BIMESTRE II
Contenido Temático:
- Procesos Biológicos.
- Funcionamiento celular.
- Tipos de células y membrana celular.
- Nutrición, excreción y respiración celular.- División celular y su importancia.
- Clasificación de los seres vivos
Las bacterias
Los protoctistas
Los hongos
Las plantas
Los animales
- Su clasificación, nutrición y respiración
FUNCIONAMIENTO CELULAR
Las células, como cualquier ser vivo, llevan a cabo
funciones .vitales, que son aquellas actividades biológicas que garantizan su
funcionamiento y supervivencia. Estas incluyen la relación con el entorno, la
nutrición, la comunicación celular, el movimiento y la reproducción. Para
realizar estas actividades, la célula cuenta con diversos organelos y otras
estructuras especializadas que trabajan eficientemente al hacer su labor.
LAS CÉLULAS SE RELACIONAN CON SU ENTORNO
Las células viven inmersas en su medio ambiente. Para ellas,
el medio está formado por gran cantidad de compuestos y elementos químicos, así
como por las otras células que hay a su alrededor
NUTRICIÓN CELULAR
Las células deben intercambiar constantemente materiales con
el medio. Necesitan nutrientes de los que obtienen energía y los elementos para
sintetizar las moléculas indispensables para su funcionamiento. Igualmente
necesitan eliminar los desechos que resultan de su propio funciona miento y
que, si se acumulan, se vuelven tóxicos. Así, continuamente hay sustancias que
entran y salen de las células a través de la membrana celular.
Algunas moléculas logran atravesar directamente la membrana.
Sin embargo, la mayoría de sustancias encuentran en la doble capa de lípidos de
la membrana, una barrera infranqueable y solo logran cruzada a través de unas
proteínas conocidas como proteínas transportadoras.
Ciertas proteínas transportadoras funcionan como túneles a
través de los cuales algunas sustancias fluyen libremente. Otras funcionan activamente,
toman las sustancias y las transportan hacia el citoplasma o el medio externo
según las necesidades de la célula.
Todas las sustancias atraviesan la membrana celular gracias
a dos procesos: el transporte pasivo y el transporte activo.
DIFUSIÓN O TRANSPORTE PASIVO
La difusión es el movimiento de moléculas desde el lugar en
el que se encuentran en mayor concentración hacia un lugar en el que su
concentración es menor. La difusión es un proceso espontáneo ya que la célula
no requiere invertir energía para realizarlo, por eso también se le conoce como
transporte pasivo.
El transporte pasivo es entonces el proceso por el que la
mayoría de sustancias entran y salen de las células. Por ejemplo, cuando la concentración
de algunas moléculas es más elevada en el exterior que dentro de la célula, las
moléculas atraviesan la membrana y tienden a entrar y a equilibrar la
concentración de moléculas dentro y fuera de la célula. Algunas sustancias,
como el oxígeno y el dióxido de carbono, lo hacen a través de los lípidos 4e la
membrana, pues tienen la propiedad de disolverse en ellos y son lo
suficientemente pequeñas.
Otras sustancias, en cambio, son demasiado grandes no pueden
disolverse en los lípidos, por lo que atraviesan la membrana a través de las
proteínas transportadoras. En este caso, el proceso recibe el nombre de difusión
facilitada.
En el caso del agua, el flujo entre el interior y el
exterior de las células tiene gran importancia en diferentes procesos vitales,
por lo que recibe su propio nombre: ósmosis. La ósmosis es un caso especial de
difusión en el que las moléculas de agua atraviesan la membrana desde un lugar
de alta concentración hacia uno de baja concentración, es decir, a favor del
gradiente.
Mediante el proceso de ósmosis las células regulan el
contenido de agua, el cual depende de la concentración de sales existente en el
medio y en el interior celular. Cuando la concentración de sales es mayor en el
medio que al interior de la célula (medio hipertónico), el agua tiende a salir
de ella. Entonces, la célula disminuye de tamaño y se deshidrata. Cuando la
concentración de sales es menor en el medio que al interior de la célula (medio
hipotónico), el agua tiende a entrar a la célula, aumentando de tamaño. A este
fenómeno se le denomina turgencia. Cuando la concentración de sales es igual en
el medio que al interior de la célula (medio isotónico), el movimiento de agua
es igual en los dos sentidos.
TRANSPORTE ACTIVO
El transporte activo consiste en el movimiento de sustancias
desde de baja concentración hacia uno de alta concentración. Este proceso solo puede llevarse a cabo por
proteínas transportadoras de membrana, y las células requieren gastar energía
para realizarlo.
en su interior ciertas moléculas en concentraciones
superiores a las del medio externo. Por ejemplo, a pesar de que en el interior
de las células animales la concentración de sodío es superior que la del medio,
las proteínas de membrana toman continuamente sodío y lo introducen en la
célula.
INTERCAMBIANDO
MACROMOLÉCULAS
Los procesos a los que hemos hecho referencia hasta el
momento son responsables del flujo de moléculas relativamente pequeñas a través
de la membrana celular. Sin embargo, en ocasiones las células necesitan
movilizar moléculas grandes e inclusive células enteras entre el exterior y el
interior celular. Esto lo consiguen por medio de los procesos conocidos como
exocitosis y endocitosis.
La exocitosis es el proceso por el cual las células liberan
al medio extracelular ciertas sustancias producidas por el retículo
endoplasmático y el Aparato de Golgi. Estas sustancias son empacadas en
vesículas, en la cuales viajan en dirección a la membrana celular. Cuando
entran en contacto con ella, los lípidos de ambas membranas se fusionan y entonces
el contenido de la vesícula se desocupa en el medio extracelular.
En la endocitosis, por el contrario, la célula incorpora
macromoléculas o materia particulada mediante la formación de vesículas a
partir de la membrana celular. Una pequeña parte de la membrana celular se
dobla hacia adentro de la célula formando una pequeña bolsa. A medida que la
bolsa aumenta de tamaño, la membrana se va cerrando hasta que los extremos
entran en contacto, se fusionan y forman una vesícula en el interior celular.
La endocitosis puede darse por medio de la fagocitosis o la pinocitosis.
Durante la fagocitosis, la célula forma prolongaciones conocidas como
seudópodos, que envuelven las partículas ingeridas por la célula en unas
vesículas llamadas vacuolas alimenticias. Durante la pinocitosis, la célula
obtiene nutrientes di sueltos en el agua y en el fluido extracelular. Para
esto, la membrana celular se hunde y forma una vesícula que luego se introduce
en el citoplasma.
LA MEMBRANA CELULAR
La membrana celular es una bicapa lipídica que rodea a la célula, se llama bicapa lipídica porque se encuentra formada por una doble capa de fosfolípidos, éstos se encuentran constituidos por una cabeza hidrofílica (compatible con agua) y una cola hidrofóbica (no compatible con agua). Además de los fosfolípidos, la membrana tiene otros componentes como: las proteínas de membrana, el colesterol y los carbohidratos. En la siguiente imagen podrás encontrar la distribución de cada uno de ellos.
La membrana celular permite el paso de sustancias al interior de la célula y la expulsión de las moléculas que ya no necesita. Este proceso se conoce como transporte por la membrana y puede ser activo o pasivo.
El transporte activo es el que requiere que la célula genere gasto de energía, el pasivo es el que no requiere gasto de energía. Vamos a ver cómo se clasifican cada uno:
ANIMACIÓN: AQUÍ
Transporte pasivo:
se presenta de tres formas, ósmosis, difusión simple y difusión facilitada
La ósmosis es el paso de agua de un lugar de mayor concentración de agua a uno de menor concentración de agua (esto significa que al otro lado de la membrana habrá mayor o menor cantidad de solutos según el caso)
La difusión simple es aquella que sucede cuando los solutos y otras sustancias pasan a través de la bicapa lipídica, ocurre de un gradiente de mayor concentración a uno de menor concentración, en algunos casos cuando la molécula es muy grande utiliza las proteínas de canal que no se unen al soluto, sino que forman poros hidrofílicos que atraviesan la membrana permitiendo exclusivamente el pasaje de iones.
La difusión facilitada es cuando las moléculas pasan por una parte especial de la membrana llamada proteína, las proteías transportadoras son muy específicas, por lo que cada una en particular lleva solamente un tipo de compuesto químico, como iones o azúcares, e incluso solo una determinada molécula.
Todas las proteínas de transporte que se conocen son transmembranales, es decir, que atraviesan la bicapa lipídica y poseen un punto específico de unión con la sustancia que dejan pasar.
Es importante que tengas claro qué significa gradiente de concentración es la medida de la concentración de una sustancia en dos espacios diferentes, en este caso dentro y fuera de la célula, espacios separados por una membrana.
Transporte activo:
Es el transporte que requiere gasto de energía por parte de la célula ocurre en contra de un gradiente de concentración, es decir, que las sustancias transportadas se encuentra en mayor concentración dentro o fuera de la célula y ésta necesita pasar hacia este lugar más sustancias.
Bomba sodio - potasio (Na - K)
Para entender este proceso es necesario que sepas qué es sodio y potasio, ambos son elementos químicos necesarios para el funcionamiento de las células, se representan por las letras Na y K, la primera es el simbolo del sodio y la segunda del potasio.
Cuando ocurre este tipo de transporte el sodio (Na) y el potasio (K) se encuentra en estado ionico (esto significa que estan cargados eléctricamente de forma positiva).
La bomba Na-K genera y mantiene el potencial de la membrana o gradiente de voltaje a través de la membrana, que a su vez es responsable del proceso de transporte activo de los azúcares y aminoacidos en la célula. Para que ocurra este tipo de transporte es necesario utilizar proteinas de membrana especializadas que sufren cambios en su forma interna según la sustancia que van a transportar.
Endocitosis y exocitosis:
Los solutos, las macromoléculas y las partículas pueden cruzar la membrana mediante procesos que incluyen la formación de vesiculas rodeadas por una membrana o la fusión de vesículas con la membrana. Las sustancias se introducen en la célula encerradas en una pequeña parte de la membrana celular que primero se invagina y luego se separa para formar una vesícula intracelular que contiene el material que entra, esto se conoce como endocitosis, la exocitosis es el proceso contrario, la sustancia va envuelta en una vesícula que se une con la membrana celular y se forma una abertura por donde se expulsa la sustancia que la célula no necesita.
LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN
La nutrición es el conjunto de procesos mediante los cuales los seres vivos toman sustancias del exterior y las transforman en materia propia y energía.
- Los alimentos son las sustancias que ingieren los seres vivos y que proporcionan la materia y la energía.
- El proceso de tomar alimentos se denomina alimentación y es una parte de la nutrición.
- Los alimentos están formados por sustancias más sencillas, llamadas nutrientes, que son incorporados a las células.
- La nutrición incluye todos los procesos necesarios para que los organismos obtengan materia y energía de los nutrientes.
Según el tipo de nutrición, los seres vivos se pueden clasificar en:
Autótrofos: Son capaces de producir su propia materia orgánica a partirde sustancias inorgánicas (H2O, CO2, sales minerales) que toman del medio, utilizando una fuente de energía.
- Fotosintéticos
- Obtienen la energía de la luz del sol
- Quimiosintéticos
- Utilizan la energía liberada en ciertas reacciones químicas
Heterótrofos: Utilizan como fuente de materia las biomoléculas orgánicas producidas por otros seres vivos, es decir, se alimentan de otros organismos o de sus restos. Pueden ser:
- Herbívoros
- Carnívoros
- Omnívoros
- Filtradores
- Carroñeros
En los animales, tras ingerir los alimentos (alimentación), ocurren los siguientes procesos:
- Proceso digestivo: Transformación de los alimentos en sustancias más simples (nutrientes) que el organismo puede utilizar y eliminación de las sustancias no aprovechables.
- Intercambio gaseoso: Captación del oxígeno necesario para llevar a cabo el metabolismo y la eliminación del dióxido de carbono producido como residuo.
- Transporte: Reparto de oxígeno y nutrientes, hasta cada una de las células del organismo y recogida del dióxido de carbono y las sustancias de desecho.
- Metabolismo: Utilización de los nutrientes que entran en la célula para construir estructuras y obtener la energía necesaria.
- Excreción: Eliminación de las sustancias de desecho producidas en el metabolismo.
LA ENERGÍA DE LA NUTRICIÓN
¿Donde se encuentra la energía de los nutrientes?
La energía de los nutrientes está contenida en los enlaces de sus moléculas; en el metabolismo existen dos tipos de reacciones químicas:
- Reacciones que rompen enlaces y liberan energía acumulada en ellos. RESPIRACIÓN CELULAR
- Reacciones que forman enlaces entre átomos y moléculas, y captan la energía acumulándola en forma de enlaces. FOTOSÍNTESIS.
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| Molécula de Glucosa |
RESPIRACIÓN CELULAR
la respiración celular es un proceso que realizan todas las células, ya tenga nutrición autótrofa o heterótrofa, mediante el cual obtienen la energía de los hidratos de carbono o glúcidos.
la respiración celular tiene lugar en la mitocrondria:
Los nutrientes (hidratos de carbono y O2) que llegan a la célula, son utilizados en la mitocondria para producir energía, gracias a una serie de reacciones químicas que rompen dichas moléculas.
La energía que se obtiene en la respiración celular, la utilizan las células para realizar sus funciones y para formar nuevas sustancias complejas propias. Otra parte de la energía no se utiliza y se pierde en forma de calor.
FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química.
La fotosíntesis es un proceso mediante el cual las células con nutrición autótrofa, como las de las plantas o algas, fabrican hidratos de carbono a partir de sustancias inorgánicas (agua y CO2)
La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos:
