Estructura_celula_me..

Viernes 27 de febrero del 2015
Estudiantes: Manuel Calderón Rodríguez, Arianna Suarez
Profesor: Mainor Carranza
Curso: Fundamentos de Biología
Membranas biológicas
La protección de la célula a través de membranas, marca un gran paso evolutivo en la
especialización de las células eucariotas. Al estar compuesta-la membrana- por proteínas y lípidos,
que facilitan el transporte de materiales o información intercelular y con el exterior de la célula, de
esta forma, constituyendo los tejidos de los organismos. Los lípidos (fosfolípidos) conforman la
estructura de la célula en bicapas, se encuentran unidos por medio del carbono, con ácidos grasos
hidrofóbicos y fosfato, que es hidrofílico, y juntos constituyen una molécula llamada anfipática;
esto se explica en el modelo de mosaico fluido, en el que las proteínas fluyen o cambian de
posición en esta bicapa.
Los lípidos muestran su fluidez (para que ocurra el transporte de sustancias) de acuerdo a
la temperatura; entre más baja, se vuelven más rígidos. Las membranas pueden formar vesículas
en su interior para darles mayor flexibilidad, de esta forma tienen mayor movilidad y logran
adherirse a otras membranas contiguas.
Las proteínas en la membrana, se dividen en integrales, transmembranales y periféricas;
las integrales están fusionadas con mayor fuerza a la membrana; las transmembranales, se
encuentran en toda la membrana, mientras que las periféricas, se encuentran únicamente en las
superficies internas o externas. Estas proteínas son originadas por ribosomas libres, que luego se
transportan hacia el exterior de la célula (con sustancias como iones, aminoácidos, azúcares, entre
otras), algunas pueden formar canales que dan paso a iones y moléculas, otras tienen la función
de enzimas catalizadoras, para dar lugar a reacciones químicas colindantes a la célula (como por
ejemplo: la respiración celular y la fotosíntesis).
La membrana puede ser identificada como semipermeable o permeable (da paso a…) a
ciertas sustancias, regulando el volumen y la composición interna iónica y molecular; también son
permeables a moléculas no polares (como oxígeno y CO2), mientras que líquidos como el agua,
traspasan la membrana lentamente, de acuerdo a un gradiente de concentración, desde uno de
mayor a otro de menor concentración, hasta obtener cierta uniformidad entre ambos medios
(ósmosis, cuando se trata del agua) pag 118
Ciclos biogeoquímicos
Los ecosistemas se ven influidos por la cantidad y disponibilidad de nutrientes y fuentes de
energía, necesarios para que los seres vivos puedan realizar sus funciones. La disponibilidad de los
ciclos biogeoquímicos, controla la productividad del ecosistema, estos ciclos transfieren los iones o
moléculas de los nutrientes del medio a los organismos y posteriormente, es devuelto al medio.
Los ciclos biogeoquímicos se rigen por: la liberación de iones minerales (ej. Ión amonioNH4+); el papel de los degradadores y detritívoros, para mantener las reservas de nutrientes del
ecosistema; la cantidad de un nutriente utilizable dentro de un ciclo, es mayor que este mismo
nutriente liberado en la etapa final del ciclo; las fuentes de reserva de nutrientes del ecosistema
son la precipitación, la meteorización de rocas y procesos metabólicos de organismos (ejemplo la
fijación de nitrógeno). La pérdida o salida de minerales, se da por eventos como la erosión, donde
se pierde la capacidad productiva del terreno.
Los ciclos se diferencian, de acuerdo al ion o molécula retenida en mayor cantidad, entre
los más importantes en los ecosistemas, se encuentran: el Ciclo Global del Agua, Ciclo del
Carbono, Ciclo del Nitrógeno y Ciclo del Fosforo.
Ciclo Global del Agua: en este ciclo, se movilizan el O2 y el H+, como parte de la molécula
del agua (H2O). Dependiendo de la energía solar, que controla los fenómenos atmosféricos
(influyendo principalmente: las corrientes marinas y viento), los minerales se depositan como
sedimentos en el suelo, siendo la corteza terrestre el mayor almacenamiento de sedimentos.
El ciclo está compuesto por la evaporación del agua, formando vapor, nubes y cristales de
hielo; la precipitación como la lluvia o la nieve. El agua es parte vital de todo organismo; las
plantas utilizan el agua y los minerales disueltos en ella y liberan una parte por medio de la
transpiración; y transporte de nutrimentos en el ecosistema, función principal de la Hidrología, la
cual estudia el movimiento de aguas en cuencas hidrológicas (“región en la cual, la precipitación se
canaliza hacia un arroyo o un río“), la mayor parte del agua en la cuenca, forma escurrimiento
superficial y llega a un acuífero, al medir esta cantidad, se puede analizar los cambios en el
consumo, por motivo de los fenómenos estacionales; además conocer el papel de la vegetación en
el movimiento de nutrientes (por ejemplo: el bosque disminuye la cantidad de minerales perdidos
por lixiviación y son almacenados en la biomasa).
Ciclo del carbono: el carbono comienza desde la atmosfera, pasa a las redes alimenticias y
luego vuelve al agua o al reservorio de sedimentos o hasta rocas, además se encuentra en el
océano, suelo y en la biomasa (en el aire como CO2 y en el mar como bicarbonato o carbonato).
Los principales depósitos y retenciones temporales de carbono, son: sedimentos y rocas
(77 millones), océano (39 700), suelo (1 500), aire (750) y biomasa (715).
Los autótrofos fotosintetizadores fijan el Co2, manteniendo gran cantidad en compuestos
orgánicos. En los bosques tropicales, los suelos acumulan poca cantidad de carbono, en cambio
en ecosistemas como turberas o ciénagas, se almacena carbono en materia orgánica comprimida,
debido a que en estos sitios, las bacterias no descomponen compuestos orgánicos en formas
simples. En lugares acuáticos, se concentra carbono en conchas y partes duras de otros
organismos, que posteriormente se deposita en los sedimentos.
En el Periodo Carbonífero, los bosques pantanosos almacenaron una enorme cantidad de
carbono en lo que en la actualidad serían los combustibles fósiles, los cuales han generado la
problemática de la liberación acelerada de carbono a la atmosfera, al ser quemados; esta cantidad
al ser mucho mayor de la que pueden almacenar los océanos, queda contenida en el aire,
promoviendo a que se dé el efecto invernadero (los gases de la atmosfera, como CO2, H2O, H3O,
metano, óxido nitroso y clorofluorocarbonos; determinan la temperatura de la Tierra, actuando en
forma de cristal, dejando pasar la luz solar y liberando cierta cantidad de radiación infrarroja al
espacio; pero en altas concentraciones este proceso o se da correctamente, acumulando la
radiación en la atmosfera y elevando la temperatura terrestre, presentándose el llamado
Calentamiento Global).
Ciclo del nitrógeno: el nitrógeno compone las proteínas y ácidos nucleicos, y conforma
casi el 80% de la atmosfera; sus depósitos se encuentran en el fondo marino, agua del mar, suelo,
biomasa y N2O. El enlace covalente triple (N≡N) difícil de romper para poder liberarlo y que pueda
ser parte de las cadenas alimenticias; únicamente puede ocurrir gracias a las bacterias, el
vulcanismo y los rayos.
Fijación de nitrógeno: las bacterias convierten el nitrógeno en amoniaco (NH3), que se
disuelve en el citoplasma, formando NH4+ (ion amonio).
Descomposición y amonificación: hongos y bacterias degradan desechos, aprovechan
proteínas y aminoácidos liberados durante procesos fisiológicos de plantas y liberan el nitrógeno
en NH3 y NH4, aprovechable por las plantas.
Nitrificación: las bacterias eliminan electrones del amonio y amoniaco, y forman NO2- (ion
nitrito) y NO3, utilizados por las plantas. Algunas veces se da una relación mutualista entre hongos
fijadores (micorrizas) y algunas leguminosas, en sitios pobres en nitrógeno.
El NH4, NO2 y NO3 son susceptibles a pérdida por lixiviación o desnitrificación, que ocurre
en sitios pantanosos o donde ocurren procesos anaeróbicos, donde bacterias liberan nitrógeno al
ambiente. Actividades impactantes a este ciclo son: la deforestación y la agricultura intensiva,
qceleran la erosión y la lixiviación, disminuyen la productividad del suelo y acidificación. También
se puede mencionar la contaminación en aire y agua (en las plantas el exceso de este compuesto
acelera el crecimiento, pero las hace vulnerables a enfermedades o cambios estacionales, por la
falta de otros minerales).
Ciclo del fosforo: este nutriente se mueve rápido en el ecosistema, acumulándose en
sedimentos, al igual que otros minerales. En formaciones rocosas se concentra en iones PO 43(fosfato), por meteorización o erosión, se disuelven en el agua y pasan a los sedimentos oceánicos.
Los organismos fotosintéticos utilizan fosforo para sintetizar fosfolípidos, NADPH, ATP y
ácidos nucleicos, herbívoros lo absorben al consumir las plantas y lo expulsan en sus desechos,
que son degradados por hongos y bacterias (eutroficacion o disponibilidad de minerales a
cantidades aprovechables), para ser reabsorbidos por las plantas. El fosforo es limitante en un
ecosistema, pero no es fácilmente expulsado de este; entre las actividades de gran impacto para
este ciclo están: la tala excesiva, agricultura intensiva, que disminuyen la productividad del suelo;
la contaminación del agua, disminuye la cantidad de oxígeno y degrada el ecosistema acuático.
Teoría celular
Trabajos de Schleiden, Schwan y Virchow unifican el concepto de que las células son las
unidades de organización y funciones básicas de la vida en todos los organismos. Donde todas las
células proceden de otras células.
Estudios detallados en las características celulares compartidas, evidencian que los
organismos vivos actuales tienen un origen en común. Pueden estar constituidas por proteínas,
carbohidratos complejos, lípidos y ácidos nucleicos. Las células ensamblan estas moléculas a partir
de compuestos orgánicos más sencillos; azucares simples, acidos grasos, aminoácidos y
nucleótidos. La energía que obtiene del medio ambiente le permite realizar estas reacciones de
síntesis. (Starr, 2009)
La organización celular básicamente es similar. Su pequeño tamaño les permite mantener la
homeostasis (Se refiere a la tendencia de los seres vivos a presentar una constancia de
condiciones ambientales en su medio interno).
Están constituidas por la membrana plasmática que permite la composición química de la célula
sea diferente de la del exterior y las estructuras internas llamadas orgánulos que sintetizan
componentes necesarios para la fabricación de estructuras al funcionamiento y reproducción.
El tamaño celular es limitado la mayoría de ellas son microscópicas se deben medir en unidades
muy pequeñas. Su tamaño y forma están relacionados con la función que realizan según su área
superficial (membrana plasmática) y su volumen.
El instrumento utilizado en el método para estudiar las células se denomina microscopio
compuesto la claridad la determinan el aumento y poder de la resolución. Existe un colorante
bilógico esencial para entender la composición en la célula debido a que en su mayoría el interior
es transparente.
El fraccionamiento celular consiste en purificar diferentes partes de la célula, de modo que se
pueda estudiar por métodos físicos y químicos. Separando en dos fracciones un sedimento
(materiales más pesados, núcleos empaquetados) y un sobrenadante (liquido por encima del
sedimento, partículas más ligeras).
Las células procariontes son exclusivas de bacterias y de organismos microscópicos. Se
caracterizan por ser estructuras más simples por no tener núcleo ni otros orgánulos con
membrana. Poseen flagelos importantes para la locomoción y ribosomas complejos que sintetizan
polipéptidos. Por el contrario las células eucariontes tienen orgánulos muy desarrollados rodeados
de membrana con un núcleo prominente que contiene el material hereditario. Tienen su propio
centro de control, además de un armazón de soporte llamado citoesqueleto.
El núcleo es el orgánulo más prominente de la célula, llega a ser esférico u oval. Cumple la función
de centro de control en la célula, sintetizando las proteinas. Está constituido por células DNA
formados por una secuencia de nucleótidos denominados genes, conteniendo las instrucciones
químicamente para producir las proteínas necesarias para la célula. Además se presenta el RNA
mensajero, que es información en forma de moléculas donde se traslada al citoplasma para
sintetizar las proteínas.
Orgánulos del citoplasma
Ribosomas: Son partículas muy pequeñas que se encuentran libres en el citoplasma, formados de
RNA y proteínas que se sintetizan en el núcleo. Contienen enzimas necesarios para formar enlaces
peptídicos.
Retículo endoplasmatico: Es una red de muchas células que constituye parte considerable del
volumen total del citoplasma. Sintetiza lípidos y modifica muchas proteínas.
Complejo de Golgi: Formado por sacos membranosos aplanados apilados denominados cisternas,
pueden estar llenos de productos celulares, además de un espacio interno o luz. El complejo
puede procesar, clasificar y modificar las proteínas de diversas maneras dando lugar a la
formación de moléculas biológicas complejas.
Vacuolas: Tiene una función importante en el crecimiento y desarrollo de las plantas, la célula
vegetal aumenta su tamaño principalmente por que se le añadió agua a la vacuola central (El 90%
del volumen de la célula vegetal puede estar ocupado por una vacuola). En las vacuolas se
almacenan agua, alimento, sales, pigmentos y restos metabólicos nocivos para los herbívoros.
Peroxisomas: Son orgánulos rodeados de membrana que catalizan variedad de reacciones
metabólicas. Las plantas poseen glioxisomas que contienen enzimas convirtiendo las grasas
almacenadas en azucares, estos son utilizadas por la planta joven como fuente de energía para
sintetizar otros compuestos.
Mitocondrias y Cloroplastos: Crecen y se reproducen por si solos. Son orgánulos que convierten la
energía en ATP utilizada para diversas reacciones químicas de la célula.
Citoesqueleto
Es una densa red de fibras de proteína, proporciona a las célula resistencia mecánica dando forma
y capacidad para moverse. Se presenten estructuras como:
Microtubilos: Filamentos delgados del citoesqueleto, sirven como camino para otras clases de
movimientos intracelular. Por ejemplo Cilios y Flagelos.
Centrosomas: La mayoría de las células vegetales y de células fúngicas carecen de centrosomas,
pero poseen MTOC ( Centros Organizadores de Microtúbulos).
Filamentos: Fibras resistentes y flexibles, abundan en zonas de la célula estabilizando su forma
debido a las tensiones mecánicas.
Referencias bibliográficas
Solomon, Eldra Pearl : 2013. Biología / Eldra P. Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin ;
traducción Ana Elizabeth García Hernández ... [et al.] ; revisión técnica Yazmín NievesJiménez, Rocío Cárdenas Romero, Pablo S. Salomón. México : CENGAGE Learning,
Cecie Starr, Ralph Taggart ; il. Lisa Starr, 2009. Biología: La unidad y diversidad de la
vida: , Thomson Learning. México, D.F.