Tema 3 funciones_basicas_de_las_celulas_no_pw
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1. El documento describe las funciones básicas de las células, incluyendo el metabolismo, nutrición, respiración celular, código genético y duplicación, y división celular. 2. Explica que el metabolismo incluye procesos anabólicos y catabólicos, y la nutrición puede ser autótrofa o heterótrofa. 3. Detalla los pasos de la respiración celular, la fotosíntesis, y la importancia de la respiración para producir energía en forma de ATP.
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- 1. TEMA 3. FUNCIONES BÁSICAS DE LAS CÉLULAS METABOLISMO Conjunto de todas las transformaciones químicas y energéticas que se producen a nivel celular en los organismos, destinadas al mantenimiento de las actividades vitales: Respiración Fotosíntesis Movimiento Muscular Movimiento Osmótico Movimientos Eléctricos del Sistema Nervioso Digestión Crecimiento Reparación de tejidos El metabolismo comprende dos procesos Anabolismo Catabolismo Síntesis de moléculas grandes a partir de Desintegración de sustancias complejas para moléculas pequeñas utilizando para ello producir sustancias más simples. energía. Algunos procesos catabólicos son: Algunos procesos anabólicos son: Degradación de monosacáridos Síntesis de Carbohidratos Respiración Síntesis de Lípidos Descomposición de lípidos y proteínas Síntesis de Proteínas mediante el proceso digestivo Proceso de Fotosíntesis Nutrición
- 2. NUTRICIÓN Es la función mediante la cual los seres vivos utilizan las diferentes sustancias para obtener la energía que necesitan para realizar sus funciones. Nutrición Autótrofa La realizan las algas plantas y ciertas bacterias Existen dos tipos de nutrición autótrofa Quimiosíntesis Fotosíntesis Es un proceso bioquímico en el que se transforma la energía solar en energía Es la que realizan algunas química, esta se almacena en las células en forma de carbohidratos y otras bacterias y algas para obtener moléculas orgánicas. carbohidratos a través de material inorgánico por medio de Se realiza en plantas de tierra, mar y agua dulce y en algunos organismos de los reacciones químicas. reinos monera y protista. Se constituye como la principal transformación de energía que se lleva a cabo en el planeta. La fotosíntesis conlleva dos series de reacciones Reacción Luminosa o fotoquímica, Es rápida y se da en presencia de la luz. La energía luminosa excita a los electrones de la clorofila y estos activan una cadena de coenzimas; en esta etapa ocurre la fotólisis del agua (separación del agua en sus componentes). Esta reacción libera electrones que serán pasados al NADP. Paralelo a esto proceso sucede también la Fotofosforilación Cíclica, la cual consta de: Fotosistema II. Los electrones que fueron liberados son tomados por una sustancia Q. Los electrones pasan de la sustancia Q a la sustancia PQ; luego pasan a los fotocromos y por último se integran al fotosistema I. En este proceso se forman dos moléculas ATP. Fotosistema I. Los electrones excitan las sustancias L, FD y otras, luego estos electrones son usados para reducir el NADP Reacción Oscura o biosintética, es más lenta y no es afectada por la luz Se utiliza ATP + NADPH2 y CO2 que penetran las hojas a través de estomas; es necesario que se dé la fijación del CO2 , para esto es necesario que incorpore como parte de un compuesto químico no gaseoso: ribulosa de 1-5 de difosfato. Luego ocurre una serie de reacciones que generan el tercer fotogliceraldehido (PGAL); y lleva a cabo una serie de reacciones que producen finalmente la glucosa.
- 3. Nutrición Heterótrofa Es la que realizan los seres vivos que no son capaces de producir sus propios nutrientes. Alimentación Consiste en el proceso de transformación del alimento (producto que es ingerido) en sustancias que pueden ser absorbidas por el organismo. Nutrición: Es el uso de las sustancias que contiene un alimento (nutrientes). Clasificación de los alimentos 1. Protectores: Responsables de renovar y formar tejidos, ricos en proteína, proporcionan calcio y fósforo. Son muy necesarios para el crecimiento. Pueden ser de origen animal o vegetal. 2. Reguladores: Son los proveedores de vitaminas y minerales. 3. Energéticos: Fuentes de energía, ayudan a mantener la temperatura corporal y a facilitar el movimiento. Contienen grasas y carbohidratos. Cuando hay un exceso tienden a acumularse en los tejidos. 4. Con Fibra: La fibra es un componente de los alimentos que no puede ser digerido por el organismo. La fibra es importante durante el proceso de digestión; da volumen al contenido gástrico, estimula los intestinos para mejorar el movimiento, acelera el paso de nutrientes por el intestino; de esta forma combate el estreñimiento, la colitis, entre otras.
- 4. RESPIRACIÓN CELULAR Es el proceso en el que el oxígeno degrada la glucosa en dióxido de carbono y agua para producir energía en forma de ATP. Es una serie complicada de reacciones. Comienza con el desdoblamiento de un azúcar simple como la glucosa. Glucólisis Ciclo de Kreps o ciclo del ácido cítrico La glucosa, molécula de 6 carbonos en condiciones anaeróbicas, en el citoplasma; se rompe en dos El ácido pirúvico producido en la glucólisis moléculas de ácido pirúvico (de tres carbonos). Este ingresa en la mitocondria y sufre un proceso proceso genera 4 moléculas de ATP y solo se de oxidación (pierde hidrógeno) y de necesitan 2 para realizarlo obteniendo 2 como descarboxilación (pierde dióxido de carbono). ganancia neta. De este proceso se obtienen sustancias intermedias, de las cuales una se convierte, Proceso: por medio de un proceso en un ácido que - La glucosa se activa con la energía que le inicia el ciclo nuevamente. suministran los 2 ATP. - La glucosa se vuelve inestable y se rompe en 2 moléculas de PGAL, estas pierden 2 hidrógenos que son tomados por el NAD y se transforman en NADH2. Al PGAL se le unen 2 fosfatos y se convierte en ácido 1,3 difosfogliceraldehído. - Luego los fosfatos del 1,3 difosfogliceraldehído son tomadas por ADP, y se transforman en 4 ATP. - Al final se obtienen 2 moléculas de ácido pirúvico. Fermentación Láctica Fermentación Alcohólica Se da cuando las células animales se someten a un Se produce en algunas levaduras, en gran esfuerzo donde el oxígeno es insuficiente para condiciones anaeróbicas; el ácido pirúvico que se dé la respiración celular; entonces el ácido produce dos moléculas de de dióxido de pirúvico se transforma en ácido láctico que se carbono y dos moléculas de etanol. Se utiliza acumula en el músculo y produce “calambres” y en la preparación de bebidas como cerveza, “arratonamiento”. Se utiliza en el yogurt, leche agria, vino y sidra, entre otras. entre otras. Importancia de la Respiración Celular La respiración celular al formar ATP aprovechable sirve para: 1. Ejecutar un trabajo físico, biológico o intelectual. 2. Permitir el transporte activo de iones y moléculas dentro de las células. 3. Producir calor especialmente en los seres que mantienen su temperatura corporal a pesar de los cambios en la temperatura ambiental.
- 5. CÓDIGO GENÉTICO Y DUPLICACIÓN Gen Es la unidad funcional de la herencia. Pueden ser estructurales (especifican la secuencia de aminoácidos de las proteínas) o reguladores (controlan la actividad de otros genes) Transcripción del ADN Traducción del ARN Síntesis del ADN Duplicación del ADN La transcripción es un El proceso inicia con la paso indispensable para unión del ARNr Inicia al separar las dos que la información (subunidad pequeña del cadenas de ADN en uno o almacenada en el ADN se ribosoma) con un codón más sitios abriendo la interprete y permita la de iniciación (AUG) en el doble hélice. síntesis de proteínas. ARNm, seguido se une la Requiere energía ATP y la unidad grande del Una enzima (ADN participación de de ribosoma también helicasa), recorre el enzimas (ARN llamada ARNr y comienza camino entre las dos polimerasa) y en este el proceso de elongación, cadenas, rompiendo las caso se necesitan señales en el que el ribosoma bases hidrogenadas que reguladoras en el ADN. progresa de codón en mantienen unidad las codón hasta que bases nitrogenadas Para transcribir un gen, la encuentra un codón de complementarias, enzima ARN polimerasa terminación. dejando las dos bandas se une a la sección de temporalmente abiertas. ADN que se va a copiar. Los aminoácidos son La polimerasa abre parte dirigidos por su ARNt, Dos moléculas de ADN de la hélice para exponer hasta el ribosoma. El polimerasa intervienen y la porción de cadena complejo ARNt- se unen a las cadenas que sencilla y se va moviendo aminoácido entra y el fueron separadas y unen a lo largo del ADN aminoácido se une al nucleótidos libres a estas siempre en la misma extremo de la elongación cadenas, usando las dirección permitiendo que y con participación de reglas de apareamiento se ensamblen enzimas inductoras de la de bases (adenina con ribonucleótidos en una unión peptídica los timina, timina con cadena de ARN, aminoácidos se unen adenina, citosina con apareándose las bases entre sí. guanina y guanina con Timina con Adenina, citosina). Así se da origen Adenina con Uracilo, La elongación concluye al a dos nuevas cadenas Citocina con Guanina y unirse una enzima hijas que conservan una Guanina con Citosina. liberadora con el codón cadena original unida a de terminación, liberando una nueva. al ribosoma y al polipéptido recién En ocasiones la terminado. duplicación no es perfecta, los errores en el proceso producen células mutantes.
- 6. Alteración en la síntesis de ADN: Mutaciones Una mutación es el cambio de la información genética en los genes de los cromosomas. Alteraciones en la descendencia producto de un cambio de la información genética. Mutaciones en los genes Mutaciones en los cromosomas Mutación de sustitución, una base puede Mutación de translocación, cuando un ser remplazada segmento de un cromosoma se quiebra y se pega en otro juego de cromosomas Mutación de delección, se eliminan una o más bases Mutación de inversión, giro de 180º en la dirección del segmento de cromosoma. Mutación de adicción, se insertan una o más bases Mutación de transposición, se altera el orden de dos o más bases nucleótidas. Importancia de las Mutaciones Constituyen la base de la variabilidad de los seres vivos, con el tiempo la suma de las variaciones es llamada evolución. Prevención 1. Desalentar las gestaciones en mujeres mayores de 40 años 2. Disminuir al máximo la exposición a agentes mutagénicos como: Radiaciones Infecciones y enfermedades maternas Drogas Aditivos contaminantes Narcóticos Exposición ocupacional a químicos
- 7. CICLO CELULAR Es el periodo que transcurre desde el comienzo de una división hasta el comienzo de la siguiente. Esta división consta de dos procesos mitosis y citocinesis. Consta de 4 fases 1. Etapa de División (M): División nuclear (cariocinesis) y división del citoplasma (citocinesis). 2. Primera etapa del intervalo (G1): crecimiento de células hijas, por un proceso de síntesis de proteínas estructurales y enzimáticas. 3. Etapa se síntesis (S): Periodo en el que se sintetiza nuevo ADN en los cromosomas nucleares. Finaliza cuando el ADN del núcleo se duplicado y los cromosomas se han replicado, teniendo dos cramátida. 4. Segunda etapa del intervalo (G2): Fase de tranquilidad después de la mitosis, es una etapa de crecimiento basada en la síntesis de proteínas. Interfase Es el estado en el que las células pasan la mayor parte de su vida, en este estado sintetizan activamente materiales necesarios y crecen. Durante la interfase los cromosomas se replican a esto se le conoce como fase de síntesis.
- 8. DIVISIÓN CELULAR Mitosis El término significa, división del núcleo en dos núcleos hijos, es un proceso ordenado que permite la precisa e igual distribución de los cromosomas duplicados para formar dos núcleos hijos con idéntico número y tipo de cromosomas. Profase Se condesa la cromatina El nucleolo desaparece Los centríolos comienzan a moverse hacia los polos Las células que formaran el huso cromático se extienden desde los centrómeros. La membrana nuclear se disuelve Las proteínas se adhieren a los centrómeros Los microtúbulos se adhieren a los cinetocoros Metafase Los cromosomas se alinean en un plano a la mitad de los polos del huso Este posicionamiento asegura que más adelante los cromosomas migran a un polo diferente. Anafase Comienza con la separación sincronizada de cada cromosoma Telofase Los cromosomas llegan a los polos opuestos de la célula Las fibras del huso se dispersan Se forman nuevas membranas alrededor de los cromosomas Concluye la división del citoplasma
- 9. Meiosis Es un proceso para convertir una célula diploide en un gameto haploide, y causar un cambio en la información genética para incrementar la diversidad de los descendientes. Meiosis I, los cromosomas en una célula diploide se segregan nuevamente, produciendo cuatro células hijas haploides. Este es el paso de la meiosis que genera diversidad genética. Meiosis II es similar a la mitosis. Sin embargo no hay fase "S". Las cromatidas de cada cromosoma ya no son idénticas en razón de la recombinación. La meiosis II separa las cromatidas produciendo dos células hijas, cada una con 23 cromosomas (haploide), y cada cromosoma tiene solamente una cromatida. Fases de la Meiosis 1 y 2 Profase I Los cromosomas homólogos se aparean y forman sinapsis, un paso que es único a la meiosis. Los cromosomas apareados se llaman bivalentes, y la formación de quiasmas causada por recombinación genética se vuelve aparente. El bivalente tiene dos cromosomas y cuatro cromátidas, con un cromosoma de cada padre. Prometafase I La membrana nuclear desaparece. Un cinetocoro se forma por cada cromosoma, no uno por cada cromátida, y los cromosomas adosados a fibras del huso comienzan a moverse. Metafase I Bivalentes, cada uno compuesto de dos cromosomas (cuatro cromatidas) se alinean en el plato de metafase. La orientación es al azar, con cada homólogo paterno en un lado. Esto quiere decir que hay un 50% de posibilidad de que las células hijas reciban el homólogo del padre o de la madre por cada cromosoma.
- 10. Anafase I Los quiasmas se separan. Los cromosomas, cada uno con dos cromátidas, se mueven a polos opuestos. Cada una de las células hijas ahora es haploide (23 cromosomas), pero cada cromosoma tiene dos cromátidas. Telofase I Las envolturas nucleares se pueden reformar, o la célula puede comenzar rápidamente meiosis II. Citocinesis Análoga a la mitosis dónde dos células hijas completas se forman.
- 11. REPRODUCCIÓN HUMANA La reproducción es un proceso biológico que permite la creación de nuevos organismos, siendo una característica común de todas las formas de vida conocidas. Gametogenesis Es el proceso de formación de gametos en las gónadas por medio de la meiosis a partir de células germinales. Mediante este proceso, el número de cromosomas que existe en las células sexuales se reduce de diploide a haploide, es decir, a la mitad del número de cromosomas que contiene una célula normal de la especie de que se trate. Espermatogenesis Proceso de formación de gametos masculinos, que se localizan en los testículos; millones de ellos provienen de células diploides conocidas como espermatogonias, estas se dividen muchas veces por mitosis para dar origen a nuevas espermatogonias, pero algunas se diferencian en espermatocitos primarios que al dividirse por meiosis I, generan espermatocitos secundarios y estos al dividirse por meiosis II, generan espermatidas haploides, que al madurar producen los gametos masculinos llamados espermatozoides. Ovogenesis Proceso de formación de gametos femeninos, que se localizan en los ovarios. Las ovogonias se ubican en los folículos del ovario, crecen y tienen modificaciones; estos llevan a la primera división meiótica que da como resultado un ovocito secundario (que contiene la mayor parte del citoplasma) y un primer corpúsculo polar. Las 2 células resultantes efectuan meiosis II, del ovocito secundario se forman una célula grande (que tiene la mayor parte del citoplasma) y un segundo corpúsculo polar, estos se desintegran rápidamente, mientras que la célula grande se desarrolla convirtiéndose en los gametos femeninas llamadas ovulo. Al ovulo lo rodean una capa de diferentes células, a esa capa se le llama foliculo de Graaf. La ovogénesis cuenta con diversas fases las cuales son: -Proliferación: durante el desarrollo embrionario, las células germinales de los ovarios sufren mitosis para originar a las ovogonias -Crecimiento: en la pubertad crecen para originar los ovocitos de 1er orden - Maduración: el ovocito del primer orden sufre mitosis
- 12. Fecundación humana El proceso de fecundación se inicia con el contacto entre los gametos, teniendo este encuentro en las trompas de falopio del aparato genital femenino. Primero el espermatozoide penetra la corona radiada del ovocito II, hasta entrar en contacto con la zona pelúcida. Esto da origen a la reacción acrosómica en la cabeza del espermatozoide, que le permite entrar a la zona pelúcida. Tanto la cola del espermatozoide, así como enzimas de la mucosa tubárica contribuyen con la hialuronidasa acrosómica para abrirle el paso al espermatozoide por la zona pelúcida.1 Otras enzimas del acrosoma, además de la hialuronidasa, que pueden tener un papel en la penetración de la zona pelúcida incluyen ciertas esterasas, acrosinas como la arrocina y la neuroaminidasa. Finalmente el espermatozoide logra penetrar el ovocito II, lo que iniciará su activación. Finalmente el proceso culmina con la singamia y la fusión de las membranas celulares del ovocito y el espermatozoide o pronúcleos. Una vez que el primer espermatozoide penetra a través de la zona pelúcida, ocurre una reacción que cambia las propiedades de la superficie del huevo que la torna impermeable a otros espermatozoides. Es notable la capacidad que tienen los zooides para levantar el 2do bloqueo meiotico, que imposibilitaba al ovocito II a continuar con el proceso de meiosis. Una vez que el zooide penetra la zona pelúcida y toma contacto con la membrana plasmática del ovocito II, se produce una intensificacion del metabolismo respiratorio de esta célula, se forma el segundo cuerpo polar, que es una célula más pequeña y sin material genético, producto de la conclusión del proceso meiótico. A partir del momento de la fecundación se restablece el número cromosómico y se define el sexo del embrión, dependiendo de si el espermatozoide porta un cromosoma X o un cromosoma Y (los ovocitos sólo pueden llevar un cromosoma X).