FOTOSÍNTESIS – RESPIRACIÓN

La respiración celular es el proceso catabólico por el cual se libera la energía  química que une los átomos d e la molécula de glucosa, cuando estas reaccionan con el oxígeno.  Esta energía se va liberando de a poco, la usa como formas de energía para llevar a cabo todos los procesos celulares y funciones del ser vivo. Una parte de este proceso, que se lleva en las células de todos los seres vivos, en el citoplasma y otra parte en la mitocondria.

Niveles de organización

La materia viva e inerte se puede encontrar en diversos estados de agrupación diferentes. Esta agrupación u organización puede definirse en una escala de organización que sigue de la siguiente manera de menor a mayor organización.

1. Subatómico: este nivel es el más simple de todo y está formado por electrones, protones y neutrones, que son las distintas partículas que configuran el átomo.
2. Átomo: es el siguiente nivel de organización. Es un átomo de oxígeno, de hierro, de cualquier elemento químico.
3. Molecular: las moléculas consisten en la unión de diversos átomos diferentes para formar, por ejemplo, oxígeno en estado gaseoso (O2), dióxido de carbono (CO2), proteínas, lípidos.
4. Celular: las moléculas se agrupan en unidades celulares con vida propia y capacidad de reproducirse.
5. Tisular: las células se organizan en tejidos: epitelial, adiposo, nervioso, muscular, sanguíneo
6. Orgánico: los tejidos están formando estructuras más complejas: órganos, como por ejemplo: corazón, bazo, pulmones, cerebro, riñones, estómago, etc.
7. Sistema de órganos o aparatos: los órganos se agrupan para formar aparatos  o sistemas que realizan funciones determinadas, por ejemplo: digestivos, respiratorios, circulatorios, nerviosos. Los seres vivos son sistemas abiertos, que intercambian materia y energía con su entorno. Las funciones vitales permiten el mantenimiento d el a vida. Además de las funciones de nutrición y respiración, están la captación y la eliminación de desechos.

Los organismos pluricelulares están constituidos por distintos tipos de células que realizan funciones diferentes. Un ser vivo es mucho más que la suma de sus sistemas de órganos, debe llevar a cabo funciones vitales que le permitan sobrevivir no solo como individuo, sino  como especie.

Célula eucariota: estructura y función

En la actualidad todos los biólogos aceptan los postulados de la Teoría celular: La célula es la unidad anatómica, funcional y que da origen a todo ser vivo.

• Anatómica, por que todos los organismos están formados por una o más células.
• Fisiológica, porque cada célula realiza las funciones vitales necesarias para sobrevivir.
• Reproductora, porque cada célula proviene de otra preexistente

En la mayoría de las células humanas es posible distinguir 3 regiones:

1. Citoplasma: es una zona gelatinosa, formada por una parte semilíquida con moléculas disueltas y partículas sólidas en suspensión.

Es una estructura celular que se ubica entre la membrana celular y el núcleo.

Contiene un conjunto de estructuras muy pequeñas, llamadas organelas celulares.

Químicamente, está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera. Sus funciones son:

Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energía.

De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva.

Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la célula y es la base de sus movimientos.

En él se encuentran:

• Mitocondrias: respiración celular
• Ribosomas: síntesis de proteínas
• Retículo endoplasmático liso (REL): síntesis de lípidos
• Retículo endoplasmático rugoso (RER): síntesis de proteínas
• Lisosomas: enzimas digestivas
• Vacuolas: excreción
• Aparato de Golgi: síntesis

2. Núcleo: en su interior se encuentra el jugo nuclear, en estado de gel, que contiene los ácidos nucleicos (ADN y ARN), proteínas, nucleótidos, nucléolo y glúcidos. Posee el control de toda la célula, en él se llevarán a cabo los procesos de reproducción celular
3. Membrana plasmática: Químicamente está constituida por una mezcla de materiales grasos y de proteínas, que confieren a la estructura flexibilidad y resistencia, respectivamente; además de que interaccionan de manera particular con los ambientes interno y externo.

Está compuesta por un 50% de lípidos y un 50% de proteínas. Sin embargo, como las proteínas son mucho más voluminosas que los lípidos hay 50 moléculas de estos últimos por cada molécula de proteína.

Aproximadamente el 75% de los lípidos son fosfolípidos, lípidos que contienen fósforo. En menores proporciones también está el colesterol y los glicolípidos, que son lípidos que contienen un o varios monosacáridos unidos. Estos fosfolípidos forman una bicapa lipídica. Son  ácidos grasos que repelen en agua. Las moléculas de la bicapa están orientadas de tal forma que las cabezas se ubican en el interior y en el exterior de la membrana.

Las proteínas son:

• Proteínas integrales: son aquellas que cruzan la membrana y aparecen a ambos lados de la capa de fosfolípidos. La mayor parte de estas proteínas son glicoproteínas, proteínas que tiene unidos uno varios monosacáridos. La parte de carbohidrato de la molécula está siempre de cada al exterior de la célula
• Proteínas periféricas: están no se extienden a lo ancho de la bicapa sino que están unidas a las superficies interna o externa de la misma y se separan fácilmente de la misma.

La naturaleza de las proteínas de membrana determina su función:

Canales: proteínas integrales (generalmente glicoproteínas) que actúan como poros por los que determinadas sustancias pueden entrar o salir de la célula

Transportadoras: son proteínas que cambian de forma para dar paso a determinados producto.

Receptores: Son proteínas integrales que reconocen determinadas moléculas a las que se unen o fijan. Estas proteínas pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o un nutriente que sea importante para la función celular. La molécula que se une al receptor se llama ligando.

Enzimas: pueden ser integrales o periféricas y sirven para catalizar reacciones a en la superficie de la membrana.

En las células de las plantas, la membrana plasmática está rodeada por una pared celular, que le brinda rigidez a la célula, por su constitución rica en polisacáridos complejos (celulosa).

La membrana plasmática constituye la muestra principal de las membranas biológicas, que forman estructuras muy complejas tanto en el interior como hacia el exterior de las células eucariontes.

Las membranas biológicas delimitan a las organelas y sirven como un medio para fijar toda la maquinaria encargada de realizar procesos celulares específicos.

Además, las membranas cumplen las siguientes funciones:

• Protegen la célula o el orgánulo
• Regulan el transporte hacia adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo
• Permiten una fijación selectiva a determinadas entidades químicas a través de receptores lo que se traduce finalmente en la transducción de una señal
• Permiten el reconocimiento celular
• Suministran unos puntos de anclaje para filamentos citoesqueléticos o componentes de la matriz extracelular lo que permite mantener una forma
• Permiten la compartimentación de dominios subcelulares donde pueden tener lugar reacciones enzimáticas de una forma estable
• Regulan la fusión con otras membranas
• Permiten el paso de ciertas moléculas a través de canales o ciertas junciones
• Permite la motilidad de algunas células u orgánulos

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS PLASMÁTICAS

Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y la comunicación de las células. Para ello, la célula dispone de dos procesos: 

1. Transporte pasivo: cuando no se requiere energía para que la sustancia cruce la membrana plasmática. Sin gasto de energía.
2. Transporte activo: cuando la célula utiliza ATP como fuente de energía pasa a través de la membrana a una sustancia en particular 

TRANSPORTE PASIVO

Los mecanismos de transporte pasivo son:

• Difusión simple 
• Osmosis 
• Difusión facilitada 

Difusión Simple

Las moléculas en solución están dotadas de energía cinética y, por tanto tienen movimientos que se realizan al azar. La difusión consiste en la mezcla de estas moléculas debido a su energía cinética cuando existe un gradiente de concentración, es decir cuando en una parte de la solución la concentración de las moléculas es más elevada. La difusión tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes y será tanto más rápida cuanto mayor sea energía cinética (que depende de la temperatura) y el gradiente de concentración y cuanto menor sea el tamaño de las moléculas. 

Algunas sustancias como el agua, el oxígeno, CO2, esteroides, vitaminas liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de pequeño peso molecular atraviesan la membrana celular por difusión, disolviéndose en la capa de fosfolípidos. 

Ósmosis

Es otro proceso de transporte pasivo, mediante el cual, un disolvente - el agua en el caso de los sistemas biológicos - pasa selectivamente a través de una membrana semi-permeable. La membrana de las células es una membrana semi-permeable ya que permite el paso del agua por difusión pero no la de iones y otros materiales. Si la concentración de agua es mayor (o lo que es lo mismo la concentración de solutos menor) de un lado de la membrana es mayor que la del otro lado, existe una tendencia a que el agua pase al lado donde su concentración es menor. 

Difusión facilitada

Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana y demasiado insolubles en lípidos como para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacáridos. Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteína transportadora. En el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una kinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior --> interior favorece la difusión de la glucosa. 

La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende: 

• del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana 
• del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana 
• de la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo 
   

La insulina, una hormona producida por el páncreas, facilita la difusión de la glucosa hacia el interior de las células, disminuyendo su concentración en la sangre. Esto explica el porque la ausencia o disminución de la insulina en la diabetes mellitus aumenta los niveles de glucosa en sangre al mismo tiempo que obliga a las células a utilizar una fuente de energía diferente de este monosacárido.

Transportes particulares

Algunas sustancias más grandes como polisacáridos, proteínas y otras células cruzan las membranas plasmáticas mediante varios tipos:

Endocitosis: es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen tres tipos de Endocitosis:

Fagocitosis: en este proceso, la célula crea unas proyecciones de la membrana y el citosol llamadas pseudópodos que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudópodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica. El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glóbulos blancos constituyen el ejemplo más notable de células que fagocitan bacterias y otras sustancias extrañas como mecanismo de defensa

Pinocitosis: en este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vesícula de líquido extracelular.
De esta forma hay un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior.

Endocitosis: es un proceso similar a la pinocitosis, con la salvedad que la invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula,  se une al receptor existente en la membrana.  

Exocitosis: la membrana de la vesícula secretora se fusiona con la membrana celular liberando el contenido de la misma. Por este mecanismo las células liberan hormonas (p.ej. la insulina), enzimas (p.ej. las enzimas digestivas) o neurotransmisores imprescindibles para la transmisión nerviosa.

La celulosa es el componente principal de la célula vegetal, por lo tanto de las fibras vegetales.

Es un polisacárido complejo.

Los seres humanos no podemos digerir celulosa, cuando  comemos verduras o frutas, esta sustancia es digerida por bacterias de nuestra flora intestinal.

Biomoléculas

Moléculas complejas, de alto peso molecular, de origen orgánico, formadas por C, H, O y N, pequeñas cantidades de azufre o fósforo.

Se dividen en:

• Hidratos de carbono, glúcidos o azúcares: son sustancias ternarias formadas por C, H  y O. se dividen en :

. Monosacáridos: son los azúcares más sencillos, se encuentran en la naturaleza. Pueden estar formador por

• 3 átomos de C: TRIOSAS
• 4 átomos de C: TETROSAS
• 5 átomos de C: PENTOSAS
• 6 átomos de C: HEXOSAS. La glucosa es el hidrato de carbono más elemental y esencial para la vida. Representa ni más ni menos que la energía del sol y sólo por su intermedio, la misma puede llegar a cada una de nuestras células. La glucosa se transforma luego en almidón en cereales y hortalizas, o en fructosa en las frutas y la miel.
  Tanto el almidón como la fructosa se reconvierten en glucosa en nuestro intestino y así se absorben a la sangre (glucemia). La glucosa llegada a las células es degradada (glucólisis) con ayuda del oxígeno (ésta es la principal función del oxígeno: combustionar la glucosa) y como producto de este proceso se reconvierte en agua (que eliminamos o reutilizamos) y anhídrido carbónico (que exhalamos por nuestros pulmones).
  Queda así liberada en nuestras células la energía proveniente del sol, para que podamos realizar todas las funciones que se requieran. Pensar, estudiar, recordar, hablar, caminar, correr, trabajar, respirar, tener relaciones sexuales y hasta descansar bien, implican una necesidad de energía, proveniente de la glucosa. Cuando falta glucosa, hasta las esenciales proteínas se malgastan para convertirse en ellas, para evitar daños irreversibles. En otras palabras, estar en hipoglucemia es como tener el sol apagado y estabilizar la glucemia, como encender el sol interior.

. Disacáridos: son los más difundidos en la naturaleza. Resultan de la unión entre dos monosacáridos, por ejemplo:

. Sacarosa: es el azúcar común, el azúcar de caña o de remolacha.

. Maltosa: es el azúcar que está presente en la malta.

. Lactosa: es el azúcar que se encuentra en la leche.

. Polisacáridos: son los hidratos de carbono más complejos, entre ellos se encuentran:

. Celulosa: compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa; es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de glucosa. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre.

. Almidón: reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería.

. Glucagón: es una hormona que eleva el nivel de glucosa en la sangre. El páncreas produce el glucagón y lo libera cuando el cuerpo necesita más azúcar en la sangre para enviar a las células. Cuando un diabético tiene un nivel muy bajo de glucosa en sangre, una inyección de glucagón puede ayudarlo a aumentar el nivel rápidamente.

• Lípidos: son los aceites y grasas, constituidos por ácidos grasos, formados por C, H y O. se encuentran presentes en animales y en vegetales. Comprende a los aceites y grasas.

. Aceites de origen vegetal: de maíz, girasol, oliva, uva, lino, maní, etc

. Aceites de origen animal: de bacalao, de ballena.

. Grasas: manteca, margarina, sebo, etc.

• Proteínas o prótidos: formadas por C, H, O y N, son sustancias cuartarias. Constituidas químicamente por aminoácidos.

Los aminoácidos esenciales son aquellos que el propio organismo no puede sintetizar por sí mismo. Esto implica que la única fuente de estos aminoácidos en esos organismos es la ingesta directa a través de la dieta. Las rutas para la obtención de los aminoácidos esenciales suelen ser largas y energéticamente costosas.

Cuando un alimento contiene proteínas con todos los aminoácidos esenciales, son de buena calidad, aunque en realidad la calidad de cada uno de los aminoácidos contenidos no cambia. Incluso se pueden combinar (sin tener que hacerlo al mismo tiempo) las proteínas de legumbres con proteínas de cereales para conseguir todos los aminoácidos esenciales en nuestra nutrición diaria, sin que la calidad real de esta nutrición disminuya. Algunos de los alimentos con todos los aminoácidos esenciales son: la carne, los huevos, los lácteos y algunos vegetales como la espelta, la soja y la quinoa. Combinaciones de alimentos que suman los aminoácidos esenciales son: garbanzos y avena, trigo y habichuelas, maíz y lentejas, arroz y maní (cacahuetes), etc. En definitiva, legumbres y cereales ingeridos diariamente, pero sin necesidad de que sea en la misma comida.

No todos los aminoácidos son esenciales para todos los organismos (de hecho sólo ocho lo son), por ejemplo, la alanina (no esencial). En humanos se han descrito estos aminoácidos esenciales y no esenciales:

(*) Esencial solo en determinadas condiciones.[1] [2]

(**) En realidad no clasificado.

Los aminoácidos que contienen azufre, metionina y cisteína, se pueden convertir uno en el otro, por lo que por conveniencia se consideran una única fuente. Del mismo modo, la arginina, ornitina y citrulina son interconvertibles, y también se consideran una única fuente de aminoácidos nutricionalmente equivalentes.

En otros mamíferos distintos a los humanos, los aminoácidos esenciales pueden ser considerablemente distintos. Por ejemplo, a los gatos les falta la enzima que les permitiría sintetizar la taurina, que es un ácido derivado de la cisteína, así que la taurina es esencial para los gatos.

• Un detalle interesante es que casi ningún animal puede sintetizar lisina.

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FALTA REPRODUCCIÓN MITÓTICA Y MEIÓTICA.

LEANLO, SI LO COPIAN O LO IMPRIMEN, MARQUEN TODO LO QUE NO ENTIENDAN