4. La molécula resultante, fructosa-1.8-bisfostato, A, sa divide en dos moléculas de tros carbonos cada de G3P. Cada una está ligada a un fostato. 000 000 5. El DHAP sufre una transposición a G3P. A partir il GP de este punto, hay dos moléculas de G3P que sufren idénticas reecciones. ?000 picaraldetído-3-tostato 6. Cada GIP sutre dos rescciones casi simunáneas. 2P Se donan dos electrones y un ¡on hidrógeno al ES NAD* para formar el portador “energizado” NADH. 2 MAD? y se uno un fostato inorgánico (P) al esqueleto de > moléculas resultantes de ácido 1 3-difosfogicarato tenen dos fosfatos de alta energia. 1,3-Aostoglicerato 7. Se transfiere un fostato de cada ácido difosfoglice- rato al ADP para formar ATP, para producir des ATP netos, Esta transferencia compensa los dos ATP ap) incaales consumidos en la actrwación de la glucosa. 8. Luego de una transposición más, se transtiero el 2A0P. Pp segundo fostato de cada tostoenofpinivato a ADP para tormar ATP, quedando piruvato como producto , frial de la glucólisis. May una ganancia neta de dos ATP por cada molécula de glucosa. [ Los portadores de electrones 10 NADH y 7 FADH, 06 aña enorga que se tormaron a parte. ela Quedan. omeción de so CoA ya | esco de Hunt se incorporan, Balance energético del proceso de respiración aeróbica Tanto la glucólisis como el ciclo del ácido cítrico producen cada uno dos moléculas de ATP. Las reacciones dentro de la matriz mitocondrial producen 8 moléculas de NADH y 2 moléculas de FADH2. Al ceder sus electrones al sistema de transporte de electrones, cada molécula de NADH produce tres moléculas de ATP, para un total de 24 ATP. Cada molécula de FADH2 produce dos moléculas de ATP, para un total de 4 ATP. Los electrones de las dos moléculas de NADH producidos en el citoplasma durante la glucólisis deben transportarse dentro de la mitocondria para llegar al sistema de transporte de electrones. En las células del miocardio y del hígado, este transporte es “gratis”; en la mayoría de las células, el transporte cuesta un ATP por cada NADH. Las dos moléculas “glucolíticas de NADH” por lo tanto producen ya sea 4 o 6 moléculas de ATP, dependiendo de la célula. Por lo tanto, la energía producida a partir del transporte de electrones es de 32 a 34 ATP. Incluyendo los 2 ATP que provienen de la glucólsis y los 2 ATP que provienen del ciclo del ácido cítrico, finalmente el total de energía producido a partir del metabolismo de la glucosa es de 36 a 38 ATP. Producción total de energía a partir del metabolismo completo de una molécula de glucosa: GLUCÓLISIS: = 2ATP 2NADH = 406 ATP CICLO DE KREBS: = 2ATP 8 NADH = 24 ATP 2 FADH2= 4 ATP. 36 a 38 ATP Fórmula química general de la respiración aeróbica CóH1206 + 602. ————————+6 CO + 6 H20 + 36 a38 ATP Respiración anaerobia o fermentación Se conoce también como FERMENTACIÓN. Se realiza en ausencia de oxigeno molecular Se inicia con la etapa de la GLUCÓLISIS igual que la respiración AEROBIA. En la respiración anaeróbica, el aceptor final de los e- del NADH no es el oxígeno sino el ácido pirúvico. + Después de la glucólisis, el ÁCIDO PIRÚVICO formado, puede seguir dos caminos: Fermentación alcohólica La fermentación alcohólica la realizan algunas bacterias y hongos microscópicos. El ácido pirúvico (CaH403) se degrada hasta formar dos moléculas de CO2 y dos moléculas de alcohol etílico (C2H¿0), más 2 ATP de energía. gs ee O Dd :00--0 + pá mn | pá A ermeratón) Fermentación láctica Se realiza en las células musculares de los animales, durante el ejercicio intenso, cuando el oxígeno no es suficiente; entonces el ácido pirúvico (CaH403) se vuelve aceptor del hidrógeno y se forma el ácido láctico o lactato (CaHsO3), 2 moléculas de CO» y 2 ¡egeneració ATP de energía. Cuando las células vuelven ó a tener oxígeno, el ácido láctico se 2 ENAD? 2 (NADH: 2 NADA 2 ENAD? transforma en ácido pirúvico y continúa su camino hacia el ciclo de Krebs. La conversión de ácido lúctico en pirúvico no ocurre en las células musculares que glucosa carecen de las enzimas necesarias, sino en y Ñ el hígado. € are También la llevan a cabo diversos microorganismos, entre ellos las bacterias que producen el yogur, la crema agria y el queso. El ácido láctico contribuye al sabor característico de estos alimentos. (glucólisis) (fermentación) piruvato lactato Con oxígeno: Cotucotsis >) Sin oxígeno: consiste en el inicio de la cuando no lo hay es la única respiración celular, que fuente de ATP y se le producirá mas ATP denomina fermentación. Pirúvico | Respiración >) Fermentación CO, y H,O Etanol - Láctico 36-38 ATP 2 ATP Fotosíntesis reacción lumínica y reacción obscura La reacción fotosintética se divide en dos etapas: REACCIÓN LUMINOSA Son reacciones dependientes de la luz (durante el día). Se llevan a cabo en las membranas de los tilacoides. En las reacciones luminosas, la clorofila y otras moléculas insertadas en las membranas de los tilacoides captan energía de la luz solar y convierten parte en energía química almacenada en las moléculas portadoras de energía ATP (adenosin trifosfato) y NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato). Las membranas de los tilacoides contienen muchas copias de los fotosistema | (genera NADPH) y fotosistema Il (genera ATP). Cada fotosistema está formado por unas 300 moléculas de clorofila y tienen tres componentes: Y” Complejo de producción de luz. Y Centro de reacción. Y sistema de transporte de electrones. También, en esta etapa, los enlaces de la molécula de agua se rompen y se libera oxigeno como subproducto, proceso que se conoce como FOTÓLISIS. Reproducción celular Ciclo celular Secuencia de estadios por los que pasa una célula entre una división celular y la siguiente. De acuerdo a la teoría celular establecida por el biólogo alemán Rudolf Virchoff en el siglo XIX, “las células sólo provienen de células”. Las células existentes se dividen a través de una serie ordenada de pasos denominados ciclo celular; en él, la célula aumenta su tamaño, el número de componentes intracelulares (proteínas y organelos), duplica su material genético y finalmente se divide. El ciclo celular se divide en dos fases: Fase Gi Fase S Fase G: Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula duplica su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, comoresultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos é- 8 horas Es la tercera fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis. FASE M: Es la división celular en la que una célula progenitora se divide en dos células hijas idénticas. Si el ciclo completo durara 24 horas, la fase M duraría alrededor de media hora (30 minutos). La Fase M consta de: Mitosis y citocinesis MITOSIS Tipo de división nuclear que deriva en dos células hijas, cada una de ellas con un núcleo que tiene el mismo número y tipo de cromosomas que la célula madre Profase Metafase Anafase Telofase Citocinesis En esta etapa los cromosomas (constituidos de dos cromátidas hermanas) se condensan en el núcleo. En el citoplasma se comienza a ensamblar el huso mitótico entre los centrosomas que contienen cada uno un par de centriolos. La membrana nuclear comienza a degenerar Comienza con el rompimiento de la membrana nuclear. Los cromosomas se unen al huso mitótico (mediante los cinetocoros o centrómeros) y se alinean en el ecuador de la célula. Comienzan a dividirse los cromosomas por sus centrómeros El centrómero de cada cromosoma, se divide completamente, dando lugar a dos cromátidas hermanas o dos cromosomas hijos, los cuales migran hacia polos opuestos de la célula. Ambos juegos de cromosomas llegan a los polos de la célula y adoptan una estructura menos densa (comienzan a descondensarse). El huso mitótico degenera y comienza a desaparecer. Posteriormente se forma en ambos polos la envoltura nuclear Finalmente, la célula divide su citoplasma y todos sus contenidos, mediante la formación de un anillo contráctil de actina y miosina produciendo dos células hijas, cada una con un juego completo de cromosomas. los distintos organoides citoplasmáticos se distribuyen equitativamente en ambas células hijas Meiosis Es Una de las formas de reproducción celular. Es un proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (mn). Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas primera y segunda división meiótica o simplemente meiosis | y meiosis Il. Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase. Célula Diploide (2n) MEJOSIS DNA PROFASE 1 E A TELOFASE 1 Cell Division 1 Division 2 zm TeLorASEn Cell Division 2 ¡OJOJO) Células Haploides (n) Tanto en plantas como en animales, la meiosis se lleva a cabo exclusivamente en la gametogénesis [formación de gametos). PROFASE | METAFASE | ANAFASE | TELOFASE | PROFASE Il METAFASE Il ANAFASE Il TELOFASE ll CITOCINESIS CITOCINESIS INTERFASE. Diferencias importantes con respecto a la mitosis: + Profase |: Existe intercambio de información genética, entrecruzamiento o quiasmas entre cromosomas homólogos. En las células humanas, cada par de homólogos forma de dos a tres quiasmas. Cromáidas ¡no hermanas. //,, homanes Tetrada: Crarsaras harólogos pareados son dos, entocruzamiento ciomálidas talawe Centómero + Anafase |: En esta etapa, no se divide el centrómero de los cromosomas. Los cromosomas homólogos, migran de forma íntegra hacia polos opuestos de la célula (esto es la causa de la reducción genética de 2n a n) Monimiento de cromosomas Estructura de las células germinales masculina y femenina CABEZA vaina de la cola núcleo centriolos mitocondrias acrosoma ro INTERMEDIO Formación del cigoto o huevo (2N) En los vertebrados existen tres tipos de CIGOTOS o HUEVOS: + MICROLECITOS: Y Poca cantidad de VITELO Y Ejemplo: Mamíferos + MESOLECITOS Y Mediana cantidad de VITELO Y Ejemplo: Peces y anfibios + MACROLECITOS Y Gran cantidad de VITELO Y Ejemplo: Reptiles y aves Después de la fecundación, el citoplasma del cigoto se vuelve ahora menos agitado y empieza el período de desarrollo del embrión (EMBRIOGÉNESIS). Primeras etapas del desarrollo embrionario La entrada del espermatozoide al óvulo y la consecuente formación del cigoto o huevo es el estímulo mecánico para que la célula huevo inicie la embriogénesis. El desarrollo embrionario animal se lleva a cabo en varias etapas: 1) Segmentación Es la división del óvulo fecundado por medio de procesos mitóticos, sin aumento de tamaño. La segmentación disminuye el tamaño celular; las divisiones celulares embrionarias omiten la fase de crecimiento durante la segmentación. En consecuencia, conforme se presenta la segmentación, el citoplasma de que se dispone es dividido en células cada vez más pequeñas, cuyos tamaños semejan a los del organismo adulto. Se identifican dos fases en la etapa de segmentación: Formación de la mórula Es la primera etapa de la segmentación en la cual se forma una masa sólida de células pequeñas llamada MÓRULA. La mórula es casi del mismo tamaño del cigoto. NO 9-0-0-8 CIGOTO (2n) MÓRULA Formación de la blástula Es la segunda etapa de la segmentación en la cual se forma una cavidad en la mórula, de tal manera que las células ya existentes pasan a ser la cubierta externa de una estructura hueca, con frecuencia esférica: la BLÁSTULA. En la bláóstula se pueden identificar tres regiones importantes: EMBRIOBLASTO, TROFOBLASTO y BLASTOCELE. Blastocele MÓRULA BLÁSTULA 2) Gastrulación La GÁSTRULA se forma cuando la blástula sufre uma invaginación gradual llamada BLASTOPORO, dicho hundimiento también forma un espacio llamado ARQUENTERÓN y las primeras CAPAS GERMINALES. La abertura creciente (blastoporo y arquenterón), está destinada a convertirse en el aparato digestivo; las células que limitan su cavidad reciben entonces el nombre de ENDODERMO. Las células que permanecen en el exterior reciben el nombre de ECTODERMO. Mientras tanto, algunas células migran entre el endodermo y ectodermo y forman la tercera y Última capa, el MESODERMO. Mesenchima secondario Ectoderma Endoderma Mesenchima =) Mesoderma primario