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BIOLOGÍA CELULAR
MÓDULO II
DIARIO CIENTÍFICO C AT E D R Á T I C O Dra. Alejandra Morales INTEGRANTES: Alejandro Arévalo Morales, 202208344,QB. Arlin Margarith Recinos Méndez. 202203357,NN. Ashly Mishelle Morales Pérez,202206919,QQ. Emmy Isabel Chiché Gómez,202109012,QB.
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Módulo II Tema: Biología Celular Período de tiempo que abarca el diario científico: 7 de febrero al 17 de marzo de 2022 Coordinador: Josué Ale jandro Arévalo Morales, 202208344, QB. Secretario: Arlin Margarith Recinos Méndez. 202203357, NN.
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ÍNDICE Semana 4
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Organización Celular
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1.La Célula: Unidad Básica de la Vida
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2.Células Procariotas y Eucariotas
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3.Núcleo Celular
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4.Orgánulos del Citoplasma
5.El Citoesqueleto
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6.Cubiertas Celulares
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Semana 5
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Membranas Biológicas
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1.Estructura de las Membranas
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2.Funciones de las Membranas
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3.Estructura y Permeabilidad de la Membrana Celular
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4.Transporte Pasivo
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5.Transporte activo
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6.Endocitosis y Exocitosis
7.Uniones Celulares
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Semana 6
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Rutas de Liberación de Energía, el ATP
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1.Reacciones Redox
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2.Etapas de la Respiración Aeróbica
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3.Producción de Energía a Partir de Nutrientes
Diferentes a la Glucosa 4.Respiración Anaeróbica y Fermentación
Semana 7
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Fotosíntesis
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1.Luz y Fotosíntesis
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2.Cloroplastos
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3.Reacciones Dependientes de Luz
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4.Reacciones de Fijación de Carbono
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Glosario
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Referencias
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ORGANIZACIÓN CELULAR
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1. LA CÉLULA: UNIDAD BÁSICA DE LA VIDA La célula es la unidad básica de la vida, la forma en que está compuesta es un punto crítico para el mantenimiento de la homeostasis en los organismos. El tamaño de las células puede variar, la mayoría de las células son de tamaño microscópico y se miden en unidades pequeñas. Un factor crítico que determina el tamaño de una célula es la membrana plasmática y su volumen, conforme se hace más grande, su volumen aumenta con mayor rapidez que su área superficial. La célula está compuesta por una gran variedad de iones, moléculas orgánicas e inorgánicas, donde se incluyen: los ácidos nucleicos, agua, sales, carbohidratos, lípidos y proteínas. No todas las células tienen forma cúbica o esférica, ya que algunas células se adaptan a sus diferentes funciones. La teoría celular es un concepto unificador en biología. La teoría celular fue propuesta por Schwann, Schleiden y Virchow y habla sobre cómo el celular son unidades básicas en la organización y funcionamiento de todos los organismos.
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Estos son sus postulados: Primer postulado: “Todos los seres vivos están formados por células, por lo tanto, son las unidades estructurales de todos los organismos, y corresponden al primer postulado de la teoría celular.” Segundo postulado: “Es la unidad fisiológica de todos los organismos o se que la célula es la que realiza todas las funciones de un ser vivo como la respiración, digestión, excreción, etc. Tercer postulado: “todas las células provienen de otras células Omnis cellula e cellula”. El esqueleto de la célula es llamado citoesqueleto, este contiene microtúbulos que son componentes claves y ayudan a mantener la forma de la célula, el movimiento celular y facilitan el transporte de materiales dentro de la célula. Membrana plasmática. Es la estructura que rodea la superficie de todas las células. Tiene receptores y canales especializados para poder mediar y regular lo que entra y sale de la célula.
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Semana 4 La mayoría de las células poseen estructuras internas llamadas orgánulos y estos realizan diferentes actividades metabólicas. El tamaño de las células varía y es muy limitado, la mayoría son microscópicas. Un factor importante para determinar su tamaño es la relación entre su área superficial (membrana plasmática) y su volumen.
8-9/02/2022 y formar imágenes. El microscopio electrónico de barrido (MEB): proporciona una clara visión de las características de la superficie, utilizando las interacciones electrón/ materia.
Métodos para estudiar las células. El microscopio es la herramienta más importante que utilizan los biólogos para estudiar las estructuras celulares, siendo que este permite la visualización de objetos muy pequeños que son imposibles de ser percibidos por la vista. Con un microscopio que auto fabricado, Robert Hooke, científico inglés, fue el primero en describir a las células en 1665 en su libro Micrographia. Los microscopios electrónicos tienen un poder de resolución mucho mayor que los microscopios ópticos. Los microscopios electrónicos también pueden amplificar las imágenes mucho más que los microscopios ópticos. El microscopio electrónico de trasmisión (MET): Es un equipo que permite la observación de imágenes con una resolución más alta, ampliándose considerablemente. Utiliza la transmisión/ dispersión de electrones para visualizar y
Fine rotative table Microscope 5. De Les Chatfield, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fine_ rotative_table_Microscope_5_(12996283235).jpg
Técnicas bioquímicas para estudiar componentes celulares: El fraccionamiento celular es una técnica para separar diferentes partes de la célula, por medio de la fuerza centrífuga la cual separa el extracto en dos fracciones llamadas sedimento y sobrenadante.
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2. CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS Se conocen dos tipos básicos de células: células procariotas y células eucariotas. Las bacterias y las arqueas son células procariotas. Todos los demás organismos conocidos están compuestos de células eucariotas. (Solomon, et al., 2013) Los orgánulos de células procariotas no están rodeados de membranas. Normalmente las células procariotas son más pequeñas que las células eucariotas. En las células procariotas, el ADN se encuentra en una región limitada de la célula llamada área nuclear, o nucleoide. A diferencia del núcleo de la célula eucariota, el área nuclear no está encerrada por una membrana. Al igual que las células eucariotas, las procariotas tienen una membrana plasmática que rodea la célula. La membrana plasmática delimita el contenido de la célula a un compartimento interno. La mayoría de las células procariotas tienen paredes celulares, que son estructuras extracelulares que rodean completamente a la célula, incluida la membrana plasmática. Muchas procariotas tienen flagelos, fibras largas que se proyectan desde la superficie de la célula. Los flagelos de procariotas,
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que funcionan como propulsores, son importantes en la locomoción. El material denso al interior de la célula bacteriana contiene ribosomas, pequeños complejos de ácido ribonucleico (ARN) y proteína, que sintetizan los polipéptidos de la célula. Los ribosomas de las células procariotas son más pequeños que los de las células eucariotas. Las células procariotas también contienen gránulos de almacenamiento que a su vez tienen glucógeno, lípidos y compuestos fosfatados. (Solomon, et al., 2013) Las membranas dividen a la célula eucariota en compartimentos. Las células eucariotas se caracterizan por tener orgánulos muy organizados rodeados de membrana, como el núcleo prominente que contiene el material hereditario, ADN. Las células eucariotas tienen su propio centro de control, un sistema de transporte interno, plantas de energía, fábricas para producir los materiales necesarios, planta de empaquetamiento de moléculas e incluso un sistema de “autodestrucción”. Los biólogos llaman a la parte de la célula por fuera del núcleo citoplasma, y la parte de la célula dentro del núcleo nucleoplasma. Dentro del fluido que compone el citoplasma, llamado citosol,
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Semana 4 están suspendidos varios orgánulos. Las células eucariotas también difieren de las procariotas en que tienen un armazón de soporte o citoesqueleto, importante para mantener la forma celular y transportar materiales dentro de ella. Las membranas celulares tienen propiedades únicas que permiten a los orgánulos con membranas realizar una amplia variedad de funciones. Por otro lado, la membrana que encierra los compartimentos mantiene aislados ciertos compuestos reactivos que puedan afectar en forma negativa otras partes de la célula. Los compartimentos también permiten que muchas actividades diferentes se realicen en forma simultánea. Las membranas sirven como importantes áreas de trabajo celular. Por ejemplo, muchas reacciones químicas en las células son realizadas por las enzimas que están unidas a las membranas. Las membranas permiten a las células almacenar energía. La membrana sirve como una barrera que es de cierta manera análoga a una presa en un río. En una célula eucariota, se consideran varios tipos de membranas que forman el sistema de membranas internas o sistema endomembranoso, cómo las membranas dividen la célula en muchos compartimentos: el núcleo, el retículo
8-9/02/2022 endoplásmico (RE), el complejo de Golgi, los lisosomas, las vesículas y las vacuolas. Aunque no es interna, la membrana plasmática también se incluye porque participa en las actividades del sistema endomembranoso. (Solomon, et al., 2013)
Celula Eucariota Animal[Ilustración], por Romero Ruiz, N.V., 2016, Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Celula_ Eucariota_Animal_3(1).gif). CC0 1.0
Estructura de una célula procariota típica[Ilustración], por Ruiz Villarreal, M., 2014, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Average_prokaryote_celles.png). CC0 1.0
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3. NÚCLEO CELULAR Normalmente, el núcleo es el orgánulo más prominente de la célula. En general es esférico u oval y tiene un promedio de 5 µm de diámetro. Las células almacenan información en forma de ADN y la mayor parte del ADN de las células se localiza dentro del núcleo. La envoltura nuclear está formada por dos membranas concéntricas que separan el contenido nuclear del citoplasma circundante. Estas membranas tienen una separación de aproximadamente 20 a 40 nm, que se unen a intervalos para formar los poros nucleares. (Solomon, et al., 2013)
su información en moléculas de ARN mensajero (ARNm). El ADN se asocia con el ARN y con ciertas proteínas, formando un complejo conocido como cromatina. La mayoría de los núcleos tiene una o más estructuras compactas llamadas nucléolos. El nucléolo, que no está rodeado de membrana, normalmente se tiñe de manera diferente que la cromatina circundante. Cada nucléolo contiene un organizador nucleolar, constituido por regiones cromosómicas que contienen instrucciones para sintetizar el tipo de ARN de los ribosomas. (Solomon, et al., 2013)
Una red fibrosa de filamentos proteínicos, denominada lámina nuclear, forma un revestimiento interno de la envoltura nuclear. La lámina nuclear sirve de sostén a la membrana nuclear interna y puede tener otras funciones importantes, como la organización del contenido nuclear. Esto también desempeña una función en la duplicación del ADN y en la regulación del ciclo celular de la célula. El ADN tiene la capacidad única de hacer una copia exacta de sí misma mediante un proceso llamado replicación. El núcleo controla la síntesis de proteínas transcribiendo
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Estructura del núcleo de la célula eucariota[Ilustración], por Mangske, M., 2014, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Nucleo-RER.jpg). CC0 1.0
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4. ORGÁNULOS DEL CITOPLASTMA Los biólogos celulares han identificado múltiples tipos de orgánulos en el citoplasma de las células eucariotas. Algunos de estos son los ribosomas, el retículo endoplásmico, el complejo de Golgi, los lisosomas, los peroxisomas, las vacuolas, las mitocondrias y los cloroplastos. (Solomon, et al., 2013)
El retículo endoplásmico es una red de membranas internas.
Los ribosomas fabrican proteínas.
El RE liso sintetiza lípidos: El RE liso tiene apariencia tubular y las superficies de su membrana externa parecen lisas. Las enzimas de las membranas del RE liso catalizan la síntesis de muchos lípidos y carbohidratos. El RE liso es el sitio principal para la síntesis de fosfolípidos y colesterol necesarios para la formación de las membranas celulares. El RE liso sintetiza hormonas esteroides, como las hormonas de la reproducción, a partir del colesterol. (Solomon, et al., 2013)
Los ribosomas son partículas muy pequeñas que se encuentran libres en el citoplasma o adheridas a ciertas membranas. Están formados de ARN y proteínas y se sintetizan en el nucléolo. Después del ensamblaje, los ribosomas se transportan al citoplasma, donde sirven como sitio para la síntesis de proteínas. (NHGRI, Genoma.Gov, s.f.)
Ribosome shape[Imagen], por Porto, A., 2009, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Ribosome_shape.png). CC0 1.0
Este complejo de membranas, el retículo endoplásmico (RE), forma una red que en muchas células constituye una parte considerable del volumen total del citoplasma.
El RE rugoso es importante en la síntesis de proteínas: El retículo endoplásmico es una red de membranas dentro de las células a través de las cuales se mueven las proteínas y otras moléculas. Las proteínas se ensamblan en orgánulos llamados ribosomas. Cuando las proteínas están destinadas a formar parte de la membrana celular o son exportadas fuera de la célula, los
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ribosomas las ensamblan y las agregan al retículo endoplásmico, dándole una apariencia rugosa.(NHGRI, Genoma. Gov, s.f.)
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fabricar y empaquetar proteínas y lípidos, principalmente a las proteínas que están destinadas a ser transportada por la misma célula. El aparato de Golgi aparece como una serie de membranas apiladas y debe su nombre a su descubridor, Camillo Golgi. (NHGRI, Aparato de Golgi, s.f.) Los lisosomas son compartimentos para la digestión.
Endoplasmic Reticulum[Ilustración], por Blausen. com staff, 2014, Wikimedia Commons (https:// commons.wikimedia.org/wiki/File:Blausen_0350_ EndoplasmicReticulum.png). CC0 1.0
El comple jo de Golgi procesa, clasifica y modifica las proteínas. El complejo de Golgi procesa, clasifica y modifica proteínas. Los investigadores han estudiado la función del RE, del complejo de Golgi y de otros orgánulos mediante el marcaje radiactivo con moléculas sintetizadas recientemente y se puede observar su movimiento en la célula. La ruta general es desde los ribosomas a la luz del RE rugoso, después al complejo de Golgi y de allí a su destino final. (Solomon, et al., 2013) Complejo de Golgi: El cuerpo de Golgi es el organelo celular encargado de
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Los lisosomas son pequeños sacos de enzimas digestivas que se dispersan en el citoplasma de la mayoría de las células animales. Los investigadores han identificado aproximadamente 40 enzimas digestivas diferentes en los lisosomas. (Solomon, et al., 2013) Lisosomas: es un organelo que contiene enzimas digestivas y funciona como la instalación de reciclaje de los organelos de una célula animal. Rompe las estructuras viejas e innecesarias para que sus moléculas se puedan reutilizar. Los lisosomas son parte del sistema endomembranoso, y algunas vesículas que abandonan el Golgi están destinadas al lisosoma. (Khan Academy, s.f.) Las vacuolas son grandes sacos llenos de fluido con diversas funciones. Vacuolas: Las células de las plantas son únicas porque tienen un organelo tipo lisosoma llamado vacuola. La
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gran vacuola central almacena agua y desperdicios, aísla materiales peligrosos, y contiene enzimas que pueden descomponer macromoléculas y componentes celulares, como las de un lisosoma. Las vacuolas de las plantas también tienen un papel en el equilibrio osmótico y se pueden usar para almacenar compuestos como toxinas y pigmentos. (Khan Academy, s.f.)
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con un espacio intermembranoso entre ellas. Si pasaras a través de las dos membranas y llegarás al espacio en el centro, te darías cuenta que contiene discos membranosos conocidos como tilacoides, que están acomodados en pilas interconectadas llamadas granas. (Khan Academy, s.f)
Las mitocondrias y los cloroplastos son orgánulos que convierten la energía. Mitocondrias y cloroplastos: Las mitocondrias se les conoce como las centrales energéticas o fábricas de energía de la célula. Su función es producir un suministro constante de trifosfato de adenosina (ATP), la molécula energética principal de la célula. Al proceso de producir ATP a partir de moléculas de combustible como los azúcares se le llama respiración celular y muchos de sus pasos suceden dentro de las mitocondrias. Los cloroplastos solo se encuentran en las plantas y las algas fotosintéticas (los humanos y demás animales no tienen cloroplastos). La función del cloroplasto es realizar un proceso llamado fotosíntesis. Los cloroplastos son organelos en forma de disco que se encuentran en el citosol de una célula. Tienen membranas internas y externas
Animal mitochondrion diagram[Ilustración], por LadyofHats, 2016, Wikimedia Commons (https:// commons.wikimedia.org/wiki/File:Animal_ mitochondrion_diagram_gl.svg). CC0 1.0
Chloroplast[Ilustración], por Song, K., 2012, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Chloroplast_(borderless_ version)-es.svg). CC0 1.0
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5. EL CITOESQUELETO Al observar las células cultivadas en el laboratorio, los científicos descubrieron que cambian de forma con frecuencia y que muchos tipos de células se mueven. El citoesqueleto es una red densa de fibras proteicas que dan a las células fuerza mecánica, forma y movilidad. El citoesqueleto también participa en la división celular y el transporte de sustancias intracelulares. El citoesqueleto es muy dinámico y cambia constantemente. El marco consta de tres tipos de filamentos de proteínas: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios. Tanto los microfilamentos como los microtúbulos están compuestos por subunidades de proteínas globulares (similares a perlas) que se pueden ensamblar y desensamblar rápidamente. Los filamentos intermedios están compuestos por subunidades de fibrina y son más estables que los microtúbulos y los microfilamentos. (Solomon, et al., 2013) Los microtúbulos huecos.
son
cilindros
Los microtúbulos son los filamentos más gruesos del citoesqueleto y son cilindros rígidos huecos con un diámetro exterior de unos 25 nm y una longitud
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de varios micrómetros. Los microtúbulos se componen de dos formas de la proteína tubulina: tubulina-a y tubulina-b. Estas proteínas se combinan para formar dímeros. Los microtúbulos se alargan con la adición de dímeros de tubulina. Los microtúbulos se acortan y descomponen mediante la eliminación de dímeros, que se reciclan para formar nuevos microtúbulos. Cada microtúbulo tiene una polaridad y sus dos extremos se denominan extremos positivo y negativo. El extremo más largo se estira más rápido. (Solomon, et al., 2013) Las proteínas asociadas a microtúbulos (MAP) se dividen en dos grupos: MAP estructurales y MAP motores. Los MAP estructurales pueden ayudar a regular el ensamblaje de los microtúbulos y entrelazar los microtúbulos con otros polímeros en el citoesqueleto. Los mapas de ejercicio usan energía de ATP para generar movimiento. (Solomon, et al., 2013) Los centrosomas y los centriolos participan en la división celular. Para que los microtúbulos actúen como soporte estructural o participen en el movimiento celular, deben anclarse a otras partes de la célula. En las células
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que no están en división, el extremo menos de los microtúbulos parece estar anclado a regiones llamadas centros organizadores de microtúbulos (MTOC). En las células animales, el principal MTOC es el centro de la célula o centrosoma, una estructura importante en la división celular. (Solomon, et al., 2013) Los cilios y los flagelos están compuestos de microtúbulos. Los cilios y flagelos ayudan a los organismos unicelulares y multicelulares pequeños a moverse en un entorno acuoso. En animales y en ciertas plantas, los flagelos sirven como cola de los espermatozoides. En los animales, los cilios se encuentran en las superficies de las células que tapizan los conductos internos del cuerpo (tal como las vías respiratorias). (Solomon, et al., 2013) Los microfilamentos compuestos de entrelazadas de actina
enlazadoras. Forman haces de fibras que dan soporte mecánico a diversas estructuras celulares. (Solomon, et al., 2013) Los filamentos intermedios ayudan a estabilizar la forma de la célula Los filamentos intermedios son fibras fuertes y flexibles de unos 10 nm de diámetro. Proporcionan resistencia mecánica y estabilizan la forma celular. Estos filamentos son abundantes en áreas de la célula que pueden estar sujetas a tensión mecánica aplicada desde el exterior de la célula. El filamento medio evita que las células se estiren demasiado por fuerzas externas. Ciertas proteínas entrelazan estos filamentos con otros tipos de filamentos y crean interacciones entre ellos.
están cadenas
Los microfilamentos, también llamados filamentos de actina, son fibras resistentes y flexibles de unos 7 nm de diámetro. Cada microf lamento consiste en dos cadenas poliméricas entrelazadas compuestas de moléculas de actina (semejantes a perlas). Los microfilamentos están unidos entre sí y con otras proteínas a través de proteínas
Citoesqueleto[Fotografía], por Avelino, A., 2018,Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Citoesqueleto.gif). CC0 1.0
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6. CUBIERTAS CELULARES La mayoría de las células eucariotas están rodeadas por un glucocálix o cubierta celular, que consta de cadenas laterales de polisacáridos de proteínas y lípidos que forman parte de la membrana plasmática.El glucocálix protege la célula y puede ayudar a separarla de otras células. Ciertas moléculas del glucocálix
pequeñas fibras hechas de polisacárido de celulosa. Otros polisacáridos presentes en las paredes celulares de las plantas forman enlaces cruzados entre los haces de fibras de celulosa.
permiten a las células reconocerse entre sí, establecer contacto y, en algunos casos, adherirse a otras células o asociarse con ellas para comunicarse. Otras moléculas de la cubierta celular contribuyen a la resistencia mecánica de los tejidos multicelulares. (Solomon, et al., 2013)
de los microorganismos patógenos y ayuda a prevenir la acumulación excesiva de humedad intracelular, que puede romper las células.Las células de una planta en crecimiento secretan una pared celular primaria delgada y flexible que aumenta de tamaño conforme la célula crece.
La principal proteína estructural de la ECM es el colágeno, que forma fibras muy resistentes. Determinadas glucoproteínas de la ECM, llamadas fibronectinas, ayudan a organizar la matriz y a que las células se adhieran a ella. Las fibronectinas se unen a receptores de proteínas que se extienden desde la membrana plasmática. (Solomon, et al., 2013)
Después de que se detiene el crecimiento de la célula, se secreta nuevo material de la pared celular que engruesa y solidifica la pared primaria, o se forman múltiples capas de una pared celular secundaria con una composición química diferente, entre la pared primaria y la membrana plasmática. Solomon, et al., 2013)
Las células de la mayoría de las bacterias, arqueas, hongos y plantas están rodeadas de paredes celulares. Las células vegetales tienen paredes celulares gruesas que contienen
Las bacterias que se deshacen de su pared celular para evadir a los antibióticos.
La pared celular brinda soporte estructural, protege las células vegetales
NOTICIA
https://www.bbc.com/mundo/ noticias-49848558
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MEMBRANAS BIOLÓGICAS
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1. ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS La estructura de las membranas biológicas se conforma de moléculas de lípidos y proteínas que se encuentran en constante movimiento. Las membranas biológicas son estructuras de permeabilidad selectiva o semipermeables que ayudan a mantener la homeostasis en la célula; cada membrana de la célula se compone de una bicapa fluida compuesta de fosfolípidos en las que están integradas diversas proteínas. (Solomon, et al., 2013) Para realizar las muchas reacciones químicas necesarias para sostener la vida, la célula debe mantener un medio ambiente interno adecuado.
• Sirven como superficies para reacciones químicas. • Se adhieren y se comunican con otras células. • Transmiten señales entre el medio ambiente y el interior de la célula. El modelo de Davson-Danielli: De acuerdo con este modelo, la membrana es un sándwich de fosfolípidos repartidos entre dos capas de proteína. Aunque fue aceptado por muchos años, se demostró que este modelo era incorrecto. Modelo de mosaico fluido: Según este modelo, una membrana celular es una bicapa de lípidos fluida y proteínas asociadas, que cambian constantemente el “patrón de mosaico”.
Cada célula está rodeada por una membrana plasmática que físicamente la separa del mundo exterior y la define como una entidad distinta. La membrana plasmática ayuda a mantener un entorno interno que sustenta la vida. Las membranas tienen propiedades que les permiten realizar muchas funciones vitales: • Regulan el paso de materiales. • Dividen la célula en compartimentos.
Citoesqueleto[Fotografía], por Avelino, A., 2018,Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Citoesqueleto.gif). CC0 1.0
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2. FUNCIONES DE LAS MEMBRANAs Anclaje. Algunas proteínas de membrana, como las integrinas, anclan la célula a la matriz extracelular, y también se unen a los microfilamentos dentro de la célula. Transporte pasivo. Ciertas proteínas forman canales para el paso selectivo de iones o moléculas. Transporte activo. Algunas proteínas de transporte bombean solutos a través de la membrana, requiriendo un ingreso directo de energía. Actividad enzimática. Muchas enzimas unidas a la membrana catalizan las reacciones que ocurren dentro o en la superficie de la membrana. Transducción de señales. Algunos receptores se unen con las moléculas de señales como las hormonas y transmiten la información al interior de la célula. Reconocimiento de células. Algunas glicoproteínas funcionan como etiquetas de identificación. Unión intercelular. Las proteínas de adhesión celular unen las membranas de las células adyacentes. (Solomon, et al., 2013)
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Imagen modificada de FIGURA 5-10 Algunas funciones de las proteínas de membrana[Ilustración], por Solomon, et al., 2013, BIOLOGÍA. 9a. ed.
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3. ESTRUCTURA Y PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR La estructura en forma de mosaico de las membranas, hacen que trabajen como membranas de permeabilidad selectiva o semipermeables, al dejar solo a sustancias específicas pasar a través de ellas. (Solomon, et al., 2013)
biológicas, existen dos tipos principales de proteínas transmembrana, las proteínas transportadoras y las proteínas de canal, quiénes mueven a través de las membranas ciertas moléculas guiones esenciales para la célula.
Generalmente las membranas biológicas
Las proteínas de transporte, o
tienen más permeabilidad hacia las moléculas hidrófobas, aunque estas moléculas pueden pasar a través de la bicapa de lípidos hidrófoba. (Solomon, et al., 2013)
proteínas transportadoras, se unen al ion o a la molécula y experimenta cambios en su forma, haciendo que el movimiento de las moléculas a través de la membrana sea exitoso.
La bicapa de lípidos que encontramos en la membrana plasmática, es parcialmente impermeable a los iones cargados sin importar el tamaño de estos, pero permitiendo que iones y otras moléculas polares de mayor tamaño puedan atravesar lentamente dicha bicapa.
El transporte mediado por el transportador es como se conoce a la transferencia de solutos mediante las proteínas transportadoras que se encuentran dentro de la membrana.
Proteínas de transporte La célula posee sistemas de proteínas de transporte fundamentales, estos son los transportadores principales de iones, aminoácidos, azúcares y otras moléculas polares a través de la membrana. A estas proteínas transmembrana se las encuentra en todas las membranas
Las proteínas de canal, forman túneles en la membrana celular a los que se les llama: poros. La mayoría de los canales están bloqueados y como consecuencia pueden llegar a abrirse y a cerrarse. Y mediante la apertura o el cierre de estas puertas la célula regula el paso de materiales ya que algunos son bloqueados en respuesta a cambios eléctricos como estímulos químicos o estímulos mecánicos.
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Por ejemplo, el agua y tipos específicos de iones son transportados a través de estos canales. Las porinas, son proteínas transmembrana de canal, estas van a regular variedades de solutos o agua que atraviesan las membranas. Se les puede ver a estas proteínas de canal como cilindros huecos semejantes a la estructura de un barril, debido al enrollamiento hacia arriba que tienen las láminas beta, de esta manera se forman los poros.
Sucrose porin[Ilustración], por Opabinia regalis, 2007, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Sucrose_porin_1a0s.png). CC0 1.0
Las acuaporinas ayudan con el transporte rápido de agua a través de la membrana plasmática y alrededor
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14-16/02/2022 de 1000 millones de moléculas de agua pueden pasar a través de una acuaporina en un segundo. Los canales ser tan selectivos regulan el paso de iones y otras moléculas pequeñas evitando que estás pasen por la membrana, y en ciertas células (como las que recubren los túbulos renales los mamíferos) las acuaporinas tienden a responder a señales específicas de las hormonas. ● Las acuaporinas ayudan a prevenir la deshidratación al regresar el agua de los túbulos renales a la sangre.
Acuaporina[Ilustración], por OpenStax College, 2018, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Acuaporina.jpg). CC0 1.0
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4. TRANSPORTE PASIVO El transporte pasivo no requiere que la célula gaste energía metabólica. Muchos iones y moléculas pequeñas se mueven a través de las membranas por difusión. Hay dos tipos de difusión, la difusión simple y la difusión facilitada. (Solomon, et al., 2013)
14-16/02/2022 de hecho, un gradiente de concentración es en sí mismo una forma de energía almacenada (potencial), la cual se utiliza conforme se van igualando las concentraciones. (Solomon, et al., 2013) La ósmosis La ósmosis es de vital importancia para mantener el equilibrio osmótico necesario para que la célula pueda funcionar y en el sector del agua es una alternativa para la desalación. Es un fenómeno de difusión pasiva que sucede cuando existen dos soluciones en un medio con diferente concentración de solutos, que están separadas por una membrana semipermeable.
MembraneTransport[Ilustración], por Porto, A., 2013, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:MembraneTransport.jpg). CC0 1.0
Difusión En el proceso de difusión, una sustancia tiende a moverse de una zona de alta concentración a un área de baja concentración hasta que esta sea igual a lo largo de un espacio. Este proceso no requiere ningún aporte de energía;
Osmose[Ilustración], por Ortisa, 2010, Wikipedia (https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Osmose2es.png). CC0 1.0
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5. TRANSPORTE ACTIVO En el transporte activo, a diferencia del pasivo, la célula gasta energía para mover una sustancia contra su gradiente de concentración. Un sistema de transporte activo puede bombear materiales de una región de baja concentración a una región de alta concentración. (Solomon, et al., 2013) La energía almacenada en el gradiente de concentración además de no estar disponible para el sistema, trabaja contra ella. (Solomon, et al., 2013) Por esta razón, la célula necesita alguna otra fuente de energía. En muchos casos, las células utilizan energía del ATP directamente. (Solomon, et al., 2013) El sistema de transporte activo “ bombea” sustancias contra sus gradientes de concentración. Uno de los ejemplos más destacados de mecanismo de transporte activo es la bomba de sodio-potasio que se encuentra en todas las células animales. Esta bomba es un transportador ABC, una proteína de transporte específica en la membrana plasmática. (Solomon, et
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al., 2013) Utiliza energía del ATP para bombear iones de sodio fuera de la célula y iones de potasio dentro de la célula. El intercambio es desigual: en general sólo dos iones de potasio son importados por cada tres iones de sodio exportados. Ya que estos gradientes de concentración particulares implican iones, un potencial se genera a través de la membrana, es decir, la membrana está polarizada. (Solomon, et al., 2013) Tanto los iones de sodio como los de potasio están cargados positivamente, pero debido a que hay menos iones de potasio en el interior con respecto a los iones de sodio de afuera, el interior de la célula está cargada negativamente con respecto al exterior. (Solomon, et al., 2013) La distribución desigual de iones establece un gradiente eléctrico que impulsa a los iones a través de la membrana plasmática. (Solomon, et al., 2013) Las bombas sodio-potasio ayudan a mantener una separación de cargas a través de la membrana plasmática. Esta
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separación se llama un potencial de membrana. (Solomon, et al., 2013) Ya que hay tanto una diferencia de carga eléctrica como una diferencia de concentración en los dos lados de la membrana, el gradiente se llama un gradiente electroquímico. Estos gradientes almacenan energía que se utiliza para impulsar otros sistemas de transporte. (Solomon, et al., 2013) Los sistemas de cotransporte proporcionan energía indirectamente para el transporte activo. Un sistema de cotransporte mueve solutos a través de una membrana por transporte activo indirecto. Dos solutos son trasladados al mismo tiempo. (Solomon, et al., 2013) El movimiento de un soluto a favor de su gradiente de concentración proporciona energía para el traslado de algunos otros solutos hasta su gradiente de concentración. (Solomon, et al., 2013) Sin embargo, se necesita una fuente de energía como el ATP para alimentar la bomba que produce el gradiente de concentración.
MembraneTransport[Ilustración], por Porto, A., 2013, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:MembraneTransport.jpg). CC0 1.0
NOTICIA Crean células artificiales con capacidad de capturar, procesar y expulsar material igual que células vivas.
https://www.abc.es/ciencia/ abci-crean-celulas-artificiales-capacidad-capturar-procesar-y-expulsar-material-igual-celulas-vivas-202109081815_noticia. html?ref=https%3A%2F%2Fwww. google.com%2F
Existe un gradiente de concentración cuando la concentración de partículas es mayor en un lugar que en otro.
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6. ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS Endocitosis: es un proceso mediante el cual se incorporan materiales extracelulares, moléculas y otras partículas a la célula. Fagocitosis: es la incorporación de partículas grandes como los detritos celulares, bacterias y otros materiales. Pinocitosis: esta se produce cuando la membrana plasmática se despliega hacia adentro para así poder formar un canal que permita el ingreso de sustancias disueltas en la célula y cuando el canal está cerrado, el líquido será encerrado dentro de una vesícula pinocítica. Endocitosis media: es el mecanismo de incorporación de moléculas específicas reconocidas por receptores de la membrana plasmática.
Tipos de endocitosis[Ilustración], por Ruiz Villarreal, M., 2010,Wikimedia Commons (https:// commons.wikimedia.org/wiki/File:Tipos_de_ endocitosis.svg). CC0 1.0
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La exocitosis es el proceso mediante el cual se secretan diferentes tipos de moléculas. Es una forma de transporte de masa activo en la que los materiales son transportados de interior a exterior celular por medio de vesículas recubiertas de membrana y estas vesículas son transportadas hasta el borde de la célula donde se fusionan con la membrana plasmática donde liberan su contenido en el espacio extracelular. Etapas de la exocitosis: ● Transporte de vesículas ● Etapa de anclaje ● Etapa de acoplamiento ● Etapa de cebado ● Etapa de fusión
Tipos de exocitosis[Ilustración], por LadyofHats, 2011, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Tipos_de_exocitosis.svg). CC0 1.0
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7. UNIONES CELULARES Las uniones de anclaje: incluye desmosomas y uniones adherentes; se encuentran entre las células que forman una lámina de tejido. Los desmosomas son como puntos de soldadura de las células adyacentes animales. Las uniones adherentes: están formadas por cadherinas, proteínas transmembrana que mantienen pegadas a las células. Las uniones estrechas: sellan las membranas de las células animales adyacentes, evitando que las sustancias se mueven a través de los espacios entre las células.
las células animales adyacentes. Los plasmodesmos: son canales que conectan las células vegetales adyacentes. Las aberturas en las paredes celulares permiten a las membranas plasmáticas y al citosol ser continuos; ciertas moléculas y iones pueden pasar de una celda a otra. Generalmente permiten que pasen las moléculas y los iones, pero no los orgánulos, a través de las aberturas de célula a célula. (Solomon, et al., 2013)
Las uniones en hendidura: están compuestas de la proteína conexina, forman canales que permiten la comunicación entre el citoplasma de
Tipos de uniones celulares[Ilustración], por LadyofHats, 2014, Wikimedia Commons (https:// commons.wikimedia.org/wiki/File:Tipos_de_ uniones_celulares.png). CC0 1.0
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RUTAS DE LIBERACIÓN DE ENERGÍA, EL ATP 1. RECCIONES REDOX Las células transfieren energía mediante la transferencia de un grupo fosfato del ATP. La energía también se transporta por transferencia de electrones. La oxidación es el proceso químico durante el que una sustancia pierde electrones, mientras que la reducción es el proceso complementario en donde una sustancia gana electrones. (Solomon, et al., 2013) Ya que, en las células vivas, los electrones liberados durante la reacción de oxidación no pueden existir en estado libre, entonces cada reacción de oxidación debe ser acompañada por una reacción de reducción en la cual los electrones son aceptados por otro átomo, ion, o molécula. Con frecuencia, las reacciones de oxidación y de reducción se conocen como reacciones redox porque ocurren simultáneamente. La sustancia que se oxida da energía liberando electrones, y la sustancia reducida recibe energía al
Imagen modificada de Reacción[Ilustración], por Solomon, et al., 2013, BIOLOGÍA. 9a. ed.
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ganar electrones. (Solomon, et al., 2013) Con frecuencia, las reacciones redox ocurren en una serie, conforme los electrones son transferidos de una molécula a otra. Esos electrones que se transfieren, son equivalentes a transferir energía, siendo una parte esencial de la respiración celular, de la fotosíntesis, y de muchos otros procesos químicos. Las reacciones redox, por ejemplo, liberan la energía almacenada en las moléculas alimenticias de manera que pueda sintetizarse el ATP utilizando esa energía.(Solomon, et al., 2013)
NOTICIA Nueva clase de reacciones redox.
sustancias
para
Los pirazinacenos pueden oxidarse y reducirse de forma reversible
https://www.quimica.es/ noticias/1170285/nueva-clase-desustancias-para-reacciones-redox. html
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2. ETAPAS DE RESPIRACIÓN AERÓBICA Etapa 1 Glucólisis (en el citosol): Serie de reacciones en las que la glucosa se degrada a piruvato; con una ganancia neta de 2 moléculas de ATP; los átomos de hidrógeno se transfieren a los portadores; puede ocurrir anaeróbicamente. Etapa 2 Formación de acetil CoA (en las mitocondrias): El piruvato se degrada y se combina con la coenzima A para formar acetil CoA; los átomos de hidrógeno se transfieren a los portadores; se libera CO2. Etapa 3 Ciclo del ácido cítrico (en las mitocondrias): Serie de reacciones en
las que la parte acetil del acetil CoA se degrada a CO2; los átomos de hidrógeno se transfieren a los portadores; se sintetiza ATP. Etapa 4 Transporte de electrones y quimiosmosis (en las mitocondrias): Cadena de varias moléculas de transporte de electrones; los electrones pasan a lo largo de la cadena; la energía liberada se utiliza para formar un gradiente de protones; el ATP se sintetiza a medida que los protones se difunden hacia abajo del gradiente; el oxígeno es el receptor final de electrones. (Solomon, et al., 2013)
Imagen modificada de FIGURA 8-2 Las cuatro etapas de la respiración aeróbica[Ilustración], por Solomon, et al., 2013, BIOLOGÍA. 9a. ed.
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3. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE NUTRIENTES DIFERENTES A LA GLUCOSA Muchos organismos, incluido el cuerpo humano, dependen de otros nutrientes además de la glucosa para obtener energía. De hecho, la oxidación de ácidos grasos generalmente produce más energía que la oxidación de glucosa. Estos nutrientes se convierten en uno de los intermediarios metabólicos que entran en la glucólisis o ciclo del ácido cítrico. (Solomon, et al., 2013) Los aminoácidos se metabolizan mediante una reacción que primero elimina el grupo amino, un proceso llamado desaminación. (Solomon, et al., 2013)
como los ácidos grasos componentes de los triglicéridos se utilizan como combustible; al glicerol se le añaden fosfatos, convirtiéndolo en G3P u otros compuestos que entran en la glucólisis. (Solomon, et al., 2013) Los ácidos grasos son oxidados y se dividen enzimáticamente en grupos acetilo de dos carbonos que se unen a la coenzima A; es decir, los ácidos grasos son convertidos a acetil CoA. Este proceso, que ocurre en la matriz mitocondrial, se llama b-oxidación (betaoxidación). Las moléculas de acetil CoA formados por b-oxidación entran al ciclo del ácido cítrico. (Solomon, et al., 2013)
Por ejemplo, el aminoácido alanina sufre desaminación para convertirse en piruvato, el aminoácido ácido glutámico se convierte en α-cetoglutarato y el aminoácido ácido aspártico genera oxalacetato. El piruvato ingresa a la respiración aeróbica como producto final de la glucólisis, y el α-cetoglutarato y el oxaloacetato ingresan a la respiración aeróbica como intermediarios del ciclo del ácido cítrico. (Solomon, et al., 2013) Cuando se oxida por completo en la respiración aeróbica, una molécula de ácido graso de seis carbonos produce hasta 44 ATP. Tanto el glicerol
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IImagen modificada de FIGURA 8-13 Animada Energía de las proteínas, carbohidratos y grasas[Ilustración], por Solomon, et al., 2013, BIOLOGÍA. 9a. ed.
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4. RESP IRACIÓN ANAERÓBICA Y FERMENTACIÓN Respiración anaeróbica. Se le conoce como respiración anaeróbica al proceso metabólico de óxido reducción de los azúcares, un proceso en el cual se oxida la glucosa y se obtiene energía sin la necesidad de que el oxígeno participe en dicho proceso. La respiración anaeróbica no necesita de oxígeno para procesar las moléculas de glucosa. (Solomon, et al., 2013) Tipos de respiración anaeróbica. - Respiración anaerobia mediante nitratos. - Respiración anaerobia mediante sulfatos.
Es propio del metabolismo de muchos organismos y basándonos en los productos finales se puede decir que hay varios tipos de fermentación. (Solomon, et al., 2013) El tipo más simple de fermentación es la fermentación natural que sucede cuando las condiciones del ambiente permiten la interacción de los organismos y sustratos orgánicos susceptibles. También está la fermentación artificial, condicionada por la mano humana. Por supuesto, los tipos de fermentación también pueden clasificarse según la naturaleza de los productos de las reacciones de fermentación, la fermentación alcohólica, la láctica, butírica, y la acética comienzan a partir del piruvato y son los tipos de fermentación más comunes. (Solomon, et al., 2013)
Imagen modificada de Reacción[Ilustración], por Solomon, et al., 2013, BIOLOGÍA. 9a. ed.
Fermentación. La fermentación es un proceso de tipo catabólico y de oxidación incompleta, este proceso no necesita oxígeno y el producto final es un compuesto orgánico.
Imagen modificada de FIGURA 8-14 Animada Fermentación [Ilustración], por Solomon, et al., 2013, BIOLOGÍA. 9a. ed.
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FOTOSÍNTESIS 1. LUZ Y FOTOSÍNTESIS La mayor parte de la vida en este planeta depende directa o indirectamente de la luz. La luz visible representa una pequeña parte de la amplia gama de radiación continua, conocida como espectro electromagnético, en este espectro toda la radiación viaja como ondas. La longitud de onda es la distancia entre el pico de una onda y el pico de la siguiente. La luz está compuesta de pequeñas partículas o paquetes de energía llamados fotones.
La razón puede ser que la radiación en la parte visible del espectro excita ciertos tipos de biomoléculas, moviendo electrones a niveles de energía más altos. Cuando una molécula absorbe un fotón de energía luminosa, uno de sus electrones se excita, lo que significa que el electrón se transfiere de un orbital atómico de menor energía a un orbital de mayor energía más alejado del núcleo. (Solomon, et al., 2013) Entonces, hay dos cosas que este electrón puede hacer, dependiendo del átomo y su entorno:
Electromagnetic-Spectrum[Ilustración], por Vlacus, B., 2012, Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Electromagnetic-Spectrum.svg). CC0 1.0
¿Por qué la fotosíntesis depende de la luz que detecta el ojo humano más que de alguna otra longitud de onda de radiación?
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Un átomo puede volver a su estado fundamental, en el que todos sus electrones se encuentran en sus niveles normales de energía más bajos. Cuando un electrón vuelve a su estado fundamental, su energía se disipa en forma de calor o emisión de luz con una longitud de onda mayor que la de la luz absorbida; esta emisión de luz se denomina fluorescencia. Alternativamente, un electrón excitado puede salir del núcleo y ser capturado por una molécula aceptora de electrones, que se reduce en el proceso; esto es lo que sucede en la fotosíntesis. (Solomon, et al., 2013)
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2. CLOROPLASTOS Los cloroplastos solo se encuentran en las plantas y las algas fotosintéticas. La función del cloroplasto es realizar un proceso llamado fotosíntesis. (Khan Academy, s.f.)
Todas las moléculas de clorofila que se encuentran en la membrana del tilacoide están asociadas a ella, mediante proteínas de unión a clorofila. Cada membrana del tilacoide está llena de moléculas de clorofila con una orientación precisa para absorber la luz y de proteínas de unión a clorofila que facilitan la transferencia de energía de una molécula a otra.
Los cloroplastos son organelos en forma de disco que se encuentran en el citosol de una célula. Tienen membranas internas y externas con un espacio intermembranoso entre ellas. Si pasaras a través de las dos membranas y llegarás al espacio en el centro, te darías cuenta que contiene discos membranosos conocidos como tilacoides, que están acomodados en pilas interconectadas llamadas granas (en singular, granum). (Khan Academy, s.f.) La clorofila se localiza membrana del tilacoide
en
El pigmento más importante es la clorofila, que inicia las reacciones dependientes de luz en la fotosíntesis. La clorofila b es un pigmento accesorio que también participa en la fotosíntesis. (Solomon, et al., 2013)
la
La clorofila, el pigmento fundamental de la fotosíntesis, absorbe luz sobre todo en las regiones azul y rojo del espectro visible. Las plantas por lo común son verdes porque parte de la luz verde les incide, se dispersa o se refleja. Una molécula de clorofila tiene dos partes importantes, una estructura de anillo y una larga cadena lateral. (Solomon, et al., 2013)
Chlorophyll[Ilustración], por Jcauctkting, 2016, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Hemoglobin-Chlorophyll. svg). CC0 1.0
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3. REACCIONES DEPENDIENTES DE LUZ En una reacción dependiente de la luz, la radiación de la luz solar puede afectar la fosforilación de ADP para generar ATP y reducir NADP+ para formar NADPH. La energía luminosa captada por la clorofila se almacena temporalmente en estos dos compuestos. Las reacciones dependientes de luz se resumen como sigue:
Imagen modificada de Reacción[Ilustración], por Solomon, et al., 2013, BIOLOGÍA. 9a. ed.
Los fotosistemas I y II consisten en un centro de reacción y de múltiples comple jos antena La reacción de la fotosíntesis dependiente de la luz comienza cuando la clorofila a y/o los pigmentos accesorios absorben la luz. De acuerdo con los modelos actualmente aceptados, la clorofila a y b y las moléculas de pigmentos accesorios se organizan con proteínas de unión a pigmentos en las membranas de los tilacoides en unidades denominadas complejos de antena. Cada complejo de antenas absorbe la energía de la luz y la transmite al centro de reacción, que consta de moléculas de clorofila y proteínas, incluidos los componentes de transporte de electrones
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que están directamente involucrados en la fotosíntesis. La energía luminosa se convierte en energía química en el centro de reacción fotosintética a través de una serie de reacciones de transferencia de electrones. (Solomon, et al., 2013) Dos tipos de unidades fotosintéticas, llamadas fotosistema I y fotosistema II, están involucradas en la fotosíntesis, el centro de reacción del fotosistema I consiste en un par de moléculas de clorofila a con un pico de absorción a 700 nm, llamado P700. El centro de reacción del fotosistema II consiste en un par de moléculas de clorofila a con un pico de absorción cercano a los 680 nm, llamado P680. (Solomon, et al., 2013) Cadenas de transporte electrones y fotosistema I
de
Cuando un electrón abandona el PSII, primero se transfiere a una pequeña molécula orgánica (plastoquinona, Pq), luego a un complejo de citocromos (Cyt) y, finalmente, a una proteína que contiene cobre llamada plastocianina. Conforme el electrón se mueve por esta cadena de transporte, pasa de un mayor nivel de energía a uno menor y libera energía. Parte de la energía se utiliza para bombear protones (H+)
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desde el estroma (fuera de los tilacoides) hacia el interior de los tilacoides. Esta transferencia de H+, junto con la liberación de H+ de la división de agua, forma un gradiente de protones que se utilizará para hacer ATP. (Khan Academy, s.f.)
Imagen modificada de “Las reacciones dependientes de la luz en la fotosíntesis: Figura 8”[Ilustración], de OpenStax College, Biología CC BY 4.0.
Una vez que un electrón ha pasado por el primer tramo de la cadena de transporte de electrones, llega al PSI, donde se une con el par especial de clorofila a llamado P700. Dado que los electrones han perdido energía antes de llegar al PSI, deben recibir más energía mediante la absorción de otro fotón. (Khan Academy, s.f.) El P700 excitado es un donante de electrones muy bueno y envía su electrón a una cadena de transporte de electrones corta. En esta serie de reacciones, el electrón primero pasa a una proteína llamada ferredoxina (Fd)
y después se transfiere a una enzima llamada NADP+ reductasa, la cual transfiere electrones al transportador de electrones NADP+ para crear NADPH. NADPH viaja al ciclo de Calvin, donde sus electrones se utilizan para crear azúcares a partir de dióxido de carbono. (Khan Academy, s.f.) El otro ingrediente necesario para el ciclo de Calvin es ATP, el cual también proporcionan las reacciones de la luz. Como vimos anteriormente, los iones H+ se acumulan en el interior de los tilacoides y crean un gradiente de concentración. Los protones “quieren” difundirse a favor del gradiente hacia el estroma, y su única vía de paso es la enzima ATP sintasa. Esta aprovecha el flujo de protones para formar ATP a partir de ADP y fosfato (Pi). El proceso de formación de ATP con energía almacenada en un gradiente químico se llama quimiosmosis. (Khan Academy, s.f.)
NOTICIA Científicos ticos y alemanes investigan la fotosíntesis artificial, clave para mitigar el calentamiento global. https://www.ucr.ac.cr/ noticias/2021/09/01/cientificos-ticosy-alemanes-investigan-la-fotosintesisartificial-clave-para-mitigar-elcalentamiento-global.html
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4. REACCIONES DE FIJACIÓN DE CARBONO En las reacciones de fijación de carbono, se utiliza la energía del ATP y del NADPH para la formación de moléculas orgánicas a partir del CO2.
la membrana tilacoidal, las reacciones del ciclo de Calvin ocurren en el estroma (espacio interior de los cloroplastos). (Khan Academy, s.f.)
Imagen modificada de Reacción[Ilustración], por Solomon, et al., 2013, BIOLOGÍA. 9a. ed.
Descripción general del ciclo de Calvin En las plantas, el dióxido de carbono (CO2) entra al interior de las hojas a través de unos poros llamados estomas y se difunde hacia el estroma del cloroplasto, el sitio en el cual se producen las reacciones del ciclo de Calvin, donde se sintetiza el azúcar. Estas reacciones también se llaman reacciones independientes de la luz, porque la luz no las causa directamente. (Khan Academy, s.f.) En el ciclo de Calvin, los átomos de carbono del CO2 se fijan (se incorporan a moléculas orgánicas) y se utilizan para formar azúcares de tres carbonos. Este proceso es estimulado por el ATP y NADPH que provienen de las reacciones luminosas, y depende de ellos. A diferencia de las reacciones dependientes de la luz, que ocurren en
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Imagen modificada Ciclo de Calvin: Figura 1[Ilustración], de OpenStax College, Conceptos de Biología CC BY 4.0
Reacciones del ciclo de Calvin Las reacciones del ciclo de Calvin se pueden dividir en tres etapas principales: fijación de carbono, reducción y regeneración de la molécula de partida.
Ciclo de Calvin-Benson[Ilustración], por Rivera, V., 2017, Wikimedia Commons (https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Ciclo_de_Calvin-Benson. png). CC0 1.0
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GLOSARIO µm: micrómetro, micrón o micra es una
Espectro electromagnético: El
Aminoácidos: Los aminoácidos son un
Estomas: Los estomas son poros
unidad de longitud equivalente a una milésima de milímetro.
grupo de 20 tipos diferentes de moléculas que son los componentes básicos para la construcción de proteínas.
ARNm: El ARN mensajero (ARNm) es
una molécula de ARN monocatenario que es complementaria a una cadena de ADN de un gen.
ATP: El ATP (trifosfato de adenosina
o trifosfato de adenosina) es la principal molécula portadora de energía de todas las formas de vida, y todas las formas de vida contienen ATP.
Clorofila: La clorofila es el pigmento
verde que absorbe la luz solar o luz artificial y está presente en todos los organismos que elaboran alimentos a través de la fotosíntesis.
Cloroplastos: El cloroplasto es el
orgánulo responsable de la fotosíntesis en los organismos fotosintéticos eucariotas.
Desmosomas: Los desmosomas son
espectro electromagnético está formado por todos los tipos de radiación del universo. o aberturas ajustables en el tejido epidérmico formados por un par de células especializadas llamadas células oclusivas o protectoras.
Exocitosis: La exocitosis es una
forma de transporte de masa en la que las sustancias se transportan desde el interior de la célula hacia el exterior de la célula a través de vesículas recubiertas de membrana que se fusionan con la membrana plasmática.
Fagocitosis: La fagocitosis es una
forma de endocitosis en la que se introducen partículas grandes en las células.
Fermentación: La fermentación es
un proceso catabólico que transforma moléculas a través de oxidación incompleta para producir compuestos orgánicos y la generación de energía química.
Filamentos intermedios: Los
filamentos intermedios son componentes del citoesqueleto y consisten en grupos de fibrina.
estructuras celulares que mantienen unidas a las células adyacentes.
Fosforilación: El proceso de agregar un
Endocitosis: Endocitosis es un término
Fotón: Los fotones son partículas
general para varios tipos de transporte activo que llevan partículas a las células encerrándolas en vesículas de membrana plasmática.
Endocitosis media: Es el mecanismo
de incorporación de moléculas específicas reconocidas por receptores de la membrana plasmática.
grupo fosfato a una molécula.
de luz que transportan interacciones electromagnéticas.
Fotosistema: Los fotosistemas, grandes complejos de proteínas y pigmentos que mejor se adaptan a la captación de luz, son clave para las reacciones luminosas.
Glucocálix: Glucocálix es un término genérico que se refiere a los exudados
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poliméricos extracelulares compuestos de proteínas y carbohidratos producidos por algunas bacterias y células.
Glucólisis: La glucólisis es el primer
paso en la descomposición de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular.
Hidrófobas: Las sustancias hidrofóbicas
pequeños componentes dentro de las células. De alguna manera, son como órganos (orgánulos) de células.
Pinocitosis: La pinocitosis es una
forma de endocitosis en la que las células absorben pequeñas cantidades de líquido extracelular.
consisten en moléculas no polares que repelen los grupos de agua y atraen otras moléculas neutras y solventes no polares.
Plasmodesmos: Los plasmodesmos
Impermeable: La membrana
Proteínas integrales: Las integrinas
impermeable impide el paso de solutos y disolventes.
Lámina nuclear: La lámina nuclear es
una malla o red de proteínas adyacente a la membrana interna de la envoltura nuclear.
Membrana Plasmática: La
membrana plasmática, también conocida como membrana celular, está presente en todas las células y separa el interior celular del ambiente externo.
son canales a través de membranas y paredes celulares.
son aquellas proteínas que atraviesan la membrana y aparecen a ambos lados de la capa de fosfolípidos.
Proteínas periféricas: Proteínas
periféricas no se extienden a lo ancho de la bicapa, sino que están unidas a las superficies interna o externa de la misma y se separan fácilmente de la misma.
Quimiosmosis: Quimiosmosis es la
son diminutas fibras proteicas esféricas con un diámetro de 3 a 7 nm que sostienen las células.
difusión de iones a través de una membrana. Rayos gamma: Radiación electromagnética de alta penetración con longitudes de onda más largas producida durante la desintegración de los núcleos de elementos radiactivos.
Microtúbulos: Los microtúbulos
Respiración aeróbica: Respiración
Microfilamentos : Los microfilamentos
son estructuras celulares compuestas de polímeros de proteínas.
Ósmosis: La ósmosis es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un disolvente a través de una membrana semipermeable.
Permeabilidad selectiva: Propiedad de una membrana que no deja atravesar solutos, dependiendo del grosor de la membrana y del tamaño de los poros.
Permeable: Las membranas permeables permiten el paso del soluto y del disolvente.
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Peroxisomas: Los peroxisomas son
celular que requiere oxígeno.
Respiración anaeróbica:
Respiración celular en la respiración anaeróbica está ausente el oxígeno.
Retículo endoplásmico: El retículo
endoplásmico es un complejo sistema de membranas dispuestas en forma de sacos y túbulos aplanados que están interconectados y comparten el mismo espacio interno.
Tilacoides: Los tilacoides son
estructuras membranosas dónde tiene lugar la fase lumínica de la fotosíntesis.
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REFERENCIAS Khan Academy. (s.f). Las mitocondrias y los cloroplastos. Khan Academy. https://es.khanacademy.org/science/high-school-biology/hs-cells/hs-prokaryotes-and-eukaryotes/a/chloroplasts-and-mitochondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20las%20%22centrales,hacer%20az%C3%BAcares%20en%20 la%20fotos%C3%ADntesis. Khan Academy. (s.f.). El ciclo de Calvin. Khan Academy. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cellular-energetics/photosynthesis/a/calvin-cycle Khan Academy. (s.f.). El sistema endomembranoso. Khan Academy. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-structure-and-function/cell-compartmentalization-and-its-origins/a/the-endomembrane-system Khan Academy. (s.f.). Las mitocondrias y los cloroplastos. Khan Academy. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-structure-and-function/ cell-compartmentalization-and-its-origins/a/chloroplasts-and-mitochondria#:~:text=Los%20cloroplastos%20son%20organelos%20que,tambi%C3%A9n%20 en%20las%20c%C3%A9lulas%20vegetales. Khan Academy. (s.f.). Las reacciones dependientes de la luz. Khan Academy. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cellular-energetics/photosynthesis/a/light-dependent-reactions NHGRI. (s.f). Genoma.Gov. Obtenido de Nucleólo: https://www.genome.gov/genetics-glossary/Nucleolus NHGRI. (s.f.). Aparato de Golgi. https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Aparato-de-Golgi NHGRL. (s.f.). Núcleolo. (s.f.). https://www.genome.gov/genetics-glossary/Nucleolus NHGRL. (s.f.). Reticulo endoplasmaático (rugoso). https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Reticulo-endoplasmatico-rugoso Solomon, E.P., Berg, L.R., Martin, D.W. (2013). BIOLOGIA. 9a. ed. México:Cengage Learning.
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