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BIOLOGÍA
CELULAR
PARTE II
MITOCONDRÍAS
Las mitocondrias son unos orgánulos presentes en el interior celular eucariota que
tienen una función muy importante para la vida, dado que son las encargadas de
proveer de energía a la célula, permitiendo que esta lleve a cabo varios procesos
metabólicos. Su forma es circular y estirada, teniendo varias capas y crestas en su
interior, en donde se acoplan proteínas que permiten realizar varios procesos con el fin
de dar esta energía, en forma de ATP (adenosín trifosfato).
La cantidad de mitocondrias que hay en el interior de la célula está directamente
relacionada con las necesidades energéticas de la misma. A más energía que se
requiera, más mitocondrias necesitará la célula. El conjunto de mitocondrias recibe el
nombre de condrioma celular.
Las mitocondrias tienen la capacidad de poder dividirse y fusionarse con relativa
facilidad, y son dos acciones que ocurren constantemente en las células. Esto implica
que se mezclen y se dividan los ADN mitocondriales de cada uno de estas unidades
de orgánulos.
ENERGÍA CELULAR
Las células extraen la energía que está contenida en el alimento y luego la
utilizan para realizar procesos anabólicos tales como la síntesis de proteínas,
fabricación de ribosomas, duplicación del ADN, síntesis de lípidos de la
membrana plasmática y para transportar algunas sustancias hacia y desde el
exterior celular.
Las células utilizan energía química, esta energía es la que se encuentra en los
enlaces que unen a los átomos de una molécula. Para poder utilizarla se deben
romper estos enlaces y así se libera la energía química.
Esta energía se obtiene de la oxidación de los diferentes alimentos. Y uno de
los productos de la obtención de la energía es el ADP, que luego se
trasnformara en ATP la principal molecula trasnportadora de energía.
Metabolismo celular, 2 fases.
Catabolismo Anabolismo
Fase de biosíntesis.
En esta fase se sintetizan
moléculas complejas a
través de sencillas. En esta
fase se utiliza la energía
ontenida en el anterior, el
ATP.
Fase de degradación.
Es la fase donde la celula
metaboliza todas las
moléculas que llegan del
exterior y las convierte en
moléculas mas sencilllas. En
esta fase se obtiene el ATP
RESPIRACIÓN CELULAR
La respiración celular aeróbica es una vía metabólica para extraer energía del alimento
Es el proceso catabólico por el cual las moléculas orgánicas son degradadas completamente en
el interior de las células en presencia de O2 a CO2 H2O, produciendo energía útil (ATP) para la
célula.
La glucosa (un monosacárido de 6 átomos de carbono: C6H12O6) es la molécula más
comúnmente oxidada por las células.
GLUCOSA + 6 O2→ 6 CO2+ 6 H2O + ENERGÍA
Una parte de la energía contenida en la glucosa es transformada en energía calórica y otra parte
es captada y utilizada formando ATP a partir de ADP y Pi.
La respiración celular aeróbica se divide en varias etapas: la primera de
Ella , es la glucólisis, la oxidación del ácido pirúvico y ciclo de Krebs, la cadena de transporte de
electrones.
La mayoría de estas etapas se desarrollan en las mitocrondrías, excepto la glucolisis que se
puede dar en el citoplasma.
Glucolisis
La glucólisis es la ruptura de la molécula de glucosa. Es un proceso catabólico
y exergónico que ocurre en el citosol de la célula y consiste en la oxidación
parcial de la glucosa hasta la obtención de dos moléculas de ácido pirúvico.
Una parte de la energía química contenida en la molécula de glucosa es liberada
en forma de calor y otra parte es utilizada para la síntesis de ATP. Si bien al
comienzo de la glucólisis se consume energía, se obtienen finalmente, más
moléculas de ATP (2 por glucosa) que las que se utilizan para iniciar el proceso.
Oxidación del ácido pirúvico
El ácido pirúvico formado durante la glucólisis entra a la mitocondria
atravesando la membrana externa mediante una proteína integral de
membrana. El acid pirúvico se combina con el NAD+ y CoA para formar el
NADH y moléculas de acetil coenzima A.
Ciclo de Krebs
Tiene lugar en la matriz mitocondrial, que contiene todas las enzimas, agua, fosfatos y
otras moléculas necesarias para la respiración. Consta de ocho reacciones químicas en
las que, a partir del acetil-coenzima A procedente de reacciones de oxidación de
distintas moléculas (ácido pirúvico especialmente, ácidos grasos y aminoácidos) se
obtiene ATP, CO2 y otras moléculas con poder reductor (NADH y el FADH2).
Cadena de electrones
El NADH que ha sido creado en las etapas de respiración celular anteriores libera los
electrones a la cadena de transporte de electrones. Cada molécula consecutiva en la
cadena tiene una atracción más fuerte al electrón, así que éste continúa a través de la
cadena hasta que alcanza un átomo de oxígeno al final, donde se forma agua y es
liberada. En el camino, libera energía que se usa para crear moléculas de ATP. La cadena
de transporte de electrones crea 32 moléculas de ATP.
NUCLEO CELULAR
El núcleo es la estructura más destacada de la célula eucariota. De hecho, el
término eucariota significa “núcleo verdadero.” En él se almacena casi todo el
ADN de la célula, que constituye el genoma, base de datos de toda la
información genética de un organismo.
El núcleo es por lo tanto el depósito de la información genética de la célula y
el centro de control de la expresión del material genético. Esto significa que la
esencia misma de la célula eucariota es su núcleo rodeado por una envoltura
de membrana, que recluye las dos actividades principales del genoma,
replicación y transcripción del resto del metabolismo celular.
NUCLEO
La aparición de la envoltura nuclear en organismos eucariotas posibilitó la separación
espacial de los procesos genéticos principales, como la replicación del ADN y la síntesis
de ARN; además el ARNm se modifica dentro del núcleo antes de ser traducido en los
ribosomas. Estas modificaciones no ocurren en los procariontes, ya que al no tener
envoltura, a medida que la ARN polimerasa sintetiza el ARN, simultáneamente el extremo
5’ se une al ribosoma y comienza la traducción.
Dentro del núcleo, es posible reconocer zonas ocupadas por la cromatina, un complejo
de ADN y proteínas de unión al ADN, llamadas histonas. En la mayoría de las células se
distinguen dos tipos de cromatina, la eucromatina, que se tiñe débilmente, y la
heterocromatina, más densa e intensamente teñida.
En el núcleo también se se sintetiza el ARN, cuyos tipos se encuentran dispersos en
diferentes localizaciones, especialmente concentrados en una región más densa, el
nucléolo, donde se ensamblan los ribosomas.
ADN (desoxiribonucléico)
El ADN es una molécula enorme, muchísimo más grande que los ARN, y se
pliega en el
espacio de una manera particular, en forma de hélice que por ser dos cadenas
se denomina “doble hélice”,
El ADN se conforma de dos cadenas unidas entre sí por uniones puente de
hidrógeno entre las
bases nitrogenadas que se encuentran enfrentadas. Estas dos cadenas son
complementarias y antiparalelas. Decimos que son complementarias porque
las uniones puente de hidrógeno
entre las bases sólo se dan entre C y G (se forman 3 uniones puente de
hidrógeno) y entre A y T (forman dos uniones puente de hidrógeno),
Condensación del ADN
En las células eucariotas el material genético, constituido por ADN, se
encuentra confinado dentro del núcleo celular.
Una molécula extremadamente larga y para no interferir en la cotidianidad de
la célula debe ser condensado para ocupar menos espacio. Se
denomina cromatina a la cadena de ADN condensada gracias a la unión de
proteínas específicas. Las proteínas más conocidas que se asocian a la
hebra de ADN para condensarla en cromatina son las histonas.
Durante la interfase, las fibras de cromatina de una célula tienden a estar
extendidas y dispersas por todo el núcleo.
Membrana Plasmatíica
a Membrana plasmática (MP) es la estructura que delimita a TODA célula. Separa su
medio interno, el citoplasma, del medio extracelular.
La MP es una bicapa de fosfolípidos que está mantenida por la interacción que esos
fosfolípidos tienen con el agua de las soluciones que se encuentran a ambos lados: el
citoplasma y el medio extracelular. Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas, es decir
que poseen una parte hidrofílica (cabeza) y otra hidrofóbica (colas).
En presencia de agua, espontáneamente, se amontonan y forman una bicapa, debido a
las interacciones hidrofóbicas entre los fosfolípidos y el agua. Se ubican de manera que
las colas se esconden del agua y las cabezas quedan en contacto con ella, hacia ambos
lados. Inmersos en esa bicapa se encuentran glicolípidos, proteínas.
Las proteínas integrales atraviesan la bicapa: tienen una parte hidrofóbica, que está
dentro del ambiente hidrofóbico de la bicapa. Las periféricas están adheridas a las
cabezas de los fosfolípidos, ya sea del lado citoplasmático o del lado extracelular
Mecanismos de transporte
Difusion Osmosis
Para que ocurra ósmosis, debe
haber una membrana permeable al
agua pero no al soluto, que separe
dos soluciones con distintas
concentraciones de soluto. Así, el
agua difundirá desde la solución
con mayor concentración de agua a
la de menor concentración de agua
La difusión es el proceso por el
cual las moléculas de una
sustancia se mueven de una
región de mayor concentración a
otra de menor concentración, es
decir, a favor de gradiente.
Simple: atreves de la bicapa.
Facilitada: a través de las
proteínas.
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  • 2. MITOCONDRÍAS Las mitocondrias son unos orgánulos presentes en el interior celular eucariota que tienen una función muy importante para la vida, dado que son las encargadas de proveer de energía a la célula, permitiendo que esta lleve a cabo varios procesos metabólicos. Su forma es circular y estirada, teniendo varias capas y crestas en su interior, en donde se acoplan proteínas que permiten realizar varios procesos con el fin de dar esta energía, en forma de ATP (adenosín trifosfato). La cantidad de mitocondrias que hay en el interior de la célula está directamente relacionada con las necesidades energéticas de la misma. A más energía que se requiera, más mitocondrias necesitará la célula. El conjunto de mitocondrias recibe el nombre de condrioma celular. Las mitocondrias tienen la capacidad de poder dividirse y fusionarse con relativa facilidad, y son dos acciones que ocurren constantemente en las células. Esto implica que se mezclen y se dividan los ADN mitocondriales de cada uno de estas unidades de orgánulos.
  • 3.
  • 4. ENERGÍA CELULAR Las células extraen la energía que está contenida en el alimento y luego la utilizan para realizar procesos anabólicos tales como la síntesis de proteínas, fabricación de ribosomas, duplicación del ADN, síntesis de lípidos de la membrana plasmática y para transportar algunas sustancias hacia y desde el exterior celular. Las células utilizan energía química, esta energía es la que se encuentra en los enlaces que unen a los átomos de una molécula. Para poder utilizarla se deben romper estos enlaces y así se libera la energía química. Esta energía se obtiene de la oxidación de los diferentes alimentos. Y uno de los productos de la obtención de la energía es el ADP, que luego se trasnformara en ATP la principal molecula trasnportadora de energía.
  • 5. Metabolismo celular, 2 fases. Catabolismo Anabolismo Fase de biosíntesis. En esta fase se sintetizan moléculas complejas a través de sencillas. En esta fase se utiliza la energía ontenida en el anterior, el ATP. Fase de degradación. Es la fase donde la celula metaboliza todas las moléculas que llegan del exterior y las convierte en moléculas mas sencilllas. En esta fase se obtiene el ATP
  • 6. RESPIRACIÓN CELULAR La respiración celular aeróbica es una vía metabólica para extraer energía del alimento Es el proceso catabólico por el cual las moléculas orgánicas son degradadas completamente en el interior de las células en presencia de O2 a CO2 H2O, produciendo energía útil (ATP) para la célula. La glucosa (un monosacárido de 6 átomos de carbono: C6H12O6) es la molécula más comúnmente oxidada por las células. GLUCOSA + 6 O2→ 6 CO2+ 6 H2O + ENERGÍA Una parte de la energía contenida en la glucosa es transformada en energía calórica y otra parte es captada y utilizada formando ATP a partir de ADP y Pi. La respiración celular aeróbica se divide en varias etapas: la primera de Ella , es la glucólisis, la oxidación del ácido pirúvico y ciclo de Krebs, la cadena de transporte de electrones. La mayoría de estas etapas se desarrollan en las mitocrondrías, excepto la glucolisis que se puede dar en el citoplasma.
  • 7. Glucolisis La glucólisis es la ruptura de la molécula de glucosa. Es un proceso catabólico y exergónico que ocurre en el citosol de la célula y consiste en la oxidación parcial de la glucosa hasta la obtención de dos moléculas de ácido pirúvico. Una parte de la energía química contenida en la molécula de glucosa es liberada en forma de calor y otra parte es utilizada para la síntesis de ATP. Si bien al comienzo de la glucólisis se consume energía, se obtienen finalmente, más moléculas de ATP (2 por glucosa) que las que se utilizan para iniciar el proceso. Oxidación del ácido pirúvico El ácido pirúvico formado durante la glucólisis entra a la mitocondria atravesando la membrana externa mediante una proteína integral de membrana. El acid pirúvico se combina con el NAD+ y CoA para formar el NADH y moléculas de acetil coenzima A.
  • 8. Ciclo de Krebs Tiene lugar en la matriz mitocondrial, que contiene todas las enzimas, agua, fosfatos y otras moléculas necesarias para la respiración. Consta de ocho reacciones químicas en las que, a partir del acetil-coenzima A procedente de reacciones de oxidación de distintas moléculas (ácido pirúvico especialmente, ácidos grasos y aminoácidos) se obtiene ATP, CO2 y otras moléculas con poder reductor (NADH y el FADH2). Cadena de electrones El NADH que ha sido creado en las etapas de respiración celular anteriores libera los electrones a la cadena de transporte de electrones. Cada molécula consecutiva en la cadena tiene una atracción más fuerte al electrón, así que éste continúa a través de la cadena hasta que alcanza un átomo de oxígeno al final, donde se forma agua y es liberada. En el camino, libera energía que se usa para crear moléculas de ATP. La cadena de transporte de electrones crea 32 moléculas de ATP.
  • 9. NUCLEO CELULAR El núcleo es la estructura más destacada de la célula eucariota. De hecho, el término eucariota significa “núcleo verdadero.” En él se almacena casi todo el ADN de la célula, que constituye el genoma, base de datos de toda la información genética de un organismo. El núcleo es por lo tanto el depósito de la información genética de la célula y el centro de control de la expresión del material genético. Esto significa que la esencia misma de la célula eucariota es su núcleo rodeado por una envoltura de membrana, que recluye las dos actividades principales del genoma, replicación y transcripción del resto del metabolismo celular.
  • 10. NUCLEO La aparición de la envoltura nuclear en organismos eucariotas posibilitó la separación espacial de los procesos genéticos principales, como la replicación del ADN y la síntesis de ARN; además el ARNm se modifica dentro del núcleo antes de ser traducido en los ribosomas. Estas modificaciones no ocurren en los procariontes, ya que al no tener envoltura, a medida que la ARN polimerasa sintetiza el ARN, simultáneamente el extremo 5’ se une al ribosoma y comienza la traducción. Dentro del núcleo, es posible reconocer zonas ocupadas por la cromatina, un complejo de ADN y proteínas de unión al ADN, llamadas histonas. En la mayoría de las células se distinguen dos tipos de cromatina, la eucromatina, que se tiñe débilmente, y la heterocromatina, más densa e intensamente teñida. En el núcleo también se se sintetiza el ARN, cuyos tipos se encuentran dispersos en diferentes localizaciones, especialmente concentrados en una región más densa, el nucléolo, donde se ensamblan los ribosomas.
  • 11.
  • 12.
  • 13. ADN (desoxiribonucléico) El ADN es una molécula enorme, muchísimo más grande que los ARN, y se pliega en el espacio de una manera particular, en forma de hélice que por ser dos cadenas se denomina “doble hélice”, El ADN se conforma de dos cadenas unidas entre sí por uniones puente de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que se encuentran enfrentadas. Estas dos cadenas son complementarias y antiparalelas. Decimos que son complementarias porque las uniones puente de hidrógeno entre las bases sólo se dan entre C y G (se forman 3 uniones puente de hidrógeno) y entre A y T (forman dos uniones puente de hidrógeno),
  • 14.
  • 15. Condensación del ADN En las células eucariotas el material genético, constituido por ADN, se encuentra confinado dentro del núcleo celular. Una molécula extremadamente larga y para no interferir en la cotidianidad de la célula debe ser condensado para ocupar menos espacio. Se denomina cromatina a la cadena de ADN condensada gracias a la unión de proteínas específicas. Las proteínas más conocidas que se asocian a la hebra de ADN para condensarla en cromatina son las histonas. Durante la interfase, las fibras de cromatina de una célula tienden a estar extendidas y dispersas por todo el núcleo.
  • 16.
  • 17. Membrana Plasmatíica a Membrana plasmática (MP) es la estructura que delimita a TODA célula. Separa su medio interno, el citoplasma, del medio extracelular. La MP es una bicapa de fosfolípidos que está mantenida por la interacción que esos fosfolípidos tienen con el agua de las soluciones que se encuentran a ambos lados: el citoplasma y el medio extracelular. Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas, es decir que poseen una parte hidrofílica (cabeza) y otra hidrofóbica (colas). En presencia de agua, espontáneamente, se amontonan y forman una bicapa, debido a las interacciones hidrofóbicas entre los fosfolípidos y el agua. Se ubican de manera que las colas se esconden del agua y las cabezas quedan en contacto con ella, hacia ambos lados. Inmersos en esa bicapa se encuentran glicolípidos, proteínas. Las proteínas integrales atraviesan la bicapa: tienen una parte hidrofóbica, que está dentro del ambiente hidrofóbico de la bicapa. Las periféricas están adheridas a las cabezas de los fosfolípidos, ya sea del lado citoplasmático o del lado extracelular
  • 18. Mecanismos de transporte Difusion Osmosis Para que ocurra ósmosis, debe haber una membrana permeable al agua pero no al soluto, que separe dos soluciones con distintas concentraciones de soluto. Así, el agua difundirá desde la solución con mayor concentración de agua a la de menor concentración de agua La difusión es el proceso por el cual las moléculas de una sustancia se mueven de una región de mayor concentración a otra de menor concentración, es decir, a favor de gradiente. Simple: atreves de la bicapa. Facilitada: a través de las proteínas.
  • 19.

Notas del editor

  1. º