viernes, 31 de octubre de 2014

Membrana celular
    En esta infografia podemos apreciar las partes de la membrana asi como tambien sus caracteristicas,composicion,fisiologia algunas de los topicos importantes de la membrana resumidos en esta estrategia. 


Modelo de mosaico fluido 

       El modelo más aceptado actualmente es el propuesto por Singer y Nicholson (1972), denominado modelo del MOSAICO FLUIDO.


      La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes pueden moverse, lo que le proporciona una cierta fluidez.

       La fluidez es una de las características más importantes de las membranas. 

Depende de factores como :

1.-La temperatura; la fluidez aumenta al aumentar la temperatura.

2.-La naturaleza de los lípidos; la presencia de lípidos INSATURADOS y de cadena corta favorecen el aumento de la fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad, proporcionándole estabilidad.

Con los datos ofrecidos por la microscopía electrónica y los análisis
bioquímicos se ha elaborado este modelo de membrana. 

 Características del modelo de MOSAICO FLUIDO:
 
1.-La membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la base o soporte y las proteinas están incorporadas o asociadas a ella, interactuando unas con otras y con los lípidos. Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.

2.-Los lípidos y las proteínas integrales se hallan dispuestos en mosaico.

3.-Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución de sus componentes, fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa.

 Bicapa lipidica

Está compuesta básicamente por fosfolípidos, colesterol y glucolípidos, que constituyen el 40% de la membrana.


  • Fosfolípidos: son los componentes más abundantes y tienen básicamente una función estructural. Debido a su carácter anfipático se autoensamblan, formando dos capas. Presentan una alta movilidad lateral y de giro sobre sí mismos, produciendo una gran fluidez en la membrana.
  • Glucolípidos: son mucho menos abundantes. Tienen también un carácter anfipático. Su componente glucídico, siempre orientado en la cara externa de la membrana, interviene en procesos de reconocimiento y señales entre células.


  • Colesterol: se asocia a los lípidos disminuyendo la fluidez de la monocapa y manteniendo la estabilidad de la bicapa.


    Las proteínas de membrana

        Son aquellas en las que se desarrollan la mayoría de las actividades de la membrana. Se clasifican según su disposición en:

  • Proteínas integrales o intrínsecas: pueden asociarse a la membrana por una cara, mediante un grupo o sector lipofílico. Cuando atraviesan totalmente la membrana, presentando dos regiones polares y una región transmembranal, se denominan proteínas transmembranosas.
  • Proteínas periféricas o extrínsecas: son solubles y se asocian mediante interacciones débiles a otras proteínas integrales o a lípidos de la membrana.
El glucocalix


     Es el conjunto de cadenas de oligosacáridos pertenecientes a los glucolípidos y a las glucoproteínas de la membrana. Sólo aparecen en la cara externa de la membrana, lo que proporciona a ésta una estructura asimétrica. Su función es actuar como señales que deben ser reconocidas por las células.





Transporte a través de la membrana   

     

Puede ser mediante los siguientes mecanismos:
  • Transporte pasivo: difusión de sustancias siempre a favor de su gradiente. El gradiente puede ser de concentración o eléctrico. El gradiente electroquímico es originado por la suma de ambos. Este transporte puede darse por:
    • Difusión simple: las moléculas pasan a favor de su gradiente electroquímico.
    • Difusión facilitada: transporte de moléculas mediante proteínas de membrana. El paso de pequeños iones se realiza a través de canales proteicos. Se facilita el paso de moléculas polares por proteínas transportadoras o permeasas.
Transporte activo: el transporte de las sustancias se realiza en contra de su gradiente electroquímico, por lo que siempre se requiere un gasto.




UNIDAD II

                                Metabolismo
Metabolismo celular:

Citoplasma: comprende la sustancia que se encuentra dentro del espacio limitado por la membrana plasmática y por fuera del núcleo.
Función
·         Consiste por una solución viscosa.
·         Se encuentran suspendidas las sustancias orgánicas.
·         Alberga los organelos celulares y contribuye al movimiento de estos.
 Metabolismo: es el cumulo de reacciones bioquímicas que ocurren dentro de una célula y que incluyen una tremenda densidad de conversiones moleculares.
Vías metabolicas: contiene secuencia de reacciones químicas en que una enzima específica cataliza cada reacción y el producto de una reacción es el sustrato de la siguiente.

Se pueden evidenciar dos tipos:
·         Las vías catabólicas: se encargan de degradar moléculas complejas para formar productos más sencillos. Tienen 2 funciones, obtener materia prima disponible, a partir de las cuales puedan sintetizar otras moléculas y proporcionar energía química necesaria para la múltiple actividad de la célula.
·         Vías anabólicas: conducen a la síntesis de compuesto más complejos a partir de materiales iníciales mas simples. Requieren energía y energía química liberada por las vías catabólicas exergonicas.


moléculas de piruvato. Esto se resume en la siguiente ecuación:
     Al final de este proceso se producen 4 moléculas ATP, pero se gastan 2 por lo que la GANANCIA NETA es de 2 ATP. Además al romperse la glucosa se liberan un total de 4 electrones que son tomados por la molécula de NADH + H+ y se utilizan luego al final en la fermentación.

La glucólisis produce un total de:

2 ATP ( por ganancia neta )
6 ATP ( por transporte de electrones )
______ =
8 ATP
Reacciones de la Glucólisis 
1. La molécula de glucosa obtiene un fosfato del ATP y se convierte en glucosa – 6 fosfato.
2. Luego esta se transforma en fructosa – 6 fosfato
3. A continuación otra molécula de ATP cede otro fosfato, formando así fructosa – 1, 6 difosfato.
4. El compuesto formado es de alta energía y muy inestable por los cual esta molécula se "rompe" formando así ( al final ) 2 moléculas de gliceraldehído - fosfato (PGAL)
5. A partir del PGAL se da la formación de 2 moléculas de ATP, cuando las 2 moléculas de PGAL se transforman en 2 moléculas de ácido 1,3 difosfofosfoglicérico, cediendo dos fosfatos a dos moléculas de ADP, acá intervienen 2 moléculas de NAD+ que se llevan los 2 hidrógenos.
6. El ácido 1, 3 difosfoglicérico se transforma en 2 moléculas de ácido 3 fosfoglicérico y al ceder los dos fosfatos se forman 2 moléculas de ATP
7. El ácido 3 fosfoglicérico se transforma en ácido 2 fosfoglicérico
8. Éste a su vez se transforma en Ácido 2 Fosfoenolpirúvuco al perder una molécula de Agua
9. Que a su vez se transforma en ácido pirúvico cediendo 2 fosfatos a 2 moléculas de ADP formando así 2 ATP más.
              Fermentación alcohólica
     La llevan a cabo principalmente las levaduras, al final de este proceso se obtiene etanol, CO2, y ATP. Este proceso se utiliza en la industria de las bebidas alcohólicas ( vino, cerveza ). En este proceso el Piruvato producido en la Glucólisis sufre una modificación diferente a la que sufriría si se continúa con el proceso de la respiración, además el NADH + H+ se utiliza en este proceso para transformar el acetaldehído en etanol. Es producida también por otras especies de levadura (Torulopsis, Candida), ciertas especies de Mucor y algunas otras bacterias.
          
            Fermentación láctica
     Ésta se lleva a cabo en células animales en el tejido muscular fuerte. La glucosa se degrada hasta ácido láctico, CO2 y ATP.  Este proceso es el causante del arratonamiento en el músculo por la acumulación del ácido Láctico que al ser poco soluble en el Citoplasma forma cristales.  Los organismos que producen la fermentación láctica no contienen la enzima carboxilasa, por lo cual el ácido pirúvico no puede ser descarboxilado hasta acetaldehído, como ocurría en la fermentación alcohólica, y es hidrogenado hasta ácido láctico.

         Descarboxilacion oxidativa
    La oxidación del piruvato es un conjunto de reacciones bioquímicas catalizado por un complejo enzimático (piruvato deshidrogenasa) localizado en la matriz mitocondrial. Se trata de una descarboxilación oxidativa y es la etapa previa al ciclo de Krebs y posterior a la glucólisis en el proceso de respiración celular, llevado a cabo en células aerobias y facultativas en presencia de oxígeno.
     El piruvato (que posee tres átomos de carbono) generado en la etapa de glucólisis sale del citoplasma y atraviesa la membrana externa mitocondrial de forma pasiva debido a la alta permeabilidad de la misma. Posteriormente, ingresa a la matriz mitocondrial mediante un mecanismo de simporte con protones que le permite atravesar la membrana interna de la mitocondria (utilizando la fuerza protonmotriz generada por la cadena respiratoria). Dentro de la matriz mitocondrial, el piruvato sufre una descarboxilación oxidativa en la que interviene el complejo de tres enzimas que forman la piruvato deshidrogenasa.

      Este complejo enzimático posee varios cofactores (pirofosfato de tiamina, lipoato, coenzima A, FAD y NAD+) y es el encargado de catalizar la conversión del piruvato a acetil-CoA. Durante el proceso el grupo carboxilo del piruvato se libera como dióxido de carbono (CO2). A este proceso de descarboxilación lo acompaña un proceso de deshidrogenación (oxidación), mediante el cual el resto de la molécula de piruvato termina conformando el grupo acetilo (de dos átomos de carbono) del acetil-CoA. El aceptor último de electrones de esta secuencia de reacciones es el NAD+, que se reduce generando NADH y H+. Cuando concluye esta etapa, el acetil-CoA ingresa al ciclo de Krebs.
La reacción global es:
Ácido pirúvico + NAD+ + HSCoA -----------> Acetil-CoA + NADH + H+ + CO2


Ciclo de creks
     El ciclo de Krebs (conocido también como ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico) es un ciclo metabólico de importancia fundamental en todas las células que utilizan oxígeno durante el proceso de respiración celular. En estos organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de conjunción de las rutas metabólicas responsables de la degradación y desasimilación de los carbohidratos, las grasas y las proteínas en anhídrido carbónico y agua, con la formación de energía química.

      El ciclo de Krebs es una ruta metabólica anfibólica, ya que participa tanto en procesos catabólicos como anabólicos. Este ciclo proporciona muchos precursores para la producción de algunos aminoácidos, como por ejemplo el cetoglutarato y el oxalacetato, así como otras moléculas fundamentales para la célula. 




Cadena transportadora
     Luego de la Glicólisis y del ciclo de Krebs, los electrones pasa a la cadena transportadora de electrones, un sistema de transportadores de electrones ubicado en la membrana interna mitocondrial, que actúan secuencialmente. La cadena de transportadores puede ser descrita como un gran proceso de 3 eventos, que son: 
.- Transferencia de los electrones del NADH y FADH2 a otras sustancias, donde finalmente se reoxidan a NAD+ y FAD para seguir participando en mas reacciones redox.
.-  Los electrones transferidos participarán en la oxidación-reducción secuencial de +10 centros redox en 4 complejos enzimáticos, antes de reducir el O2 a H2O.
.-  Durante la transferencia de los electrones, los H+ liberados por las coenzimas, serán expulsados de la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, y creando una gradiente entre ambas. Finalmente, la ΔG de ésa gradiente electroquímica conducirá la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi a través de la fosforilación oxidativa. 
Está formada por un conjunto de complejos en el cual se realiza el proceso de la siguiente forma

Complejo I
     El "complejo I" o NADH deshidrogenasa o NADH:ubiquinona oxidoreductasa (EC 1.6.5.3) capta dos electrones del NADH y los transfiere a un transportador liposoluble denominado ubiquinona (Q). El producto reducido, que se conoce con el nombre de ubiquinol (QH2) puede difundir libremente por la membrana. Al mismo tiempo el Complejo I transloca cuatro protones a través de membrana, produciendo un gradiente de protones.
El flujo de electrones ocurre de la siguiente forma:
      El NADH es oxidado a NAD+, reduciendo al FMN a FMNH2 en un único paso que implica a dos electrones. El siguiente transportador de electrones es un centro Fe-S que sólo puede aceptar un electrón y trasferirlo a la ubiquinona generando una forma reducida denominada semiquinona. Esta semiquinona vuelve a ser reducido con el otro electrón que quedaba generando el ubiquinol, QH2. Durante este proceso, cuatro protones son translocados a través de la membrana interna mitocondrial, desde la matriz hacia el espacio intermembrana.
Complejo II
     El "Complejo II" o Succinato deshidrogenasa; EC 1.3.5.1 no es una bomba de protones. Además es la única enzima del ciclo de Krebs asociado a membrana. Antes de que este complejo actúe el FADH2 se forma durante la conversión de succinato en fumarato en el ciclo del ácido cítrico. A continuación los electrones son transferidos por medio de una serie de centros FeS hacia Q. EL glicerol-3-fosfato y el acetil-CoA también transfieren electrones a Q mediante vías diferentes en que participan flavoproteínas.
Complejo III
    El "complejo III" o Complejo citocromo bc1; EC 1.10.2.2, obtiene dos electrones desde QH2 y se los transfiere a dos moléculas de citocromo c, que es un transportador de electrones hidrosoluble que se encuentra en el espacio intermembrana de la mitocondria. Al mismo tiempo, transloca cuatro protones a través de la membrana por los dos electrones transportados desde el ubiquinol.
Complejo IV
     El complejo IV o Citocromo c oxidasa; EC 1.9.3.1 capta cuatro electrones de las cuatro moléculas de citocromo c y se transfieren al oxígeno (O2), para producir dos moléculas de agua (H2O). Al mismo tiempo se translocan cuatro protones al espacio intermembrana, por los cuatro electrones. Además "desaparecen" de la matriz 2 protones que forman parte del H2O.

     


 Fotosintesis
     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.
     Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.

     La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.
     La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.
Fase primaria o lumínica
    La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se producen reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila.
   La clorofila es un compuesto orgánico, formado por moléculas que contienen átomos de carbono, de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y magnesio.
     Estos elementos se organizan en una estructura especial: el átomo de magnesio se sitúa en el centro rodeado de todos los demás átomos.
      La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.
     El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.
Fase secundaria u oscura
     La fase oscura de la fotosíntesis es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque también se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica.
     En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. 

     Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.
Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.
A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.
     Cada uno de estos procesos no requiere de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido por unos tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través de éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este almidón es utilizado para fabricar celulosa, el principal constituyente de la madera.
     El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda en su interior la energía que proviene del Sol.  Esta condición es la razón de la existencia del mundo vegetal porque constituye la base energética de los demás seres vivientes.
     Por una parte, las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la energía necesaria para sus actividades.
    


Unidad III

Núcleo celular 

                           
Ciclo celular

     De acuerdo a la teoría celular establecida por el biólogo alemán Rudolf Virchoff en el siglo XIX, “las células sólo provienen de células”. Las células existentes se dividen a través de una serie ordenada de pasos denominados ciclo celular; en el la célula aumenta su tamaño, el número de componentes intracelulares (proteínas y organelos), duplica su material genético y finalmente se divide.

El ciclo celular se divide en dos fases

     1)     Interfase, que consta de:

• Fase de síntesis (S): En esta etapa la célula duplica su material genético para pasarle una copia completa del genoma a cada una de sus células hijas.

• Fase G1 y G2 (intervalo): Entre la fase S y M de cada ciclo hay dos fases denominadas intervalo en las cuales la célula esta muy activa metabolicamente, lo cual le permite incrementar su tamaño (aumentando el número de proteínas y organelos), de lo contrario las células se harían más pequeñas con cada división.

2) Fase M

Mitosis (M): En esta fase se reparte a las células hijas el material genético duplicado, a través de la Segregación de los cromosomas. La fase M, para su estudio se divide en: 

Profase: En esta etapa los cromosomas (constituidos de dos cromátidas hermanas)se condensan en el núcleo, mientras en el citoplasma se comienza a ensamblar el huso mitótico entre los centrosomas.

• Metafase: Comienza con el rompimiento de la membrana nuclear, de esta manera los cromosomas se pueden unir al huso mitótico (mediante los cinetocoros). Una vez unidos los cromosomas estos se alinean en el ecuador de la célula.

• Anafase: Se produce la separación de las cromátidas hermanas, las cuales dan lugar a dos cromosomas hijos, los cuales migran hacia polos opuestos de la célula.

• Telofase: Aquí ambos juegos de cromosomas llegan a los polos de la célula y adoptan una estructura menos densa, posteriormente se forma nuevamente la envoltura nuclear. Al finalizar esta fase, la división del citoplasma y sus contenidos comienza con la formación de un anillo contráctil.

• Citocinesis: Finalmente se divide la célula mediante el anillo contráctil de actina y miosina, produciendo dos células hijas cada una con un juego completo de cromosomas.


Mitosis

     La mitosis es el proceso de división celular por el cual se conserva la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las sucesivas células a que la mitosis va a dar origen.
     La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo.
El proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas.

    1. PROFASE      En ella se hacen patentes un cierto número de filamentos dobles: los cromosomas.Cada cromosoma constituído por dos cromátidas, que se mantienen unidas por un estrangulamiento que es el centrómero. Cada cromátida corresponde a una larga cadena de ADN. Al final de la profase ha desaparecido la membrana nuclear y el nucléolo. muy condensada
    1. METAFASE      Se inicia con la aparición del huso, dónde se insertan los cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el ecuador del huso, formando la placa metafásica o ecuatorial.
    1. ANAFASE     En ella el centrómero se divide y cada cromosoma se separa en sus dos cromátidas. Los centrómeros emigran a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas, arrastrando cada uno en su desplazamiento a una cromátida.

La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

4-TELOFASE     Los dos grupos de cromátidas, comienzan a descondensarse, se reconstruye la membrana nuclear, alrededor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá los nuevos núcleos hijos. A continuación tiene lugar la división del citoplasma.


Meiosis
     La meiosis es la división celular que permite la reproducción sexual. Comprende dos divisiones sucesivas: una primera división meiótica, que es una división reduccional, ya que de una célula madre diploide (2n) se obtienen dos células hijas haploides (n); y una segunda división meiótica, que es una división ecuacional, ya que las células hijas tienen el mismo número de cromosomas que la célula madre (como la división mitótica). Así, dos células n de la primera división meiótica se obtiene cuatro células n. Igual que en la mitosis, antes de la primera división meiótica hay un período de interfase en el que se duplica el ADN. Sin embargo, en la interfase de la segunda división meiótica no hay duplicación del ADN.
             
Primera división meiótica
 
    - Profase I. Es la más larga y compleja, puede durar hasta meses o años según las especies. Se subdivide en: leptoteno, se forman los cromosomas, con dos cromátidas; zigoteno, cada cromosoma se une íntimamente con su homólogo; paquiteno, los cromosomas homólogos permanece juntos formando un bivalente o tétrada;  diploteno, se empiezan a separar los cromosomas homólogos, observando los quiasmas; diacinesis, los cromosomas aumentan su condensación, distinguiéndose las dos cromátidas hermanas en el bivalente.
    - Metafase I.   La envoltura nuclear y los nucleolos han desaparecido y los bivalentes se disponen en la placa ecuatorial.
    - Anafase I.  Los dos cromosomas homólogos que forman el bivalente se separan, quedando cada cromosoma con sus dos cromátidas en cada polo.
    - Telofase I. Según las especies, bien se desespiralizan los cromosomas y se forma la envoltura nuclear, o bien se inicia directamente la segunda división meiótica.
 
Segunda división meiótica
             Está precedida de una breve interfase, denominada intercinesis, en la que nunca hay duplicación del ADN. Es parecida a una división mitótica, constituida por la profase II, la metafase II, la anafase II y la telofase II. 








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