Introducción a la Biologí a
La biología es una disciplina académica que académica que abarca un amplio campo de estudio que, a menudo, se tratan como disciplinas independientes. Todas Todas ellas juntas estudian la vida en un amplio rango de escalas. La vida se estudia a escala atómica atómica y y molecular molecular en en biología molecular, molecular , en bioquímica bioquímica y y en genética molecular. molecular. Desde el punto de vista celular, se estudia en biología celular, celular , y a escala pluricelular pluricelular se se estudia en fsiología fsiología,, anatomía e anatomía e histología histología.. Desde el punto de vista de la ontogenia ontogenia o o desarrollo de los organismos a nivel individual, se estudia en la biología del desarrollo. desarrollo . uando se amplía el campo a m!s de un organismo, la genética genética trata trata el "uncionamiento de la herencia genética de los padres a su descendencia. La ciencia que trata el comportamiento de los grupos es la etología etología,, esto es, de m!s de un individuo. La genética de poblaciones observa poblaciones observa y anali#a una población población entera entera y la genética sistem!tica trata los linajes linajes entre entre especies. Las poblaciones interdependientes y sus h!bitats se e$aminan en la ecología ecología y y la biología evolutiva. evolutiva . %n nuevo campo de estudio es la astrobiología astrobiología &o &o $enobiología', que estudia la posibilidad de la vida m!s all! de la Tierra la Tierra.. Las clasifcaciones de los seres vivos son muy numerosas. (e proponen desde la tradicional división en dos reinos reinos establecida establecida por arlos Linneo en Linneo en el siglo )*++, )*++, entre animales y plantas plantas,, hasta las actuales propuestas de sistemas cladísticos cladísticos con con tres dominios que comprenden m!s de - reinos.
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La ontogenia &también llamada mor"ogénesis mor"ogénesis u u /ontogénesis0' describe el desarrollo de un organismo organismo,, desde la "ecundación "ecundación de de un cigoto cigoto durante durante reproducción se$ual hasta su senescencia senescencia,, pasando por la "orma adulta. 1l desarrollo animal u ontogenia cumple dos "unciones principales2 4enera 4enera diver diversi sida dad d celu celula larr &di" &di"er eren enci ciac ació ión' n' a part partir ir del del hue huevo vo "ec "ecun unda dado do &ci &cigo goto to'' y organi#a los diversos tipos celulares en tejidos y órganos &mor"ogénesis & mor"ogénesis y y crecimiento'. 5segura la continuidad de la vida de una generación a la siguiente &reproducción'.
Ramas de la biologí a •
5natomía22 estudio de la estructura 5natomía e structura interna y e$terna de los seres vivos.
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5ntropología22 estudia el ser humano como entidad biológica. 5ntropología
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6acteriología2 estudia las bacterias
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6io"ísica22 estudia la biología con los principios y métodos de la "ísica 6io"ísica "ísica..
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1pistemología biológica2 biológica 2 estudia los conceptos y modelos que apoyan la biología.
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6iología marina2 marina 2 estudia los seres vivos marinos.
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6iología matem!tica2 matem!tica 2 modela procesos biológicos utili#ando técnicas matem!ticas.
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6iomedicina22 aplicada a la salud 6iomedicina salud humana. humana.
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6ioquímica22 estudia procesos químicos que se desarrollan en el interior de los 6ioquímica
seres vivos. •
6iotecnología2 estudia y aprovecha los mecanismos e interacciones biológicas de 6iotecnología2 los seres vivos.
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6ot!nica22 estudia los organismos "otosintéticos &varios 6ot!nica "otosintéticos &varios reinos'.
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itología22 estudia las células itología células..
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itogenética22 estudia la genética de las células &cromosomas'. itogenética
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itopatología22 estudia las en"ermedades de las células. itopatología
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itoquímica2 estudia la composición química de las células y sus procesos itoquímica2 biológicos. 1cología22 estudia los organismos 1cología organismos y y sus relaciones entre sí y con el medio ambiente.
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1mbriología22 estudia el desarrollo del embrión. 1mbriología
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1ntomología22 estudia los insectos. 1ntomología
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1tología22 estudia el comportamiento 1tología comportamiento de de los seres vivos. vivos.
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1volución2 estudio del cambio y la trans"ormación de las especies 1volución2 especies a a lo largo del tiempo.
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7ilogenia22 estudia la evolución de los seres vivos. 7ilogenia
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7isiología22 estudia las relaciones entre los órganos. 7isiología
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4enética22 estudia los genes 4enética genes y y la herencia genética. genética.
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4enética molecular2 molecular2 estudia la estructura y la "unción de los genes a nivel molecular. 8istología22 estudia los tejidos 8istología tejidos.. 8istoquímica2 estudia la composición de células y tejidos y de las reacciones 8istoquímica2 químicas que se desarrollan en ellos con ayuda de colorantes específcos.
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+nmunología22 estudia el sistema inmunitario de +nmunología inmunitario de de"ensa.
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9icología22 estudia los hongos 9icología hongos..
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9icrobiología22 estudia los microorganismos 9icrobiología microorganismos..
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:rganogra"ía22 estudia órganos y sistemas. :rganogra"ía
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;ar!sitologia2estudia ;ar!sitologia 2estudia a los par!sitos.
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;aleontología22 estudia los organismos que vivieron en el pasado. ;aleontología Ta$onomía T a$onomía22 clasifca y ordena a los seres vivos.
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*irología22 estudia los virus *irología virus..
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Método cientí fico fico
;or proceso o =método científco= se entiende aquellas pr!cticas utili#adas y ratifcadas por la comunidad científca como v!lidas a la hora de proceder con el fn de e$poner y confrmar sus teorías. Las teorías científcas, destinadas a e$plicar de alguna manera los "enómenos que observamos, pueden apoyarse o no en e$perimentos que certifquen su valide#. (in embargo, hay que dejar claro que el mero uso de metodologías e$perimentales, no es necesariamente sinónimo del uso del método científco, o su reali#ación al 3-->. ;or ello, 7rancis 6acon defnió el método científco de la siguiente manera2 •
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:bservación2 1s aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un "enómeno, :bservación2 para estudiarlos tal como se presentan en realidad, puede ser ocasional o causalmente. +nducción22 La acción y e"ecto de e$traer, a partir de determinadas observaciones o +nducción e$periencias particulares, el principio particular de cada una de ellas. 8ipótesis22 onsiste en elaborar una e$plicación provisional 8ipótesis provisional de los hechos observados y de sus posibles causas. ;robar la hipótesis por e$perimentación e$perimentación.. Demostración o re"utación &antítesis &antítesis'' de la hipótesis. Tesis T esis o o teoría científca. científca.
5sí queda defnido el método científco tal y como es normalmente entendido, es decir, la representación social dominante del mismo. 1sta defnición se corresponde sin embargo ?nicamente a la visión de la ciencia denominada positivismo positivismo en en su versión m!s primitiva. 1mpero, es evidente que la e$igencia de la e$perimentación es imposible de aplicar a !reas de conocimiento como la astronomía astronomía,, la "ísica teórica, teórica, etcétera. 1n tales casos, es sufciente la observación de los "enómenos producidos naturalmente, en los que el método mé todo científco se utili#a en el estudio &directos o indirectos' a partir de modelos m!s peque@os, o a partes de éste. ;or otra parte, e$isten ciencias no incluidas en las ciencias naturales, naturales, especialmente en el caso de las ciencias humanas y humanas y sociales sociales,, donde los "enómenos no sólo no se pueden repetir controlada y artifcialmente &que es en lo que consiste un e$perimento', sino que son, por su esencia, irrepetibles, por ejemplo la historia historia.. De "orma que el concepto de método científco ha de ser se r repensado, acerc!ndose m!s a una defnición como la siguiente2 proceso de conocimiento conocimiento caracterizado caracterizado por por el uso constante constante e irrestricto irrestricto de la capacidad crítica de la razón, que busca establecer la explicación de un fenómeno ateniéndose a lo previamente conocido, resultando una explicación plenamente congruente con los datos de la observación.
5sí, por método o proceso científco se entiende aquellas pr!cticas utili#adas y ratifcadas por la comunidad científca como v!lidas a la hora de proceder con el fn de
e$poner y confrmar sus teorías, como por ejemplo los ;ostulados de Aoch para la microbiología. Las teorías científcas, destinadas a e$plicar de alguna manera los "enómenos que observamos, pueden apoyarse o no en e$perimentos que certifquen su valide#.
Método cient í fico aplicado en la ciencia 1l método científco envuelve la observación de "enómenos naturales y luego, la postulación de hipótesis y su comprobación mediante la e$perimentación. ;ues bien, los prejuicios cognitivos no son m!s que hipótesis, inducciones o construcciones mentales que han sido sesgadas positiva o negativamente por el cerebro. 5simismo cuando se reali#an afrmaciones o se argumenta y estos prejuicios cognitivos salen a la lu# se convierten en "alacias. 1l prejuicio cognitivo o proceso mental con el que se sesgan las creencias no se puede eliminar pues es un aspecto fsiológico intrínseco a la psique del ser humano y que adem!s parece estar e$tendido evolutivamente ya que cumple su "unción en la asociación y reconocimiento de objetos cotidianos, véase por ejemplo pareidolia. Lo que es posible es compensar el sesgo o modifcar las propias creencias mediante el método científco como mecanismo para descartar hipótesis que son "alsas. De esta "orma, el sesgo se situaría en dirección a hipótesis que son menos "alsas hasta nuevas revisiones en busca de "actores desconocidos o nueva in"ormación. La ciencia no pretende ser ni absoluta, ni autoritaria, ni dogm!tica. Todas las ideas, hipótesis, teoríasB todo el conocimiento científco est! sujeto a revisión, a estudio y a modifcación. 1l conocimiento que tenemos representa las hipótesis científcas y teorías respaldadas por observaciones y e$perimentos &método empírico'. ;ara no caer en el prejuicio cognitivo es necesario, por tanto, la e$perimentación, el no hacerlo llevaría a la misma negligencia puesto que la verdad de una aseveración seg?n el método científco recae en la "uer#a de sus evidencias comprobadas por e$perimentación. Después de llevar a cabo la e$perimentación se anali#an los resultados y se llega a una conclusión. (i los resultados respaldan la hipótesis, ésta adquiere valide#B si los resultados la re"utan, ésta se descarta o se modifca presentando nuevas "ormas para re"utarla. 1l método científco es también a"ectado naturalmente por los prejuicios cognitivos ya que los e"ectos asociativos de nuestra mente son los que permiten, al mismo tiempo, lan#ar el mayor n?mero de hipótesis. (in embargo, el método, si es bien ejecutado en sus ?ltimos y m!s importantes pasos, permite desecharlas. 1l primer paso en el método científco de tipo empírico es la observación cuidadosa de un "enómeno y la descripción de los hechos, es aquí donde entran en juego los prejuicios. Después, el científco trata de e$plicarlo mediante hipótesis las cuales, ya est!n sesgadas por los prejuicios en la percepción de los acontecimientos o en las propias creencias. (in embargo, solamente las ideas que puedan comprobarse e$perimentalmente est!n dentro del !mbito de la ciencia lo que permite desechar muchas teorías. (i las hipótesis enunciadas "ueran invalidades deberían predecir las consecuencias en el e$perimento y adem!s debería ser posible repetirlas. De esta "orma, mediante la e$perimentación, la repetición y supervisión del e$perimento por parte de personas que pudieran tener
otros sesgos cognitivos se minimi#an los errores del e$perimento, los errores en la interpretación de los resultados o errores en estadísticas que harían a la teoría una "alsa o imprecisa creencia. ;or eso, en ciencia se usa la revisión por pares, a mayor n?mero de revisiones menor probabilidad de sesgo o de "alsa interpretación de los datos e$perimentales, con lo que el trabajo es considerado m!s riguroso o estable. %n proceso así aunque mucho menos riguroso se puede observar en el pensamiento crítico cuando éste requiere de investigación activa propia para el esclarecimiento de argumentos y comprobación de las "uentes de in"ormación. 1n el pensamiento crítico se toman decisiones en "unción de la carga de la prueba que se hayan reali#ado sobre las "uentes y los argumentos y la in"ormación que se obtiene puede llegar a ser indirecta &de ahí la "alta de rigurosidad'. 1n el método científco no solo debe ser el hecho probado por la e$perimentación directa sino que debe ser posible repetirlo. 1l método empírico es un gran avance pues permite apro$imarse a la verdad. 1s un gran hito que ha permitido avan#ar a la sociedad y debe ser dado a conocer ampliamente para e$tender su uso en otras disciplinas, sin embargo, el método sigue siendo un método que est! restringido a la capacidad del evaluador. 1sto quiere decir, que no solo los sesgos o la cultura inCuyen en el método sino que también éste est! limitado por la capacidad misma de la especie humana. 1s el ser humano el que no solo propone las ideas sino que decide cómo verifcarlas. Eué ocurriría si el ser humano no "uera capa# de ver m!s all! de su inteligencia para saber la verdad. La idea de que e$iste una limitación de la especie limita la misma aplicación del método. ;ara evitar esto, tal y como la evolución generó desde el mismo caos no inteligente seres tan complejos como los humanos, la combinación aleatoria de elementos de e$perimentación junto a la paraleli#ación de la e$perimentación y unas reglas energéticas claras, deberían reali#ar descubrimientos aleatorios en largos periodos de tiempo. La combinación de estos dos métodos el evolutivoFaleatorio junto con el método científco empírico podrían producir avances m!s importantes por no estar constre@idos al marco cultural actual. De hecho mucho de los avances científcos se han producido por casualidad, error y suerte y no por deducción consciente. 1l problema con los prejuicios cognitivos es que normalmente se aplican a conceptos que cambian con regularidad qui#!s a una velocidad mayor de lo que es posible medirlo mediante pruebas o e$perimentación, adem!s no son uni"ormes y poseen e$cepciones, estos prejuicios se basan por tanto en probabilidades y no en afrmaciones certeras. 1l método científco por lo menos permite ponderar estas probabilidades, reali#ar estadísticas y revisar la propia seguridad en las afrmaciones. De esta "orma debería eliminar la posición de certe#a o del per"ecto conocimiento del "uncionamiento del mundo &otro sesgo e$tendido'. 1l método científco, por tanto, se convierte en el método maestro para probar hipótesis y desechar las "alsas. 5 esto se re"ería 1instein cuando dijo =Go e$iste una cantidad sufciente de e$perimentos que muestren que estoy en lo correctoB pero un simple e$perimento puede probar que me equivoco=. De otra "orma, sin el método científco, las
presunciones o prejuicios quedarían fjas cuando las circunstancias cambian, sujetas a nuestras propias interpretaciones de la realidad.
Niveles de organizaci ón en la naturaleza 1.Átomo: 1l nivel atómico es el m!s simple. 1n términos generales, la palabra !tomo signifca Hsin divisiónIB un signifcado que, en la actualidad, no se cumple, ya que se considera que e$isten partículas subatómicas que "orman la estructura del !tomo. 1structuras subatómicas2 Protón: ;artícula subatómica que se encuentra en el n?cleo atómico &porción central'. La característica que resalta del protón es su carga eléctrica, que es positiva. Neutrón: ;artícula subatómica que se encuentra en el n?cleo atómico. La característica que resalta del neutrón es que posee carga eléctrica neutra. 1stas dos estructuras subatómicas, como ya se ha dicho, con"orman el n?cleo del !tomo y le otorgan las características propias a cada uno de ellos. 1s decir, el n?cleo atómico le da la identidad al !tomo, ya que en base a esto se reali#a su clasifcación en la tabla periódica de los elementos de acuerdo a su n?mero atómico &< J nK de protones' y a su masa atómica &G J nK m!sico'. Electrón: ;artícula subatómica que se encuentra en la peri"eria del !tomo, alrededor del n?cleo, girando en sectores denominados orbitales §ores de los !tomos donde e$iste una mayor probabilidad de encontrar un electrón'. 1n conjunto, los electrones girando en sus respectivos orbitales se denominan nube electrónica. 1jemplos de !tomos son2 arbono &' 8idrógeno &8' :$ígeno &:' Gitrógeno &G' 7ós"oro &;' 5#u"re &('.
2. Molécula: 1ste nivel consiste en la unión de diversos !tomos a través de uniones conocidas como enlaces. 1jemplos de moléculas son2 5gua &8:' 9etano &8M' 4lucosa &N83:N'.
3. Macromolécula: Las macromoléculas constituyen la célula, son estructuras de mayor tama@o que una molécula. De hecho, una macromolécula puede defnirse como conjunto de moléculas que se unen a través de interacciones, que son m!s débiles que un enlace. 1jemplos de macromoléculas son2 arbohidratos ;roteínas Lípidos o 4rasas Ocidos Gucléicos. ada grupo de macromolécula posee características propias.
4. Organelo: 1ste nivel se puede defnir como una estructura subcelular "ormada por la "usión de macromoléculas, que cumple "unciones específcas. 1jemplos de organelos son2
G?cleo Petículo 1ndoplasm!tico 9itocondria loroplasto, etc.
5. Célula 2 1s el primer nivel capa# de e$presar vida en nuestro planeta, ya que posee las características de reproducción, adaptación y captar estímulos desde el medio que la rodea. La evolución destaca la e$istencia de dos grandes linajes celulares2 célula procarionte y célula eucarionte, cada uno de ellos con características muy particulares. 5dem!s, dentro de las células eucariontes, se reali#a una subdivisión para poder estudiar a dos grandes grupos de células2 célula animal y célula vegetal. 6. Tej!o: %n tejido puede defnirse como conjunto de células con similar estructura y "unción. ;or ejemplo2 La mucosa g!strica una capa de células especiali#adas en secretar los jugos g!stricos que permiten degradar los alimentos y proteger el interior del estómago. ".#rgano: Los órganos se "orman cuando varios tejidos interact?an o se asocian temporal y espacialmente para reali#ar una "unción específca. ;or ejemplo2 1l estómago, presenta tejidos que absorben ciertas sustancias, secretan !cidos, movili#an el alimento y tejidos nerviosos que comunican al cerebro lo que ocurre con el contenido g!strico, al inicio y al térmico de la digestión. $. %&tema: est! "ormado por grupos de órganos que trabajan integralmente y participan en una misma "unción. %n sistema digestivo esta integrado por los siguientes órganos2 la boca, el esó"ago, el estómago, los intestinos, el hígado y el p!ncreas &todos ellos intervienen en la adquisición de nutrientes'. 1n la "unción digestiva, cada órgano, por separado, desarrolla "unciones específcas que, en totalidad. 1jemplos de sistemas son2
(istema ardiovascular (istema Digestivo, (istema Qseo &1squeleto' (istema 1$cretor (istema (anguíneo (istema endocrino (istema lin"!tico (istema nervioso (istema límbico
'. Organ&mo: K nivel capa# de e$presar vida en nuestro planeta, ya que, al igual que la célula, puede reproducirse, adaptarse y captar estímulos ambientales. 1n resumen, este nivel puede defnirse como un conjunto de sistemas que trabajan de manera coordinada para mantener la supervivencia del individuo. 1jemplos de
organismos son2 8umano, León, ;lanta.
1(. Po)lacón: onjunto de organismos de la misma especie, que viven en un lugar y tiempo determinados. 5dem!s, entre ellos se generan interacciones intraespecífcas, como por ejemplo2 competencia. 11. Comun!a!: onjunto de organismos de distintas especies que viven en un lugar y tiempo determinados. 5dem!s, entre ellos se generan interacciones intraespecífcas, como por ejemplo2 depredación, parasitismo, etc. 12. Eco&&tema *acu+tco , terre&tre-: onjunto de organismos de distinta especie m!s el entorno abiótico que les rodea &cerros, planicies, ríos, lagos, etc.'. Los organismos, en este nivel, establecen relaciones con el ambiente que les rodea, por ejemplo2 adaptación. 13. o&/era: %ltimo nivel de organi#ación biológica y, por ende, el m!s voluminoso de todos, ya que contiene al resto de los niveles en su interior.
Anabolismo 1l anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en los que la energía liberada por el catabolismo se utili#a para sinteti#ar moléculas complejas. 1n general las moléculas complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas a partir de precursores simples. 1l anabolismo comprende tres etapas2 en primer lugar la producción de precursores como amino!cidos, monosac!ridos, isoprenoides y nucleótidos, en segundo término su activación en reactivos mediante el empleo de energía del 5T; y, por ?ltimo, el montaje de esos precursores en moléculas m!s complejas como proteínas, polisac!ridos, lípidos y !cidos nucleicos. Los organismos diferen en cuanto a la cantidad de moléculas que pueden sinteti#ar por sí mismos en sus células. Los organismos autótro"os, como las plantas, pueden construir moléculas org!nicas complejas y proteínas por sí mismos a partir de moléculas simples como dió$ido de carbono y agua. Los organismos heterótro"os, en cambio, requieren una "uente de sustancias m!s complejas, como monosac!ridos y amino!cidos, para producir esas moléculas complejas. (eg?n su "uente de energía los organismos pueden ser clasifcados en fotoautótrofos y fotoheterótrofos, que obtienen la energía del (ol, o quimioheterótrofos y quimioautótrofos, que obtienen la energía mediante reacciones o$idativas.
Catabolismo 1l catabolismo es el conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. 1sos procesos incluyen degradación y o$idación de moléculas de alimento así como reacciones que retienen la energía del (ol. 1l propósito de esas reacciones catabólicas es proveer energía, poder reductor y componentes requeridos por reacciones anabólicas. La naturale#a de esas reacciones catabólicas difere de organismo en organismo. (in embargo, esas distintas "ormas de catabolismo dependen de reacciones de reducciónFo$idación que involucran trans"erencia de electrones de moléculas donantes &como las moléculas org!nicas, agua, amoníaco, sul"uro de hidrógeno e iones "errosos' a aceptores de esos electrones como el o$ígeno, el nitrato o el sul"ato.
1n los animales esas reacciones conllevan la degradación de moléculas org!nicas complejas a otras m!s simples, como dió$ido de carbono y agua. 1n organismos "otosintéticos como las plantas y las cianobacterias esas trans"erencias de electrones no liberan energía sino que se usan como un medio para almacenar energía solar.RS 1l conjunto de reacciones catabólicas m!s com?n en los animales puede ser separado en tres etapas distintas. 1n la primera, moléculas org!nicas grandes como las proteínas, los polisac!ridos o los lípidos son digeridas en componentes m!s peque@os "uera de las células. Luego, esas moléculas peque@as son llevadas a las células y convertidas en moléculas de tama@o aun menor, por lo general acetilos que se unen en "orma covalente a la coen#ima 5 para "ormar la acetilFcoen#ima 5, que libera energía. ;or ?ltimo, en la molécula de acetil o5 el grupo acetil es o$idado a agua y dió$ido de carbono con liberación de energía que se retiene al reducir la coen#ima nicotinamida adenina dinucleótido &G5D' en G5D8.
BIOLELEMENTOS 6+:1L191GT:(2 (on los componentes org!nicos que "orman parte de los seres vivos. 1l SS> de la masa de la mayoría de las células est! constituida por cuatro elementos, carbono &', hidrógeno &8', o$ígeno &:' y nitrógeno &G', que son mucho m!s abundantes en la materia viva que en la corte#a terrestre. (e agrupan en tres categorías2 primarios, secundarios y oligoelementos.
BIOELEMENTOS PRIMARIOS. (on los elementos mayoritarios de la materia viva &gl?cidos, lípidos, proteínas y !cidos nucleicos', constituyen el SU> de la masa total y son indispensables para "ormar las biomoléculas. (on cuatroB carbono, hidrógeno, o$ígeno y nitrógeno &8:G'. 7orman parte de la materia viva debido a sus propiedades "ísicoFquímicas.
HIDROGENO: 7orman grupos "uncionales con otros elementos químicos. 1s uno de los elementos que con"orman el agua. (e encuentra en la atmós"era pero en menor cantidad. 1s esencial en los hidrocarburos y los !cidos.
OXIGENO 7orma parte de las biomoléculas y es un elemento importante para la respiración. También es un elemento en la "ormación del agua, causante de la combustión y produce la energía del cuerpo. 1l o$ígeno, es el elemento químico m!s abundante en los seres vivos. 7orma parte del agua y de todo tipo de moléculas org!nicas. omo molécula, en "orma de :, su presencia en la atmós"era se debe a la actividad "otosintética de primitivos organismos. 5l principio debió ser una sustancia tó$ica para la vida, por su gran poder o$idante. Todavía ahora, una atmós"era de o$ígeno puro produce da@os irreparables en las células. ;ero el metabolismo celular, se adaptó a usar la molécula de o$ígeno como agente o$idante de los alimentos abriendo así, una nueva vía de obtención de energía mucho m!s efciente que la anaeróbica. La reserva "undamental de o$ígeno utili#able por los seres vivos, est! en la atmós"era. (u ciclo est! estrechamente vinculado al del carbono, pues el proceso por el que el
carbono es asimilado por las plantas &"otosíntesis', supone también devolución del o$ígeno a la atmós"era, mientras que el proceso de respiración ocasiona el e"ecto contrario. :tra parte del ciclo del o$ígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superfcie de la Tierra es su conversión en o#ono. Las moléculas de :, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en !tomos libres de o$ígeno que reaccionan con otras moléculas de :, "ormando :R &o#ono'. 1sta reacción es reversible, de "orma que el o#ono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en :.
CARBONO Tiene una "unción estructural y aparece en todas las moléculas org!nicas. 1s un elemento escaso de la naturale#a. 1s la sucesión de trans"ormaciones que su"re el carbono a lo largo del tiempo. 1s un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades b!sicas para el sostenimiento de la vida. 1l ciclo comprende dos ciclos que se suceden a distintas velocidades. iclo biológico2 comprende los intercambios de carbono &:' entre los seres vivos y la atmós"era, es decir, la "otosíntesis, proceso mediante el cual el carbono queda retenido en las plantas y la respiración que lo devuelve a la atmós"era. iclo biogeoquímico2 regula la trans"erencia de carbono entre la atmós"era y la litos"era &océanos y suelo'. 1l : atmos"érico se disuelve con "acilidad en agua, "ormando !cido carbónico que ataca los silicatos que constituyen las rocas, resultando iones bicarbonato. 1stos iones disueltos en agua alcan#an el mar, son asimilados por los animales para "ormar sus tejidos, y tras su muerte se depositan en los sedimentos. 1l retorno a la atmós"era se produce en las erupciones volc!nicas tras la "usión de las rocas que lo contienen. 1ste ?ltimo ciclo es de larga duración, al verse implicados los mecanismos geológicos. 5dem!s, hay ocasiones en las que la materia org!nica queda sepultada sin contacto con el o$ígeno que la descomponga, produciéndose así la "ermentación que lo trans"orma en carbón, petróleo y gas natural.
NITROGENO 7orma parte de las biomoléculas pero destaca su presencia en proteínas y lípidos y !cidos nucleicos &bases nitrogenadas'. Go entra directamente al cuerpo y es consumido en alimentos. 9ediante las bacterias nitrifcantes, las plantas se proporcionan de este compuesto. La reserva principal de nitrógeno es la atmós"era &el nitrógeno representa el VW > de los gases atmos"éricos'. La mayoría de los seres vivos no pueden utili#ar el nitrógeno elemental de la atmós"era para elaborar amino!cidos ni otros compuestos nitrogenados, de modo que dependen del nitrógeno que e$iste en las sales minerales del suelo. ;or lo tanto, a pesar de la abundancia de nitrógeno en la bios"era, muchas veces el "actor principal que limita el crecimiento vegetal es la escase# de nitrógeno en el suelo. 1l proceso por el cual esta cantidad limitada de nitrógeno circula sin cesar por el mundo de los organismos vivos se conoce como ciclo del nitrógeno.
AMONIFICACION
4ran parte del nitrógeno del suelo proviene de la descomposición de la materia org!nica. 1stos compuestos suelen ser degradados a compuestos simples por los organismos que viven en el suelo &bacterias y hongos'. 1stos microorganismos utili#an las proteínas y amino!cidos para "ormar las proteínas que necesitan y liberar el e$ceso de nitrógeno como amoníaco &G8R' o amonio &G8M'.
Nitrificación 5lgunas bacterias comunes en los suelos o$idan el amoníaco o el amonio. 1n ella se libera energía, que es utili#ada por las bacterias como "uente energética. %n grupo de bacterias o$ida el amoníaco &o amonio' a nitrito&G:F'. :tras bacterias o$idan el nitrito a nitrato, que es la "orma en que la mayor parte del nitrógeno pasa del suelo a las raíces.
Asimilación %na ve# que el nitrato est! dentro de la célula de la planta, se reduce de nuevo a amonio. 1ste proceso se denomina asimilación y requiere energía. Los iones de amonio así "ormados se transferen a compuestos que contienen carbono para producir amino!cidos y otras moléculas org!nicas nitrogenadas que la planta necesita. Los compuestos nitrogenados de las plantas terrestres vuelven al suelo cuando mueren las plantas o los animales que las han consumidoB así, de nuevo, vuelven a ser captados por las raíces como nitrato disuelto en el agua del suelo y se vuelven a convertir en compuestos org!nicos.
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS. 7orman parte de todos los seres vivos y en una proporción del M,U>. Desempe@an "unciones vitales para el "uncionamiento correcto del organismo. (on el a#u"re, "ós"oro, magnesio, calcio, sodio, potasio y cloro. 1l 5<%7P1 es uno de los m!s destacados constituyentes de los amino!cidos. 1l a#u"re es captado en "orma de sustratos desde las raíces &en superfcies terrestres' y por medio de la pared celular &en medios acu!ticos' por las plantas &terrestres y acu!ticas', las que pasan a ser alimentos de los animales. Tras la muerte de estos, el a#u"re retorna al suelo induciendo un nuevo ciclo del a#u"re. 1n la atmós"era los ó$idos de nitrógeno y a#u"re son convertidos en !cido nítrico y sul"?rico que vuelven a la tierra con las precipitaciones de lluvia o nieve &lluvia !cida'. :tras veces, aunque no llueva, van cayendo partículas sólidas con moléculas de !cido adheridas &deposición seca'. 1l 7:(7:P: participa activamente en las relaciones energéticas que ocurren al interior de los organismos, "orma parte de los "os"olípidos de las membranas celulares e integra las materias primas de huesos y dientes de los seres vivos. La principal reserva de este elemento est! en la corte#a terrestre. ;or medio de los procesos de meteori#ación de las rocas o por la e$pulsión de ceni#as volc!nicas se libera, pudiendo ser utili#ado por las plantas. on "acilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar, donde una porción importante se sedimenta en el "ondo y "orma rocas. Todas ellas tardar!n millones de a@os en volver a emerger y liberar, paulatinamente, sales de "ós"oro.
Las Moléculas indispensables para la vida AGUA
1s el principal compuesto inorg!nico y act?a como disolvente de la mayoría de las sustancias que entran y salen de la célula. También es imprescindible para que act?en las 1n#imas que regulan y provocan las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la célula.
SALES MINERALES (on compuestos inorg!nicos de elementos como el sodio, potasio, calcio, "ós"oro, magnesio, a#u"re, cloro, yodo, etc. necesarios en peque@as cantidades para la constitución de los distintos componentes de la célula.
GLÚCIDOS (on compuestos :rg!nicos ternarios "ormados por , 8 y : empleadas por las células como =combustible= para la obtención de energía. ;or ejemplo la 4L%:(5.
LÍPIDOS (on compuestos :rg!nicos ternarios "ormados por ,8 y :. (e presentan como grasas o como aceites. %no de los lípidos importantes son los 7:(7:LX;+D:( que se encuentran constituyendo la 9emebrana ;lasm!tica. ;resentan "unción estructural en la "ormación de la 9embrana elular y constituyen una P1(1P*5 1G1P4YT+5 que la célula puede aprovechar en caso de agotar sus 4l?cidos.
PROTEÍNAS (on macromoléculas org!nicas cuaternarias "ormadas por , 8, : y G. (e componene de centenares de 59+G:O+D:( encargados de intervenir en la constitución de una ;roteína. Las proteínas tienen una "unción estructural ya que "orman el =arma#ón= de la célula interviniendo en la constitución de la membrana celular.
ENZIMAS (on un tipo especial de ;roteínas que intervienen en las reacciones químicas que se producen en T:D:( los procesos del 91T56:L+(9: 1L%L5P. Las 1n#imas son 1(;1X7+5( para cada tipo de reacción y act?an en presencia de agua.
ÁCIDOS NUCLEICOS (on compuestos :rg!nicos cuaternarios y son importantes ya que act?an ordenando químicamente la (XGT1(+( de materia celular y Transmitiendo los 5P5T1P1(
81P1D+T5P+:(. ;ueden ser2 5DG2 Ocido deso$irribonucleico ubicado en los romosomas del G?cleo y lleva la in"ormación genética. 5PG2 Ocido Pibonucleico ubicado en el itoplasma y su "unción es reali#ar la (XGT1(+( D1 ;P:T1XG5(, junto al 5DG.
VITAMINAS (on sustancias de diversa composición indispensable para el organismo y que se encuentran en peque@a cantidad en los alimentos.
Clasificación de los Hidratos de Carbono Los hidratos de carbono, ll!mados también gl?cidos o sacaridos se pueden clasifcar en2 9onosac!ridos, que pueden ser simples o derivados. ;oseen R a W !tomos de , tienen propiedades reductoras.
Disac!ridos2 (on otro tipo de hidratos de carbono que, como indica su nombre, est!n "ormados por dos moléculas de monosac!ridos :ligosac!ridos. 1structurados con a - monosac!ridos. Pesultan de especial interés los disac!ridos y trisac!ridos. ;olisac!ridos, que pueden ser simples o derivados. 7ormados por m!s de monosac!ridos.
Monosacáridos simples Los monosac!ridos simples son aldehídos o cetonas polihidro$ilados. 1ntre ellos podemos mencionar a la glucosa y la "ructosa que son los responsables del sabor dulce de muchos "rutos.
Aldosa
Cetosa
on estos a#?cares sencillos se debe tener cuidado ya que tienen atractivo sabor y el organismo los absorbe r!pidamente. (u absorción induce a que nuestro organismo secrete la hormona insulina que estimula el apetito y "avorece los depósitos de grasa.
1l a#?car, la miel, el jarabe de arce, mermeladas, jaleas y golosinas son hidratos de carbono simples y de "!cil absorción. :tros alimentos como la leche, "rutas y hortali#as los contienen aunque distribuidos en una mayor cantidad de agua. 5lgo para tener en cuenta es que los productos industriales elaborados a base de a#ucares refnados tienen un alto aporte calórico y bajo valor nutritivo, por lo que su consumo debe ser moderado. Los monosac!ridos con "unción aldehído se llaman aldosas y los monosac!ridos con "unción cetona se llaman cetosas. 9onosac!ridos derivados Los monosac!ridos derivados pueden ser2 • • • • •
Derivados por o$idación Derivados por reducción Deso$iderivados 5minoderivados Ysteres "os"óricos
Disacáridos (on otro tipo de hidratos de carbono que, como indica su nombre, est!n "ormados por dos moléculas de monosac!ridos. 1stas pueden hidroli#arse y dar lugar a dos monosac!ridos libres. 1ntre los disac!ridos m!s comunes est!n la &acaro&a &el m!s abundante, que constituye la principal "orma de transporte de los gl?cidos en las plantas y organismos vegetales', la lacto&a o a#?car de la leche, la malto&a &que proviene de la hidrólisis del almidón' y la celo)o&a &obtenida de la hidrólisis de la celulosa'.
Oligosacáridos La estructura de estos carbohidratos es variable y pueden estar "ormados por entre tres y nueve moléculas de monosac!ridos, unidas por enlaces y que se liberan cuando se lleva a cabo un proceso de hidrólisis, al igual que ocurre con los disac!ridos. 1n muchos casos, los oligosac!ridos pueden aparecer unidos a 0rotena&, dando lugar a lo que se conoce como gluco0rotena&.
Polisacáridos (on cadenas de m!s de die# monosac!ridos cuya "unción en el organismo se relaciona normalmente con labores de estructura o de almacenamiento. 1jemplos de polisac!ridos comunes son el alm!ón, la amlo&a, el glucógeno, la celulo&a y la utna.
Las principales funciones de los carbohidratos en los seres vivos 5lgunas de las "unciones cumplidas por los carbohidratos son2 •
1nergéticas &glucógeno en animales y almidón en vegetales, bacterias y hongos'
La glucosa es un de los carbohidratos m!s sencillos comunes y abundantesB representa
a la molécula combustible que satis"ace las demandas energéticas de la mayoría de los organismos. •
De reserva
Los carbohidratos se almacenan en "orma de almidón en los vegetales &gramineas, leguminosas y tubérculos' y de glucógeno en los animales. 5mbos polisac!ridos pueden ser degradados a glucosa. ompuestos estructurales &como la celulosa en vegetales, bacterias y hongos y la quitina en artrópodos Los carbohidratos estructurales "orman parte de las paredes celulares en los vegetales y les permiten soportar cambios en la presión osmótica entre los espacios intra y e$tracelulares. 1sta, es una de las sustancias naturales mas abundantes en el planeta. 1n las grandes plantas y en los !rboles, la celulosa, estructura fbrosa construida de glucosa, cumple la doble "unción de carga y soporte. La celulosa es de origen vegetal principalmente, sin embargo algunos invertebrados tienen celulosa en sus cubiertas protectoras. 1l polisac!rido estructural m!s abundante en los animales es la quitina. •
1n los procariontes "orma la pared celular construida de a#?cares complejos como los péptidoglicanos y !cidos teicoicos. 5 las propiedades de esta estructura se le atribuyen muchas de las características de virulencia y antigenicidad. 1n algunos animales como los insectos los carbohidratos "orman la quitina, el !cido condroitín sul"?rico y el !cido hialurónico, macromoléculas de sostén del aparato muscular. ;recursores Los carbohidratos son precursores de ciertos lípidos, proteínas y dos "actores vitamínicos, el !cido ascórbico &vitamina ' y el inositol. •
(e@ales de reconocimiento &como la matri# e$tracelular' Los carbohidratos intervienen en complejos procesos de reconocimiento celular, en la aglutinación, coagulación y reconocimiento de hormonas. •
clasi cación de los l í pidos Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se subdivide en dos, atendiendo a que posean en su composición !cidos grasos &lípidos saponifcables' o no los posean &lípidos insaponifcables'2 •
Lípidos saponifcables
%m0le&. (on los que contienen carbono, hidrógeno y o$ígeno. 5cilglicéridos. (on ésteres de !cidos grasos con glicerol. uando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites. éridos &ceras'.
Com0lejo&. (on los lípidos que, adem!s de contener en su molécula carbono, hidrógeno y o$ígeno,
contienen otros elementos como nitrógeno, "ós"oro, a#u"re u otra biomolécula como un gl?cido. 5 los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que "orman las membranas celulares. 7os"olípidos 7os"oglicéridos 7os"oesfngolípidos 4lucolípidos erebrósidos 4angliósidos Z
Lípidos insaponifcables Terpenoides 1steroides ;rostaglandinas.
Ácidos grasos (on las unidades b!sicas de los lípidos saponifcables, y consisten en moléculas "ormadas por una larga cadena hidrocarbonada&8' con un n?mero par de !tomos de carbono &FM' y un grupo carbo$ilo&::8' terminal. La presencia de dobles enlaces en el !cido graso reduce el punto de "usión. Los !cidos grasos se dividen en saturados e insaturados. •
•
(aturados. (in dobles enlaces entre !tomos de carbonoB por ejemplo, !cido l!urico, !cido mirístico, !cido palmítico, !cido marg!rico, !cido este!rico, !cido araquídico y !cido lignocérico. +nsaturados. Los !cidos grasos insaturados se caracteri#an por poseer dobles enlaces en su confguración molecular. Ystas son "!cilmente identifcables, ya que estos dobles enlaces hacen que su punto de "usión sea menor que en el resto. (e presentan ante nosotros como líquidos, como aquellos que llamamos aceites. 1ste tipo de alimentos disminuyen el colesterol en sangre y también son llamados !cidos grasos esenciales. Los animales no son capaces de sinteti#arlos, pero los necesitan para desarrollar ciertas "unciones fsiológicas, por lo que deben aportarlos en la dieta. La mejor "orma y la m!s sencilla para poder enriquecer nuestra dieta con estos alimentos, es aumentar su ingestión, es decir, aumentar su proporción respecto a los alimentos que consumimos de "orma habitual.on uno o m!s dobles enlaces entre !tomos de carbonoB por ejemplo, !cido palmitoleico, !cido oleico, !cido elaídico, !cido linoleico, !cido linolénico y !cido araquidónico y !cido nervónico.
Los denominados !cidos grasos esenciales no pueden ser sinteti#ados por el organismo humano y son el !cido linoleico, el !cido linolénico y el !cido araquidónico, que deben ingerirse en la dieta.
Fosfolí pidos Los "os"olípidos se caracteri#an por poseer un grupo de naturale#a de "os"ato que les otorga una marcada polaridad. (e clasifcan en dos grupos, seg?n posean glicerol o esfngosina.
Céridos O Cera Las ceras son moléculas que se obtienen por esterifcación de un !cido graso con un alcohol monovalente lineal de cadena larga. ;or ejemplo la cera de abeja. (on sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperatura ambiente se presentan sólidas y duras. 1n los animales las podemos encontrar en la superfcie del cuerpo, piel, plumas, cutícula, etc. 1n los vegetales, las ceras recubren en la epidermis de "rutos, tallos, junto con la cutícula o la suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación.
FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS EN LOS ORGANISMOS VIVOS • • • • • • •
5islante térmico. 7lotabilidad &Debido a que la densidad de los lípidos es menor que la del agua' Peserva de agua metabólica. Pegulador térmico &(uministran calor para mantener la temperatura corporal' ombustible, "unción energética &4eneran energía para reali#ar trabajo mec!nico' Transmisión eléctrica entre células nerviosas Peserva de energía.
Proteí na son biomoléculas "ormadas por cadenas lineales de amino!cidos. ;or sus propiedades "ísicoFquímicas, las proteínas se pueden clasifcar en proteínas simples &holoproteidos', "ormadas solo por amino!cidos o sus derivadosB proteínas conjugadas &heteroproteidos', "ormadas por amino!cidos acompa@ados de sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias "ormadas por desnaturali#ación y desdoblamiento de las anteriores. Las proteínas son necesarias para la vida, sobre todo por su "unción pl!stica &constituyen el W- > del protoplasma deshidratado de toda célula', pero también por sus "unciones biorreguladoras &"orman parte de las en#imas' y de de"ensa &los anticuerpos son proteínas'. Las proteínas desempe@an un papel "undamental para la vida y son las biomoléculas m!s vers!tiles y diversas. (on imprescindibles para el crecimiento del organismo y reali#an una enorme cantidad de "unciones di"erentes, entre las que destacan2 ontr!ctil &actina y miosina' 1n#im!tica &1j2 sacarasa y pepsina' 1structural. 1sta es la "unción m!s importante de una proteína &1j2 col!geno' 8omeost!tica2 colaboran en el mantenimiento del p8 &ya que act?an como un tampón químico' +nmunológica &anticuerpos' ;roducción de costras &1j2fbrina' ;rotectora o de"ensiva &1j2 trombina y fbrinógeno' Transducción de se@ales &1j2 rodopsina'. Las proteínas est!n "ormadas por amino!cidos. Las proteínas de todos los seres vivos est!n determinadas mayoritariamente por su genética &con e$cepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal', es decir, la in"ormación genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo. Las proteínas se sinteti#an dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifcan. ;or lo tanto, son susceptibles a se@ales o "actores e$ternos. 1l conjunto de las proteínas e$presadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma. • • • •
• • • •
%egn &u /orma Fibrosas 2 presentan cadenas polipeptídicas largas y una estructura secundaria atípica.
(on insolubles en agua y en disoluciones acuosas. 5lgunos ejemplos de éstas son queratina, col!geno y fbrina. Globulares 2 se caracteri#an por doblar sus cadenas en una "orma es"érica apretada o compacta dejando grupos hidró"obos hacia adentro de la proteína y grupos hidróflos hacia a"uera, lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua. La mayoría de las en#imas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte, son ejemplos de proteínas globulares. ixtas 2 posee una parte fbrilar &com?nmente en el centro de la proteína' y otra parte globular &en los e$tremos'.
Según su composición quí mica Conjuga!a&2 estas proteínas contienen cadenas polipeptídicas y un grupo prostético. 1ste puede ser un !cido nucleico, un lípido, un a#?car o ion inorg!nico. 1jemplo de estas son la mioglobina y los citocromos 5 su ve#, las proteínas se clasifcan en2 E&clero0rotena&2 (on esencialmente insolubles, fbrosas, con un grado de cristalinidad relativamente alto. (on resistentes a la acción de muchas en#imas y desempe@an "unciones estructurales en el reino animal. Los col!genos constituyen el principal agente de unión en el hueso, el cartílago y el tejido conectivo. :tros ejemplos son la queratina, la fbroína y la sericina. b' E&/ero0rotena&2 ontienen moléculas de "orma m!s o menos es"érica. (e subdividen en cinco clases seg?n sus solubilidad2 +. FAlbúminas: (olubles en agua y soluciones salinas diluidas. 1jemplos2 la ovoalb?mina y la lactalb?mina. ++. Globulinas: +nsolubles en agua pero solubles en soluciones salinas. 1jemplos2 miosina, inmunoglobulinas, lactoglobulinas, glicinina y araquina. +++. Glutelinas: +nsolubles en agua o soluciones salinas, pero solubles en medios !cidos o b!sicos. 1jemplos2 oricenina y las glutelinas del trigo. +*. Prolaminas: (olubles en etanol al U- >FW- >. 1jemplos2 gliadina del trigo y #eína del maí#. *. Histonas son solubles en medios !cidos. •
•
Conjuga!a& o etero0rotena&2 su hidrólisis produce amino!cidos y otras sustancias no proteicas con un grupo prostético. %m0le&2 su hidrólisis solo produce amino!cidos. 1jemplos de estas son la insulina y el col!geno &globulares y fbrosas'.
Lista de funciones de las prote í nas 5 continuación puedes ver una lista de las principales "unciones que reali#an las proteínas2
Proteí nas con función enzimática La mayor parte de las proteínas son en#imas. Las en#imas, son biocatali#adores y como tales, la "unción de las en#imas es servir como catali#ador para la mayoría de procesos bioquímicos del organismo.
Proteí nas con función hormonal Las hormonas son sustancias que segregan células especiali#adas para modifcar el "uncionamiento de otras células que estén dotadas de un receptor adecuado. La naturale#a de algunas hormonas es proteica como en el caso del glucagón o la insulina o las hormonas que segrega la hipófsis como la calcitonina o la hormona del crecimiento.
Proteí nas con función de reconocimiento de señales Las proteínas que reali#an la /uncón !e reconocmento de se@ales químicas est!n situadas en la superfcie de las células. 1$isten receptores de anticuerpos, de bacterias, de virus, de neurotransmisores, ...
Proteí nas con función de transporte Los transportadores biológicos son siempre proteínas y son las encargadas de transportar moléculas polares a través de la membrana plasm!tica o bien, transportar moléculas hidro"óbicas a través de un medio acuoso como en el caso del transporte de o$ígeno o de lípidos en la sangre.
Proteí nas con función estructural 7enómenos tan importantes como la división celular o el transporte intracelular, son dirigidos por el citoesqueleto de las células, un arma#ón alrededor del cual se organi#an los componentes de la célula. 1ste citoesqueleto es de naturalea proteica.
Proteí nas con función de defensa La /uncón !e !e/en&a reali#ada por algunas proteínas, se encargan de discriminar las sustancias e$tra@as al organismo. %n ejemplo de esta "unción, es la inmunoglobulina, una proteína con "unción de"ensiva que se encarga de reconocer organismos o moléculas e$tra@as, uniéndose a ellos para "acilitar su destrucción que es llevada a cabo por las células del sistema inmunitario.
Proteí nas con función de movimiento Las proteínas est!n relacionadas con la motricidad de los seres vivos. ;or ejemplo, la miosina y la actina, son responsables de la contracción de los m?sculos. Las células se mueven mediante cilios y Cagelos y este movimiento est! relacionado con las proteínas que "orman los microt?bulos.
Proteí nas con función de reserva 1jemplos de la "unción de reserva de las proteínas son la gliadina del grano de trigo, la ovoalb?mina de la clara de huevo, la hordeína de la cebada o la lactoalb?mina de la leche. Todas ellas sirven para el desarrollo del embrión como reserva de amino!cidos .
Proteí nas encargadas de transducción de señales Las proteínas, sirven de mediación para la obtención de se@ales en el organismo. 1jemplo de esta "unción, es el proceso de la visión donde la rodopsina, una proteína, convierte los "otones en impulsos nerviosos.
Proteí nas con función reguladora 9uchas proteínas se unen al 5DG, controlando de esta "orma la transcripción génica. 1l organismo se asegura de esta "orma de tener las proteínas necesarias para desempe@ar sus "unciones. ;roteínas como la ciclina son responsables de regular las distintas "ases del cliclo celular.
Caracterí sticas del ADN 1l 5DG es bicatenario, est! constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. 1sta doble cadena puede disponerse en "orma lineal &5DG del n?cleo de las células eucarióticas' o en "orma circular &5DG de las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos'. La molécula de 5DG porta la in"ormación necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus "unciones. Dependiendo de la composición del 5DG &refriéndose a composición como la secuencia particular de bases', puede desnaturali#arse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a 5DG de cadena simple o 5DGsc abreviadamente. 1$cepcionalmente, el 5DG de algunos virus es monocatenario.
Estructuras ADN •
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E&tructura 0rmara . %na cadena de deso$irribonucleótidos &monocatenario' es decir, est! "ormado por un solo polinucleótido, sin cadena complementaria. Go es "uncional, e$cepto en algunos virus. E&tructura &ecun!ara . Doble hélice, estructura bicatenaria, dos cadenas de nucleótidos complementarias, antiparalelas, unidas entre sí por las bases nitrogenadas por medio de puentes de hidrógeno. 1st! enrollada helicoidalmente en torno a un eje imaginario. 8ay tres tipos2 3' o)le élce , con giro de$trógiro, pero las vueltas se encuentran en un plano inclinado &5DG no codifcante'. ' o)le élce , con giro de$trógiro, vueltas perpendiculares &5DG "uncional'. R' o)le élce 7, con giro levógiro, vueltas perpendiculares &no "uncional'B se encuentra presente en los parvovirus.
Caracterí sticas del ARN 1l 5PG difere del 5DG en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en lugar de deso$irribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases 5, 4, , T, aparece 5, 4, , % &es decir, uracilo en lugar de timina'. Las cadenas de 5PG son m!s cortas que las de 5DG, aunque dicha característica es debido a consideraciones de car!cter biológico, ya que no e$iste limitación química para "ormar cadenas de 5PG tan largas como de 5DG, al ser el enlace "os"odiéster químicamente idéntico.1l 5PG est! constituido casi siempre por una ?nica cadena &es monocatenario', aunque en ciertas situaciones, como en los 5PGt y 5PGr puede "ormar estructuras plegadas complejas y estables. 9ientras que el 5DG contiene la in"ormación, el 5PG e$presa dicha in"ormación, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de amino!cidos en una proteína. ;ara e$presar dicha in"ormación, se necesitan varias etapas y, en consecuencia e$isten varios tipos de 5PG2 1l 8N men&ajero se sinteti#a en el n?cleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un "ragmento de una de las cadenas de 5DG. 5ct?a como intermediario en el traslado de la in"ormación genética desde el n?cleo hasta el citoplasma. ;oco después de su síntesis sale del n?cleo a través de los poros nucleares asoci!ndose a los ribosomas donde act?a como matri# o molde que ordena los amino!cidos en la cadena proteica. (u vida es muy corta2 una ve# cumplida su misión, se destruye. 1l 8N !e tran&/erenca e$iste en "orma de moléculas relativamente peque@as. La ?nica hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar #onas de estructura secundaria gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se "orman entre bases complementarias, lo que da lugar a que se "ormen una serie de bra#os, bucles o asas. (u "unción es la de captar amino!cidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transport!ndolos hasta los ribosomas, coloc!ndolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del 5PG mensajero para llegar a la síntesis de una cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteína 1l 8N r)o&ómco es el m!s abundante &W- por ciento del total del 5PG', se encuentra en los ribosomas y "orma parte de ellos, aunque también e$isten proteínas ribosómicas. 1l 5PG ribosómico recién sinteti#ado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma. •
Z
Z
Enumeración de las funciones de los ácidos nucleicos en los seres vivos 9uncón !el N , el 8N N
8N Z 8Nm. opia la secuencia de bases nitrogenadas del 5DG.
Z ontener la in"ormación hereditaria.
Z 8Nr. +nterviene en la síntesis de proteínas en la célula.
Z ontrolar todas las actividades celulares &reproducción celular, síntesis de proteínas'.
Z 8Nt. Transporta los amino!cidos del citoplasma al ribosoma.
La importancia del transporte de energ í a a nivel celular: ATP La vida depende de la energía y esta energía est! contenida en los enlaces químicos de ciertos compuestos org!nicos. uando se rompen estos enlaces, la energía es liberada, y entonces es usada o trans"ormada. 1n todas las células e$isten compuestos que tienen la propiedad de almacenar grandes cantidades de energía química &en "orma de enlaces químicos energéticos'. 5lgunos de esos compuestos que almacenan energía son2 G5D8 F G5D;8 F 75D8 F 5T; (in dudas uno de los m!s importantes es el 5T;, sus siglas corresponden al nombre en +nglés adenosine triphosphate &tri"os"ato de adenosina'. 1l 5T; libera la energía al romperse el enlace de uno de sus grupos "os"atos durante las reacciones que ocurren en las células. uando el 5T; pierde un grupo "os"ato se convierte en 5D;, di"os"ato de adenosina &adenosine diphosphate'. La energía es trans"ormada, el 5T; se usa en la producción de compuestos como las proteínas, "os"olípidos, etc. y en el transporte activo, el 5D; que queda tiene menos energía, pero a través de los alimentos, los organismos obtienen nuevas moléculas &como la glucosa y otros a#?cares' que al ser digeridos &pasando por varias reacciones' transferen su energía para que el 5D; consiga un nuevo grupo "os"ato y así recuperar 5T;. 1n qué tipo de trabajos las células usan el 5T;[ La energía química liberada al romperse los enlaces de los grupos "os"ato, se usa para tres tipos de trabajos celulares2 3.F 1l 5T; provee energía para las "unciones mec!nicas de la células. ;or ejemplo energía para mover cilios o Cagelos. %na célula muscular necesita energía para contraerse durante los movimientos. .F 1l 5T; provee energía para el transporte de iones y moléculas &transporte activo' a través de la membrana celular. R.F 1l 5T; provee energía durante los procesos de síntesis &producción' y ruptura
°radación' de moléculas org!nicas. u!l es la intensidad de este ciclo[, qué tan r!pido ocurre[ 1l ciclo del 5T; ocurre continuamente en todas las células. 1ste ciclo se completa tan r!pidamente, que 3- millones de nuevas moléculas de 5T; son producidas en cada célula cada segundo.
Acciones de los virus biolog í a La "unción que desempe@a un *irus biológico es lisar o destruír células procariotas & bacterió"agos o virus bacterianos' y células eucariotas & adenovirus,rinovirus, retrovirus o provirus' para originar nuevas moléculas de virus hijas y perpetuarse en el tiempo. omo solo poseen 3 solo tipo de !cidos nucleicos & 5DG o 5PG' necesitan invadir o in"ectar a una célula procariota o eucariota para su replicación, por eso se los denomina como = ;ar!sitos intracelulares :bligados= porque estan obligados o dependen de una célula huéped para su replicación ya que en su h!bitat natural & suelo, agua, aire' son organismos inertes & sin vida propia'.
Ciclo lí tico 1l cclo ltco se denomina así porque la célula in"ectada por un virus muere por rotura &lisis en griego', al liberarse las nuevas copias virales. 1l ciclo lítico es el método de reproducción viral, este es usualmente el principal método de replicación viral e involucra la destrucción de células in"ectadas 1l ciclo consta de las siguientes "ases2 •
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9a&e !e a!&orcón o jacón2 1l virus se une a la célula hospedadora de "orma estable. La unión es específca, ya que el virus reconoce complejos moleculares de tipo proteico, lipoproteico o glucoproteico, presentes en las membranas celulares. 9a&e !e 0enetracón o n,eccón2 el !cido nucleico viral entra en la célula mediante una per"oración que el virus reali#a en la pared bacteriana. 9a&e !e ecl0&e2 en esta "ase no se observan copias del virus en la célula, pero se est! produciendo la síntesis de 5PG, es decir la duplicación y transcripción de 5PG, necesario para generar las copias de proteínas de la c!psida. También se produce la continua "ormación de !cidos nucleicos virales y en#imas destructoras del 5DG bacteriano. 9a&e !e en&am)laje2 en esta "ase se produce la unión de los capsómeros para "ormar la c!psida y el empaquetamiento del !cido nucleico viral dentro de ella. 9a&e !e l&& o ru0tura2 conlleva la muerte celular. Los viriones salen de la célula, mediante la rotura en#im!tica de la pared bacteriana. 1stos nuevos virus
se encuentran en situación de in"ectar una nueva célula.
Ciclo lisog énico 1l cclo l&ogénco se caracteri#a por presentar dos "ases iguales a las del ciclo lítico, la "ase de anclaje y la "ase de penetración &el virus se pega a la pared de la bacteria o célula a partir de una serie de mecanismos de anclaje y penetra o introduce su !cido nucleico en el interior de dicha bacteria o célula'. 1n la "ase de eclipse, el !cido nucleico viral &5DG bicatenario', se recombina con el 5DG bacteriano y permanece inactivo. 1sta "orma viral se denomina 0ró/ago y la célula in"ectada se denomina célula l&ogénca. 1sta célula se puede mantener así indefnidamente e incluso puede llegar a reproducirse. %n cambio en el medio celular, va a llevar consigo un cambio celular y con él, la liberación del pró"ago, convirtiéndose en un virus activo que continuar! con el ciclo in"eccioso o ciclo lítico &La "ase de ensamblaje, en la que el virus se "orma en su interior uniéndose la c!psula y el !cido nucleico, y la "ase de liberación o lisis, en la que se libera el virus llevando consigo la destrucción celular'.
Principales enfermedades causadas por virus •
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(+D5 &(índrome de inmunodefciencia adquirida', es una en"ermedad que a"ecta a los humanos in"ectados por el *+8 &*irus de la inmunodefciencia humana'. 7+16P1 819:PPO4+5 *+P5L de Y6:L52 1l virus ébola es el causante de esta en"ermedad y pertenece a la "amilia 7iloviridae y género 7ilovirus. 1sta en"ermedad in"ecciosa, altamente contagiosa y muy severa que a"ecta a todo tipo de primates &incluidos los seres humanos' y a otros mamí"eros. La 4P+;1, también conocida como +G7L%1G<5 es una en"ermedad in"ecciosa de aves y mamí"eros causada por un tipo de virus 5PG de la "amilia de los :rthomy$oviridae. +G7L%1G<5 5 o *+P%( de la 4P+;1 5 que produce la en"ermedad de la 4ripe aviar. ;ertenece al género de la "amilia de virus :rthomy$oviridae. Tiene sólo una especie, llamada *irus inCuen#a 5, que causa la gripe aviaria, también llamada +nCuen#a tipo 5 y gripe tipo 5. (u huésped son las aves, pero puede in"ectar a varias especies de mamí"eros, incluyendo a los humanos y porcinos. 81;5T+T+( 52 1s una en"ermedad del hígado causada por el *irus de la 8epatitis 5 &*85'. (e transmite por el contacto con deposiciones de otro en"ermo, por "alta de higiene en el hogar o bien el consumo de alimentos contaminados y defcientemente lavados &como verduras regadas con aguas no tratadas o en contacto con vectores, como moscas o cucarachas'. 81;5T+T+( 62 1s una en"ermedad grave causada por un virus que se transmite por la sangre o por vía se$ual desde un en"ermo con hepatitis activa o de un portador sano del *irus de la 8epatitis 6 &*86'. ;uede causar una in"ección aguda o crónica y así persistir en la sangre, causando cirrosis &cicatri#ación' del hígado, c!ncer del hígado, insufciencia hep!tica y la muerte. 81;5T+T+( 2 1s una en"ermedad del hígado causada por el *+P%( 81;5T+T+( &*8' que se encuentra en la sangre de las personas que tienen la en"ermedad. La in"ección del *8 también es transmitida mediante el contacto con la sangre de una persona in"ectada. *+P%( del ;5;+L:95 8%95G: &*;8' es el virus que se transmite se$ualmente. La
mayoría de las personas que tienen el *;8 genital no saben que lo tienen. ;or lo general no hay síntomas y la in"ección desaparece por sí sola sin causar mayores problemas de salud. 1l *;8 se contagia por medio del contacto genital &como el se$o vaginal y anal'. •
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91G+G4+T+(2 1s una en"ermedad producida por los 1nterovirus como co$sac\ieviruses y echoviruses. Debido a su trasmisión por la vía "ecalForal los casos "amiliares son "recuentes y la in"ección es m!s com?n entre ni@os. La meningitis viral es una in"ección de las meninges &una membrana delgada que cubre el cerebro y la médula espinal' producto de la acción de uno de muchos virus.
;:L+:9+1L+T+(2 1s una en"ermedad que también se llama par!lisis in"antil y a"ecta al sistema nervioso. La produce el *irus ;oliovirus. 1l virus se incorpora al cuerpo a través de la boca y se multiplica en el intestino. 1n ambas #onas invade los ganglios lin"!ticos, produciendo la primera viremia, por lo que el virus se disemina a todo el organismo y los viriones son captados por células del sistema retículo endotelial del hígado, ba#o y ganglios lin"!ticos. uando el virus es neutrali#ado en estos lugares por la acción de los anticuerpos específcos generados, se produce una in"ección asintom!tica.
ENFERMEDADES por BACTERIAS •
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T%61P%L:(+( es una in"ección bacteriana crónica causada por 9ycobacterium tuberculosis &6acilo de Aoch'. QL1P5 es una en"ermedad aguda, diarreica, provocada por la bacteria *ibrio cholerae, la cual se manifesta como una in"ección intestinal. 6P%1L:(+( es una en"ermedad producida por bacterias del género 6rucella &6rucella sp.'. G1%9:GX5 es una a"ección respiratoria en la cual hay inCamación del pulmón y es producida por la bacteria (treptococcus pneumoniae. +9;YT+4: es una en"ermedad producida por la in"ección de un grupo de bacterias llamadas estreptococos, o por otras llamadas estaflococos. &1streptococo 6eta hemolitico 5 y (taphylococcus aureus'. 1stas bacterias habitan en la piel y en la nari#. 7+16P1 T+7:+D15 es una en"ermedad in"ecciosa producida por (almonella typhi &bacilo de 1berth', o (almonella paratyphi 5, 6 o . (u reservorio es el hombre, y el mecanismo de contagio es "ecalForal, a través de agua y de alimentos contaminados con deyecciones. L1;P5 producida por la bacteria 9ycobacterium leprae y 9ycobacterium lepromatosis. TYT5G: es provocado por un tipo de bacteria denominada lostridium tetanis que
suele vivir en la tierra. ;1(T1 6%6QG+5 es producida por la bacteria ]ersinia pestis que in"ecta los pulmones.
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(+7+L+( es producida por la bacteria espiroqueta Treponema pallidum a través de relaciones se$uales.
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Teoria Celular La teorí a celular es una parte fundamental de la Biologí a que explica la constitución de los seres vivos sobre la base de células, el papel que estas tienen en la constituci ón de la vida y en la descripción de las principales caracterí sticas de los seres vivos .
Postulados de la teorí a celular La invención del microscopio en el siglo )*+ abrió las puertas del mundo celular a los naturalistas y científcos, quienes r!pidamente comen#aron a describir mediante bosquejos y observaciones, muchas veces r?sticas y poco acabadas, lo que sus ojos veían2 peque@os mundos contenidos en gotas de agua, sangre u otros Cuidos, peque@os Hanim!culosI que habían estado conviviendo con los humanos desde siempre y que sólo ahora se hacían patentes para el com?n de las personas. (i bien muchos científcos e inclusive afcionados reali#aron m?ltiples observaciones, destacan entre ellos las reali#adas por2 Pobert 8oo\e &3NNU'2 acu@a el término de HcélulaI al observar el tejido vegetal muerto del corcho, viendo fnas celdillas uni"ormes en él. •
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5nton *an Leeu^enhoe\ &3NVU'2 observa la composición celular de la sangre humana y la describe, adem!s observa Hanim!culosI "ormados por una célula en gotas de agua de charco. 9atthias (chleiden &3WRV'2 observó m?ltiples estructuras vegetales en el microscopio, lo que le permitió generali#ar que todas las plantas est!n "ormadas por células. Theodor (ch^ann &3WRS'2 observó m?ltiples tejidos animales en el microscopio, lo que le permitió generali#ar que todos los animales est!n "ormados por células. Pudol" *ircho^ &3WUW'2 observó y describió la división celular, notando que a partir de una célula se "orman dos nuevas idénticas a su predecesora.
1n "unción de estas observaciones, y otras menores que "ueron reali#adas por otros científcos, aparece y es "ormalmente aceptada hacia fnes del siglo )+) la teoría celular, cuyos postulados plantean que2
Los 4 postulados de la teor í a celular 3. 5bsolutamente todos los seres vivos est!n compuestos por células o por
segregaciones de las mismas. Los organismos pueden ser de una sola célula &unicelulares' o de varias &pluricelulares'. La célula es la unidad estructural de la materia viva y una célula puede ser sufciente para constituir un organismo. . Todos los seres vivos se originan a través de las células. Las células no surgen de manera espont!nea, sino que proceden de otras anteriores. R. 5bsolutamente todas las "unciones vitales giran en torno a las células o su contacto inmediato. La célula es la unidad fsiológica de la vida. ada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. 4. Las células contienen el material hereditario y también son una unidad genética. 1sto permite la transmisión hereditaria de generación a generación.
Concepto de célula %na célula &del latín cellula , diminutivo de cella, _hueco`'3 es la unidad mor"ológica y "uncional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tama@o que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasifcarse a los organismos vivos seg?n el n?mero de células que posean2 si solo tienen una, se les denomina unicelulares &como pueden ser los proto#oos o las bacterias, organismos microscópicos'B si poseen m!s, se les llama pluricelulares. 1n estos ?ltimos el n?mero de células es variable2 de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones &3-3M', como en el caso del ser humano. Las células suelen poseer un tama@o de 3- m y una masa de 3 ng, si bien e$isten células mucho mayores. La teoría celular, propuesta en 3WRW para los vegetales y en 3WRS para los animales,R por 9atthias a\ob (chleiden y Theodor (ch^ann, postula que todos los organismos est!n compuestos por células, y que todas las células derivan de otras precedentes. De este modo, todas las "unciones vitales emanan de la maquinaria celular y de la interacción entre células adyacentesB adem!s, la tenencia de la in"ormación genética, base de la herencia, en su 5DG permite la transmisión de aquella de generación en generación.M La aparición del primer organismo vivo sobre la Tierra suele asociarse al nacimiento de la primera célula. (i bien e$isten muchas hipótesis que especulan cómo ocurrió, usualmente se describe que el proceso se inició gracias a la trans"ormación de moléculas inorg!nicas en org!nicas bajo unas condiciones ambientales adecuadasB tras esto, dichas biomoléculas se asociaron dando lugar a entes complejos capaces de autorreplicarse. 1$isten posibles evidencias "ósiles de estructuras celulares en rocas datadas en torno a M o R,U miles de millones de a@os &gigaFa@os o 4a.'. (e han encontrado evidencias muy "uertes de "ormas de vida unicelulares "osili#adas en microestructuras en rocas de la "ormación (trelley ;ool, en 5ustralia :ccidental, con una antigedad de R,M 4a. (e trataría de los "ósiles de células m!s antiguos encontrados hasta la "echa. 1videncias adicionales muestran que su metabolismo sería anaerobio y basado en el sul"uro. 1$isten dos grandes tipos celulares2 las procariotas &que comprenden las células de arqueas y bacterias' y las eucariotas &divididas tradicionalmente en animales y vegetales, si bien se incluyen adem!s hongos y protistas, que también tienen células con propiedades características'.
La célula Procariota Las células procariotas son peque@as y menos complejas que las eucariotas. ontienen ribosomas pero carecen de sistemas de endomembranas &esto es, org!nulos
delimitados por membranas biológicas, como puede ser el n?cleo celular'. ;or ello poseen el material genético en el citosol. (in embargo, e$isten e$cepciones2 algunas bacterias "otosintéticas poseen sistemas de membranas internos. También en el 7ilo "lanctomycetes e$isten organismos como "irellula que rodean su material genético mediante una membrana intracitoplasm!tica y Gemmata obscuriglobus que lo rodea con doble membrana. 1sta ?ltima posee adem!s otros compartimentos internos de membrana, posiblemente conectados con la membrana e$terna del nucleoide y con la membrana nuclear, que no posee peptidoglucano. or lo general podría decirse que los procariotas carecen de citoesqueleto. (in embargo se ha observado que algunas bacterias, como #acillus subtilis , poseen proteínas tales como 9re6 y mbl que act?an de un modo similar a la actina y son importantes en la mor"ología celular. 7usinita van den 1nt, en Gature, va m!s all!, afrmando que los citoesqueletos de actina y tubulina tienen origen procariótico. De gran diversidad, los procariotas sustentan un metabolismo e$traordinariamente complejo, en algunos casos e$clusivo de ciertos ta$a, como algunos grupos de bacterias, lo que incide en su versatilidad ecológica. Los procariotas se clasifcan, seg?n arl oese, en arqueas y bacterias.
Arqueas Las arqueas poseen un di!metro celular comprendido entre -,3 y 3U μm, aunque las "ormas flamentosas pueden ser mayores por agregación de células. ;resentan multitud de "ormas distintas2 incluso las hay descritas cuadradas y planas. 5lgunas arqueas tienen Cagelos y son móviles. Las arqueas, al igual que las bacterias, no tienen membranas internas que delimiten org!nulos. omo todos los organismos presentan ribosomas, pero a di"erencia de los encontrados en las bacterias que son sensibles a ciertos agentes antimicrobianos, los de las arqueas, m!s cercanos a los eucariotas, no lo son. La membrana celular tiene una estructura similar a la de las dem!s células, pero su composición química es ?nica, con enlaces tipo éter en sus lípidos. asi todas las arqueas poseen una pared celular &algunos $hermoplasma son la e$cepción' de composición característica, por ejemplo, no contienen peptidoglicano &mureína', propio de bacterias. Go obstante pueden clasifcarse bajo la tinción de 4ram, de vital importancia en la ta$onomía de bacteriasB sin embargo, en arqueas, poseedoras de una estructura de pared en absoluto com?n a la bacteriana, dicha tinción es aplicable pero carece de valor ta$onómico. 1l orden 9ethanobacteriales tiene una capa de pseudomureína, que provoca que dichas arqueas respondan como positivas a la tinción de 4ram. omo en casi todos los procariotas, las células de las arqueas carecen de n?cleo, y presentan un solo cromosoma circular. 1$isten elementos e$tracromosómicos, tales como pl!smidos. (us genomas son de peque@o tama@o, sobre FM millones de pares de bases. También es característica la presencia de 5PG polimerasas de constitución compleja y un gran n?mero de nucleótidos modifcados en los !cidos ribonucleicos ribosomales. ;or otra parte, su 5DG se empaqueta en "orma de nucleosomas, como en los eucariotas, gracias a proteínas semejantes a las histonas y algunos genes poseen intrones. ;ueden reproducirse por fsión binaria o m?ltiple, "ragmentación o gemación.
Bacterias Las bacterias son organismos relativamente sencillos, de dimensiones muy reducidas, de apenas unas micras en la mayoría de los casos. omo otros procariotas, carecen de un n?cleo delimitado por una membrana, aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran molécula generalmente circular de 5DG. arecen de n?cleo celular y dem!s org!nulos delimitados por membranas biológicas. 1n el citoplasma se pueden apreciar pl!smidos, peque@as moléculas circulares de 5DG que coe$isten con el nucleoide y que contienen genes2 son com?nmente usados por las bacterias en la parase$ualidad &reproducción se$ual bacteriana'. 1l citoplasma también contiene ribosomas y diversos tipos de gr!nulos. 1n algunos casos, puede haber estructuras compuestas por membranas, generalmente relacionadas con la "otosíntesis. ;oseen una membrana celular compuesta de lípidos, en "orma de una bicapa y sobre ella se encuentra una cubierta en la que e$iste un polisac!rido complejo denominado peptidoglicanoB dependiendo de su estructura y subsecuente su respuesta a la tinción de 4ram, se clasifca a las bacterias en 4ram positivas y 4ram negativas. 1l espacio comprendido entre la membrana celular y la pared celular &o la membrana e$terna, si esta e$iste' se denomina espacio peripl!smico. 5lgunas bacterias presentan una c!psula. :tras son capaces de generar endosporas &estadios latentes capaces de resistir condiciones e$tremas' en alg?n momento de su ciclo vital. 1ntre las "ormaciones e$teriores propias de la célula bacteriana destacan los Cagelos &de estructura completamente distinta a la de los Cagelos eucariotas' y los pili &estructuras de adherencia y relacionadas con la parase$ualidad'. La mayoría de las bacterias disponen de un ?nico cromosoma circular y suelen poseer elementos genéticos adicionales, como distintos tipos de pl!smidos. (u reproducción, binaria y muy efciente en el tiempo, permite la r!pida e$pansión de sus poblaciones, gener!ndose un gran n?mero de células que son virtualmente clones, esto es, idénticas entre sí.
Célula eucariota (e llama célula eucarota o eucaronte del griego eu,verdadero, y %aryon, _nue#` o _n?cleo` a todas las células con un n?cleo celular delimitado dentro de una doble capa lipídica, la envoltura nuclear, la cual es porosa y contiene su material hereditario, "undamentalmente su in"ormación genética. Las células eucariotas son las que tienen n?cleo defnido &poseen n?cleo verdadero' gracias a una envoltura nuclear, al contrario de las procariotas que carecen de ella, por lo que el material genético se encuentra disperso en ellas &en su citoplasma', por lo cual es perceptible solo al microscopio electrónico. 5 los organismos "ormados por células eucariotas se los denomina eucariontes. La alternativa a la organi#ación eucariótica de la célula la o"rece la llamada célula procariota. 1n estas células el material hereditario se encuentra en una región específca denominada nucleoide, no aislada por membranas, en el seno del citoplasma. Las células eucariotas no cuentan con un compartimento alrededor de la membrana plasm!tica &periplasma', como el que tienen las células procariotas. 1l paso de procariotas a eucariotas signifcó el gran salto en complejidad de la vida y uno de los m!s importantes de su evolución. (in este paso, sin la complejidad que adquirieron las células eucariotas no habrían sido posibles ulteriores pasos como la aparición de los seres pluricelularesB la vida, probablemente, se habría limitado a constituirse en un conglomerado de bacterias. De hecho, a e$cepción de procariotas, los cuatro reinos restantes &animales, plantas, hongos y protistas' proceden de ese
salto cualitativo. 1l é$ito de estas células eucariotas posibilitó las posteriores radiaciones adaptativas de la vida que han desembocado en la gran variedad de especies que e$iste en la actualidad.
Cuadro Comparativo: Células Procariota y Eucariota
CARACTERÍSTICA PROCARIOTA
EUCARIOTA
Organismos representados (reinos y ejemplos)
Son propias del reino monera y son (bacterias y cianobacterias)
Son propias del reino de la nat!rale"a y son (protista# $ongos# animal y %egetal)
Tama&o cel!lar
Son %isibles en el microscopio entre ' y ' micras
Son %isibles con el microscopio# estando s! dimetro comprendido entre ' y ' micrones
*embrana n!clear Carecen de membrana n!clear
Organi"aci-n
El A./ se enc!entra ms o menos
Tienen n+cleo de,inido (poseen n+cleo %erdadero) gracias a !na membrana n!clear Se enc!entra
gen0tica (A./)
condensado en !na porci-n de citoplasma llamada n!cleoide
condensado en cromosomas o descondensado en la cromatina seg+n el momento del ciclo cel!lar
Cromosomas
Separaci-n de material gen0tico de las c0l!las $ijas por !ni-n de los mesosomasparticipa en el crecimiento de la c0l!la y en la transmisi-n de caracteres $ereditarios Posee los s!,icientes genes como para codi,icar de 1 a 2 prote3nas di,erentes por Transcripci-n y Trad!cci-n bacteriana
Poseen m+ltiples cromosomas grandes contenidos en el n+cleo de la c0l!la Separaci-n de material gen0tico de las c0l!las por la act!aci-n del $!so acromtico
*etabolismo
4ormas anaerobias estrictas# ,ac!ltati%as# microaero,3licas y aerobias
Casi e5cl!si%amente aerobias
/!trici-n
Son A!t-tro,as
P!ede ser A!totro,a y 6eterotro,a
*o%ilidad
4lagelos (,lagelina)# e5tracel!lares
Cilios y ,lagelos de compleja estr!ct!ra rodeados por la membrana plasmtica
Pared cel!lar
Tiene !na pared m!y gr!esa
Cel!l-sica en %egetales# en animal a!sente
Organelos ,!ncionales
Pocos o ning!nos# mesosomas
*itocondrias# cloroplastos# ret3c!lo endoplasmtico# lisosomas# %es3c!las y aparato de golgi
.i%isi-n cel!lar
.i%isi-n cel!lar directa# principalmente por ,isi-n binaria /o $ay centr3olos# $!so mit-tico ni microt+b!los
.i%isi-n cel!lar por mitosis# presenta $!so mit-tico# o alg!na ,orma de ordenaci-n de microt+b!los
Organi"aci-n cel!lar
Principalmente !nicel!lar
Principalmente pl!ricel!lar
Celulas Procariotas funcion y estructura de sus partes
(e llama procariotas a las células sin n?cleo celular di"erenciado, es decir, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma, reunido en una #ona denominada nucleoide. ;or el contrario, las células que sí tienen un n?cleo di"erenciado del citoplasma, se llaman eucariotas, es decir aquellas cuyo 5DG se encuentra dentro de un compartimiento separado del resto de la célula. 5dem!s, el término procariota hace re"erencia a los organismos pertenecientes al reino ;ro\aryota, cuyo concepto coincide con el reino 9onera de las clasifcaciones de 8erbert opeland o Pobert hitta\er que, aunque obsoletas, conti?an siendo a?n populares. asi sin e$cepción los organismos basados en células procariotas son unicelulares &organismos consistentes en una sola célula'.
ELEMENTO ESTRUCTURAL, COMPOSICI ÓN MOLECULAR Y FUNCIÓN P;<; = 9<>E
de lipidos y N-> de proteínas, su "uncion es la entrada y salida desustancias. ME%O%OM%2 compuesta por proteinas y carbohidratos y "unciona para la replicacion del 5PG. N?C
8;O%OM%2 compuesta por complejo de PG5 y proteínas, es el sitio de síntesis de proteínas. C;TOP<%M2 compuesta por moleculas peque@as de proteinas solubles, en#imas, nutrientes y sales inorganicas disueltas en solución y esa región donde se e"ect?an muchas reacciones metabolicas.
Partes de las Celulas Eucariotas *eamos ahora la& 0arte& que se pueden distinguir en una célula eucariota, di"erenciando entra animal o vegetal &"íjate en las im!genes de abajo para ir viendo cada parte'.
Célula nmal F 9embrana elular F G?cleo F itoplasma F :rg!nulos
Célula @egetal F Pare! Celular F 9embrana elular F G?cleo F itoplasma F :rg!nulos
El ncleo, que contiene la in"ormación para regular las "unciones de la célula y donde se encuentra el material genético hereditario, como el 5DG y los cromosomas. ;ara proteger este material genético hereditario estas células tienen una membrana nuclear. El Cto0la&ma, que est! compuesto "undamentalmente por agua y sobre el est!n Cotando unas peque@as estructuras llamadas Org+nulo& ,Ao organelo&. 1ntre los di"erentes org!nulos que pueden encontrarse en las células, tenemos2 F
de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, (on la central de 1nergía. F
7íjate en las siguientes im!genes y las partes de cada tipo de célula, eucariota animal y vegetal2
Diferencia entre célula eucariota y procariota Pro0e!a!
Procarota&*eu)actera& Eucarota& *anmale&B
, aruea&-
egetale&B ongo&B 0rot&ta&-
TamaDo
;eque@o
4rande
Ncleo ro!ea!o !e mem)rana
Go
(i
Nucléolo
5usente
;resente
8etculo en!o0la&matco 5usente
;resente
0arato !el olg
5usente
;resente
Org+nulo&
5usente
;resente
Mcrot)ulo&
5usente
;resente
Mcrolamento&
5usente
;resente
9lamento& nterme!o&
5usente
;resente
EFocto&& , en!octo&&
5usente
;resente
Mo!o !e !&ón celular 7isión celular
9itosis y meiosis
;n/ormacón genétca
;resente en una #ona llamado Gucleótido. la
DG5 unido a proteínas, histonas con las que "orman los cromosomas
Proce&amento !el 8N
;eque@o
9?ltiple
G8)o&oma&
;eque@o
4rande
Orgánulos de la c élula animal y su funci ón
La célula anmal posee 3 tipos de org!nulos di"erentes con /uncone& especiali#adas2 La embrana plasm!tica , la mitocondria, elretículo endoplasm!tico rugoso &'(') , elretículo endoplasm!tico liso &'(*) , laenvoltura nuclear , el nucleolo, el n+cleo , elcompleo de Golgi , la vesícula de transporte , el citoesqueleto, el peroxisoma y losribosomas. 5 continuación vamos a conocer la /uncón !e ca!a uno !e e&to& org+nulo&.
ORGÁNULOS DE LA CÉLULA ANIAL ! SU "UNCI#N
3.
Mem)rana 0la&m+tca2 separa la célula de su entornoB regula el movimiento de materiales hacia dentro y "uera de la célula.
.
Mtocon!ra2 :$ida combustible para o$idar 5T;.
R.
8etculo en!o0la&m+tco rugo&o *8E8-2 (íntesis de proteínas.
M.
8etculo en!o0la&m+tco l&o *8E<-2 (íntesis de lípidosB metabolismo de "!rmacos.
U.
Enoltura nuclear2 (egrega la cromatina &5DG ;roteína' del citoplasma.
N.
Nucleolo2 (íntesis de 5PG ribosómico.
V.
Ncleo2 ontiene los genes &la cromatina'.
W.
Com0lejo !e olg2 ;rocesa, empaqueta y distribuye proteínas a otros org!nulos para su e$portación.
S.
@e&cula !e tran&0orte2 Transporta lípidos y proteínas entre el P1, el aparato de 4olgi y la membrana plasm!tica.
3-.
Ctoe&ueleto2 (oporte estructural de las célulasB "acilita el movimiento de los org!nulos.
33.
PeroF&oma2 :$ida !cidos grasos.
3.
8)o&oma&2 (íntesis de proteínas.
Orgánulos de la c élula vegetal y su funci ón
La célula egetal posee 3V tipos de org!nulos di"erentes con/uncone& especiali#adas2 La embrana plasm!tica , la mitocondria, elretículo endoplasm!tico rugoso &'(') , elretículo endoplasm!tico liso &'(*) , laenvoltura nuclear , el nucleolo, el n+cleo , elcompleo de Golgi , el citoesqueleto, elglioxisoma, la pared celular , los plasmodesmos, la vacuola, los tilacoides, los gr!nulos de almidón , los ribosomas y los cloroplastos. 5 continuación vamos a conocer la /uncón !e ca!a uno !e e&to& org+nulo&
egetale&.
É LULA VEGETAL Y SU FUNCI Ó N ORG Á NULOS DE LA C 3.
Mem)rana 0la&m+tca2 (epara la célula de su entornoB regula el movimiento de materiales hacia dentro y "uera de la célula.
.
Mtocon!ra2 :$ida combustible para o$idar 5T;.
R.
8etculo en!o0la&m+tco rugo&o *8E8-2 (íntesis de proteínas.
M.
8etculo en!o0la&m+tco l&o *8E<-2 (íntesis de lípidosB metabolismo de "!rmacos.
U.
Enoltura nuclear2 (egrega la cromatina &5DG ;roteína' del citoplasma.
N.
Nucleolo2 (íntesis de 5PG ribosómico.
V.
Ncleo2 ontiene los genes &la cromatina'.
W.
Com0lejo !e olg2 ;rocesa, empaqueta y distribuye proteínas a otros org!nulos para su e$portación.
S.
Pare! celular2 onfere "orma y rigide#B protege a la célula del hinchamiento osmótico.
3-.
Ctoe&ueleto2 (oporte estructural de las célulasB "acilita el movimiento de los org!nulos.
33.
loF&oma2 ontiene los en#imas del ciclo del glio$ilato.
3.
8)o&oma&2 (íntesis de proteínas.
3R.
Pla&mo!e&mo&2 ;ermiten el paso entre dos células vegetales.
3M.
@acuola2 Degrada y recicla macromoléculas y almacena metabolitos.
3U.
Tlaco!e&2 (inteti#an el 5T; con aprovechamiento de la energía lumínica.
3N.
r+nulo& !e alm!ón2 5lmacén temporal de gl?cidos, productor de la "otosíntesis.
3V.
Cloro0la&to2 5lmacena la energía solar, produce 5T; y gl?cidos.
Cuadro comparativo entre c élula animal y vegetal
Descripción de los procesos de transporte a trav és de la membrana celular Las células se encuentran en contacto con el medio e interact?an con él a través de la membrana citoplasm!tica. 1ste contacto se verifca por el ingreso de sustancias nutritivas para reali#ar las di"erentes "unciones, adem!s de la eliminación de las sustancias de desecho o la secreción de moléculas específcas. 1l intercambio de sustancias se reali#a a través de la membrana plasm!tica y por di"erentes mecanismos2
a- Tran&0orte 0a&o: (e trata de un proceso que no requiere energía, pues las moléculas se despla#an espont!neamente a través de la membrana a "avor del gradiente de concentración, es decir, desde una #ona de alta concentración de solutos a otra #ona de m!s baja concentración de solutos &fg. 3'. 5quellas moléculas peque@as y sin carga eléctrica como el o$ígeno, dió$ido de carbono y el alcohol di"unden r!pidamente a través de la membrana mediante este mecanismo de transporte. 1l transporte pasivo puede ser mediante di"usión simple y di"usión "acilitada. 1n el primero, la di"usión de las sustancias es directamente a través de las moléculas de "os"olípidos de la membrana plasm!tica. ] en el segundo, di"usión "acilitada, el transporte de las moléculas es ayudado por las proteínas de la membrana plasm!tica celular.
)- Tran&0orte acto: 1n este caso, el transporte ocurre en contra del gradiente de concentración y, por lo tanto, la célula requiere de un aporte energético &en "orma de 5T;, molécula rica en energía'. 1n el transporte activo participan proteínas transportadoras, que reciben el nombre de =bombas=, y que se encuentran en la membrana celular &fgura nK 3', cuya "unción es permitir el ingreso de la sustancia al interior o e$terior de la célula.
7igura 32 Di"erentes tipos de transporte a través de la membrana plasm!tica
c- Tran&0orte !e agua: 1l transporte de agua a través de la membrana plasm!tica ocurre por un mecanismo denominado osmosis, donde esta sustancia se despla#a libremente a través de la membrana sin gasto de energía, ya que lo hace de una #ona de mayor concentración a una de menor concentración, es por esto que a la osmosis se le considera como un mecanismo de transporte pasivo. ;ero este movimiento est! determinado por la presión osmótica, la que es producida por la di"erencia de concentraciones de soluto entre el medio intracelular y e$tracelular &fg. '.
7igura 2 :smosis Los mecanismos ya mencionados, no permiten el ingreso de grandes moléculas como proteínas o polisac!ridos, es por esto que e$isten otros mecanismos de transporte que si lo hacen como la endocitosis y e$ocitosis.
!-
moléculas a incorporar, por ?ltimo la membrana terminar! por rodear completamente las moléculas, "ormando una vesícula que es incorporada al interior de la célula. (eg?n el tipo de molécula incorporada e$istir!n dos tipos de endocitosis. La primera es la pinocitosis, en cual se agregan vesículas con Cuidos y di!metros peque@os. ;or ?ltimo, la "agocitosis es un tipo de endocitosis donde se incorporan grandes vesículas, las que llevan restos celulares o microorganismos.
e-
Descripción de los procesos de la respiraci ón celular La re&0racón celular o re&0racón nterna es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos org!nicos son degradados completamente, por o$idación, hasta convertirse en sustancias inorg!nicas, proceso que proporciona energía aprovechable por la célula &principalmente en "orma de 5T;'
Tipos de respiración celular
•
8e&0racón aeró)ca. 1l aceptor fnal de electrones es el o$ígeno molecular, que se reduce a agua. La reali#an la inmensa mayoría de células, incluidas las humanas. Los organismos que llevan a cabo este tipo de respiración reciben el nombre de organismos aeróbicos.
•
8e&0racón anaeró)ca. 1l aceptor fnal de electrones es una molécula inorg!nica distinta del o$ígeno, m!s raramente una molécula org!nica. 1s un tipo de metabolismo muy com?n en muchos microorganísmos, especialmente procariotas. Go debe con"undirse con la "ermentación, proceso también anaeróbico, pero en el que no interviene nada parecido a una cadena transportadora de electrones.
Respiración aeróbica 1ste proceso celular es reali#ado por el org!nulo mitocondrial &mitocondrias'. (u ecuación general es la siguiente &respiración aeróbica'2
N83:N N:
N8- N: RW5T;
(e debe tener en cuenta que la equivalencia a RW 5T; se daría en condiciones óptimas, que de hecho son poco "recuentes. Los valores considerados m!s feles a la realidad son de R a R- 5T;.
Caracterí sticas
(e produce en la mitocondria. La respiración celular, como componente del metabolismo, es un proceso catabólico, en el cual la energía contenida en los substratos usados como combustible es liberada de manera controlada. Durante la misma, buena parte de la energía libre desprendida en estas reacciones e$otérmicas es incorporada a la molécula de 5T; &o de nucleótidos tri"os"ato equivalentes', que puede ser a continuación utili#ada en los procesos endotérmicos, como son los de mantenimiento y desarrollo celular &anabolismo'. Los substratos habitualmente usados en la respiración celular son la glucosa, otros hidratos de carbono, !cidos grasos, incluso amino!cidos, cuerpos cetónicos u otros compuestos org!nicos. 1n los animales estos combustibles pueden provenir del alimento, de los que se e$traen durante la digestión, o de las reservas corporales. 1n
las plantas su origen puede ser asimismo las reservas, pero también la glucosa glucosa obtenida obtenida durante la "otosíntesis "otosíntesis.. La mayoría del 5T; producido en la respiración celular se produce en la "os"orilación o$idativa vía glicólisis, glicólisis, iclo de Arebs y cadena de transporte de electrones.
Descripción de los procesos de la fotos í ntesis ntesis 7ases de la 7otosíntesis La "otosíntesis es un proceso que ocurre en dos "ases. La primera "ase es un proceso que depende de la lu# &reacciones luminosas', requiere la energía directa de la lu# que genera los transportadores que son utili#ados en la segunda "ase. La "ase independiente de la lu# &reacciones de oscuridad', se reali#a cuando los productos de las reacciones de lu# son utili#ados para "ormar enlaces covalentes carbonoFcarbono &F', de los carbohidratos. Las reacciones oscuras pueden reali#arse en la oscuridad, con la condición de que la "uente de energía &5T;' y el poder reductor &G5D;8' "ormados en la lu# se encuentren presentes. presentes. +nvestigaciones recientes recientes sugieren que varias en#imas del ciclo de alvin, son activadas por la lu# mediante la "ormación de grupos F(8 B de tal "orma que el termino reacción de oscuridad no es del todo correcto. Las reacciones de oscuridad se e"ect?an en el estromaB mientras que las de lu# ocurren en los tilacoides.
REACCIONES DE LUZ 1n los procesos que dependen de la lu# &reacciones de lu#', cuando un "otón es capturado por un pigmento "otosintético, se produce la e$citación de un electrón, el cual es elevado desde su estado basal respecto al n?cleo a niveles de energía superior, pasando a un estado e$citado. e$citado. Después de una serie de reacciones de o$idoFreducción, la energía del electrón se convierte en 5T; y G5D;8. 1n el proceso ocurre la "otólisis del agua, la que se descompone seg?n la ecuación2 8 : cloroplasto "otón -,U : 8 electrones.1n la reducción de un mol de : se utili#an R5T; y G5D;8, que a través de una serie de reacciones en#im!ticas producen los enlaces F de los carbohidratos, en un proceso que se e"ect?a en la oscuridad. 1n las reacciones de oscuridad, el : de la atmós"era atmós"er a &o del agua en organismos "otosintéticos acu!ticosmarinos' se captura y reduce por la adición de hidrógeno &8 ' para la "ormación de carbohidratos & 8 : ' . La incorporación del dió$ido de carbono en compuestos org!nicos, se conoce como fjación o asimilación del carbono. La energía usada en el proceso proviene de la primera "ase de la "otosíntesis. "ot osíntesis. Los seres vivos no pueden utili#ar directamente la energía luminosa, sin embargo a través de una serie de reacciones "otoquímicas, la
pueden almacenar en la energía de los enlaces F de carbohidratos, que se libera luego mediante los procesos respiratorios u otros procesos metabólicos. 7:T:(+(T195( 1n la "otosíntesis cooperan dos grupos separados de pigmentos o "otosistemas, que se encuentran locali#ados en los tilacoides. 9uchos organismos procariotes solamente tienen el "otosistema + &es el m!s primitivo desde el punto de vista evolutivo'.
Los organismos eucariotes poseen los "otosistemas + y ++. 1l "otosistema + est! asociado a las "ormas de clorofla a, que absorbe a longitudes de onda de V-- nm & ;V-- ', mientras que el "otosistema ++ tiene un centro de reacción que absorbe a una longitud de onda de NW- nm & ;NW- '. ada uno de estos "otosistemas se encuentra asociado a polipeptidos en la membrana tilacoidal y absorben energía luminosa independientemente. 1n el "otosistema ++, se produce la "otólisis del agua y la liberación de o$ígenoB sin embargo ambos "otosistemas operan en e n serie, transportando electrones, a través de una cadena transportadora de electrones. 1n el "otosistema + se transferen dos electrones a la molécula de G5D; y se "orma G5D;8, en el lado de la membrana tilacoidal que mira hacia el estroma.
Fotofosforilación 1s la síntesis de 5T; que se produce cuando se e$ponen cloroplastos aislados a la acción de la lu#, en presencia de 5D; y "os"ato. La "ormación de 5T; a partir de la reacción de 5D; y "os"ato, es el resultado del acoplamiento energético de la "os"orilación al proceso de transporte de electrones e lectrones inducido por la lu#, de la misma "orma que la "os"orilación o$idativa est! acoplada al transporte de electrones y al consumo de o$ígeno en las mitocondrias.5D; ;i cloroplastos lu# 5T; ;i J "os"ato inorg!nico.
1n el "otosistema + se reali#a la síntesis cíclica de 5T;, 5T;, que es independiente de la "otólisis del agua y de la "ormación de G5D;8B mientras que la "oto"os"orilación no
cíclica, est! acoplada al transporte de electrones desde el agua, en el "otosistema ++ a través de una cadena transportadora 8: G5D; ;i 5D; cloroplastos lu# k : G5D;8 8 5T; 8 : La molécula de 8 : del lado i#quierdo de la ecuación, cede los dos electrones necesarios para la reducción del G5D; y el !tomo de o$ígeno que se libera en "orma de k :. La molécula de 8: del lado derecho de la ecuación procede de la "ormación de 5T; a partir de la reacción de 5D; ;i.
1n la membrana tilacoidal como resultado de la "otólisis del agua y de la o$idación de la plastoquinona & ;E8 ' se generan protones & 8 'B que originan un "uerte gradiente de concentración de protones& 8 ' al ser se r transportados del lumen tilacoidal hacia el estroma. 1ste gradiente de p8 a través de la membrana es responsable de la síntesis de 5T;, catali#ada por la 5T;sintasa 5T;sintasa &o sintetasa' o conocida tambien como "actor de acoplamientoB ya que acopla la síntesis de 5T; al transporte de electrones y protones a través de la membrana tilacoidal. La 5T;sintasa e$iste en los tilacoides del estroma y consta de dos partes principales2 un tallo denominado 7o, que se e$tiende desde el lumen de la membrana tilacoidal hasta el estroma y una porción es"érica & cabe#a' que se conoce como 73 y que descansa en el estroma. 1sta 5T;asa 5T;asa es similar a la de las mitocondrias donde sinteti#a 5T;. 5T;. 1l Cujo cíclico de electrones tiene lugar en algunos eucariotes y bacterias "otosintéticas primitivas. Go se produce G5D;8 , sino 5T; solamente. 1sto puede ocurrir cuando las células pueden requerir un suministro de 5T; adicional, o cuando no se encuentre presente G5D; para ser reducido a G5D;8. 1n el "otosistema ++, el bombeo de iones 8 dentro del tilacoide crea un gradiente electroquímico que culmina con la síntesis de 5T; a partir de 5D; ;i.
Las halobacterias, que crecen en agua e$tremadamente salada, son aerobias "acultativasB ya que pueden crecer en ausencia de o$ígeno. Los pigmentos p?rpuras conocidos como retinal &pigmento encontrado en el ojo humano' "uncionan como las cloroflas . La bacteriorodopsina es un complejo "ormado por retinal y proteínas de la membrana, la que genera electrones e lectrones que establecen un gradiente de protones que activa una bomba 5D;F5T;, que produce 5T; en presencia de la lu#, pero en ausencia de clorofla. 1ste comportamiento ayuda a sustentar la universalidad de la teoría quimioFosmótica de 9itchell, en la "unción de sinteti#ar 5T;. T;.
Reacciones de Oscuridad Las reacciones de fjación o reducción del carbono, son conocidas también como
reacciones de oscuridad &son independientes de la lu#', sin embargo dos sustancias producidas en la lu#, como son el G5D;8 y el 5T; participan en la reducción del :.1l : pasa al interior de organismos unicelulares y de otros autótro"os acu!ticos por di"usión y no a través de estructuras especialesB mientras que las plantas terrestres deben protegerse de la desecación y en ese sentido han desarrollado estructuras llamadas estomas, que permiten el intercambio gaseoso.1n el estroma de los cloroplastos se encuentran presentes las en#imas que intervienen en el iclo de alvin. 1l iclo de alvin "ue estudiado y descubierto en un alga verde unicelular, llamada hlorella.1l : se combina con la ribulosa 3,U bi"os"ato &P%6;F es un a#?car de U carbonos ', mediante la acción de la en#ima ribulosa bi"os"ato carbo$ilasa o$igenasa o rubisco. La rubisco constituye apro$imadamente el U-> de las proteínas del cloroplasto y se piensa que es la proteína m!s abundante en la tierra. 1l primer producto estable de la fjación de : es el !cidoFRF"os"oglicérico & ;45', un compuesto de R carbonos. 1n el ciclo se fjan N moles de : a N moles de ribulosa 3,U bi"os"ato, y se "orman 3 moles de ;45. La energía del 5T;, producido en la lu# es utili#ada para "os"orilar el ;45 y se "orman 3 moles de !cido 3,R di"os"oglicérico, el cual es reducido luego mediante la acción de 3 G5D;8 a gliceraldehidoFRF"os"ato& ;45L'. Dos moles de gliceraldehidoF RF"os"ato son removidas del ciclo para "abricar glucosa. 1l resto de los moles de ;45L se convierten en N moles de ribulosaFUF"os"ato, que al reaccionar con N 5T;, regenera N moles de ribulosa 3,U bi"os"ato, que da comien#o al ciclo de nuevo. 1l gliceraldehidoFRF "os"ato producido en los cloroplastos sirve de intermediario en la glucólisis. %na gran parte del ;45L que permanece en los cloroplastos se trans"orma en el estroma, en almidón, que es un carbohidrato de reserva. :tra parte del ;45L es e$portado al citosol, donde se convierte en "ructosaFNF"os"ato y glucosaF3F"os"ato. La glucosaF3F "os"ato se trans"orma en el nucleótido %D;Fglucosa, que al combinarse con la "ructosaF NF"os"ato "orma la sacarosa "os"ato, que es el precursor inmediato de la sacarosa. 1l dis!carido sacarosa es la principal "orma en que los a#ucares se transportan a través del Coema, desde las hojas hasta los sitios de la planta donde son requeridos. 1s bueno hacer notar que todas las reacciones del iclo de alvin, son catali#adas por en#imas específcas.
Plantas con ciclo Dicarbox í lico C-4 Las plantas cuyo primer producto de la fjación de : tiene tres !tomos de carbono &FR', como el !cidoFRF"os"oglicérico, poseen el iclo de alvin. (in embargo, e$isten otras especies en los que la fjación del : tienen cuatro !tomos de carbono &FM', concretamente !cidos o$alacético, m!lico y asp!rtico.1ntre las plantas con "otosíntesis FM, se encuentran la ca@a de a#?car, el maí#, el sorgo y el amaranto &bledo o alegría'. Las plantas FR muestran en general, una anatomía "oliar con mesóflo esponjoso en el envés y mesóflo en empali#ada en la ha#, con tejidos epidermicos en ambas caras y con poros estom!ticos para el intercambio gaseoso. Las plantas FM se
caracteri#an por presentar una anatomía en corona o con vaina amilí"era, que rodea los conductos o haces vasculares. Los cloroplastos de las células de la vaina son m!s grandes que los del mesóflo, acumulan mucho almidón y poseen pocas granas o son agranales.La captura del : en las plantas FM, comien#a con la reacción del : con el !cido "os"oenol pir?vico &;1;', catali#ada por la en#ima ;1;Fcarbo$ilasa , con la "ormación de !cido o$alacético &:55'. 1l :55 se convierte a !cidos m!lico o asp!rtico &FM', que luego son transportados desde las células del mesóflo, hacia las células de la vaina amilí"era. 1n las células de la vaina el !cido m!lico &FM' es descarbo$ilado, produciéndose : y !cido pir?vico &FR'. Luego el : entra al iclo de alvin y el !cido pir?vico después se convierte en ;1; que retorna a las células del mesóflo. Los a#ucares "ormados durante este proceso, se transportan por las nervaduras en los conductos del Coema a toda la planta.
Fotorespiración %na de las propiedades m!s interesantes de la rubisco es que adem!s de catali#ar la carbo$ilación de la ribulosa 3,U bi"os"ato, también produce su o$igenaciónB proceso conocido como "otorrespiración. P%6; : rubisco Ocido "os"oglicérico 4licolato.La "otorrespiración da como resultado la liberación de : , después de una serie de reacciones en#im!ticas. 1s admirable que la rubisco de bacterias anaeróbicas autótro"as, catali#a la reacción de la o$igenasa La reacción de la carbo$ilación es "avorecida a la o$igenación en una proporción de R23B lo que indica un RR> de inefciencia en la carbo$ilación. 1l metabolismo del glicolato requiere la participación de las mitocondrias y de los pero$isomas. (in embargo, es en las mitocondrias donde el amino!cido glicina, producido en los pero$isomas es descarbo$ilado liberando :.1l ritmo de la "otorrespiración de las plantas FR es bastante elevado, siendo U veces superior al de la respiración en la oscuridadB lo cual es perjudicial para estas plantas. Las plantas FM, que muestran muy poca o ninguna "otorrespiración, son considerablemente m!s efcientesB ya que reali#an la "otosíntesis a concentraciones m!s bajas de : y a m!s elevadas tensiones de o$ígeno. Las plantas FM son de origen principalmente tropical, habitan en condiciones de alta luminosidad y altas temperaturas. 1sto les permite competir m!s efcientemente con las plantas FR, al tener que cerrar los estomas para economi#ar agua y evitar la desecaciónB sin embargo pueden reali#ar la "otosíntesis a bajas tensiones de : , debido a que la en#ima ;1;Fcarbo$ilasa muestra una mayor afnidad por el : que la rubisco.
Explicación de la homeostasis de los seres vivos a nivel celular 8omeostasis u 8omeostasia celular &Del griego homeo que signifca =similar=, y estasis, en griego , =posición=, =estabilidad='. 1s el conjunto de "unciones &biológicas yo artifciales' que permiten autoajustar, medir o tomar en cuenta algo por comparación o
deducción, con el fn de mantener la constancia en la composición, propiedades, estructura yo rutinas del medio interno de un organismo o sistema inCuido por agentes e$teriores. 1n su aplicación específca a la biología, la homeostasis es el estado de equilibrio din!mico o el conjunto de mecanismos por el que todos los seres vivos tienden a alcan#ar una estabilidad en las propiedades de su medio interno y por tanto de la composición bioquímica de los líquidos, células y tejidos, para mantener la vida, siendo la base de la fsiología. ;or lo tanto toda la organi#ación estructural y "uncional de los seres tiende hacia un equilibrio din!mico. 1sta característica de dinamismo, en la que todos los componentes est!n en constante cambio para mantener dentro de unos m!rgenes el resultado del conjunto &"rente a la visión cl!sica de un sistema inmóvil', hace que algunos autores preferan usar el término homeocinesis para nombrar este mismo concepto. 1n la homeostasis org!nica, el primer paso de autorregulación, es la detección del alejamiento de la normalidad. La normalidad en un sistema de este tipo, se defne por los valores energéticos nominales, los resortes de regulación se disparan en los momentos en que los potenciales no son satis"actoriamente equilibrados, activando los mecanismos necesarios para compensarlo. 8ay que tener en cuenta que las di"erencias de potencial no han de ser electromagnéticas, puede haber di"encias de presión, de densidades, de grados de humedad, etc. ;or ejemplo, la glucemia, cuando hay un e$ceso &hiperglucemia' o un défcit &hipoglucemia', siendo la solución en el primer caso, de la secreción de insulina, y en el segundo, la secreción de glucagón todo ello a través del p!ncreas, y consiguiendo nivelar la glucemia a concentraciones que son estables y que aportan equilibrio en el metabolismo. 1l sistema nervioso reporta al cerebro la sensación de hambre cuando, en el caso que estamos desarrollando, no hay una "orma inmediata de satis"acer los desequilibrios glucémicos defcitarios. 8emos de tener en cuenta que es menos costoso procesar gl?cidos que descomponer lípidos &el estado estable de los gl?cidos' para obtener el material necesario que componen los paquetes de 5T; celulares. La homeost!sis también est! sometida al desgaste termodin!mico, el organismo es sometido a las variaciones constantes del medio y su e"ectividad va mermando con el paso del tiempo. 1ncontramos pues, que los organismos se van adaptando a su realidad termodin!mica con el paso del tiempo. ;or lo que si establecemos dos puntos de comparación, el momento del nacimiento y el momento antes de su muerte, podemos establecer que las "unciones que regulan la homeost!sis dejan de "uncionar en un instante en el tiempo en el que es termodin!micamente imposible continuar sosteniendo dicha estructura. %n organismo en"erma en el momento que se requiere un aporte e$tra de energía para sostener el ciclo homeost!tico. 5gentes patógenos, tales como los radicales libres, virus o bacterias, pueden comprometer ese ciclo. La en"ermedad es una respuesta ante la invasión del medio, que limita al organismo a sus ciclos vitales esenciales, para destinar el resto de los recursos en preservar en el tiempo la "unción homeost!tica. 1stadísticamente hablando, se puede decir que para el ser humano la edad m!s equilibrada para esta "unción es a los R- a@os. 5 partir de esa edad, el equilibrio va inclin!ndose hacia el lado termodin!mico m!s des"avorable. Tradicionalmente se ha aplicado en biología, pero dado el hecho de que no solo lo biológico es capa# de cumplir con esta defnición, otras ciencias y técnicas han adoptado también este término.
La homeostasis "ue descubierta por laude 6ernard a mediados del siglo )+), cuando observó que las variaciones corporales como temperatura, presión arterial y "recuencia cardíaca tenían como objetivo devolver la estabilidad al cuerpo. (in embargo, el término homeostasis "ue acu@ado en 3SW por el biólogo alter annon &3WV3F3SMU', que recibió el ;remio Gobel por defnir en 3SR, en el libro =The isdom o" the 6ody
Diferenciación entre difusión, osmosis, transporte activo y transporte a nivel del organismo Ósmosis
7a -smosis es !n tipo especial de transporte pasi%o en el c!al s-lo las mol0c!las de ag!a son transportadas a tra%0s de la membrana El mo%imiento de ag!a se reali"a desde el p!nto en el 8!e $ay menor concentraci-n de sol%ente a l de mayor concentraci-n para ig!alar concentraciones en ambos e5tremos de la membrana bicapa ,os,olip3dica .e ac!erdo al medio en 8!e se enc!entre !na c0l!la# la -smosis %ar3a 7a ,!nci-n de la -smosis es mantener $idratada a la membrana cel!lar .ic$o proceso no re8!iere gasto de energ3a (o ATP) En otras palabras# la -smosis es !n ,en-meno consistente en el paso del sol%ente de !na disol!ci-n desde !na "ona de baja concentraci-n de sol!to a !na de alta concentraci-n del sol!to# separadas por !na membrana semipermeable Ósmosis en una célula animal •
1n un medio isotónico, hay un equilibrio din!mico es decir, el paso constante de agua.
•
1n un medio hipotónico, la célula absorbe agua hinch!ndose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a lacitólisis.
•
1n un medio hipertónico, la célula pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenación.
Ósmosis en una célula vegetal •
1n un medio hipertónico, la célula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasm!tica se despegue de la pared celular, ocurriendo la plasmólisis
•
1n un medio isotónico, e$iste un equilibrio din!mico.
•
1n un medio hipotónico, la célula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia, dando lugar a la turgencia.
Difusión facilitada
5lgunas moléculas son demasiado grandes como para di"undir a través de los canales de la membrana y demasiado hidro"ílicos para poder di"undir a través de la capa de "os"olípidos y hopanoides. Tal es el caso de la "ructuosa y algunos otros monosac!ridos. 1stas sustancias, pueden cru#ar la membrana plasm!tica mediante el proceso de di"usión "acilitada, con la ayuda de una proteína transportadora. 1n el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de "orma, permitiendo el paso del a#?car. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una quinasa &en#ima que a@ade un grupo "os"ato a un a#?car' trans"orma la glucosa en glucosaFNF"os"ato. De esta "orma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración e$terior interior "avorece la di"usión de la glucosa. La di"usión "acilitada es mucho m!s r!pida que la di"usión simple y depende2 •
Del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana.
•
Del n?mero de proteínas transportadoras e$istentes en la membrana.
•
De la rapide# con que estas proteínas hacen su trabajo.
Di"usión "acilitado2 la "uer#a impulsora es el aumento de entropia por el aumento de concentración a un lado de la membrana. Tanto la di"usión "acilitada como el transporte activo se producen a través de proteínas integrales de membrana.
Transporte activo 1l transporte activo es un mecanismo celular por medio del cual algunas moléculas atraviesan la membrana plasm!tica contra un gradiente de concentración, es decir, desde una #ona de baja concentración a otra de alta concentración con el consecuente gasto de energía &llamados 6iotreserineos'. Los ejemplos típicos son la bomba de sodioFpotasio, la bomba de calcio o simplemente el transporte de glucosa. 1n la mayor parte de los casos este transporte activo se reali#a a e$pensas de un gradiente de 8 &potencial electroFquímico de protones' previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y "otosíntesisB por hidrólisis de 5T; mediante 5T; hidrolasas de membrana. 1l transporte activo varía la concentración intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento osmótico de reFbalanceo por hidratación. Los sistemas de transporte activo son los m!s abundantes entre las bacterias, y se han seleccionado evolutivamente debido a que en sus medios naturales la mayoría de los procariontes se encuentran de "orma permanente o transitoria con una baja concentración de nutrientes. Los sistemas de transporte activo est!n basados en permeasas específcas e inducibles. 1l modo en que se acopla la energía metabólica con el transporte del soluto a?n no est! dilucidado, pero en general se maneja la hipótesis de que las permeasas, una ve# captado el sustrato con gran afnidad, e$perimentan un cambio trans"ormacional dependiente de energía que les hace perder dicha afnidad, lo que supone la liberación de la sustancia al interior celular. 1l transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se reali#a en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración &4radiente químico' o en contra un gradiente eléctrico de presión &gradiente electroFquímico', es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. ;ara despla#ar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía procedente del 5T;. Las proteínas portadoras del transporte activo poseen actividad 5T;asa, que signifca que pueden escindir el 5T; &5denosin Tri 7os"ato' para "ormar 5D; &dos 7os"atos' o 59; &un 7os"ato' con liberación de energía de los enlaces "os"ato de alta energía. om?nmente se observan tres tipos de transportadores2
•
?n0orta!ore&: son proteínas que transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana.
•
nt0orta!ore&: incluyen proteínas que transportan una sustancia en un sentido mientras que simult!neamente transportan otra en sentido opuesto.
•
%m0orta!ore&: son proteínas que transportan una sustancia junto con otra, "recuentemente un protón &8'.
Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio o Bomba Na/K
(e encuentra en todas las células del organismo, en cada ciclo consume una molécula de 5T; y es la encargada de transportar dos iones de potasio que logran ingresar a la célula, al mismo tiempo bombea tres iones de sodio desde el interior hacia el e$terior de la célula &e$oplasma', ya que químicamente tanto el sodio como el potasio poseen cargas positivas. 1l resultado es ingreso de dos iones de potasio &ingreso de dos cargas positivas' y regreso de tres iones de sodio &egreso de tres cargas positivas', esto da como resultado una pérdida de la electropositividad interna de la célula, lo que convierte a su medio interno en un medio =electronegativo con respecto al medio e$tra celular=. 1n caso particular de las neuronas en estado de reposo esta di"erencia de cargas a ambos lados de la membrana se llama potencial de membrana o de reposoF descanso. ;articipa activamente en el impulso nervioso, ya que a través de ella se vuelve al estado de reposo. Transporte activo secundario o cotransporte
1s el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana celular tales como los amino!cidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la membrana celular &como el gradiente producido por el sistema glucosasodio del intestino delgado'. •
+ntercambiador calcioFsodio2 1s una proteína de la membrana celular de todas las células eucariotas. (u "unción consiste en transportar calcio iónico &a' hacia el e$terior de la célula empleando para ello el gradiente de sodioB su fnalidad es mantener la baja concentración de a en el citoplasma que es unas die# mil veces menor que en el medio e$terno. ;or cada catión a e$pulsado por el intercambiador al medio e$tracelular penetran tres cationes Ga al interior celular.3 (e sabe que las variaciones en la concentración intracelular del a &segundo mensajero' se producen como respuesta a diversos estímulos y
est!n involucradas en procesos como lacontracción muscular, la e$presión genética, la di"erenciación celular, la secreción, y varias "unciones de las neuronas. Dada la variedad de procesos metabólicos regulados por el a, un aumento de la concentración de a en el citoplasma puede provocar un "uncionamiento anormal de los mismos. (i el aumento de la concentración de a en la "ase acuosa del citoplasma se apro$ima a un décimo de la del medio e$terno, el trastorno metabólico producido conduce a la muerte celular. 1l calcio es el mineral m!s abundante del organismo, adem!s de cumplir m?ltiples "unciones.
Transporte en masa Las macromoléculas o partículas grandes se introducen o e$pulsan de la célula por dos mecanismos2
Endocitosis
La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes o partículas, este proceso se puede dar por evaginación, invaginación o por mediación de receptores a través de su membrana citoplasm!tica, "ormando una vesícula que luego se desprende de la membrana celular y se incorpora al citoplasma. 1sta vesícula, llamada endosoma, luego se "usiona con un lisosoma que reali#ar! la digestión del contenido celular. 1$isten tres procesos2 •
Pnocto&&2 consiste en la ingestión de líquidos y solutos mediante peque@as vesículas.
•
9agocto&&2 consiste en la ingestión de grandes partículas que se engloban en grandes vesículas &"agosomas' que se desprenden de la membrana celular.
•
En!octo&& me!a!a 0or rece0tor o lgan!o: es de tipo específca, captura macromoléculas específcas del ambiente, fj!ndose a través de proteínas ubicadas en la membrana plasm!tica &específcas'.
%na ve# que se unen a dicho receptor, "orman las vesículas y las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso r!pido y efciente.
Exocitosis
Es la e5p!lsi-n o secreci-n de s!stancias como la ins!lina a tra%0s de la ,!si-n de %es3c!las con la membrana cel!lar 7a e5ocitosis es el proceso cel!lar por el c!al las %es3c!las sit!adas en el citoplasma se ,!sionan con la membrana citoplasmtica# liberando s! contenido 7a e5ocitosis se obser%a en m!y di%ersas c0l!las secretoras# tanto en la ,!nci-n de e5creci-n como en la ,!nci-n endocrina Tambi0n inter%iene la e5ocitosis encargada de la secreci-n de !n ne!rotransmisor a la brec$a sinptica# para posibilitar la propagaci-n del imp!lso ner%ioso entre ne!ronas 7a secreci-n 8!3mica desencadena !na despolari"aci-n del potencial de membrana# desde el a5-n de la c0l!la emisora $acia la dendrita (! otra parte) de la c0l!la receptora Este ne!rotransmisor ser l!ego rec!perado por endocitosis para ser re!tili"ado Sin este proceso# se prod!cir3a !n ,racaso en la transmisi-n del imp!lso ner%ioso entre ne!ronas Es el proceso mediante el c!al transporta mol0c!las de gran tama&o desde s! interior e5terior Estas mol0c!las se enc!entran dentro de %es3c!las intracel!lares las c!ales se despla"an $asta la membrana cel!lar# se ,!sionan con esta y liberan s! contenido en el ,l!ido circ!ndante
Mecanismos de respiraci ón celular: aeróbica y anaeróbica Respiración aeróbica
La re&0racón aeró)ca es un tipo de metabolismo energético en el que los seres vivos e$traen energía de moléculas org!nicas, como la glucosa, por un proceso complejo en el que el carbono es o$idado y en el que el o$ígeno procedente del aire es el o$idante empleado. 1n otras variantes de la respiración, muy raras, el o$idante es distinto del o$ígeno &respiración anaeróbica'. La respiración aeróbica es el proceso responsable de que la mayoría de los seres vivos, los llamados por ello aerobios, requieran o$ígeno. La respiración aeróbica es propia de los organismos eucariontes en general y de algunos tipos de bacterias. 1l o$ígeno que, como cualquier gas, atraviesa sin obst!culos las membranas biológicas, atraviesa primero la membrana plasm!tica y luego las membranas mitocondriales, siendo en la matri# de la mitocondria donde se une a electrones y protones &que sumados constituyen !tomos de hidrógeno' "ormando agua. 1n esa o$idación fnal, que es compleja, y en procesos anteriores se obtiene la energía necesaria para la "os"orilación del 5T;. 1n presencia de o$ígeno, el !cido pir?vico, obtenido durante la "ase primera anaerobia o glucólisis, es o$idado para proporcionar energía, dió$ido de
carbono y agua. 5 esta serie de reacciones se le conoce con el nombre de respiración aeróbica. La reacción química global de la respiración es la siguiente2
C6H12O6 I 6O2 J 6CO2 I 6H2O I energa *TP-
Respiración anaerobia La re&0racón anaeró)ca &o anaero)a' es un proceso biológico de o$idorreducción de monosac!ridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es unamolécula inorg!nica distinta del o$ígeno, y m!s raramente una molécula org!nica, a través de una cadena transportadora de electrones an!loga a la de la mitocondria en larespiración aeróbica.3 Go debe con"undirse con la "ermentación, que es un proceso también anaeróbico, pero en el que no participa nada parecido a una cadena transportadora de electrones y el aceptor fnal de electrones es siempre una molécula org!nica como el piruvato. 1s un proceso metabólico e$clusivo de ciertos microorganismos. Di"erencias entre la Pespiración 5eróbica y 5naeróbica RESPIRACIÓN AERÓBICA:
F 1s la respiración que necesita de :. F 1s un tipo de metabolismo energético en el que los seres vivos e$traen energía de moléculas org!nicas, como la glucosa, por un proceso complejo en el que el carbono es o$idado y en el que el : procedente del aire es el o$idante empleado. F 1l : atraviesa primero la membrana plasm!tica y luego las membranas mitocondriales, siendo en la matri# de la 9+T::GDP+5 donde se une a electrones y protones "ormando 8:. F 1n esa o$idación fnal se obtiene la energía necesaria para la "os"orilación del 5T;. F 1n cuanto al rendimiento o cosecha neta de energía química la respiración celular aerobia es mas efca# que la anaerobia. F 1n la respiración aerobia est!n incluidos las R vías degradativas2 la 4lucólisis, el iclo de Arebs y la adena o$idativa. F ;or la o$idación de un 9ol de 4lucosa en presencia del : atmos"érico se obtienen N :, N 8: y RW 5T;. F La reali#an todos los seres vivos como ;lantas y 5nimales, e$ceptuando algunas 6acterias. RESPIRACIÓN ANAERÓBICA:
F 1s la Pespiración que no utili#a :. F La respiración anaeróbica es un proceso biológico de o$idorreducción de a#?cares y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula, en general inorg!nica, distinta del :. F La reali#an e$clusivamente algunos grupos de bacterias y cuando hay poco : en el cuerpo humano, la reali#an las élulas 9usculares. F 1n la respiración anaeróbica no se usa :, sino que se emplea otra sustancia
o$idante distinta, como el (%L75T: o G+TP5T:. F 1n la respiración celular anaerobia a partir de un 9ol de glucosa solo se obtienen 5T; como cosecha neta de energía en "orma de alcohol etílico o etanol. F 5 pesar que las vías degradativas poseen en com?n la 7os"orilación o$idativa, es decir, la "ormación de 5T; por ó$idoFreducción. F 1n la respiración celular anaerobia solo est!n involucrados la 4lucólisis anaerobia y la reducción del !cido pir?vico &producto fnal de la glucólsis' en 1T5G5L y luego en 1T5G:L, no est!n contempladas las otras vías degradativas &ciclo de Arebs' y adena o$idativa.
Diferenciación de las fases de la respiraci ón celular: glucólisis, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones Glucólisis (e reali#a en el citoplasma de la célula y es un proceso anaeróbico, es decir, que no requiere la presencia de o$ígeno. 1n esta etapa, la molécula de glucosa es dividida en moléculas de !cido pir?vico, de R carbonos cada una, y esta división libera energía sufciente para sinteti#ar M 5T;] G5D8 &portador de electrones'. (in embargo, la producción neta es de 5T;porque la glucólisis requiere 5T; para ocurrir. 1l !cido pir?vico producto de la glucólisis, puede seguir dos rutas metabólicas di"erentes2 •
•
1n ausencia de o$ígeno &ambiente anaeróbico' se produce la "ermentación del !cido pir?vico. 1ste puede trans"ormarse en lactato &"ermentación l!ctica', lo que ocurre habitualmente en las células musculares cuando hay es"uer#o "ísico, alta demanda energética y poco o$ígeno disponible, o en etanol &"ermentación etílica', lo que ocurre cuando las levaduras trans"orman el jugo de uva en vino. 1n presencia de o$ígeno &ambiente aeróbico', el !cido pir?vico ingresa a las mitocondrias y se desarrolla la respiración celular.
Ciclo de Krebs o Ciclo del Ácido Cí trico 1ste proceso se reali#a en las mitocondrias, tanto en la matri# como en el compartimiento intermembranoso, y requiere la presencia de o$ígeno. (e produce cuando el !cido pir?vico generado en la glucólisis entra en la mitocondria y en este proceso es trans"ormado en acetil coen#ima 5, liberando una molécula de : , que sale de la célula. Luego, el acetil coen#ima 5 entra al cclo !e Kre)& y e$perimenta cambios que dan origen a moléculas de : . omo consecuencia de estas reacciones se obtienen R moléculas de G5D8, una de 75D8 &molécula portadora de electrones' y una molécula de 5T;. omo en la glucólisis se producen dos moléculas de !cido pir?vico por la degradación de una molécula de glucosa, se "orman dos moléculas de acetil coen#ima 5 y, por ende, los productos generados se multiplican por dos, gener!ndose 6 NH, 2 9H2 ] 2 TP.
