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Cap 3Técnicas microscópicas y ensayos bioquímicos revelaron un mundo de organela y estructuras complejas e interrelacionadas. El tamaño de las células del cuerpo de una planta o un animal se impone a la relación entre el volumen y la superficie, la cual está delimitada por una membrana. Cuanto más a...

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Cap 3 Técnicas microscópicas y ensayos bioquímicos revelaron un mundo de organela y estructuras complejas e interrelacionadas. El tamaño de las células del cuerpo de una planta o un animal se impone a la relación entre el volumen y la superficie, la cual está delimitada por una membrana. Cuanto más activo es el metabolismo más rápidamente deben intercambiarse los materiales con el ambiente para que la célula siga funcionando. En las células grandes la relación superficie/volumen es menor que las células más chicas. La forma de la célula también se debe a la adhesión y la presión de otras células o superficies vecinas. Las células contienen múltiples estructuras en su interior: la mayor parte del DNA se mantiene en un compartimiento separado, el núcleo y en el citoplasma se encuentran las distintas organelas. La membrana celular o plasmática está formada por fosfolípidos y proteínas las cuales definen los límites de la célula y permiten que esta exista como entidad regulando el tránsito de sustancias hacia fuera y así ella. Las membranas internas definen los compartimientos y las organela y en el citosol se encuentran las proteínas. No hay organelas. La membrana está rodeada por un medio acuoso y en consecuencia los fosfolípidos se disponen en una bicapa: colas hidrófobas apuntando hacia el interior y sus cabezas hidrófilas de fosfato apuntando hacia el exterior. Se ve al modelo estructural como un mosaico fluido. Las capas interior y exterior de la membrana difieren en la composición química. La externa es rica en glucolípidos y glucoproteínas. Las diferencias en la composición química confieren propiedades especiales a la figura de distintas células y organela que se relacionan con la funciones que cumple cada una de ellas. Algunas son enzimas que catalizan determinadas reacciones químicas, otras son receptores implicados en el reconocimiento y la unión de moléculas que vienen del exterior que les permite a las células responder a señales ambientales. Finalmente otras que funcionan como proteínas de transporte con papeles críticos en el movimiento de sustancias atrás de la membrana.

Las proteínas embutidas en la bicapa: proteínas integrales—> tienen orientación especial y definida. proteínas periféricas —> no atraviesan la bicapa lipídica, se unen a una u otra cara de la membrana mediante interacciones con otras proteínas.

La matriz extracelular Las proteínas de la membrana permiten la adhesión de las células entre sí y la consecuente formación de un tejido específico. Existen uniones celulares que contribuyen a la comunicación entre las células. Rodeando a las células se encuentra la matriz extracelular la cual está formada por proteínas fibrosas y por la sustancia fundamental constituida principalmente por proteínas y carbohidratos asociados en distintas combinaciones, que cumplen funciones estructurales además de participar en la adhesión entre la célula y la matriz.

En las células vegetales, Por fuera de la membrana se encuentra la pared celular la cual realiza muchas las funciones que cumple la matriz extracelular en las células animales.

Núcleo Oscar hertwig está observando los óvulos y el esperma en erizos de mar cuándo descubrió el conocimiento del papel del núcleo. El núcleo es el portador del información hereditaria y en el caso de la especie humana la única parte del espermatozoide que es retenida en el interior del óvulo es el núcleo. Flemyng observó los procesos de duplicación alineación y separación de las cromátidas que ocurren cuando se dividen las células eucariontes. En un experimento simple se elimino por microcirugía el núcleo de un organismo. La ameba dejó de dividirse y en pocos días murió. Al implantar un núcleo de otra ameba dentro de las 24 horas de la eliminación del núcleo original, era capaz de sobrevivir y dividirse normalmente. Hammerling estudio las funciones del núcleo y el citoplasma en forma comparada. En el núcleo de las células se contienen las moléculas de DNA y también se sintetiza RNA y se producen procesos claves relacionados con la regulación de la expresión genética. Está rodeada por una envoltura nuclear constituida por dos membranas cada una de las células es una bicapa lipídica separadas por un espacio perinuclear. La membranas están perforadas y forman pequeños poros nucleares por donde circulan materiales entre el núcleo y el citoplasma cada poro está constituido por una estructura discoidal que se conoce como “complejo del poro nuclear” qué permite la difusión pasiva (sin gasto de energía) de moléculas solubles pequeñas; las moléculas grandes se movilizan según señales específicas hacia dentro o fuera del núcleo por medio del transporte activo (con gasto energía). También por este complejo pasa hacia el citoplasma las partículas formadas por RNA y proteinas.

En las células eucariontes el material genético es lineal y está unido a proteínas llamadas histonas y también no histonicas y cada uno constituye un CROMOSOMA. Que se encuentra en el núcleo y cuando una célula no se está dividiendo forma la cromatina. Cuándo la célula se divide la cromatina se condensa y los cromosomas hacen visibles como entidades independientes. En el nucleolo es un conjunto de delicados gránulos y fibras diminutas las cuales están constituidas por filamentos de cromatina, RNA ribosomico que está siendo sintetizado y partículas de ribosomas inmaduros que se forman con el RNA sintetizado y las proteínas que llegan desde el citoplasma.

CITOPLASMA: contiene diversos tipos de organela y sus funciones se estudian mediante métodos de centrifugación diferencial. Contiene un gran número de vesículas con forma de bolsas formadas por membranas y sus funciones en el almacenamiento y el transporte de materiales dentro y fuera de la célula.

((En las células vegetales a medida que maduran,numerosas vacuolas pequeñas se fusionan en una vacuola grande y se transforma en un elemento de soporte fundamental de la célula donde pueden almacenar nutrientes y funcionar como un compartimiento de degradación de sustancias. ))

RIBOSOMAS: •son las estructuras sobre las cuales los aminoácidos se ensamblan en proteínas. •son organelas constituidas por dos subinidades Cada una formada por RNA ribosomico y proteína. Están separadas y en su ensamble se produce la síntesis proteína que da a el acoplamiento de aminoácidos. Cuantas más proteínas esté fabricando una célula más ribosomas tendrá. Algunas proteínas como el colágeno son liberadas fuera de la célula y otras son componentes esenciales de las membranas celulares. El sistema de endomembranas: está constituido por vacuolas y vesículas, el retículo endoplasmático el complejo de Golgi y los lisosomas.

Retículo endoplasmático: constituye la base parte del sistema de endomembranas Y su cantidad aumenta o disminuye de acuerdo con la función y la actividad de la célula. Hay dos categorías:el rugoso(RER( con ribosomas adheridos y el liso(REL) sin. El RER predomina en aquellas que fabrican grandes cantidades de proteínas exportación.

MiITOCONDRIAS: ocurren las reacciones químicas que suministran energía para las actividades celulares.

Complejo de Golgi: •centro empaquetamiento o compactación de moléculas. * Camilo Golgi observó en células nerviosas unas bolsas membranosas aplanadas rodeadas por túbulos y vesículas. Constituye un centro de compactación modificación y distribución de proteínas. Éste tiene dos caras una entrada red cis y una cara de salida trans

Membrana plasmática: actúa como una barrera selectivamente permeable con respecto al medio interno y al medio circundante.

lisosomas: son vesículas con enzimas en las cuales diferentes tipos de moléculas se degradan a constituyentes más simples.

Todos los compartimientos están comunicados entre sí a través de numerosas vesículas de transporte. Éste tráfico está altamente organizado cada vesícula que emerge de un compartimiento toma sólo las proteínas apropiadas y se fusiona con la membrana blanco

determinada. Las proteínas que se sintetizan en el RER se dirigen habitualmente al complejo de Golgi. Cuándo salen salen también en forma de vesículas desde donde se dirigen a la superficie celular u otros compartimientos. Ambas redes son sitios en los que se asignan los destinos finales a las proteínas los cuales pueden ser: - A otros compartimiento del sistema endomembranas (lisosomas y otras organelas ) - A la superficie de la célula donde se formará parte de la membrana plasmatica - Al exterior de la célula (exportación).

La distribución de las vesículas se realiza por un certificado mecanismo basado en la diferente composición química de los distintos compartimientos membranosos. Los ribosomas, el retículo ando plasmático y el complejo de Golgi y su vesículas interactúan recíprocamente en la producción de nuevo material para la membrana celular y de macromoléculas exportación. Los lisosomas son un tipo especial de vesículas formadas en el complejo de Golgi las cuales contienen enzimas hidrolíticas las que son activas en un medio ácido las cuales son capaces de degradar los tipos principales de macromoléculas que se encuentran en la célula viva.

Otras organelas: Degradación de acidos grasos y sustancias tóxicas: los peroxisomos. Éstas vesículas tienen una sola membrana las cuales producen reacciones gracias a las enzimas oxidativa junto con la mitocondria constituyen los principales sitios de utilización del oxígeno dentro de la célula. Los peroxisomos son particularmente abundantes en las células hepáticas donde participan en la eliminación Por oxidación de algunas sustancias tóxicas como el etanol. Transformación de energía: las mitocondrias. Son organelas en las que se degradan moléculas orgánicas y se libera energía química contenída en sus enlaces mediante la respiración celular. En este proceso la energía liberada se almacena en moléculas de ATP. Cuantos mayores sean los requerimientos energéticos más mitocondrias contiene. Cuanto más activa es una mitocondrias más crestas tiene.

Citoesqueleto: mantiene la organización de la célula y sus organelas, le permite moverse y dirige el tránsito intracelular. se han identificado tres integrantes principales :los microtúbulos(formados por dimeros de 2 proteínas globulares llamadas tubilinas alfa y beta. Éstas crecen debido al gasto de energía. son importantes en el transporte y el movimiento de vesículas y organela dentro del citoplasma y también participan en la división celular y en la captura de presas. ), filamentos de actina y micro filamentos (constituidos por varias moléculas

de una proteína globular llamada actina G cuando éstas se ensamblan forman actina F. )y filamentos intermedios. (Organismos pluriscelulares compuesto por proteínas fibrosas resistentes y duraderas. no tienen polaridad como los microtúbulos. Forman un armazón denso debajo de la envoltura del núcleo llamado LÁMINA NUCLEAR quise interrumpir en los poros nucleares y actúa como soporte de la membrana nuclear interna. Los F. Intermedios se asocian íntimamente con los microtúbulos microtúbulos). Se relaciona a las enfermedades degenerativas de la piel a estar relacionadas con alteraciones de los filamentos intermedios.

El citoesqueleto y el movimiento La CINSESINA, complejo de proteínas motoras responsable del movimiento un direccional de las vesículas, las cuales son transportadas desde el cuerpo de la célula nerviosa a lo largo de una prolongación generalmente muy larga llamada AXON hasta su extremo. Las cinesina hidroliza ATP lo que permite el movimiento de las vesículas. La dineina citoplasmática es el responsable del movimiento de vesículas en dirección contraria. El primer movimiento consiste en el montaje de proteínas contráctiles. Junto al papel estructural del citoesqueleto los filamentos de actina participa en el movimiento interno del contenido celular. El segundo mecanismo consiste en estructuras motoras permanentes formada por la asociación de microtúbulos.

Actina y proteínas asociadas - [ ] Los filamentos de actina del citoesqueleto están formados por cadenas helicoidales compuestas por subunidades de la proteína globular actina. Éstos participan del movimiento interno de los contenidos celulares. Los filamentos de actina se encuentran concentrados en haces o en una malla cerca del borde celular en movimiento y junto a la miosina actúa en las células animales durante la división celular porque estrangula al citoplasma y separan a las dos células hijas. Latina y la miosina son también los componentes principales de los conjuntos contráctiles complejos llamados míofilamentosLo que hace posible los movimientos rápidos y coordinamos de los animales. -[] Células en movimiento: cilios y flagelos. Las células eucariontes tiene un cilios y flagelos, su diferencia más evidente es su longitud; los más largos son llamados flagelos. Éstos están asociados con el movimiento del organismo la gran movilidad de los espermatozoides humanos se debe a su proceso flagelo único o “cola” ya sean de un par meció o de un espermatozoide tienen la misma estructura interna nueve pares de microtúbulos fusionados compuestos por unidades de proteínas globulares idénticas. En organismos que poseen cilios y flagelos, se encuentran los centríolo que se encuentra en el centrosoma el cual es el principal centro organizador de los microtubulos. El descubrimiento de estos organismos constituye una prueba Abru ahora de la unidad básica de los Seres vivos.

Cap 4. Una de las primeras etapas de un sistema físico o biológico consiste en caracterizar las interacciones de ese sistema con el medio, las cuales dependen de en gran medida de las propiedades de la superficie que lo envuelve lo delimita y lo comunica con entorno. En una célula su ambiente son los fluidos que lo bañan y tiene superficie físicas que lo separa de su medio ambiente. pero aún así interacciona con su entorno a través del intercambio de materia y energía por eso es que se llaman sistemas abiertos. (Todos los sistemas biológicos )

La tendencia alcanzar estados estacionarios Todos los sistemas naturales tienden alcanzar el estado más estable compatible con las condiciones en las que se encuentre. cuando no hay intercambios los sistemas de evolucionan indefectiblemente, se llaman estado de equilibrio interno. si es la temperatura, equilibrio térmico. si es composición química, equilibrio químico y cuando se compensa en las fuerzas equilibrio mecánico. También se producen los intercambios de energía con el entorno, es decir el equilibrio entre el organismo y el ambiente, se lo llama equilibrio con él entorno. Los sistemas abiertos pueden alcanzar también estados estables alejados el equilibrio y se llaman estacionarios. Estas son independientes del ambiente. No necesariamente todas las variables se encuentran en equilibrio o están todas en estado estacionario, para mantener constantes aquellas variables en estado estacionario el sistema debe intercambiar sustancias con el medio. El intercambio de sustancias es indispensable pero evidentemente no suficiente.

Las fuerzas que impulsan los intercambio de materia y energía Es necesario medir la velocidad en la que se producen esos intercambios de energía a los resultados van a ser el flujo que es la cantidad de materia transportada por unidad de área y por unidad de tiempo el flujo se produce por acción de una fuerza que impulsa y la capacidad desplazarse si denomina potencial es decir energía potencial. La energía potencial inicial es dada por la altura y esta disminuye más lentamente a medida que nos alejamos el punto más alto. esto se conoce como gradiente, indica cuán rápido el potencial entre un punto y el otro del espacio y la dirección en que se produce el cambio brusco. Cuándo menor es la pendiente menor será el gradiente de potencial (la magnitud de un flujo depende la magnitud del gradiente que le impulsa) El flujo se produce desde donde el potencial es mayor hacia zonas donde es menor y sólo se tiene con el potencial se iguala. El gradiente y el flujo neto se vuelven nulos. Los flujos tienden a disipar las fuerzas impulsoras que los generan.

El transporte de sustancias a través de las membranas biológicas es un proceso en el que la fuerza impulsora natural es un gradiente potencial químico. Su magnitud depende de qué especie química se trate, de su concentración de la temperatura y en la presión. Donde mayor es la concentración mayor será su potencial químico. Las especies químicas poseen carga eléctrica, se llama potencial electroquímico y la combinación del potencial eléctrico y el

potencial químico se denomina potencial electroquímico y el gradiente este potencial a través de la membrana celular constituye la fuerza impulsora para la entrada o salida de este Ion.

Transportes activos y pasivos

Algunas moléculas son incapaces por sí solas de atravesar la bicapa lipídica, esto provoca la retención de sustancias químicas lo cual es un problema al momento de qué la célula necesita abastecerse de ese tipo de sustancia. Ahí donde las proteínas insertas en la membrana pueden actuar y facilitar el movimiento de moléculas: TRANSPORTE FACILITADO. Dos grandes grupos : CANALES y TRANSPORADORED Los canales son estructuras proteicas que forman un conducto por el cual pasan las sust. Los transportadores se asocian con la molécula que será transportada. Hay tres clases uníportes única especies, y simportes dos o más especies el mismo sentido y antiportes dos o más especies en sentido opuesto. Los canales son proteínas integrales de membrana permiten el pasaje sustancias hidrófilas a través de la membrana pero no es cualquier sustancia estos son altamente específicos en consecuencia a la arquitectura molecular. No requieren el aporte de energía se mueven impulsadas por gradiente de potencial químico

PASIVO: movimiento sustancia que se produce de manera espontánea impulsado por un gradiente de potencial y no requiere el aporte externo energía.

ACTIVO:Cuando la sustancia se desplazan dejé zona donde su potencial químico es menor hacia otros no es mayor requiere sistemas específicos que promueven tal y movimientos además de un aporte externo de energía. Las bombas son proteínas que transportan sustancias en forma activa. Es intercambio ocurre a través de de la membrana y esencial para mantener la integridad de la célula y proveer las distintas especies químicas necesarias para los procesos metabólicos. Las bombas son capaces de emplear fuentes energía primarias como la energía química lumínica etc. En el primer paso la bomba según el soluto esto ocurre donde el potencial químico o electroquímico es menor. Una vez producida la unión hay un cambio de conformación en la proteína que depende el suministro de energía y el resultado Como resultado, el sitio al que está unido el soluto del lado externo de la membrana, el potencial químico del soluto es mayor. El soluto se libera al medio y finalmente la proteína retoma su conformación inicial para un nuevo ciclo de reacción. El resultado es un transporte neto de sustancias de menor hacia mayor pero, de dónde proviene la energía?

La mayoría de las proteínas transportadoras aprovecha la energía química contenía los enlaces entre ciertos átomos de moléculas como el ATP. para aprovechar esta energía las bombas catalizan su hidrólisis y actúan como ATPasas transportadoras. ATPasas de Tipo P Son transportadoras de cationes. Durante el ciclo de reacción. el fosfato proveniente de la hidrólisis del ATP se une en forma covalente a la proteína y forma un intermediario fósforilado. En ciertos casos la hidrólisis de ATP se puede desacoplar del proceso transportarte. Energía generada que no es usada en el transporte se disipa al medio en forma de calor. Éste mecanismo es útil en la producción de calor. Las ATPasas de tipo F transportan los iones en forma pasiva y ese encuentra localizadas en la membrana externa. El gradiente potencial electroquímico de H Se genera a partir del transporte activo impulsado por otras bombas las cuales son impulsadas por energía liberada en intercambio de electrones resultantes de reacciones de óxidoreducción. Cuándo los electrones provienen...