DIARIO CIENTIFICO
SECCION "B"
CATEDRÁTICO
Carlos Alverto Salazar Arias
INTEGRANTES Noé Sebastián Flores Castañeda 202207631 Marcos Andrés Taracena Rodas 202206245
MÓDULO II
TEMA
BIOLOGIA CELULAR
PERIODO DE TIEMPO
07 DE FEBRERO AL 17 DE MARZO DE 2022
COORDINADOR
MARCOS ANDRÉS TARACENA RODAS 202206245
SECRETARIO
NOÉ SEBASTIÁN FLORES CASTAÑEDA
IMAGENES DE PORTADA IMAGENES DE FONDO PORTADA Y CONTRAPORTADA ESTA IMAGEN PERTENECE A PXHER NO REQUIERE ATRIBUCION
ÍNDICE ORGANIZACION CELULAR celula ---------------------------------------------- Pag 3 Identifican las celulas madres creadas de celulas sanguíneas con mayor poder generativo---------------------------------------------------------------------Pag 4 Células Eucariotas y Procariotas Células Procariotas--------------------------------Pag 5 Células Eucariotas ---------------------------------Pag 6 Nucleo Celular -------------------------------------Pag 7 Orgánuilos del Citoplasma Orgánulos sin membrana--------------------------Pag 8 Orgánulos con una sola membrana--------------Pag 9 Orgánulos de doble membrana-----------------Pag 10 El citoesqueleto Microfilamentos ---------------------------------Pag 11 Filamentos Intermedios-------------------------Pag 12 Micro túbulos------------------------------------Pag 12 Membranas biologicas Estructura de las membranas biologicas -------Pag13 Funciones de las membranas--------------------Pag 14 Permeabilidad de la membrana celular---------Pag 15 Disfuncion Simple -------------------------------Pag 16 Disfuncion Facilitada-----------------------------Pag 16 Transporte Pasivo--------------------------------Pag 17 Transporte pasivo usando proteinas de membrana -----------------------------------------------------Pag 17 Transporte Activo--------------------------------Pag 18 Gradientes electroquímicos y transporte activo----------------------------------------------Pag 18 Moverse en contra de un gradiente-----------Pag 18 transporte activo primario----------------------Pag 19 Transporte activo Secundario-------------------Pag 19 Exocitosis y Endocitosis-------------------------Pag 20 Uniones celulares--------------------------------Pag 21 Plasmodermos------------------------------------Pag 21 Uniones en hendidura---------------------------Pag 21 Uniones estrechas--------------------------------Pag 21 Desmosomas-------------------------------------Pag 21
RUTA DE LIBERACION DE ENERGIA, EL ATP Reaccion Redox ------------------------ Pag 22 ¿Como podemos determinar si es una reaccion REDOX?-----------------------Pag 22 Etapas de la respiración aeróbica -----Pag 23 Produccion de energia a partir de otros nutrientes---------------------------------Pag 24 Magnesio y vitamina C en la obtención de energía------------------------------------Pag 24 Respiración anaeróbica y fermentación Respiración celular anaeróbica ---------pag 25 Fermentación-----------------------------pag 25
FOTOSISNTESIS Fotosintesis -----------------------Pag 26 Luz y fotosintesis------------------Pag 26 Cloroplastos -----------------------Pag 27 Fotosintesis: Reacciones dependientes de la luz--------------------------------Pag 28 -29 Fotosintesis: Reacciones de fijación del carbono-----------------------------Pag 30
GLOSARIO --------------31 - 33 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS -------- PAG 34
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ORGANIZACIÓN CELULAR La célula: Los humanos como los seres vivos estamos formados por células. Si miras tu mano no puedes ver las células que forman la piel, pero están ahí. Millones de células unidas unas a otras formando una cubierta protectora “la piel” que nos protege del exterior. Las células son la unidad principal de todos los organismos con materiales necesarios para mantener procesos importantes, como la nutrición, el crecimiento y la reproducción. Las células tienen diferentes tamaños, formas y funciones. Se clasifican en células humanas estándar y células procariotas. De la palabra está representada por el científico inglés Robert Hawke (1635-1703) para llamar a las cajas pequeñas que ve al mirar con un microscopio con una placa de metal delgada. En el idioma latino, las células significan una célula pequeña y, por lo tanto, el hockey se llama "caja" del grifo para que sean similares a las células. Con el tiempo, los microscopios se han mejorado y, por lo tanto, los científicos pueden observar más criaturas.
Todos incluyen celdas, o unidades pequeñas similares a "cajones" que Vio Hooke, aunque han presentado una variedad de aspectos. Los investigadores también aumentaron que estos diversos aspectos no solo se observaron no solo entre las células de diferentes criaturas, sino también en la misma criatura. Por ejemplo, las células en la epidermis de cuero están formadas en las capas inferiores, mientras que en las capas anteriores se aplanan, las capas de hueso son una estrella
Pero a pesar de estas diferencias, todas las células de todos los organismos tienen estructuras muy similares. Todos están formados por materiales de gelatina, principalmente proteínas que llamamos citoplasmas. Aseguran la estructura corporal, absorben los nutrientes alimentarios, hagan estos nutrientes en energía y realizan funciones dedicadas. Las células también contienen el material hereditario del organismo y pueden hacer copias de sí mismas. Las células incluyen múltiples partes, cada una tiene una función diferente. Algunas de estas partes nombradas orgánulos, son estructuras dedicadas que realizan ciertas tareas en las células. Interior de la célula: Aunque existen diferentes tipos de células, la mayoría de ellas tienen la misma composición. Las células tienen un núcleo y un citoplasma y están rodeadas por una membrana celular que regula lo que sucede dentro y fuera de la célula. El núcleo contiene los cromosomas que forman el material genético de la célula y el nucléolo forma los ribosomas. Los ribosomas producen proteínas y el aparato de Golgi las comprime para que puedan salir de la célula. El citoplasma consta de fluidos y orgánulos y puede considerarse como un orgánulo de la célula. Materiales que transportan retículo interno dentro de una célula. Mitocondria produce energía necesaria para eventos móviles. Los lisosomas contienen enzimas que pueden distribuir partículas en las células. Los centrilones participan en la división celular.
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IDENTIFICAN LAS CÉLULAS MADRE CREADORAS DE CÉLULAS SANGUÍNEAS CON MAYOR PODER REGENERATIVO Las células madre hematopoyéticas (CMH), que producen muchos de los componentes que forman la sangre, como los glóbulos rojos, las plaquetas y los glóbulos blancos, tienen una gran capacidad para multiplicarse y diferenciarse en diferentes tipos celulares. Estas células se encuentran sobre todo en la médula ósea y, en menor proporción, en la sangre de las personas adultas. Sin embargo, en el feto estas células predominan en el hígado, donde proliferan a gran velocidad.
Gracias a esta especial habilidad regenerativa, la medicina lleva empleando estas células procedentes del cordón umbilical o de la médula ósea desde hace más de 60 años: ya sea en el tratamiento de pacientes con algunos tipos de cáncer (linfomas y leucemias), como también para restaurar la creación de células sanguíneas sanas en aquellas personas cuyas CMH han dejado de funcionar o funcionan mal. Además, en casos muy especiales, estas células han conseguido eliminar el VIH del cuerpo de algunas personas o provocar la remisión de la enfermedad de Crohn. A pesar de los numerosos éxitos terapéuticos que ha conseguido el trasplante de CMH, su eficacia terapéutica está limitada por diversos factores. La expansión de estas células en el laboratorio, cuando se necesitan en grandes cantidades, conlleva la pérdida de su gran capacidad regenerativa. Conocer mejor qué mecanismos están involucrados en que estas células mantengan su capacidad para anidar en los tejidos, al tiempo que conservan su habilidad para proliferar y generar diferentes células sanguíneas, podría ser clave para solventar el anterior problema. Un nuevo estudio, cuyos resultados se publican en la revista Nature Communications, ha logrado conocer con detalle las características de las CMH humanas con mayor capacidad para multiplicarse y anidar en modelos animales. Esta investigación, liderada por científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Boston y del Hospital General de Massachusetts, ofrece el perfil más completo y riguroso de este grupo especial de células hasta la fecha.
El análisis del conjunto de CMH detectó que existía una pequeña población de células humanas, con un transcriptoma y conjunto de proteínas específicos, que tenía un gran capacidad para anidar en ratones inmunodeprimidos (para no rechazar las células humanas) y producir los diversos componentes celulares de la sangre. En particular, estas células poseían la proteína CD201 (receptor C de la proteína endotelial) en su superficie, un marcador muy preciso para identificarlas. Además, presentaban una actividad aumentada de diversos genes con funciones muy diversas como RGCC, LMNA, ID o TIPARP. Los datos del estudio, presentados de forma interactiva, están disponibles de forma gratuita para la comunidad científica en una plataforma accesible por Internet Como apuntan los autores, los resultados de esta investigación podrían ser claves para generar grandes cantidades de CMH con gran poder regenerativo a partir de los propios pacientes que las necesiten o a partir de donantes compatibles. Para ello, se podrían realizar varias estrategias: extraer estas células, purificarlas y expandirlas en el laboratorio o producir células madre pluripotentes inducidas, a partir de células adultas de la propia persona, diferenciarlas a CMH y seleccionar aquellas con mayor capacidad de regeneración a partir de marcadores específicos. Por otra parte, conocer las características de estas células podría ser también de utilidad para crear las condiciones necesarias in vitro para que las células procedentes de la médula ósea o del cordón umbilical aumenten su capacidad regenerativa, mediante la modulación de la actividad de sus genes. Estas células madre se emplearían así en el tratamiento de enfermedades de la sangre (como leucemias, linfomas, SIDA o anemia de células falciformes) sin que se dieran problemas de rechazo inmunitario. En la actualidad, el uso de estas células está limitado en la mayoría de los casos por la compatibilidad entre donantes y receptores y no siempre es posible encontrar una cantidad suficiente de las células adecuadas. Esther Samper Referencia: «Multi-modal profiling of human fetal liver hematopoietic stem cells reveals the molecular signature of engraftment», Kim Vanuytsel et al. en Nature Communications, vol. 13, n.º art. 1103, 1 de marzo de 2022.
Foto [iStock/luismmolina]
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Para conseguir este objetivo, los científicos realizaron un análisis exhaustivo, célula a célula, de miles de CMH humanas fetales del hígado (que expresaban el marcador GPI-80 en su membrana celular) a través de diversos métodos: el estudio del transcriptoma (conjunto de moléculas de ARN de una célula), la detección de 21 proteínas de la superficie celular y la evaluación de la funcionalidad de estas células. Los investigadores seleccionaron este tipo de células porque su capacidad
regenerativa es superior a las células de la médula ósea o del cordón umbilical: tienen una habilidad especial para proliferar sin que esto afecte a su capacidad para anidar en tejidos.
CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA Células Procariotas: Las células procariotas son estructuras rectas y pequeña. Como una celda, están limitados por la membrana. El plasma contiene algunas curvas internas (imagina) algunas Llamada Lámina y el resto se llaman Mesosoma y Esto se debe a la división de las células. Una celda de Darniotel está rodeada por una membrana. La pared de la fiesta proporciona protección. Las células se llaman citoplasma. Puede Encontrar un área densa llamada nuclease, donde Materiales genéticos o de ADN. Esto significa que el ADN no está separado del resto. Citoplasma y se relaciona con Mesosoma. En citoplasma también tiene estructura ribosoma. Tienen una función de proteína de producción. Pueden ser libres o formados. El conjunto se llama polirribosomas. Las células procariotas pueden tener diferentes estructuras que permiten el movimiento, como cilios (que parecen vellos diminutos) o flagelos (filamentos más largos que los cilios).
Las células prokarnióticas pueden tener formas muy diversas, e incluso las mismas especies pueden cambiar las formas llamadas leomorfismo. Sin embargo, los tres tipos principales de morfología se pueden distinguir:
Coco: Es un tipo morfológico típico de las bacterias, que presenta forma más o menos esférica y uniforme. Bacilo. Con forma de bastón y extremos redondeados, incluye una vasta gama de bacterias y otros organismos saprófitos de vida libre. Espirilo. Con forma helicoidal, suelen ser muy pequeñas y abarcan desde bacterias patógenas hasta autótrofas.
Archivo:Célula procariota promedio- en.svg
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Dependiendo de cómo se prefiera la taxonomía biológica, las células procariotas o procariotas forman organismos vivos unicelulares y pertenecen a los dominios sobrehumano o basal o archaeal y procariotas. La principal característica de las células procariotas es que no tienen una membrana que las defina nuclearmente, sino que su material genético está disperso por todo el citoplasma y pobremente agregado en regiones llamadas nucleoides.
Los procariotas (pro significa "antes" y kary significa "núcleo") son evolutivamente más antiguos que los eucariotas, es decir, organismos con núcleo. Aunque las células procariotas aparecieron en un pasado muy lejano, esto no significa que hayan desaparecido de la tierra. De hecho, las formas de vida más simples siguen siendo procariotas, como las bacterias y las arqueas. Esta simplicidad caracteriza a las criaturas procariotas, lo que permite su alta diversificación, superior a metabolismos extremadamente diferentes (similares a los eukariots) y la gran diversidad de adaptación varios medios, nutrientes o estructuras celulares.
Células Eucariotas: Se llama célula eucariota (del griego eukaryotes eu "verdad" y karion "nuez"), y en todos estos citoplasmas se encuentra la membrana que separa el núcleo que contiene la mayor parte de sus genes. Materia (ADN). En este aspecto se diferencia de las células procarióticas, que son más primitivas y cuyo material genético se encuentra disperso por todo el citoplasma. Además, a diferencia de las células procariotas, las células eucariotas tienen orgánulos u organelos que son estructuras subcelulares especializadas que pueden reconocerse dentro de ellas y están rodeadas por membranas como las mitocondrias y los cloroplastos
. Los modelos organizativos de las células eucariotas son mucho más complejos. más complejo que los procariotas. Es mucho más grande en el citoplasma. Puede encontrar un conjunto de estructuras celulares que cumplen diferentes requisitos/funciones, conocidas colectivamente como orgánulos. Hay varias células humanas estándar, pero cuatro categorías, cada una con muchas estructuras y procesos diferentes registrados:
Células animales: No tienen cloroplastos (porque no hacen fotosíntesis) ni paredes celulares. Sin embargo, a diferencia de las células vegetales, tienen centrosomas (orgánulos involucrados en la división celular) y vacuolas más pequeñas pero más abundantes llamadas vesículas. Sin una pared celular, las células animales pueden adoptar diferentes morfologías e incluso engullir otras células. Células fúngicas: Son similares a las células animales, aunque se diferencian por tener una pared celular hecha de quitina (que las células animales no tienen). Otra característica que los distingue es que las células fúngicas son menos celulares que las células animales. Aunque no es lo más común, existen hongos unicelulares como las levaduras. células protistas: Las células eucariotas suelen formar parte de organismos multicelulares. Sin embargo, algunos protistas son simples eucariotas unicelulares o multicelulares que no forman tejidos. Aunque los eucariotas unicelulares son más simples que los animales y las plantas, están formados por células individuales que deben realizar todas las funciones del cuerpo, es decir, células con una organización compleja. Además, pueden alcanzar dimensiones macroscópicas. Algunos ejemplos de este tipo de organismos
Células vegetales: Poseen una pared celular (compuesta por celulosa y proteínas) que encierra la membrana celular y les da rigidez, protección y resistencia. Además, las células vegetales tienen cloroplastos, orgánulos que contienen clorofila necesaria para la fotosíntesis y una gran vacuola central que mantiene la forma de la célula y controla el movimiento de las moléculas en el citoplasma. BG 1| PÁG. 6
Derivada de File:Aufbau einer Tierischen Zelle.jpg de Petr94
NUCLEO CELULAR El núcleo es un orgánulo unido a una membrana que se encuentra solo en eucariotas y contiene la mayor parte del material genético de la célula organizado en grandes moléculas de ADN (llamadas "cromosomas"), algunas de las cuales se denominan genes. El núcleo actúa como la torre de control de la célula porque su trabajo principal es contener material genético y activarlo cuando sea necesario, como durante la división celular o la síntesis de proteínas, ya que el ADN contiene lo necesario para todas las actividades celulares. Curiosamente, el núcleo fue el primer orgánulo que se descubrió microscópicamente. Fue notado por primera vez por Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) en celdas de salmón. Sin embargo, gracias a la ley de Mendel y al descubrimiento de la mitosis celular a principios del siglo XX, la verdadera función del núcleo y su importancia en la herencia y reproducción celular se hizo mucho más clara en ese momento.
Cuando se mira una imagen de la célula, el núcleo es una de las partes más evidentes. Está en el centro de la célula, y contiene todos los cromosomas de la misma, los cuales codifican el material genético. Es por lo tanto, una parte a proteger, es realmente importante para la célula. El núcleo tiene una membrana que lo rodea y que mantiene todos los cromosomas en el interior; y separa los cromosomas del interior del núcleo y el resto de los orgánulos y componentes de la célula que se quedan fuera. Algunas cosas, como el ARN, necesitan circular entre el núcleo y el citoplasma. Para ello, hay poros en esta envoltura nuclear que permiten que las moléculas entren y salgan del núcleo. Antes se pensaba que la membrana nuclear sólo permitía la salida de las moléculas, pero ahora se sabe que también hay un proceso activo para introducir moléculas en el núcleo. Biología Celular y Molecular. De Robertis Edward, Hib José. (2012) 16° ed. Editorial Promed. https://concepto.de/nucleocelular/#ixzz7OWBMKAVi
El núcleo es uno de los orgánulos básicos de la célula y es necesario para alcanzar un alto grado de complejidad en la vida porque somos organismos multicelulares. De hecho, la diferencia entre las células procariotas (más primitivas) y las eucariotas (más desarrolladas) se basa en su presencia o ausencia en el citoplasma.
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Archivo:Nucleus ER.svg
ORGÁNUS DEL CITOPLASMA El interior de la célula (protoplasma) se llama citoplasma y ocupa el área entre el núcleo y la membrana celular. Es una dispersión coloidal de un líquido llamado citoplasma o suspensión salina que tiene un aspecto rugoso y una composición muy fina. Entre ellos se encuentran varios orgánulos de la célula y tienen lugar muchas reacciones moleculares. El citoplasma es 70% agua, no tiene una forma o estructura estable y está dentro del esqueleto: una colección de fibras derivadas de proteínas que crean orden y movimiento dentro de la célula al unir los diferentes cuernos al núcleo. En general, el citoplasma se puede dividir en dos regiones: Ectoplasma. Su región más externa, cerca de la membrana plasmática, tiene una textura más viscosa. Suele participar en el movimiento de las células. Endoplasma: La mayoría de los orgánulos se encuentran en la región más interna del citoplasma, organizados alrededor del núcleo. El citoplasma es común tanto a las células eucariotas como a las procariotas, aunque contienen diferentes tipos de orgánulos. El citoplasma tiene muchas funciones diferentes, la más básica de las cuales es la formación del interior de la célula, su "cuerpo". Además, se encuentran diferentes orgánulos y comunicación entre ellos, y se producen diversas reacciones metabólicas de la célula, muchas de las cuales tienen lugar en el retículo endoplásmico.
Orgánulos sin membrana: Ribosomas: Son pequeñas moléculas formadas por ARN y proteínas. Se componen de dos subunidades. La formación de la subunidad más pequeña se debe a que la proteína ribosómica llega al nucléolo, que formará parte de la célula que fabrica el ARNr, el ARN ribosómico (como sabemos, hay tres tipos diferentes de ARN). , se traslada al citoplasma de la célula, donde se añade el ARNm (ARN mensajero). Luego, las dos unidades se fusionan y el ribosoma se forma completamente. Los ribosomas permanecen adheridos a la membrana del retículo endoplásmico rugoso o al citoplasma. Estos orgánulos están presentes tanto en las células procariotas como en las eucariotas. Centrosomas: estos orgánulos se encuentran solo en células animales. Para cada célula existen dos centros microscópicos y cilíndricos (como dos tubos) que aparecen y desaparecen durante la división nuclear debido a la función que cumplen, como veremos en el siguiente apartado. Microtúbulos y filamentos: los microtúbulos están compuestos por proteínas fibrosas y son de tamaño pequeño (alrededor de 25 nanómetros de diámetro); mientras que las fibras están formadas por ciertas proteínas, como la queratina, y son más pequeñas que los microtúbulos
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Mientras tanto, el citoplasma permite que los orgánulos se muevan y repliquen en caso de división celular, y junto con la membrana celular, es lo que finalmente se separa durante la mitosis.
Tipos de orgánulos y su estructura: Los siguientes orgánulos son característicos de las células eucariotas, con la excepción de los ribosomas, que se encuentran tanto en las células eucariotas como en las procariotas. La mayoría de los orgánulos están encerrados por membranas, excepto tres. Entonces podemos hacer la primera clasificación en función del número de membranas en las que están presentes.
Orgánulos con una sola membrana: Lisosomas: Son pequeñas vesículas formadas por membranas que contienen hidrolasas necesarias para el funcionamiento de los lisosomas en la célula, como veremos en el siguiente apartado. Se forman en el aparato de Golgi y algunas de las enzimas que contienen se forman en el ribosoma.
Retículo endoplásmico: es una red de membranas formada por un conjunto de vesículas aplanadas y túbulos interconectados. Es de dos tipos: gruesa si tiene ribosomas adheridos y suave si no los tiene. La membrana forma un retículo endoplásmico rugoso conectado a la membrana nuclear.
Vacuolas y vesículas: estos orgánulos tienen forma de saco o bolsa. Estos incluyen membranas producidas en el retículo endoplásmico o junto con membranas de la membrana citoplasmática. La diferencia entre la vacuola y la vesícula radica principalmente en su tamaño, ya que la vacuola es más grande que la vesícula. Las vesículas generalmente se encuentran en las células vegetales y, debido a que son grandes y están ubicadas en el centro, mueven el núcleo hacia la esquina, mientras que las vesículas son más pequeñas (en forma de bola) y, por lo tanto, más abundantes en la célula animal. Aparato de Golgi: Este es un grupo de sacos de aire que forman un sistema de membrana compuesto por sacos aplanados llamados reservorios. Estos reservorios están en contacto con el retículo endoplásmico, que a su vez se conectan entre sí.
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Orgánulos con doble membrana: Núcleo: Parte importante de las células procarióticas, de forma esférica y separada por membranas. Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) están contenidos en el núcleo. Normalmente, el ADN reduce la segmentación para formar cromatina, cuando se condensa para formar cromosomas. La membrana de definición nuclear está formada por una doble membrana conectada al retículo endoplásmico. La membrana está llena de agujeros a través de los cuales pasa el ARN mensajero, que transporta la información a decodificar. El núcleo consta de la membrana nuclear, el núcleo y el núcleo. Mitocondrias: son orgánulos esféricos y alargados con doble membrana.
Cloroplasto: este tipo de orgánulo se encuentra solo en las células vegetales. Los cloroplastos son sustancias que, en virtud de su pigmento, dan color a las células que los contienen. Consisten en una membrana externa y una membrana interna, separadas por un espacio de membrana. El sustrato es el equivalente líquido del citoplasma, en el que se encuentran los tilacoides con aspecto de monedas apiladas unas encima de otras formando gránulos (el grupo de los tilacoides).
Fuente: Wikimedia commons Fuente: Wikimedia commons
Las mitocondrias comparten mitocondrias preexistentes para que tengan su propio ADN independiente del núcleo. Consiste en un doble diafragma con un espacio exterior o cápsula en el medio. La membrana interna tiene pliegues internos llamados crestas. Dentro de la mitocondria hay un sustrato (similar al citoplasma de una célula) en el que hay partículas, el ADN.
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Fuente :Archivo:Blausen 0644 Mitocondrias.png
EL CITO ESQUELETO Curiosamente, esto también se aplica a las células. A menudo pensamos en las células como globos suaves y sin estructura, pero en realidad están muy estructuradas, al igual que nuestros propios cuerpos. Tienen una red de fibras conocida como citoesqueleto (literalmente "esqueleto celular"), que no solo sostiene la membrana celular y la forma de la célula, sino que también ayuda con el posicionamiento preciso de los orgánulos para transportar vesículas y (en muchos tipos de células) para permitir el movimiento celular.
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Hay tres tipos de filamentos de proteínas en las células eucariotas: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos.
Los filamentos de actina juegan muchos papeles importantes en la célula. Actúan como vías para el movimiento de proteínas motoras llamadas miosina, que también forman filamentos. Por su relación con la miosina, la actina participa en muchas funciones celulares que requieren locomoción. Los filamentos de actina también actúan como rieles para el transporte intracelular de sustancias como vesículas llenas de proteínas e incluso orgánulos. Estas cargas son transportadas por motores de miosina individuales que "caminan" a lo largo de los haces de filamentos de actina. Los filamentos de actina pueden plegarse y romperse rápidamente, lo que los hace tan importantes en la movilidad celular (peristaltismo) como la capacidad de los glóbulos blancos para migrar en el sistema inmunitario. Finalmente, los filamentos de actina realizan importantes funciones estructurales en la célula. En la mayoría de las células animales podemos encontrar una red de filamentos de actina en las regiones más remotas del citoplasma. Esta red está conectada a la membrana plasmática por conexiones especiales que dan forma y estructura a la célula.
Microfilamentos:
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De las tres fibras de proteína en las células óseas, las fibrillas son las más delgadas. Tienen alrededor de 7 nm de diámetro y están formados por muchos monómeros unidos de una proteína llamada actina, combinados en una estructura similar a una doble hélice. Debido a que están hechos de monómeros de actina, los microfilamentos también se conocen como filamentos de actina. Los filamentos de actina son direccionales, lo que significa que sus extremos tienen estructuras diferentes.
Filamentos Intermedios:
Microtúbulos:
Forman parte de un esqueleto que consta de muchas cadenas entrelazadas de fibrina. Como su nombre indica, los filamentos intermedios tienen un diámetro medio de 8 a 10 nm, situados entre los microfilamentos y los microtúbulos (como veremos más adelante).
A pesar de su nombre "microtúbulos", los microtúbulos son los más grandes de los tres filamentos celulares con un diámetro de unos 25 nm. Los microtúbulos están compuestos de tubulinas y están dispuestos en tubos huecos con forma de paja. Cada tubulina se compone de dos subunidades: alfa-tubulina y betatubulina. Al igual que los filamentos de actina, los microtúbulos son estructuras dinámicas: pueden crecer y descomponerse rápidamente agregando o eliminando tubulina. Al igual que los filamentos de actina, también son direccionales, lo que significa que sus extremos tienen una estructura distinta. Dentro de las células, los microtúbulos juegan un papel estructural importante para ayudar a las células a resistir el estrés.
Hay varios tipos de filamentos intermedios, cada uno hecho de una proteína diferente. Una de las proteínas que componen los filamentos intermedios es la queratina, una proteína fibrosa que se encuentra en el cabello, las uñas y la piel. A diferencia de los filamentos de actina, que pueden crecer y descomponerse rápidamente, los filamentos intermedios son más duraderos y desempeñan un papel estructural importante en la célula. Se especializan en la tolerancia al estrés y sus funciones incluyen mantener la forma celular y mantener el núcleo y otros orgánulos en su lugar
Además de brindar soporte estructural, los microtúbulos realizan varias funciones más especializadas. Por ejemplo, proporcionan vías para las proteínas motoras llamadas cinesina y dineína que transportan vesículas y otras cargas dentro de la célula. Inicio de superíndice, final de superíndice. Durante la división celular, los microtúbulos se organizan en una estructura llamada eje de segregación de los cromosomas.
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MEMBRANAS BIOLOGICAS Las células, tanto procariotas como eucariotas, requieren está separado por barreras físicas y en algunos casos del entorno fuera de. Al mismo tiempo, también debe mantener contacto con el medio ambiente.
Estructura de las membranas biológicas: Los fosfolípidos son lípidos formados por glicerol, dos colas de ácidos grasos y un extremo con un grupo fosfato. Las biopelículas suelen tener dos capas de fosfolípidos con las colas apuntando hacia adentro, un sistema conocido como bicapa de fosfolípidos. Los fosfolípidos están dispuestos en una bicapa, que es la estructura básica de las membranas celulares. Son adecuados para esta función porque son anfipáticos, es decir, tienen regiones hidrofílicas e hidrofóbicas. Las proteínas de membrana pueden alargarse parcialmente o atravesar la membrana plasmática, o unirse a su superficie interna o externa. El segundo componente principal de la membrana plasmática son las proteínas. Hay dos tipos principales de proteínas de membrana: proteínas mitóticas y periféricas.
Los grupos de carbohidratos están presentes solo en la superficie externa de las membranas celulares y se unen a las proteínas para formar glicoproteínas o a los lípidos para formar glucolípidos. Los carbohidratos son el tercer componente principal de la membrana plasmática. Por lo general, están presentes en la superficie externa de las células y se unen a proteínas (formando glicoproteínas) o lípidos (formando glicolípidos). Estas cadenas de carbohidratos pueden tener de 2 a 60 unidades de monosacáridos y pueden ser lineales o ramificadas.
El colesterol es otro tipo de lípido que consta de cuatro anillos carboxílicos unidos que se encuentran con los fosfolípidos en la membrana. Incrustado entre las colas hidrofóbicas de la membrana de fosfolípidos Structural biochemistry/lipids/micelles (Bioquímica estructural/lípidos/micelas). (16 de abril de 2015).
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Fuente https://cnx.org/contents/FPtK1zmh@8.25:fEI3C8Ot@10/Preface
FUNCIONES DE LA MEMBRANA Una célula o membrana citoplasmática que protege a la célula. También proporciona componentes internos estables y tiene muchas otras funciones. Uno de ellos es transportar nutrientes dentro de las células y eliminar las sustancias tóxicas de las células. Su otra función es la de introducir diversas proteínas en la propia membrana, que interacciona con otras sustancias del exterior y con otras células. Estas proteínas pueden ser glicoproteínas cuando están compuestas por azúcares unidos a proteínas, o lipoproteínas cuando están compuestas por lípidos unidos a proteínas. Todas estas proteínas están unidas (o incrustadas) a la superficie de la membrana celular y permiten que la célula interactúe con otras células. Por otro lado, la membrana celular también soporta la estructura celular, dándole su forma. Según el tipo de célula, existen diferentes tipos de membranas celulares, por lo general, las membranas celulares contienen mucho colesterol (en las células animales) como componente lipídico que les da estabilidad. Dependiendo del tipo de célula, pueden estar presentes otras estructuras. Hay muchas plantas y microorganismos, como bacterias o algas, que tienen otros mecanismos de defensa, como una pared celular externa que es más rígida que la membrana celular. Definiendo cada una de sus funciones de forma específica
División: La membrana plasmática define y limita la célula y mantiene la distinción entre el contenido celular y el exterior de la célula; Las membranas de los orgánulos (retículo endoplásmico, aparato de Golgi, mitocondrias, etc.) también establecen diferencias entre estos orgánulos y los rasgos celulares. Protege las células contra posibles invasiones extrañas. Mantiene la presión smótica. El intercambio molecular entre el interior y el exterior de las células está controlado por su permeabilidad selectiva porque son impermeables a los iones y a la mayoría de las moléculas polares, así como a procesos específicos de transporte de solutos. De esta forma se pueden establecer gradientes iónicos que pueden ser utilizados para la síntesis de ATP, el movimiento transmembrana de determinados solutos, o la generación y transmisión de señales eléctricas en determinados tipos de células. Reconocimiento y transmisión de señales externas. Establecer interacciones entre células o con componentes de la matriz extracelular. Algunas reacciones son catalizadas por proteínas de membrana especializadas. Factores que determinan la forma y motilidad celular, así como los procesos secretorios e intracelulares.
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Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. y Jackson, R. B. (2011). Membrane structure and function (Estructura y función de la membrana). En Campbell biology (Biología de Campbell) (10° ed., págs. 124-140). San Francisco, CA: Pearson.
PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR Permeabilidad de las membranas celulares: Como se mencionó anteriormente, la membrana plasmática es una barrera selectivamente permeable. Regula el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. Sus atributos aseguran la penetración de sustancias esenciales como glucosa, aminoácidos y lípidos Las células fácilmente, los subproductos metabólicos permanecen en las células, los metabolitos, los desechos como la urea los dejarán atrás. Todo esto permite que las células conserven su entorno. Debido a sus propiedades hidrofóbicas, la membrana es relativamente estable en el interior para la mayoría de las moléculas solubles en agua (como glucosa, aminoácidos e iones comunes). Por el contrario, las moléculas son hidrofóbicas, siempre que su tamaño no sea tan grande que podían pasarlo fácilmente. El movimiento de agua y solutos involucra dos mecanismos: flujo volumétrico y difusivo. En los sistemas vivos, las grandes corrientes transportan agua y sustancias disueltas desde partes del cuerpo y muchas células entre sí, mientras que la difusión transporta moléculas e iones hacia adentro y hacia afuera a través de las células. Un caso especial de difusión cuando el agua pasa a través de un diafragma. Las soluciones de diferentes concentraciones se denominan soluciones osmóticas.
El flujo global es el movimiento conjunto de moléculas de agua y solutos disueltos, por ejemplo, cuando el agua fluye por gravedad o presión. La circulación de sangre en el cuerpo humano es otro ejemplo de flujo global. La difusión implica el movimiento aleatorio de moléculas o iones individuales y provoca: Movimiento neto a lo largo de un gradiente de concentración. Este proceso es más eficiente cuando el área es mayor que el volumen cuando la distancia es más corta.
Difusión simple: Cuando la difusión se produce entre compartimentos separados por una membrana permeable los solutos, conocidos como difusión simple, y como se mencionó anteriormente, no requieren energía adicional, excepto: es el movimiento de las moléculas lo que favorece sus gradientes de concentración. En otras palabras, la difusión simple no necesita consumir ATP ya que es un fenómeno espontáneo. Las moléculas que se mueven a través de las membranas por difusión son simplemente no polares. Pequeño, liposoluble y menos polar, pero sin la carga eléctrica neta del H2O.
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Difusión simple: Cuando la difusión se produce entre compartimentos separados por una membrana permeable los solutos, conocidos como difusión simple, y como se mencionó anteriormente, no requieren energía adicional, excepto: es el movimiento de las moléculas lo que favorece sus gradientes de concentración. En otras palabras, la difusión simple no necesita consumir ATP ya que es un fenómeno espontáneo. Las moléculas que se mueven a través de las membranas por difusión son simplemente no polares. Pequeño, liposoluble y menos polar, pero sin la carga eléctrica neta del H2O. En el caso especial del H2O, la difusión se llama simplemente ósmosis. línea de agua La permeación de la membrana o la permeación siempre se produce de forma espontánea y muy rápidamente. La difusión desde el rango de concentración de soluto más baja o concentración media hipotónica hasta mayor concentración de soluto o medio hipertónico para que sus concentraciones sean iguales dos compartimentos. Después de un tiempo, el resultado serán dos medios isotónicos, es decir. La concentración en ambos lados de la membrana es la misma gradiente de concentración. Debido a la actividad metabólica, la célula mantiene gradientes de concentración de muchas sustancias. Velocidad de movimiento el material intracelular también aumenta por los flujos citoplasmáticos.
Difusión facilitada: La mayoría de las moléculas orgánicas biológicamente importantes tienen grupos funcionales polares y por lo tanto, son hidrofílicos; A diferencia del dióxido de carbono, el oxígeno y el agua no Pueden atravesar libremente la barrera lipídica por simple difusión. Asimismo, los iones son esenciales para la supervivencia celular y no pueden difundirse a través de las membranas. Aunque los iones individuales como el sodio (Na) y cloruro (Cl-), muy pequeño, en solución acuosa rodeada de moléculas de agua, tamaño y carga los agregados que se forman evitan que los iones se deslicen fuera del agujero. El punto por donde pasan realmente las moléculas de agua. transportar estos conjuntos todas las moléculas hidrofílicas, excepto las muy pequeñas, dependen de una membrana actúa como transportador al transportar moléculas a ambos lados de la membrana. La membrana no está en contacto con su interior hidrofóbico.
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TRANSPORTE PASIVO Él transporte pasivo no deja que nada suceda. Algunas moléculas pueden cruzar fácilmente las membranas celulares, mientras que otras son más difíciles. A veces, las moléculas necesitan la ayuda de transportadores especiales para atravesar la membrana celular. Algunas moléculas incluso necesitan energía para ayudarse a cruzar las membranas celulares. El movimiento de moléculas a través de una membrana sin aporte de energía se denomina transporte pasivo. Cuando se necesita energía, este movimiento se denomina transporte activo. La forma más simple de transporte transmembrana es pasiva. El transporte pasivo no requiere energía de la célula e implica la difusión de sustancias a través de la membrana para facilitar sus gradientes de concentración. Los gradientes de concentración son simplemente regiones del espacio donde las concentraciones de sustancias cambian y las sustancias se mueven espontáneamente de regiones de mayor concentración a regiones de menor concentración.
Transporte pasivo proteínas de membrana:
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A veces, las moléculas no pueden cruzar la membrana celular por sí solas. Estas moléculas necesitan transportadores especiales que les ayuden a cruzar la membrana en un proceso conocido como difusión condicionada. Estas proteínas especiales se denominan proteínas de canal o transportadoras y se adhieren a la membrana celular. De hecho, cruzan la membrana celular desde el interior hacia el exterior de la célula. Los canales de proteínas proporcionan canales abiertos o canales para el movimiento de moléculas a través de las membranas celulares. Múltiples canales de proteínas permiten la difusión de iones. Las proteínas de transporte se unen y transportan moléculas a través de las membranas celulares. Estas proteínas unen moléculas en un lado de la membrana, cambian de forma a medida que transportan moléculas a través de la membrana y depositan moléculas en el otro lado de la membrana. Si bien ambos métodos de transporte involucran proteínas, no se requiere energía. Así que siguen siendo transporte pasi
Dentro de la célula, algunas moléculas pueden reducir el gradiente de concentración directamente a través de la porción lipídica de la membrana, mientras que otras deben pasar a través de las proteínas de la membrana en un proceso conocido como difusión condicionada. Aquí echamos un vistazo más de cerca a la permeabilidad de la membrana y las diferentes formas de transporte pasivo BG 1| PÁG.17
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TRANSPORTE ACTIVO En el transporte activo, a diferencia del transporte pasivo, la célula utiliza energía (en forma de ATP, por ejemplo) para mover sustancias a lo largo de su gradiente de concentración. Aquí observamos con más detalle los gradientes moleculares que se encuentran en las membranas celulares, cómo promueven o complican el transporte y cómo los mecanismos de transporte activo mueven las moléculas en relación con los gradientes.
Gradientes electroquímicos: Hemos visto gradientes de concentración simples donde una sustancia existe en diferentes concentraciones en lados opuestos de una región o membrana. Sin embargo, dado que los átomos y las moléculas pueden formar iones y llevar una carga positiva o negativa, también puede haber un gradiente eléctrico o una diferencia de carga a través de la membrana plasmática. De hecho, las células vivas suelen tener lo que se denomina potencial de membrana, que es la diferencia de potencial eléctrico (potencial) a través de la membrana celular.
.Transporte activo moverse en contra de un gradiente Para transportar una sustancia en contra de un gradiente electroquímico o de concentración deben usar energía para transportar sustancias contra una concentración o gradiente electroquímico. Los mecanismos de transporte activo hacen exactamente eso: usan energía (generalmente en forma de ATP) para mantener la concentración correcta de iones y moléculas en las células vivas. De hecho, las células utilizan la mayor parte de la energía que obtienen del metabolismo para mantener activos los procesos de transporte. Los mecanismos de transporte activo se pueden dividir en dos categorías. El transporte activo primario directo utiliza una fuente de energía química (p. ej., ATP) para mover moléculas a través de una membrana en relación con un gradiente. Por otro lado, el transporte activo secundario (co-transportador) utiliza el gradiente electroquímico generado por el transporte activo como fuente de energía para mover las moléculas en contra de su gradiente, eliminando así la necesidad de demanda de fuentes de energía química directa como el ATP. A continuación, veremos en detalle cada tipo de transmisión activa.
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Siempre que hay una separación neta de cargas en el espacio, surge una diferencia de potencial. En el caso de las células, las cargas negativas y positivas están separadas por la barrera de la membrana celular, en la célula hay más cargas negativas que en el exterior. El potencial de membrana de una celda típica es de -40 a -80 milivoltios, con un signo negativo que indica que el interior de la celda es más negativo que el exterior.
Transporte activo primario El transporte activo primario utiliza la energía química del ATP para impulsar bombas de proteínas incrustadas en las membranas celulares. Impulsadas por ATP, estas bombas transportan iones en su gradiente electroquímico, una dirección en la que normalmente no se moverían por difusión.
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Transporte activo secundario El gradiente electroquímico producido por el transporte activo primario almacena energía que puede liberarse a medida que los iones se mueven a favor de su gradiente. El transporte activo secundario utiliza la energía almacenada en estos gradientes para mover sustancias distintas a las de sus propios gradientes. En el transporte activo secundario, dos moléculas transportadas pueden moverse en la misma dirección (es decir, hacia la célula) o en direcciones opuestas (es decir, una hacia y desde la célula). Cuando se mueven en el mismo sentido, las proteínas que los transportan se denominan simpaticomiméticos, si se mueven en sentido contrario se denominan reactivos. Campbell, N.A., Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. y Jackson, R. B. (2008).
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EXITOSIS Y ENDOCITOSIS Endocitosis Endocitosis (endógeno = endógeno, citosólico = mecanismo de transporte) es un término general para los diferentes tipos de transporte activo que llevan elementos a la célula al rodear las vesículas con la membrana plasmática. Existen muchas diferencias en los procesos dentro de las células, pero todas siguen el mismo proceso básico. Primero, la membrana plasmática se infiltra en la célula (se pliega hacia adentro), formando una vesícula alrededor de las partículas diana. Luego, la vesícula se libera con la ayuda de proteínas especializadas, manteniendo la semilla en una vesícula o vacuola recién creada dentro de la célula. A su vez, la endocitosis celular se puede dividir en las siguientes categorías: fagocitosis, endocitosis mediada por receptor
Exocitosis
Algunas vesículas se unen por completo y se fusionan con la membrana, mientras que otras siguen un patrón de "besarse y correr", donde se conectan para liberar su contenido ("besar" la membrana) en la membrana antes de separarse y girar de nuevo dentro de la célula.
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Las células necesitan absorber ciertas moléculas, como los nutrientes, pero también necesitan liberar otras moléculas, como las proteínas de señalización y los productos de desecho. La exocitosis (exocitosis = fuera, exocitosis = mecanismo de transporte) es una forma de transporte masivo en la que la materia se transporta desde el interior de la célula hacia el exterior a través de vesículas unidas a la membrana conectadas a la membrana celular.
Algunas de estas vesículas provienen del aparato de Golgi (que se abre en una ventana nueva) y contienen proteínas, como moléculas de señalización, que son sintetizadas específicamente por la célula para su liberación al exterior. Otras vesículas contienen desechos que la célula necesita eliminar, como desechos granulares de fagocitosis. Estas vesículas son transportadas hasta el borde de la célula, donde se unen a la membrana celular y liberan sus sustancias al espacio extracelular.
Uniones en hendidura
UNIONES CELULARES Las uniones celulares, también conocidas como uniones intercelulares, son puntos de contacto entre las membranas citoplasmáticas o entre la célula y la matriz extracelular. La mayoría de las células epiteliales, así como algunas células musculares y nerviosas, están estrechamente relacionadas en unidades funcionales. Existen varios tipos de uniones celulares, entre ellas están los plasmodesmos, uniones estrechas, uniones en hendidura y desmosomas.
Funcionalmente, las uniones de las células animales son muy similares a las de las células vegetales: son canales entre células adyacentes que permiten el transporte de iones, agua y otras sustancias. Sin embargo, son muy diferentes estructuralmente. En los vertebrados, las uniones se forman cuando un grupo de seis proteínas de membrana llamadas enlaces forman una estructura alargada similar a una rosquilla llamada conjugado. Cuando los agujeros o "agujeros de dona" en la unión de dos celdas adyacentes se alinean, se forma un canal entre ellos. Los invertebrados forman rendijas similares pero usan
Plasmodesmos Las células vegetales están rodeadas por paredes celulares que no entran en contacto entre sí a través de una gran área de membrana plasmática como las células animales. Sin embargo, tienen uniones especializadas en la pared celular conocidas como citoesqueletos (plasmodesmos singulares) que permiten el intercambio citoplasmático directo entre dos células.
Uniones estrechas No todas las conexiones entre células forman conexiones citoplasmáticas. El acoplamiento apretado crea un sello hermético entre dos células animales adyacentes. En lugares de uniones estrechas, las células se mantienen unidas por muchos grupos distintos de proteínas de uniones estrechas llamadas claudinas, cada una de las cuales
Desmosomas
CRÉDITO DE LA IMAGEN: OPENSTAX BIOLOGÍA
Las células animales también tienen conexiones llamadas desmosomas que actúan como acoplamientos entre células epiteliales adyacentes. Los desmosomas están formados por complejos de proteínas, algunos de los cuales se extienden a través de la membrana celular mientras que otros están unidos a conexiones dentro de la célula. BG 1| PÁG.21
Crédito de la imagen: OpenStax Biología. Modificación de la obra de Mariana Ruiz Villarreal
RUTA DE LIBERACION DE ENERGIA, EL ATP REACCIONES REDOX Una reacción de oxidación-reducción, también conocida como reacción redox, es una reacción en la que los electrones se mueven entre sustancias químicas (átomos, iones o moléculas involucradas en la reacción). Las reacciones de oxidaciónreducción ocurren a nuestro alrededor todo el tiempo: durante la combustión de combustibles, la corrosión de metales e incluso durante la fotosíntesis y la respiración celular, también hay oxidación y reducción. En una reacción redox, algunas especies se oxidan o pierden electrones, mientras que otras se reducen o ganan electrones. Un ejemplo de una reacción redox puede ser la pila galvánica. Este dispositivo consiste en dos metales diferentes conectados por medio de un puente salino o un disco poroso situado entre cada media celda. Recibe su nombre en honor a Luigi Galvani.
En algunos casos, puede identificarse mediante inspección visual. Por ejemplo, se puede determinar que la oxidación del hierro es un proceso redox si solo se observa que forma iones (Fe3 y O2-) a partir de elementos libres (Fe y O2), pero en otros casos esto no es un problema. Especialmente cuando la reacción en cuestión se refiere únicamente a sustancias no metálicas. Para ayudar a identificar reacciones redox menos obvias, los químicos han desarrollado el concepto de números de oxidación, lo que nos permite realizar un seguimiento de los electrones antes y después de una reacción. El número de oxidación (o estado de oxidación) de un átomo es la carga imaginaria de un átomo si todos los enlaces son puramente iónicos. Los números de oxidación se pueden asignar a los átomos de una reacción utilizando los siguientes lineamientos: 1. Un átomo de un elemento libre tiene un número de oxidación de 0. 2. Un ion monoatómico tiene un número de oxidación igual a su carga. 3. Cuando se combinan con otros elementos. 4. El flúor tiene un número de oxidación de -1 en todos sus compuestos. 5. El hidrógeno tiene un número de oxidación de +1 en la mayoría de los compuestos. 6. El oxígeno tiene un número de oxidación de -2 en la mayoría de los compuestos. 7. Los otros halógenos (Cl, Br y I) tienen un número de oxidación de -1, a menos que se combinen con oxígeno o flúor. 8. La suma de los números de oxidación de todos los átomos en un compuesto neutro es igual a cero, mientras que la suma para todos los átomos en un ion poliatómico es igual a la carga del ion.
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Fuente: Transferido de es.wikipedia a Commons
¿Cómo podemos determinar si es una reacción redox?
ETAPAS DE LA RESPIRACION AERÓBICA La respiración aerobia o aeróbica es una forma de metabolismo en la que debe intervenir el oxígeno. Tenga en cuenta que la respiración implica el intercambio de gases con el medio ambiente, proceso que puede ocurrir de diferentes maneras dependiendo del organismo. A través de la respiración aeróbica, los organismos vivos obtienen su energía de moléculas orgánicas, donde el carbono se oxida y el oxígeno se utiliza como agente oxidante. Cuando el oxígeno no actúa como oxidante, se denomina respiración anaeróbica o anaeróbia.
La respiración aeróbica se puede dividir en varias etapas diferentes. La primera etapa se llama glucólisis y ocurre cuando una molécula de glucosa se oxida y se divide en un par de moléculas de ácido pirúvico. El segundo paso se denomina descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Durante esta etapa, el ácido pirúvico ingresa a la matriz de las mitocondrias, donde el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa se encarga de su procesamiento. La respiración aeróbica procede con el llamado ciclo de Krebs (caracterizado por la oxidación de la acetilcolina transmitida por la acetil-Coenzima A, a partir del piruvato), la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa.
En la respiración aerobia, el oxígeno logra atravesar las membranas biológicas (en primera instancia la membrana plasmática y después las membranas mitocondriales) hasta unir electrones y protones para formar átomos de hidrógeno y, a través de ellos, agua. El ácido pirúvico que se obtiene en la primera fase de la anaerobia es oxidado con el oxígeno para aportar además energía y dióxido de carbono.
Fuente: Wikipedia Autor: yikrazuul BG 1| PÁG.23
PRODUCCIÓN DE ENERGIA A PARTIR DE OTROS NUTRIENTES Muchos organismos, incluidos los humanos, utilizan nutrientes distintos de la glucosa para obtener energía. Estos nutrientes, proteínas y lípidos se convierten en uno de los intermediarios metabólicos involucrados en la glucólisis o ciclo del ácido cítrico. En el caso particular de las proteínas, los aminoácidos se desconectan y sus cadenas carbonadas se vuelven intermedias en el metabolismo del piruvato en la glucólisis, en la producción de acetil-CoA, o en el caso de algunas proteínas, pasan a otro metabolito (Curtis et al..). et al., 2008). Esto significa que los aminoácidos producidos al digerir proteínas también se utilizan como moléculas de combustible. Por ejemplo, el aminoácido alanina se desamina a piruvato, el aminoácido glutamato a αcetoglutarato y el aminoácido aspartato a oxaloacetato (Solomon, 2013). En el caso de los lípidos, los ácidos grasos se oxidan y escinden enzimáticamente en grupos bicarbonato de acetilo unidos a CoA en un proceso conocido como oxidación beta en la matriz mitocondrial, es decir, los ácidos grasos se convierten en acetil-CoA
Millones de células son las encargadas de mantener el funcionamiento de nuestro organismo, permitiéndonos movernos, comer, dormir... todo ello requiere mucha energía. No fue hasta 1953 que el bioquímico alemán Hans Adolf Krebs, ganador del Premio Nobel de Fisiología, demostró cómo las células convierten los nutrientes en energía, revelando el ciclo metabólico más importante a nivel celular, uno complejo. Este proceso requiere un aporte constante de vitaminas y componentes cíclicos para funcionar con cualquier requerimiento energético
Magnesio y Vitamina C en la obtención de energía El mineral magnesio juega un papel importante como cofactor enzimático en la producción de energía. Sin él, las diversas enzimas encargadas de sintetizar ATP (moléculas de energía) no se activarían. Además, este mineral permite una adecuada contracción muscular y ayuda a mantener el equilibrio electrolítico necesario durante la actividad física, convirtiendo al magnesio en un sólido aliado para reducir el cansancio y la fatiga.
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La propia vitamina C comparte funciones con el magnesio, ya que el consumo adecuado de esta vitamina soluble en agua ayudará a reducir la fatiga y a mantener un metabolismo energético adecuado. También se sabe que el ácido ascórbico ayuda al sistema inmunitario a funcionar correctamente, protegiendo las células de los efectos dañinos de los radicales libres, incluso durante y después del ejercicio.
RESPIRACIÓN ANAEROBICA Y FERMENTACIÓN Ambos procesos pueden ocurrir a través de vías alternativas de descomposición de la glucosa que ocurren cuando la respiración celular normal (aeróbica) no puede usar oxígeno, es decir, cuando el oxígeno no está disponible para actuar como receptor al final de la cadena de transporte de glucosa. Estas vías de fermentación incluyen la glucólisis con algunas reacciones adicionales al final. En la levadura, las reacciones de adición producen alcohol; Ácido láctico en el músculo. La fermentación es una ruta muy popular, pero no es la única forma de extraer energía de los combustibles anaeróbicos (en condiciones hipóxicas). Alternativamente, algunos sistemas vivos utilizan una molécula inorgánica distinta del O2, como el sulfato, como aceptor final en la cadena de transporte de electrones. Este proceso, conocido como respiración celular anaerobia, es llevado a cabo por algunas bacterias y arqueas.
La respiración celular anaeróbica La respiración celular anaeróbica es similar a la respiración celular aeróbica en la que los electrones extraídos de las moléculas de combustible se transportan a través de la cadena de transporte de electrones para impulsar la síntesis de ATP.
Algunos procariotas (bacterias y arqueas) viven en ambientes con un nivel extremadamente bajo de oxígeno y dependen de la respiración anaeróbica para descomponer el combustible. Por ejemplo, algunas arqueas metanogénicas pueden usar dióxido de carbono como aceptor final de electrones y producir metano como producto de descomposición. Los metanógenos se encuentran en el suelo y los sistemas digestivos de los rumiantes, un grupo de animales que incluye ganado vacuno y ovino.
Fermentación La fermentación es otro método anaeróbico (que no requiere oxígeno) para descomponer la glucosa, que ocurre en muchos tipos de células y organismos. Durante la fermentación, la única forma de extraer energía es la glucólisis, con una o dos reacciones adicionales al final. La fermentación y la respiración celular comienzan de la misma manera con la glucólisis. Sin embargo, durante la fermentación, el piruvato producido durante la glucólisis no se oxida seguido por el ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones está inactiva.
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Fuente: UploadWizard
FOTOSINTESIS LUZ Y FOTOSINTESIS La luz es una forma de radiación electromagnética, una forma de energía que viaja en forma de ondas. Otros tipos de radiación electromagnética que encontramos en nuestra vida diaria son las ondas de radio, las microondas y los rayos X. Juntos, todos los tipos de radiación electromagnética forman el espectro electromagnético. Cada onda electromagnética tiene una longitud de onda específica o una distancia de pico a pico, y los diferentes tipos de radiación tienen diferentes rangos de longitud de onda característicos. La radiación de longitud de onda larga, como las ondas de radio, tiene menos energía que la radiación de longitud de onda corta, como los rayos X. El espectro visible es la única parte del espectro electromagnético que puede ser vista por el ojo humano. Consiste en radiación electromagnética con longitudes de onda entre 400 nm y 700 nm.
Fuente: información de la NASA Autor: Inductiveload, NASA
En la fotosíntesis, los organismos fotosintéticos convierten la energía de la luz en energía química. Sin embargo, no todas las diferentes longitudes de onda de la luz solar se utilizan por igual para la fotosíntesis porque los organismos fotosintéticos contienen moléculas llamadas pigmentos que absorben solo unas pocas longitudes de onda de luz visible y reflejan otras longitudes de onda.
Mientras que la luz y otras formas de radiación electromagnética se comportan como ondas en muchos casos, también pueden comportarse como partículas en otros casos. Cada partícula de radiación electromagnética, llamada fotón, tiene una energía fija. La radiación de longitud de onda corta tiene fotones de alta energía y la radiación de longitud de onda larga tiene fotones de baja energía.
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CLOROPLASTOS Los cloroplastos son orgánulos en forma de disco que se encuentran en el citoplasma de las células. Tienen una membrana interna y otra externa con espacios entre ellas. Si atraviesa las dos membranas y entra en el espacio entre ellas, verá que contiene discos de membranas llamados tilacoides, que están dispuestos en montones interconectados llamados gránas.
Los cloroplastos se encuentran solo en plantas y algas fotosintéticas (los humanos y otros animales no tienen cloroplastos). El trabajo de los cloroplastos es llevar a cabo un proceso llamado fotosíntesis.
La membrana tilacoide tiene un complejo captador de luz que contiene clorofila, el pigmento que da a las plantas su color verde. El tilacoide es hueco, el espacio dentro del disco se denomina espacio o luz del tilacoide, y el líquido que rodea al tilacoide se denomina estroma Durante la fotosíntesis, la energía de la luz se captura y se utiliza para producir azúcares a partir del dióxido de carbono. Los azúcares producidos por la fotosíntesis pueden ser utilizados por las células vegetales o ingeridos por herbívoros como los humanos. La energía de estos azúcares se obtiene a través de un proceso llamado respiración celular, que ocurre en las mitocondrias de las células animales y vegetales..
Imagen modificada de "Cloroplasto mini(Se abre en una ventana nueva)", de Kelvin Ma (CC BY 3.0) BG 1| PÁG 27
FOTOSÍNTESIS: REACCIONES DEPENDIENTES DE LA LUZ La reacción dependiente de la luz utiliza la energía de la luz para producir dos moléculas necesarias para la siguiente etapa de la fotosíntesis: la molécula de almacenamiento de energía ATP y el transportador de electrones reductor NADPH. En las plantas, las reacciones luminosas tienen lugar en las membranas de los orgánulos tilacoides llamados cloroplastos. Los fotosistemas, grandes complejos de proteínas y pigmentos (moléculas que absorben la luz) que son óptimos para recolectar luz, son clave en las reacciones luminosas. Hay dos tipos de fotosistemas: fotosistema I (PSI) y fotosistema II (PSII). Ambos fotosistemas contienen una variedad de pigmentos que ayudan a almacenar energía luminosa, así como un par especial de moléculas de clorofila en el centro (centro de reacción) del sistema fotovoltaico. El par especial de Light System I se llama P700 y el par especial de Light System II se llama P680. De hecho, se llama fotofosforilación porque utiliza energía luminosa (luz) para producir ATP a partir de ADP (fosforilación). Aquí están los pasos básicos: ·Absorción de luz en PSII. Cuando uno de los muchos pigmentos del Sistema Óptico II absorbe luz, la energía se transfiere internamente de un pigmento a otro hasta que llega al centro de reacción. Allí, la energía se transfiere a P680, empujando a los electrones a un alto nivel de energía.
·Absorción de luz en PSI. Los electrones llegan al fotosistema I y se unen a pares específicos de clorofila P700 en el centro de reacción. Cuando el pigmento absorbe la energía de la luz y entra en el centro de reacción, los electrones en P700 se elevan a un nivel de energía muy alto y se transfieren a la molécula aceptora. ·Formación de NADPH. Los electrones de alta energía se mueven a lo largo del segundo tramo corto de la cadena de transporte de electrones. Al final de la cadena, los electrones se transfieren al NADP (junto con un segundo electrón de la misma vía) para formar NADPH. El efecto neto de estos pasos es convertir la energía luminosa en energía química en forma de ATP y NADPH. El ATP y el NADPH de las reacciones dependientes de la luz se utilizan para formar azúcares en la siguiente etapa de la fotosíntesis, el ciclo de Calvin. En otra forma de reacción dependiente de la luz conocida como fotofosforilación cíclica, los electrones siguen una ruta de reciclaje diferente, produciendo solo ATP (no NADPH). Cabe señalar que la transferencia de electrones en las reacciones dependientes de la luz se produce mediante la absorción de energía luminosa y, de hecho, es posible. Esto significa que, desde el punto de vista de la energía, la transferencia de electrones de PSII a PSI y de PSI a NADPH ocurre solo "cuesta abajo" (libera energía y, por lo tanto, es espontánea) debido a la absorción de energía.
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• Absorción de luz en PSII. Cuando uno de los muchos pigmentos del Sistema Óptico II absorbe luz, la energía se transfiere internamente de un pigmento a otro hasta que llega al centro de reacción. Allí, la energía se transfiere a P680, empujando a los electrones a un alto nivel de energía.
·síntesis de ATP. Los electrones de alta energía se mueven a lo largo de la cadena de transporte de electrones, perdiendo energía a medida que se mueven.
La luz induce la transferencia de electrones de P680 y Los electrones de P700 tienen niveles de energía muy altos. Estas son algunas de las diferencias clave entre los fotosistemas: ·Los pares especiales de clorofila de los dos fotosistemas absorben diferentes longitudes de onda de luz. El par PSII específicamente absorbe mejor a 680 nm, mientras que el par PSI específicamente absorbe mejor a 700 nm. Por lo tanto, el par especial se denomina P680 y P700 respectivamente.
·Aceptor primario. Pares especiales de cada fotosistema y que donan electrones a diferentes aceptores primarios. El principal aceptor de electrones del PSII es la feofitina, una molécula orgánica similar a la clorofila. ·fuente de electrones. Después de perder un electrón, cada sistema fotovoltaico se repone con electrones de otra fuente.
El centro de reacción del PSII recibe electrones del agua, mientras que el centro de reacción del PSI es transferido por electrones que fluyen por la cadena de transporte de electrones del PSII.
Fuente: Imagen modificada de "Las reacciones dependientes de la luz en la fotosíntesis: Figura 7", de OpenStax College, Biología (CC BY 4.0.
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FOTOSÍNTESIS: REACCIONES DE FIJACIÓN DEL CARBONO En la reacción de unión de carbono que tiene lugar en el sustrato, el NADPH y el ATP producidos por la reacción capturan la energía utilizada para reducir el fosfato de gliceraldehído compuesto de tres carbonos. Esta ruta de unión de carbono a través del fosfato de gliceraldehído se conoce como la ruta de los tres carbonos o la ruta C3. En este caso, el enlace de carbono se produce a través del ciclo de Calvin, en el que la ribulosa bisfosfato carboxilasa (RuBP) conecta las moléculas de dióxido de carbono con el material de partida (un azúcar de cinco carbonos llamado ribulosa difosfato). Cada ciclo completo entra en una molécula de dióxido de carbono. La cantidad requerida para hacer dos moléculas de fosfato de gliceraldehído (equivalente a un azúcar de seis carbonos) es seis. Seis moléculas de RuBP (compuesto de cinco carbonos) se combinan con seis moléculas de dióxido de carbono para formar seis moléculas del intermedio inestable que se descompone rápidamente en doce moléculas de fosfoglicerato (compuesto de tres carbonos).
Estas moléculas son el punto de partida de muchas reacciones que pueden incluir, por ejemplo, la síntesis de carbohidratos, aminoácidos y ácidos grasos. La energía que impulsa el ciclo de Calvin es ATP y NADPH, que se producen en una reacción de captura de energía en las primeras etapas de la fotosíntesis. El fosfato de gliceraldehído también se puede utilizar como material de partida para otros compuestos orgánicos requeridos por la célula. Otras plantas que viven en ambientes cálidos y secos tienen mecanismos que les permiten unir el dióxido de carbono original en una de dos formas, minimizando la pérdida de agua. Estas vías se conocen como vías de cuatro carbonos o C4, y la vía de la planta CAM es anterior al ciclo de Calvin.
Luego se reduce a doce moléculas de fosfato de gliceraldehído. Diez de estas moléculas de tres carbonos se combinan y regeneran para producir seis RuBP de cinco carbonos. Las dos moléculas de fosfato de gliceraldehído "adicionales" representan la ganancia neta del ciclo de Calvin. BG 1| PÁG 30
GLOSARIO
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1. Aceptor: Átomo que interviene en una reacción aceptando electrones. (Real Academia Española, 2014). 2. Anfipático: Se aplica a un compuesto de moléculas que tienen un grupo soluble en agua enlazado con una cadena de hidrocarbono insoluble en agua. (Gabaudán & Bracero, 2011). 3. Apoptosis: Modalidad específica de muerte celular programada, que participa en el control del desarrollo y del crecimiento celulares. (Real Academia Española, 2014). 4. Autótrofa: Dicho de un organismo: Que es capaz de elaborar su propia materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. (Real Academia Española, 2014). 5. Cadherinas : Es cada una de las glucoproteínas responsables de los mecanismos de adhesión celular dependientes del calcio, que promueven la adhesión celular a través de un mecanismo homofílico. (Gabaudán & Bracero, 2011). 6. Caroteno: Pigmento de origen vegetal o animal, de color rojo, anaranjado o amarillo, que se encuentra en el tomate, la zanahoria, la yema de huevo, etc., y que, en los animales, se transforma en vitamina A. (Real Academia Española, 2014). 7. Centriolo: Orgánulo celular formado por un conjunto de microtúbulos que interviene en la organización del citoesqueleto y los movimientos celulares. (Real Academia Española, 2014). 8. Cianobacteria: Microorganismo procarionte, provisto de clorofila y otros pigmentos que le proporcionan un color verde azulado, capaz de realizar la fotosíntesis. . (Real Academia Española, 2014). 9. Coanoflagelado: Nos permiten hacernos una idea de como empezó la evolución de algunos organismos pluricelulares (reinos Animalia y Fungi) a partir de los protistas. 10. Colénquima: Son los tejidos especializados de sostén de las plantas. Están constituidos por células con paredes celulares gruesas que aportan una gran resistencia mecánica. (Leroux, 2012). 11. Cotransporte: Transporte de dos tipos diferentes de moléculas hacia el interior de la membrana y a través de la misma proteína transportadora. (Gabaudán & Bracero, 2011). 12. Desmosomas: Son uniones intercelulares que conectan las membranas celulares y los filamentos intermedios plasmáticos de células adyacentes. Se encuentran en las células epiteliales y en algunas no epiteliales como en las células miocárdicas. (Cheng & Koch, 2004). 13. Desmotubulos: Un desmotúbulo es una estructura tubular membranosa, que se sitúa en el centro del plasmodesmo, una especialización de la pared celular sin ocupar todo su espacio. (Gabaudán & Bracero, 2011). 14.Detritus: Resultado de la descomposición de una masa sólida en partículas. (Real Academia Española, 2014). 15Espora: Célula de vegetales criptógamos que, sin tener forma ni estructura de gameto y sin necesidad de unirse con otro elemento análogo para formar un cigoto, se separa de la planta y se divide reiteradamente hasta constituir un nuevo individuo. (Real Academia Española, 2014). 16.Estoma: Abertura microscópica en la epidermis de las partes verdes de los vegetales superiores que permite el intercambio de gases y líquidos con el exterior. (Real Academia Española, 2014).
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17.Fermentar: Dicho de un hidrato de carbono: Degradarse por acción enzimática, dando lugar a un producto más sencillo, como el alcohol etílico. (Real Academia Española, 2014). 18.Ficocianina: Pigmento proteínico azulado que le confiere el color rojizo a las algas al enmascarar el color de la clorofila. (Gabaudán & Bracero, 2011). 19. Fosforilación: Formación de ATP (adenosintrifosfato) a partir de ADP (adenosindifosfato) y ácido fosfórico. (Gabaudán & Bracero, 2011). 20. Fotosistema: Los fotosistemas son los centros donde se agrupan los pigmentos fotosintéticos, como la clorofila, entre otros. Estas moléculas son capaces de captar la energía luminosa procedente del Sol. (Gabaudán & Bracero, 2011). 21. Gen: Secuencia de ADN que constituye la unidad funcional para la transmisión de los caracteres hereditarios. (Real Academia Española, 2014). 22. Glicoproteínas: Proteína conjugada cuyos componentes no proteicos son hidratos de carbono; p. ej., las inmunoglobulinas. (Real Academia Española, 2014). 23. Gradiente: Razón entre la variación del valor de una magnitud en dos puntos próximos y la distancia que los separa. (Real Academia Española, 2014). 24. Intramolecular: es un proceso o característica limitado al interior de la estructura de una única molécula; una propiedad o fenómeno limitado a la extensión de una sola molécula, dentro de la propia molécula. (Gabaudán & Bracero, 2011). 25. Lisis: Descomposición de una sustancia por rotura de sus enlaces químicos. (Real Academia Española, 2014). 26. Molécula anfifílica: son aquellas moléculas que poseen un extremo hidrofílico, es decir, que es soluble en agua, y otro que es hidrófobo. (Bohinski et al., 1978). 27. Péptidos: Molécula formada por la unión covalente de dos o más aminoácidos. (Real Academia Española, 2014). 28. Plasmodesmo: Cadena de citoplasma que pasa por aberturas de la pared celular en vegetales y que establece puentes vivos entre células. (Gabaudán & Bracero, 2011). 29. Plasmólisis: Retracción de la membrana citoplásmica respecto de la pared rígida suprayacente. (Gabaudán & Bracero, 2011). 30. Plastoquinona: Es uno de los aceptores de electrones asociados con el fotosistema II en la fotosíntesis. Acepta dos electrones y se reduce a plastoquinol, y como tal, actúa como un portador de electrón y energía en el proceso de transporte de electrones. (Zubay, 1993). 31. Protozoo: Dicho de un organismo: Constituido por una sola célula o por una colonia de células iguales entre sí, y que casi siempre es microscópico. (Real Academia Española, 2014).
32. Quimiosmosis: Acción química entre dos sustancias que ocurre a través de una membrana. (Gabaudán & Bracero, 2011). 33. Quinona: Compuesto cristalino derivado del benzeno. (Gabaudán & Bracero, 2011). 34. Rubisco: Es una enzima que se encuentra en los cloroplastos de los organismos autótrofos. (Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 2002). 35. Sotobosque: Vegetación formada por matas y arbustos que crece bajo los árboles de un bosque. (Real Academia Española, 2014). 36. Telómero: Parte final de cromosoma considerado como una estructura que se perpetúa. (Gabaudán & Bracero, 2011). 37. Tilacoide: Saco membranoso o vesícula que forma parte de la estructura interna del cloroplasto donde tienen lugar las reacciones captadoras de luz de la fotosíntesis y fosforilación. (Gabaudán & Bracero, 2011). 38. Turgencia Fenómeno por el cual las células al absorber agua, se hinchan y ejercen presión contra las membranas celulares, las cuales se ponen tensas. De esto depende que una planta este marchita o firme. (Gabaudán & Bracero, 2011). 39. Unión adherente: Se trata de especializaciones de la membrana plasmática, específicamente del dominio basolateral correspondiente a una especialización de la membrana lateral, que contienen proteínas como las cadherinas y cateninas. (Farquhar & Palade, 1963). 40. Xilema: Tejido leñoso de las plantas vasculares, que transporta principalmente agua y minerales de una parte a otra de estos organismos. (Real Academia Española, 2014).
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS • (Bohinski et al., 1978) Bohinski, R. C., Bautista, E., Puente, J., & Valenzuela, M. A. (1978). Bioquímica. Fondo Educativo Interamericano. • (Cheng & Koch, 2004) Cheng, X., & Koch, P. J. (2004). In vivo function of Desmosomes-The J. In vivo function of Desmosomes-The J. of Dermat, 31, 171–187. • (Farquhar & Palade, 1963) Farquhar, M. G., & Palade, G. E. (1963). «Junctional complexes in various epithelia. En The Journal of cell biology (Vol. 17). Rockefeller Univ Press. • (Gabaudán & Bracero, 2011) Gabaudán, F. C., & Bracero, J. U. (2011). Dicciomed.eusal.es diccionario médico-biológico, histórico y etimológico. Universidad de Salamanca. • (Leroux, 2012) Leroux, O. (2012). Collenchyma: a versatile mechanical tissue with dynamic cell walls. Annals of botany, 110, 1083–1098. • (Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 2002) Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. (2002). Diccionario esencial de Las ciencias. Espasa Calpe Mexicana. • (REAL ACADEMIA ESPAÑOLA, 2014) REAL ACADEMIA ESPAÑOLA. (2014). Diccionario de la lengua española, 23.a ed., [versión 23.5 en línea]. https://dle.rae.es • (Zubay, 1993) Zubay, G. (1993). Biochemistry (3a ed.). Brown (William C.).
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TODOS QUEREMOS VIVIR EN LA CIMA, PERO TENEMOS QUE SABER QUE LA FELICIDAD Y EL CRECIMIENTO SUCEDEN MIENTRAS ESCALAMOS. ANDY ROONEY
