Guía Temática de Biología (resuelta) Introducción a la biología La Biología es la ciencia la ciencia de la vida, su nombre se está conformado por las raíces griegas bios (vida) y logos (estudio o tratado). La biología se dedica al estudio de los seres vivos y todo lo que con ellos se relaciona. Los seres vivos son sistemas muy complejos que se estudian e studian desde múltiples aspectos. Dado el inmenso campo que cubre la biología, que abarca niveles de organización de complejidad tan diversa como pueden ser las moléculas y las poblaciones de organismos, son numerosas las ramas y las ciencias en que se divide, todas ellas ligadas íntimamente entre sí, como derivaciones y proyecciones distintas de un único fenómeno: la vida. Así, la bioquímica se ocupa del estudio del nivel molecular (estructura y propiedades de las biomoléculas y sus interacciones, metabolismo, etc.); la biofísica se interesa por la aplicación de los principios físicos de los seres vivos, la citología se centra en la célula la célula u sus orgánulos; la histología estudia los tejidos o agrupaciones diferenciadas de células; la organografía y la anatomía investigan la morfología de los organismos pluricelulares, constituidos a su vez por distintos tejidos.
Método Científico El concepto de método de método proviene del griego methodos (“camino” o medio que se utiliza para llegar a una cierta meta.
“vía”)
y hace referencia al
Científico, por su parte, es el adjetivo que menciona lo vinculado a la ciencia (un conjunto de técnicas y procedimientos que se emplean para producir conocimiento). El método científico, por lo tanto, se refiere a la serie de etapas que hay que recorrer para obtener un conocimiento válido desde el punto de vista científico, utilizando para esto instrumentos que resulten fiables. Lo que hace este método es minimizar la influencia de la subjetividad del científico en su trabajo. El método científico está basado en los preceptos de falsabilidad (indica que cualquier proposición de la ciencia debe resultar susceptible a ser falsada) y reproducibilidad (un experimento tiene que poder repetirse en lugares indistintos y por un sujeto cualquiera). En concreto, podemos establecer que el citado método científico fue una técnica o una forma de investigar que hizo acto de aparición en el siglo XVII. Se trata de una iniciativa que tiene como pionero al gran astrónomo italiano Galileo Galilei, que está considerado como el padre de la ciencia gracias al conjunto de observaciones de tipo astronómico que realizó y también a su mejora del telescopio. Entre los pasos necesarios que conforman el método científico, se hallan la observación (el investigador debe apelar a sus sentidos para estudiar el fenómeno de la misma manera en que éste se muestra en la realidad), la inducción (partiendo (par tiendo de las observaciones, el científico debe extraer los principios particulares de ellas), el planteo de una hipótesis (surgido de la propia
observación), la demostración o refutación de la misma y la presentación de la tesis (la teoría científica). Entre los distintos tipos de métodos científicos, aparecen el experimental, el dialéctico, el empírico-analítico, el histórico, el fenomenológico y el hermenéutico. Cada un o dispone de sus aplicaciones y tiene su propio campo de acción en el que resulta válido o más útil que el resto.
Niveles de organización en la naturaleza Nivel atómico: lo componen los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción. Nivel molecular: está formado por las moléculas, que se definen como unidades materiales formadas por la unión, mediante enlaces químicos, de dos o más átomos. Macromoléculas resultan de la unión de muchas moléculas orgánicas en un polímero. Nivel celular : comprende las células, que son unidades de materia viva constituidas por una membrana y un citoplasma. Tejidos: son conjuntos de células especializadas muy parecidas, que realizan la misma función y que tienen un mismo origen. Órganos: son las unidades estructurales y funcionales de los seres vivos superiores. Están constituidos por varios tejidos diferentes y realizan una acción concreta. Sistemas: son conjuntos de órganos parecidos, pero que realizan acciones independientes. Por ejemplo, el sistema nervioso, el óseo, el muscular, o el endocrino. Aparatos: son conjuntos de órganos que pueden ser muy diferentes entre sí, pero cuyos actos están coordinados para constituir lo que se llama una función. Nivel de población: abarca a las poblaciones, que son el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado. Nivel de ecosistema se toma en cuenta tambien muchos conjuntos de poblaciones.
El Metabolismo El metabolismo es el conjunto de procesos físicos y químicos y de reacciones a las que está sujeta una célula; éstos son los que les permitirán a las mismas sus principales actividades, como ser la reproducción, el crecimiento, el mantenimiento de sus estructuras y la respuesta a los estímulos que reciben. El funcionamiento del metabolismo se debe a dos procesos distintos pero que están acoplados y son dependientes el uno del otro. El catabolismo que es el encargado de liberar la energía, en tanto, el otro proceso, el anabólico, utilizará esta energía para recomponer
enlaces químicos y construir otros componentes de las células como ser las proteínas y los ácidos nucleicos. Y será el propio metabolismo el que decidirá qué sustancias son nutritivas para sí y cuales no lo son y por supuesto esto será distinto para cada variante del metabolismo. Por ejemplo, esto se explica en lo que comúnmente se dice cuando una persona come un chocolate y le hace tremendamente mal; en cambio para otra persona el ingerir ese mismo chocolate, no le ocasiona ningún perjuicio.
Moléculas Importantes Para La Vida ADN El ácido desoxirribonucleico, frecuentemente abreviado ADN (y también DNA, del inglés DeoxyriboNucleic Acid), es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y el funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus. Características
ADN Primariamente en el núcleo, Localización también en mitocondrias y cloroplastos Bases pirimídicas Citosina — Timina Bases púricas Adenina — Guanina Pentosa Desoxirribosa Papel en la célula Información genética Reactivo de reconocimiento Feulgen positiva Tamaño relativo Mayor Vida media Muy larga Función El papel principal de las moléculas de ADN es el de ser portador y transmisor entre generaciones de información genética. El ADN a menudo es comparado a un manual de instrucciones, ya que este contiene las instrucciones para construir otros componentes de las células, como moléculas de ARN y proteína. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética se llaman genes, pero otras secuencias de ADN tienen funciones estructurales, o están implicadas en la regulación del empleo de esta información genética. ARN Es un ácido nucleico, que forma una línea de nucleótidos, formando una larga cadena. Se ubica en las células de tipo procarionte y las de tipo eucarionte. El ARN se define también como un material genético de ciertos virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica. En los virus ARN, esta molécula dirige dos procesos: la síntesis de proteínas y replicación. El ARN está formado por una cadena de compuestos químicos llamados nucleótidos. Cada uno está formado por una molécula de un azúcar llamado ribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos
nitrogenados llamados bases: adenina, guanina, uracilo y citosina. Estos compuestos se unen igual que en el ácido desoxirribonucleico (ADN).
Características ARN Localización En el citoplasma, nucléolo y cromosomas Bases pirimídicas Citosina — Uracilo Bases púricas Adenina — Guanina Pentosa Ribosa Papel en la célula Síntesis de proteínas Reactivo de reconocimiento Feulgen negativo Tamaño relativo Menor Vida media Corta Función La función principal del ARN es servir como intermediario a la información que le lleva el ADN en forma de genes y la proteína final codificada por esos genes. El ARN es transcrito desde el ADN por enzimas llamadas ARN polimerasas y procesado por muchas más proteínas. El código genético de las células se encuentra en forma de ADN.
Los Virus y Las Células Los Virus Virus es una palabra de origen latino, cuyo significado es veneno o toxina. Se trata de una entidad biológica que cuenta con la capacidad de autorreplicarse al utilizar la maquinaria celular. Un virus está formado por una cápside de proteínas que envuelve al ácido nucleico (ADN o ARN). Esta estructura, por su parte, puede estar rodeada por la envoltura vírica (una capa lipídica con diferentes proteínas). En concreto podemos establecer que a la hora de clasificar a los virus podemos realizar dos grandes grupos. Así, por un lado tendríamos los llamados virus ADN que se identifican por el hecho de que toman como escenario de su desarrollo lo que es el núcleo de la célula en cuestión. Dentro de esta categoría existen a su vez dos clases: el monocatenario, en el que toma protagonismo un ADN de cadena sencilla, y el bicatenario, que en su caso tiene ADN de cadena doble. Por otro lado, nos encontramos con los virus ARN, que se dan en llamar así por el motivo de que utilizan el ARN (el ácido ribonucleico) como material genético y porque además toman al citoplasma como lugar para proceder a la replicación. Dentro de esta modalidad existen cuatro grupos: el monocatenario positivo, el monocatenario retrotranscrito, el bicatenario y el monocatenario negativo.
El ciclo vital del virus, un agente potencialmente patógeno, requiere de la maquinaria metabólica de la célula invadida, para de esta forma poder replicar su material genético y producir muchas copias del virus original. Este proceso puede perjudicar a la célula hasta destruirla. Este funcionamiento ha sido imitado por los denominados virus informáticos, que son programas que se copian en forma automática y que su objetivo es afectar el normal funcionamiento de una computadora, sin el consentimiento del usuario.
Ciclo Viral Ciclos de infección de virus Los viriones (virus en fase extracelular) no realizan ninguna actividad fisiológica, por lo que no requieren sintetizar proteínas ni utilizan energía; son estructuras inertes. Así, el ácido nucleico viral se replica a expensas de la maquinaria y la energía de la célula infectada. Existen dos sistemas de replicación de virus, el ciclo lítico y el ciclo lisogénico. La explicación de estos ciclos viene referida a la que se da en virus bacteriófagos:
Ciclo lítico Se denomina así porque la célula infectada muere por rotura al liberarse las nuevas copias virales. Consta de las siguientes fases:
Fase de adsorción o fijación: El virus se une a la célula hospedadora de forma estable. La unión es específica ya que el virus reconoce complejos moleculares de tipo proteico, lipoproteico o glucoproteico, presentes en las membranas celulares. Fase de penetración o inyección: el ácido nucleico viral entra en la célula mediante una perforación que el virus realiza en la pared bacteriana. Fase de eclipse: en esta fase no se observan copias del virus en la célula, pero se está produciendo la síntesis de ARN, necesario para generar las copias de proteínas de la cápsida. También se produce la continua formación de ácidos nucleicos virales y enzimas destructoras del ADN bacteriano. Fase de ensamblaje: en esta fase se produce la unión de los capsómeros para formar la cápsida y el empaquetamiento del ácido nucleico viral dentro de ella. Fase de lisis o ruptura: conlleva la muerte celular. Los viriones salen de la célula, mediante la rotura enzimática de la pared bacteriana. Estos nuevos virus se encuentran en situación de infectar una nueva célula.
Ciclo lisogénico
Las dos primeras fases de este ciclo son iguales a las descritas en el ciclo anterior. En la fase de eclipse el ácido nucleico viral en forma de ADN bicatenario recombina con el ADN bacteriano, introduciéndose en éste como un gen más. Esta forma viral se
denomina profago, o virus atenuado, mientras que la célula infectada se denomina célula lisogénica. En este estado el profago puede mantenerse durante un tiempo indeterminado, pudiendo incluso, reproducirse la célula, generando nuevas células hijas lisogénicas. El profago se mantendrá latente hasta producirse un cambio en el medio ambiente celular que provoque un cambio celular, por ejemplo, por variaciones bruscas de temperatura, o desecación, o disminución en la concentración de oxígeno. Este cambio induce a la liberación del profago, transformándose en un virus activo que continúa el ciclo de infección hasta producir la muerte celular y la liberación de nuevos virus.
Enfermedades Virales Las infecciones virales (producidas por virus ) en humanos, animales y plantas son causa de muerte, daño y pérdidas económicas. Las mejoras en el nivel de salud pública e higiene personal contribuyen en forma muy importante y efectiva a controlar la diseminación de las enfermedades infecciosas, incluyendo las causadas por virus. Sin embargo, las vacunas tienen un papel primordial en la prevención activa de las enfermedades virales en el hombre y en los animales. Las vacunas pueden ser infecciosas (hechas con virus activos) o no infecciosas (hechas con virus inactivados). El proceso de vacunación se basa en la idea de que se puede lograr inmunidad específica contra una enfermedad, en particular si se provoca é sta en condiciones controladas de manera que el individuo no padece los síntomas asociados con la enfermedad y el sistema inmune reacciona produciendo un arsenal de anticuerpos y células inmunes con capacidad para destruir o neutralizar cualquiera otra invasión por parte del mismo agente infeccioso. El principal problema de las vacunas preparadas con virus atenuados consiste en garantizar la estabilidad genética de la cepa avirulenta, de manera que no revierta en forma espontánea o accidental al estado virulento. Esta reversión al estado virulento puede ocurrir por causa de eventos de recombinacion genética espontánea entre el virus presente en la vacuna y algún otro tipo de virus que pueda estar presente en forma natural en el individuo vacunado. Las vacunas deben producir inmunidad suficiente y permanente, pues de lo contrario el virus invasor puede ser capaz de multiplicarse. Esto último ocurre en el caso de vacunas, como la vacuna contra la fiebre aftosa del ganado, la cual sólo confiere inmunidad parcial y por lo tanto actúa como una presión selectiva que favorece la propagación de virus mutantes poseedores de nuevos variantes antigénicos no reconocidos por los anticuerpos inducidos por la vacuna. Con el paso del tiempo, la cepa de virus resistentes sustituye a los otras cepas del virus y entonces se hace necesario desarrollar una nueva vacuna específica contra esta nueva cepa resistente a la vacuna anterior. Las vacunas pueden ser administradas por vía oral, vía parenteral (inyectadas) o por simple escarificación de la piel con una aguja. La vía de administración depende del tipo de preparación y de la estabilidad física de la misma.
El surgimiento de la tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética abre las puertas a la posibilidad de desarrollar vacunas efectivas preparadas a p artir de los componentes virales causantes de inducir la respuesta inmune, pero sin los inconvenientes asociados con la presencia de virus íntegros, ya sea que estén inactivados o atenuados. A diferencia de lo que sucede con las infecciones bacterianas , la quimioterapia de las infecciones virales todavía se encuentra en etapas primitivas. La multiplicación de los virus está estrechamente ligada al metabolismo de la célula hospedera debido a que el virus por lo general utiliza la propia maquinaria celular para su replicación. Por lo tanto, resulta difícil encontrar fármacos y compuestos químicos capaces de afectar las funciones virales sin afectar a la célula hospedera.
Teoría Celular El término cellula o célula fue acuñado en 1665 por el científico inglés Robert Hooke al observar bajo las lentes de un microscopio rudimentario las «celdillas» constituyentes del corcho y otros tejidos vegetales (que correspondían, en realidad, a restos celulares y no a células vivas). En 1674, Antony van Leeuwenhoek, un comerciante de telas holandés aficionado a pulir lentes, describió que la sangre estaba compuesta por diminutos glóbulos que fluían a lo largo de delgados capilares y realizó numerosas observaciones de diversos «animalículos» u organismos microscópicos, a menudo unicelulares, que hoy conocemos como microorganismos. El siglo XIX constituyó, sin embargo, el verdadero punto de partida para el estudio de la célula y su función, que se desarrolló paralelamente a los avances d e la microscopía y a la aparición, en la década de los años treinta, del microscopio compuesto. En 1831, el botánico escocés Robert Brown introdujo la noción de núcleo celular y en 1838, el botánico Matthias Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann enunciaron el postulado básico de la teoría celular, según el cual todos los seres vivos, vegetales y animales, están formados por células, a las que consideraron las unidades vitales fundamentales. En 1839 Purkinje denominó «protoplasma» al contenido celular. Estudios posteriores completaron el conocimiento de la célula. Así, en 1855, el patólogo Rudolf Virchow estableció que todas las células proceden de otras preexistentes ( omnis cellula e cellula) y, ya a principios del siglo XX, las investigaciones sobre la estructura del sistema nervioso del histólogo español Santiago Ramón y Cajal, Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1906, demostraron la individualidad de las neuronas y pusieron de manifiesto la universalidad de la teoría celular al aplicarla también al tejido nervioso. La teoría celular postula que la célula es la unidad fundamental de los seres vivos, desde los más sencillos (microorganismos) hasta los organismos superiores más complejos (animales y vegetales), tanto en lo que se refiere a su estructura como a su función. Actualmente, la teoría celular se resume en los siguientes puntos: - Todos los organismos vivos están compuestos por células.
- La célula es la unidad estructural y fisiológica de los seres vivos. - Las células constituyen las unidades básicas de la reproducción: cada célula procede de la división de otras células preexistentes, siendo idéntica a esta genética, estructural y funcionalmente. - La célula es la unidad de vida independiente más elemental.
Célula procariota y eucariota. Diversidad celular. Como acabamos de decir, la célula es la unidad estructural y funcional básica de los seres vivos. Sin embargo, a pesar de compartir una serie de características esenciales en cuanto a estructura y función, no todas las células presentan el mismo nivel de complejidad, pudiéndose distinguir, tal como señaló Chatton en 1925, dos modelos diferentes de organización celular: células procariotas y células eucariotas. Todas las células tienen unos componentes esenciales comunes: - Presentan una membrana plasmática que las aísla del medio que las rodea y constituye la principal «barrera selectiva» para el intercambio de sustancias con el exterior. - El interior celular o citoplasma contiene una serie de elementos (inclusiones y, en el caso de las eucariotas, orgánulos) imprescindibles para el correcto funcionamiento de la célula. - Todas las células poseen información genética en unas macromoléculas esenciales ( ADN y ARN), así como ribosomas implicados en la síntesis de proteínas. Todas las células, ya sean procariotas o eucariotas, realizan las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción; por ello se define la célula como la unidad vital, es decir, el ser vivo más pequeño que realiza las funciones vitales. - La nutrición se define como la capacidad de captar materia y/o energía del medio y transformarla en materia y energía propia. - La relación es la capacidad de captar y responder a estímulos del medio o de otras células. - La reproducción es la capacidad de duplicar su material gen ético y transmitirlo a las células hijas, es decir, de formar otras células semejantes a ellas a las que transmiten la herencia. A pesar de estas estructuras y funciones comunes a todas las células, hemos dicho que existen grados de complejidad, pudiendo establecer dos niveles de organización: procariota y eucariota.
Anatomía y fisiología celular De acuerdo con la Teoría Celular Moderna, la célula es considerada como la unidad estructural, funcional, genética y de origen de todos los seres vivos.
Existen dos clases de células: CÉLULA PROCARIOTA y CÉLULA EUCARIOTA. La célula procariota es aquella que no tiene núcleo definido y son consideradas las más primitivas. La célula eucariota, es aquella que tiene núcleo rodeado de una membrana, al igual que sus organelos celulares, en este grupo de células encontramos la célula animal y la célula vegetal. PARTES DE LA CÉLULA En las células animales encontramos tres partes que son: MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA, NÚCLEO Y CITOPLASMA, mientras que en la célula vegetal encontramos adicional a las tres anteriores la PARED CELULAR. MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA. El modelo de la membrana es el propuesto por S. J. Singer y G. L. Nicolson. Los estudios realizados por ellos los llevaron a considerar la membrana como una bicapa lipídica, constituida por fosfolípidos, dentro de las cuales se encuentran proteínas que pueden ser integrales o intrínsecas y periféricas o extrínsecas. Dentro de las funciones de la membrana encontramos: mantener el medio intracelular diferenciado d el entorno, permitir a la célula dividir en secciones los distintos orgánulos y así proteger las reacciones químicas que ocurren en cada uno, crear una barrera selectivamente permeable en donde solo entran o salen las sustancias estrictamente necesarias, transportar sustancias de un lugar de la membrana a otro, percibe y reacciona ante estímulos provocados por sustancias externas, medi las interacciones que ocurren entre células. NÚCLEO Se caracteriza por encontrarse en el centro de la célula y está especializado en almacenar las sustancias de la información genética o ADN. Se encuentra rodeado por un par de membranas, la cual presenta poros, lo que facilita el paso de las sustancias, de igual manera se encuentra dentro de él, el nucléolo el cual está constituido por proteínas y ADNr. El núcleo se considera como el cerebro que regula e funcionamiento de todos los componentes celulares; es el lugar donde se almacenan los ácidos nucleicos, centro donde se regula la expresión de la información genética y participa activamente en el proceso de división celular. CITOPLASMA Porción interna que se encuentra entre el núcleo celular y la membrana plasmática y hace parte del protoplasma (Núcleo y citoplasma). Está constituido por agua, sales, enzimas y proteínas. Dentro de el se encuentran los organelos, los cuales se encargan de realizar funciones específicas. Dentro de el se encuentra una red filamentosa de naturaleza protéica que forma el citoesqueleto en cual se encarga de darle forma a la célula, interviene en el movimiento celular, punto de soporte de los organelos, responsable de su movimiento e interviene en la división celular. En en citoplasma encontramos los siguientes organelos MITOCONDRIAS: Forma ovalada o esférica, poseen material genético mitocondrial ADN mitocondrial, formado por dos membranas: la externa lisa y la interna en forma de crestas. Son consideradas las centrales energéticas de las células, pues liberan la energía contenida en los nutrientes como la glucosa y la almacenan en forma de ATP (adenosín trifosfato).
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: Sistema de sacos aplanados y túbulos que comunican el núcleo con el medio extracelular. Puede ser liso o rugoso. El REL carece de ribosomas y tiene como función la síntesis de ácidos grasos y fosfolípidos y detoxificación de la célula de sustancias como los barbitúricos, alcohol y pesticidas entre otros. Es abundante en células de órganos como el hígado. El RER, debe su apariencia a que a él se unen los ribosomas, que son los responsables de la síntesis de proteínas; hacia el exterior produce las proteínas que se secretan de la célula y las necesarias para conformar las membranas plasmáticas, Ap. de Golgi y el mismo retículo y hacia el interior sintetiza proteínas que formarán y reemplazarán la membrana celular. RIBOSOMAS. Orgánulos esféricos, constituidos por ARN y proteínas que carecen de membranas, se encuentran en forma libre o adheridos al RER, los ribosomas libres se encargan de sintetizar cualquier tipo de proteínas, mientras los que se encuentran adheridos al RER producen enzimas digestivas, hormonas y proteínas que expulsan las células secretoras. APARATO DE GOLGI. Está limitado por una sola membrana, constituido por sacos membranosos apilados unos sobre otros, de ellos se desprenden vesículas que transportan diferentes sustancias desde el Ap. de Golgi al citoplasma o al exterior. Se encarga de la distribución de proteínas sintetizadas por el RER a las cuales les ha añadido una señal química y de esta manera distribuirlas a diferentes lugares. Cumple básicamente funciones relacionadas con la secreción y distribución de sustancias. LISOSOMAS. Organelos delimitados por membranas y tienen como función la digestión celular. VACUOLA. Organelos en forma de saco y de tamaño variable, presentes en casi todas las células vegetales y protistas. En los vegetales tiene función de soporte y almacenamiento de desechos y en los protistas mantener constante la cantidad de agua. CLOROPLASTOS. Delimitados por una doble membrana y poseen material genético ADN plastidial. Sólo se encuentran en células vegetales y ciertas algas. Se encuentran rodeados por una membrana y en el interior un sistema de membranas embebidas en una matriz líquida llamada estroma, la membrana interior se pliega y se unen para formar las lamelas, las cuales se dilatan y forman vesículas llamadas los tilacoides, estos a su vez se amontonan recibiendo el nombre de grana. Los cloroplastos son los encargados de realizar la fotosíntesis. PEROXISOMAS. Rodeados por una membrana sencilla, contienen enzimas especialmente la catalasa la cual rompe la molécula de agua oxigenada. Presentes en células vegetales especialmente, pero pueden estar presentes en células animales en el hígado y riñón. CENTRIOLOS. Se encuentran (2) en la superficie exterior del núcleo. Tienen función en el proceso de división celular, para ayudar a formar el huso acromático.
Estructura de la célula animal y vegetal
Metabolismo celular Metabolismo celular. Propiedad inherente a la materia viva que consiste en un conjunto de reacciones acopladas y simultáneas, en la que se sintetiza y degradan compuestos necesarios en los organismos. Tiene su expresión a nivel celular y de organismo. Clasificación según el tipo de reacción Las reacciones químicas pueden ser de dos tipos: catabolismo y anabolismo. El catabolismo (fase destructiva) Su función es reducir, es decir de una sustancia o molécula compleja hacer una más simple. Catabolismo es, entonces, el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas (glúcidos, lípidos), que proceden del medio externo o de reservas internas, se rompen o degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas (CO2, H2O, ácido láctico, amoniaco, etcétera) y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP (adenosín trifosfato). Esta energía será utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales (transporte activo, contracción muscular, síntesis de moléculas). Las reacciones catabólicas se caracterizan por:
Son reacciones degradativas, mediante ellas compuestos complejos se transforman en otros más sencillos. Son reacciones oxidativas, mediante las cuales se oxidan los compuestos orgánicos más o menos reducidos, liberándose electrones que son captados por coenzimas oxidadas que se reducen. Son reacciones exergónicas en las que se libera energía que se almacena en forma de ATP.
Son procesos convergentes mediante los cuales a partir de compuestos muy diferentes se obtienen siempre los mismos compuestos (CO2, ácido pirúvico, etanol, etcétera).
El anabolismo (fase constructiva) Reacción química para que se forme una sustancia más compleja a partir otras más simples. Anabolismo, entonces es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP. Las moléculas sintetizadas son usadas por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse o serán almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía.
Respiración Celular La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en la mayoría de las células. También es el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales se obtiene energía a partir de la degradación de sustancias orgánicas, como los azúcares y los ácidos principalmente. Comprende dos fases: * PRIMERA FASE: Se oxida la glucosa (azúcar) y no depende del oxígeno, por lo que recibe el nombre de respiración anaeróbica y glucolisis, reacción que se lleva a cabo en el citoplasma de la celula. * SEGUNDA FASE: Se realiza con la intervención del oxígeno y recibe el nombre de respiración aeróbica o el ciclo de krebs y se realiza en estructuras especiales de las células llamadas mitocondrias. Tanto que es una parte del metabolismo, concretamente del catabolismo, en el cual la energía contenida en distintas biomoléculas, como los glúcidos (azúcares, carbohidratos), es liberado de manera controlada.
IMPORTANCIA: - Crecimiento - Transporte activo de sustancias energéticas - Movimiento, ciclosis - Regeneración de células - Síntesis de proteínas - División de células TIPOS DE RESPIRACIÓN CELULAR RESPIRACIÓN ANAERÓBICA:
La respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidorreducción de azúcares y otros compuestos. Lo realizan exclusivamente algunos grupos de bacterias. En la respiración anaeróbica no se usa oxígeno sino para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato.No hay que confundir la respiración anaeróbica con la fermentación, aunque estos dos tipos de metabolismo tienen en común el no ser dependiente del oxigeno. Todos los posibles aceptores en la respiración anaeróbica tienen un potencial de reducción menor que el O2, por lo que se genera menor energía en el proceso. ETAPAS: * Glucólisis * Fermentación
GLUCÓLISIS .- También denominado glicólisis, es la secuencia metabólica en la que se oxida en la glucólisis, cuando hay ausencia de oxígeno, la glucólisis es la única vía que produce ATP en los animales. Está presente en todas las formas de vías actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas en donde ocurre el citoplasma. Por lo tanto es una secuencia compleja de reacciones que se efectuan en el citosol de una celula mediante las cuales una molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de acido piruvico. De manera que la glucolisis consta de dos pasos principales: *Activacion de la glucosa. * Producción de energía. IMPORTANCIA: Permite a los músculos esqueléticos realizar su contracción. FERMENTACIÓN.- Es un proceso catabólico de oxidación completa, siendo el producto final de un compuesto orgánico. La fermentación típica es llevada acabo por las levaduras. También unos metazoos y plantas menores son capaces de producirla. El proceso de fermentación anaeróbica se produce en la ausencia de oxigeno como aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucólisis. En los seres vivos la fermentación es un proceso anaeróbico y en el no interviene la cadena respiratoria que son propios del micro organismo como las bacterias y levaduras. Además en la industria d ela fermentación puede ser oxidativa, es decir como presencia de oxigeno, pero es una oxidación aeróbica incompleta, como la producción de acido acético apartir del etanol. La fermentación puede ser naturales cuando las condiciones ambientales permitan la interacción del microorganismo, sustratos orgánicos susceptibles, o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones y en contacto referido.
USOS: El conocimiento de la dieta a través del desarrollo de una diversidad de sabores, aromas y texturas en los substratos de los alimentos.
Preservación de cantidades substanciales de alimentos a través del acido lácteo, alcohólico, acido acético y fermentación alcalinas. La fermentación tiene algunos usos exclusivos para los alimentos pueden producir nutrientes importantes o eliminar autonutrientes.
TIPOS DE FERMENTACIÓN: Fermentación acetica Fermentación alcoholica Fermentación butirica Fermentación de la glicerina Fermentación lactica Fermentación putrica
RESPIRACIÓN AERÓBICA: Es un tipo de metabolismo energetico en el que los seres vivos extraen energía de moléculas organicas como la glucosa, por un proceso complejo en donde el carbono queda oxidado y en el que el aire es el oxidante empleado. La respiración aerobica es propia de los organismo eucariontes en general y de algunos tipos de bacterias. La susecion de reacciones quimicas que ocurren dentro de las celulas mediante las cuales se realiza las descomposición final de las moléculas en los alimentos y en la que se produce CO2 y H2O. Se realiza solo en el proceso de oxigeno. Consiste en la degradacion de los piruvatos producidos durante la glucosis hasta CO2 y H2O como obtención de 34 a 36 ATP.
IMPORTANCIA: Participa en la respiración celular formando ATP. REACCIONES AERÓBICAS. Las reacciones aerobicas ocurre en la mitocondria y son: 1. Formación del acetilo 2. Transferencia del acetilo Actividades en matriz 3. Ciclo de krebs Cadena respiratoria 4. Transporte de electrones 5. Fosforilacion oxidativa (actividad de crestas)
CICLO DE KREBS: Propuesto por Hans A. Krebs en 1937 quien descubrio el ciclo estudiando suspensiones de papillas del músculo pectoralde la paloma que peçresebta un elevado ritmo respiratorio. El ciclo de krebs (tambien llamado ciclo del acido citrico o ciclo de lso acidos tricarboxilicos) es una serie de reacciones quimicas de gran importancia, que forman parte de la respiración celular en toda las celulas aerobicas, es decir que utilizan oxigeno. En organismo aerobico el ciclo de krebs es parte de la via catabolica que realizan oxidación de hidratos de carbono, acidos graos y aminoácidos hasta producir CO2 y H2O, liberando energía en forma utilizable. El ciclo de krebs tambien proporciona recurso para muchas biomoleculas tales como ciertos animoacidos. Por ello se considera una via anfibolica, es decir que es catabolico y anabolica al mismo tiempo.
UBICACIÓN Tiene lugar en tres partes: Matriz mitocondrial En las eucariotas En el citoplasma de eucariotas
