NIVEL FISIOLOGICO.
TRANSPORTE: ACTIVO Y PASIVO.
Membrana, Estructura y función
Las células eucarióticas se caracterizan por presentar una membrana externa que protege a los organelos: también posee membranas internas a partir de las cuales se originan los organelos celulares con membrana.
En las células se realizan actividades metabólicas es decir los azúcares se rompen para liberar energías se sintetizan proteínas a partir de materiales simples y se producen diversos materiales de desechos.
Las sustancias pueden atravesar una membrana celular de tres maneras diferentes:
* Por difusión a través de los poros de la membrana
* por transporte activo a través de la membrana mecanismo en el cual sistema máticos y sustancias portadoras especiales transportan las substancia a través de ella.
* Por pinocitosis mecanismo por el cual la membrana en realidad rodea la parte de líquido extracelular y su contenido.
El mecanismo de producción de la fagocitosis es casi idéntico al de la pinocitosis, solo que es diferente el volumen de la partícula o partículas que van a ser englobadas o ingeridas.
Las vesículas pinosíticas son tan pequeñas que solo pueden verse con el microscopio electrónico, mientras que las partículas fagocíticas a veces son centenares de veces más voluminosas y suelen observarse fácilmente con el microscopio compuesto.
La membrana celular es una estructura delgada y elástica que tiene un grosor aproximado de 75 - 100 Angstrom. Consiste casi por completo de proteínas y lípidos, a las primeras corresponde aproximadamente 60% y 40% de lípidos. Se presentan principalmente en una clase llamada estromatina proteína estructural insoluble que posee propiedades elásticas.
Los fosfolípidos integran la matriz principal de la membrana, están formados básicamente por una cabeza hidrofílica y una cola hidrofóbica: la primera de ellas constituida de lípidos del grupo fosfato y la segunda de naturaleza lipídica.
La membrana celular es porosa, posee diminutos poros que atraviesan la membrana de un lado a otro. Estos poros no se han observado ni con el microscopio electrónico sin embargo experimentos funcionales para estudiar movimientos de sustancias entre los líquidos extracelulares e intracelular han comprobado difusión libre de moléculas con diámetros de unos 8 angstrom aproximadamente.
Por estos poros las sustancias insolubles el lípidos de tamaño muy pequeño, de la índole de moléculas de agua y urea pasan con relativa facilidad entre el interior y el exterior de la célula.
Las sustancias son transportadas a través de las membrana celular por dos procesos principales
Difusión: significa desplazamiento de sustancias al azar, provocado por el movimiento cinético normal de la materia.
Transporte activo: significa desplazamiento de sustancias o consecuencias de procesos químicos que proporcionan energía, causa del movimiento.
Algunas sustancias son muy insolubles en los lípidos, y sin embargo pueden atravesar la matriz lipídica por un proceso llamado difusión facilitada.
Difusión a través de poros de la membrana
Algunas sustancias como el agua y muchos iones disueltos parecen atravesar agujeros en la membrana celular denominados poros. El diámetro de los poros limita la entrada de moléculas muy grandes, como los azúcares incluyendo la glucosa, mientras que las moléculas de agua urea y el ión cloruro pasan con facilidad porque son mucho menores que el tamaño del poro.
El efecto de difusión de moléculas y iones a través del poro de la membrana.
Los poros agrandados que se producen cuando hay deficiencia de calcio en el líquido extracelular provocan difusión excesiva de los iones, lo cual tiene por consecuencia una descarga nerviosa espúrea en todo el cuerpo.
Ejemplo es el aumento de la hormona antidiurética secretada por el hipotálamo, la cual tiene un efecto particularmente importante sobre las membranas que revisten los túbulos renales haciendo que aumenten el diámetro de poro, lo cual permite que el agua y otras sustancias difundan saliendo de los túbulos y regresen fácilmente a la sangre.
Ósmosis
El proceso de difusión neta del agua causada por una diferencia de concentración de agua recibe el nombre de ósmosis.
En la figura de ósmosis se señala que es mayor el número de moléculas de agua que chocan contra los poros del lado izquierdo, donde hay agua pura que contra los poros del lado derecho donde la concentración acusa ha disminuido.
Presión osmótica
Es la cantidad de presión necesaria para interrumpir la ósmosis completamente, por ejemplo si se le aplicará determinada presión a la solución de cloruro de sodio, la ósmosis de agua hacia dicha solución pudiera hacerse más lenta o incluso interrumpirse.
Una solución colocada por fuera de la célula, no causa ósmosis en ninguna dirección a través de la membrana celular se dice que es isotónica con los líquidos corporales.
El equilibrio osmótico de los líquidos extracelulares e intracelulares
Los líquidos intracelular y extracelular pueden estar en equilibrio osmótico constante: es decir concentración osmótica de sustancia no de no di fusibles en ambos lados de la membrana casi idéntica.
Depende de si las concentraciones se tornan desiguales, entonces ocurre rápidamente ósmosis de agua por la membrana celular, de manera que se restablece el equilibrio muy pronto en escasos segundos.
Transporte Activo
El transporte activo es similar para todas las sustancias y que depende de portadores la siguiente figura ilustra el mecanismo básico de una sustancia "S" que penetra desde la superficie exterior de la membrana donde se combina con el portador "C" en la superficie interna de la membrana "S" se separa del portador y queda libre en el interior de la células "C" se vuelve a la parte externa nuevamente para captar más "S" sucesivamente lo necesario para la célula.
Inmediatamente se observa la similitud entre este mecanismo de transporte activo y el de la difusión facilitada, la diferencia radica en que en el curso del transporte activo se proporciona energía al sistema, de manera que pueda tener lugar contra una diferencia de concentración.
Se puede resumir que la función de la membrana celular es permitir el paso de sustancias a través de ella de manera selectiva mediante tres tipos de mecanismo:
Transporte pasivo: La membrana permite el paso de sustancias sin que la célula tenga que gastar energía existen dos tipos de transporte pasivo en este caso especial
La difusión: es el movimiento de sustancias o iones de una región de mayor concentración a otra de menor concentración.
Transporte activo: es el proceso mediante el cual las células obtienen energía para mover sustancias moléculas contra un gradiente de concentración.
Endocitosis: es el proceso mediante el cual las células obtienen materiales grandes que no pueden pasar a través de la membrana celular.
Existen dos tipos de endocitosis.
Pinocitosis: es un proceso mediante el cual la célula puede adquirir partículas pequeñas o gotas de líquidos; mientras que la fagocitosis es el paso de materiales sólidos grandes a la célula: ejemplo los glóbulos blancos del hombre fagocitan a las bacterias.
Osmeosis.
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METABOLISMO CELULAR
El metabolismo celular es una serie de reacciones químicas que ocurre dentro de la célula, para la obtención de energía suficiente y necesaria para realizar sus funciones vitales y mantener su estructura.
Las reacciones metabólicas que ocurren en el interior de la célula, liberan materiales y energía que permiten que las células, puedan crecer y desarrollarse e incluso reparar si es necesario alguna estructura celular.
Proporciona esencialmente toda la energía liberada de los alimentos, la cual se convierte en calor. El gasto metabólico de energía se mide en calorías medida que también se expresa el valor energético de los alimentos.
El metabolismo celular se divide en:
Anabolismo: comprendo una serie de reacciones de síntesis que tienen como finalidad asimilar tanto materiales nutritivos como energía, que aprovechan las células para para su mantenimiento y renovación.
Al finalizar las reacciones anabólicas la energía y los nuevos materiales formados almacenan, por ejemplo en la fotosíntesis en la cual ocurren reacciones anabólicas, cuyos productos finales son la glucosa (con una gran cantidad de energía) y oxígeno.
Catabolismo: comprende o está integrado por una serie de reacciones químicas a través de las cuales las moléculas nutritivas son descompuestas en moléculas más sencillas y en esta se libera constantemente mucha energía las moléculas que experimentan reacciones catabólicas son:
1.Polisacáridos
2.Monosacáridos
3.Las grasas
4.Las proteínas
5.Los aminoácidos
Para que las células realicen sus funciones vitales, requieren de un gasto de energía lo cual se obtiene directamente de los alimentos.
Ahora bien los seres vivos obtienen la energía referida anteriormente a través de la nutrición ,misma que es principalmente de dos tipos:
a.Nutrición heterótrofa
b.Nutrición autótrofa
A la nutrición se le considera como el proceso mediante el cual las células toman los alimentos para obtener energía y realizar sus funciones vitales metabólicas.
La nutrición se desarrolla a través de las siguientes etapas:
a.Absorción, proceso mediante el cual la célula toma los alimentos a través de la membrana.
b.Digestión, proceso por el cual la célula transforman los alimentos complejos a más sencillos.
c.Asimilación, proceso mediante el cual la célula incorpora los alimentos a su protoplasma.
d.Excreción, proceso por el cual la célula arroja los desechos a través de su membrana.
Las actividades que mantienen a los seres vivos están relacionados con el metabolismo celular de todos los organismos vivientes.
La respiración aeróbica es el proceso en el cual las células obtienen energía a partir de la glucosa, utilizando oxígeno. Este proceso ocurre en las mitocondrias y produce una gran cantidad de energía (en forma de ATP), dióxido de carbono y agua como productos finales. Es fundamental en organismos que viven en ambientes ricos en oxígeno.
Basicamente los primitivos organismos poseian el tipo de respiracion "anaerobica" ya que el oxigeno no estaba presente en la atmosfera primitiva de la atierra y consecuente para la adquisicion de energia en forma de ATP (Adenosina trifosfato) fue atraves de la fermentacion alcoholica, como la que realizan algunos hongos y levaduras hoy en dia.
Ecuacion:
La respiración anaeróbica es un proceso en el que las células obtienen energía de la glucosa, pero sin utilizar oxígeno. En lugar de esto, se generan productos como el ácido láctico (en animales) o el etanol y dióxido de carbono (en levaduras y algunas bacterias). Este proceso produce menos energía que la respiración aeróbica, y se activa principalmente cuando hay escasez de oxígeno.
Es el proceso de oxidacion de la glucosa en presencia de oxigeno y el resultado final, es la obtencion de dioxido de carbono (CO2), agua (H2O) y 38 moleculas de adenosita trifosfato (ATP). En general este fenomeno respiratorio se llava acabo en las celulas eucariotas, en especial en la mitocondrias organelos celulares propios de ellas.
Ecuacion:
Ciclo de KREBS.
El Ciclo de Krebs, también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico, es una ruta metabólica esencial en la respiración celular aeróbica, que ocurre en la matriz mitocondrial de las células eucariotas. Es una de las etapas clave en la producción de energía (ATP) y en la oxidación completa de los compuestos orgánicos.
¿Que es el ciclo de Krebs?
Es una serie cíclica de reacciones químicas que oxidan el grupo acetilo del acetil-CoA (derivado de carbohidratos, grasas y proteínas) para producir:
CO₂ (dióxido de carbono)
NADH y FADH₂ (transportadores de electrones)
Una pequeña cantidad de ATP o GTP
Los electrones del NADH y FADH₂ luego se usan en la cadena trasporte electrones para producir la mayoría del ATP celular.
Etapas del ciclo de Krebs.
Formación de Citrato
Acetil-CoA (2C) + Oxaloacetato (4C) → Citrato (6C)Enzima: Citrato sintasa
Isomerización de Citrato a Isocitrato
Citrato → Isocitrato (reorganización)Enzima: Aconitasa
Descarboxilación de Isocitrato
Isocitrato → α-Cetoglutarato (5C) + CO₂Se produce 1 NADH
Enzima: Isositrato desihidroginasa.
Descarboxilación de α-Cetoglutarato
α-Cetoglutarato → Succinil-CoA (4C) + CO₂Se produce 1 NADH
Enzima: Cetoglurato deshidrogenasa Conversión de Succinil-CoA a Succinato
Succinil-CoA → Succinato + GTP (que puede convertirse en ATP)
Enzima: Succinil -CoA Sintetica.
Oxidación de Succinato a Fumarato
Succinato → FumaratoSe produce 1 FADH₂
Enzima: Succinato deshidrogenasa
Hidratación de Fumarato a Malato
Fumarato + H₂O → MalatoEnzima: Fumarasa
Oxidación de Malato a Oxaloacetato
Malato → OxaloacetatoSe produce 1 NADH
Enzima:Malato deshidrogenasa
El oxaloacetato regenerado se combina de nuevo con otro Acetil-CoA, y el ciclo continúa.
Balanceo por cada molecula de Acetil-Co2
| Producto | Cantidad |
|---|---|
| CO₂ | 2 |
| NADH | 3 |
| FADH₂ | 1 |
| GTP (→ ATP) | 1 |
Es el centro metabólico principal: conecta el metabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas.
Proporciona intermediarios metabólicos para la biosíntesis de aminoácidos, bases nitrogenadas y otros compuestos.
Genera la mayoría de los portadores de electrones que alimentan la cadena de transporte de electrones para producir ATP. Regulacion del ciclo:
El ciclo es regulado principalmente por:
La disponibilidad de sustratos (Acetil-CoA, NAD⁺, ADP)
La inhibición por productos como NADH, ATP y succinil-CoA
Enzimas clave como:
Citrato sintasa
Isocitrato deshidrogenasa
α-Cetoglutarato deshidrogenasa
REPRODUCCION CELULAR
La celular es el proceso mediante el cual una célula madre da lugar a nuevas células hijas. Este proceso es fundamental para el crecimiento, el desarrollo, la reparación de tejidos y la reproducción de los organismos. Existen dos tipos principales de reproducción celular: mitosis y meiosis. Te explico ambos procesos a continuación:
1. Mitosis
La mitosis es el proceso de división celular que da lugar a dos células hijas genéticamente idénticas a la célula madre. Este proceso ocurre en células somáticas (todas las células del cuerpo excepto las células reproductoras). La mitosis tiene varias fases:
Interfase: Aunque no es una fase de la mitosis en sí, es esencial para la preparación de la célula antes de dividirse. Se divide en tres subfases:
G1 (fase de crecimiento): La célula crece y realiza sus funciones normales.
S (fase de síntesis): El ADN se replica, duplicándose para que cada célula hija reciba una copia completa del genoma.
G2 (fase de preparación para la mitosis): La célula sigue creciendo y se prepara para la división.
Mitosis (fase M): Se divide en varias fases:
Profase: Los cromosomas se condensan y se hacen visibles. La envoltura nuclear se desintegra.
Metafase: Los cromosomas se alinean en el centro de la célula (placa metafásica).
Anafase: Los cromosomas se separan, y las cromátidas hermanas son arrastradas hacia los polos opuestos de la célula.
Telofase: Se forma una nueva envoltura nuclear alrededor de los cromosomas en cada polo.
Citocinesis: Es la división del citoplasma, resultando en dos células hijas.
2. Meiosis
La meiosis es un tipo de división celular que ocurre en las células reproductoras (gametos: esperma y óvulos) y reduce a la mitad el número de cromosomas, lo que es esencial para mantener la estabilidad genética en las generaciones sucesivas. La meiosis tiene dos divisiones sucesivas: meiosis I y meiosis II.
Meiosis I: Es la fase de reducción del número de cromosomas.
Profase I: Los cromosomas homólogos se aparean y se pueden intercambiar material genético en un proceso llamado "crossing-over" o entrecruzamiento.
Metafase I: Los cromosomas homólogos se alinean en el centro de la célula.
Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan hacia los polos opuestos.
Telofase I: Se forman dos células hijas, cada una con la mitad de los cromosomas (en forma de cromátidas hermanas).
Meiosis II: Es similar a la mitosis, pero las células hijas de la meiosis I ahora se dividen de nuevo sin duplicar su ADN.
Profase II, Metafase II, Anafase II y Telofase II: Las cromátidas hermanas se separan en dos células hijas en cada fase. El resultado final son cuatro células hijas, cada una con la mitad del número de cromosomas que la célula original.
Importancia de la reproducción celular
Crecimiento y desarrollo: La mitosis permite que un organismo crezca y desarrolle nuevas células.
Reparación y mantenimiento: Cuando se producen daños en los tejidos, la mitosis ayuda a reemplazar las células dañadas.
Reproducción sexual: La meiosis es esencial para la formación de gametos (óvulos y esperma), permitiendo la reproducción sexual y la variabilidad genética.
Crecimiento y desarrollo: La mitosis permite que un organismo crezca y desarrolle nuevas células.
Reparación y mantenimiento: Cuando se producen daños en los tejidos, la mitosis ayuda a reemplazar las células dañadas.
Reproducción sexual: La meiosis es esencial para la formación de gametos (óvulos y esperma), permitiendo la reproducción sexual y la variabilidad genética.
Factores que afectan la reproducción celular
Factores internos: Como el ciclo celular, que es regulado por proteínas llamadas ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas (CDK).
Factores externos: Como nutrientes, señales hormonales, temperatura y otros factores ambientales.
Factores internos: Como el ciclo celular, que es regulado por proteínas llamadas ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas (CDK).
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