carrera de entrenador de fútbol primer año

CARRERA DE ENTRENADOR DE FÚTBOL
PRIMER AÑO
MATERIA: BIOLOGÍA
CLASE Nº 2
Introducción a las células
La célula
Comunicación célula-célula
Metabolismo celular
Fisiología celular
Niveles de organización
DEPARTAMENTO ACADÉMICO
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CLASE Nº 2
INTRODUCCION A LAS CELULAS
La célula
La célula es una estructura compleja autosuficiente, esto significa que una célula se alimenta,
crece, elimina sus desechos, respira y se reproduce por si sola. Existen organismos donde
todo su cuerpo está representado por una sola célula y son llamados unicelulares. Otros,
como los seres humanos, que están formados por millones de células, son llamados
pluricelulares. De hecho un ser humano, por ejemplo, está formado por unos 200.000
millones de células, presentando diversas formas y funciones, cuya finalidad es la
supervivencia y la reproducción.
Todos los organismos vivos están formados por células, por lo que ningún organismo es un
ser vivo si no consta al menos de una célula. La vida se caracteriza por una serie de
propiedades, estas están resumidas en la teoría celular:
a. todos los organismos vivos están formados por una o más células;
b. las reacciones químicas de un organismo vivo, incluyendo los procesos liberadores de
energía, tienen lugar dentro de las células;
c. las células se originan de otras células, y
d. las células contienen la información hereditaria de los organismos de los cuales son parte
y esta información pasa de la célula progenitora a la célula hija.
Los seres humanos son organismos que dependen de fuentes externas para obtener su
energía. Es por eso que son llamados heterótrofos.
Existen dos tipos fundamentalmente distintos de células, las procariotas y las eucariotas. En
las células procariotas, el material genético se encuentra en forma de una molécula grande y
circular que está débilmente asociada a diversas proteínas. En las células eucariotas, por el
contrario, el ADN es lineal y está fuertemente unido a proteínas especiales. Dentro de la
célula eucariota, el material genético está rodeado por una doble membrana, la envoltura
nuclear que lo separa de los otros contenidos celulares en un núcleo bien definido. En las
procariotas, el material genético no está contenido dentro de un núcleo rodeado por una
membrana, aunque está ubicado en una región definida llamada nucleoide. Los organismos
cuyas células son eucariotas son las bacterias, de hecho estas son unicelulares.
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Existen diferentes tipos de células eucariotas, de diferentes formas y tamaños, pero todas
están especializadas, es decir cumplen con una función específica. Por ejemplo las neuronas
pertenecen al sistema nervioso y transmiten los impulsos eléctricos desde el cerebro a las
diferentes partes del cuerpo, los glóbulos rojos son los encargados de transportar el oxigeno
hacia todas las células del organismo. Hasta el huevo que todo el mundo conoce, no es más
que el óvulo (célula sexual femenina) de las gallinas, etcétera.
Neurona
Glóbulos
Huevo
Todas las células comparten tres características esenciales. La primera es una membrana
externa, la membrana celular -o membrana plasmática- que separa el citoplasma de la célula
de su ambiente externo. La otra es el material genético -la información hereditaria- que dirige
las actividades de una célula y le permite reproducirse y transmitir sus características a la
progenie. En tercer lugar esta el citoplasma formado por agua y sales.
Además, en el citoplasma se encuentra una gran variedad de organelas, entre ellas
encontramos, por ejemplo:
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Mitocondrias: Hay varias en cada célula. Tienen dos membranas; la membrana interna
forma repliegues o crestas. En las mitocondrias se produce la energía necesaria para el
funcionamiento de las células (respiración celular).
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*
Núcleo: Está separado del citoplasma por una envoltura. Formado por dos membranas,
que poseen poros por los cuales se desplazan algunas sustancias desde y hacia el
citoplasma. En su interior se encuentra el material genético, responsable del
funcionamiento celular y de la transmisión de las características que se heredan de
padres a hijos.
*
Membrana plasmática o celular: Está armada por una doble capa continua de lípidos.
Entre las moléculas de lípidos se ubican moléculas de proteínas y glucoproteínas
(cadenas polipeptídicas unidas a azúcares). Algunas de estas proteínas actúan como
canales de transporte de sustancias entre la célula y el exterior. Más adelante lo
analizaremos con mayor profundidad.
™ Organización celular
Cada célula es capaz de llevar a cabo esencialmente los mismos procesos: obtener y asimilar
nutrientes, eliminar los residuos, fabricar nuevos materiales y, en muchos casos, moverse y
reproducirse.
Las células son las unidades básicas de cualquier ser vivo pero pueden diferir grandemente
en su tamaño y forma. Están separadas del medio externo por una membrana celular. Esta
membrana restringe el paso de sustancias de afuera hacia el interior y viceversa.
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El citoplasma de la célula es una solución acuosa concentrada que contiene proteínas,
moléculas disueltas, sales -además de organelas - que desempeñan funciones
especializadas en la vida de la célula.
El citoplasma tiene un citoesqueleto que sirve de soporte e incluye proteínas en forma de
filamentos. El citoesqueleto mantiene la forma de la célula, le permite moverse, fija sus
organelas.
™ Tamaño y forma celular
La mayoría de las células que constituyen el cuerpo de un animal, incluso del hombre miden
entre 10 y 30 micrómetros de diámetro. Las sustancias como el oxígeno, el dióxido de
carbono, los nutrientes y los productos de desecho que entran y salen de una célula viva
deben atravesar su superficie, delimitada por una membrana. Estas sustancias son los
materiales y los productos del metabolismo celular (que representa el total de las actividades
de una célula). Cuanto más activo es el metabolismo celular, más rápidamente deben
intercambiarse los materiales con el ambiente para que la célula siga funcionando. En células
grandes, la relación superficie-volumen es menor que en células más chicas, es decir, las
células de mayor tamaño disponen de una superficie de intercambio con el medio ambiente
proporcionalmente menor.
Por ese motivo y, dado que una célula más grande requiere del intercambio de cantidades
mayores de materiales para satisfacer sus necesidades, el tamaño de las células se ve así
limitado.
™ Límites celulares y subcelulares
Todas las células son básicamente muy semejantes. Todas tienen ADN como material
genético, desempeñan los mismos tipos de reacciones químicas y están rodeadas por una
membrana celular externa. La membrana celular -o plasmática- es esencial en la vida celular.
No solamente define los límites de la célula, sino que además permite que la célula exista
como un organismo diferente de su entorno. Esta membrana regula el tránsito de sustancias
hacia fuera y hacia adentro de la célula. La membrana celular, como todas las membranas
biológicas, consiste en una delgada capa de fosfolípidos y proteínas.
Las membranas están generalmente rodeadas por agua, lo que hace que las moléculas de
fosfolípidos se dispongan formando una bicapa en las cuales están incluidas moléculas de
proteínas y colesterol.
La membrana celular, como todas las membranas biológicas, consiste en una delgada capa
de fosfolípidos y proteínas; tiene entre 7 y 9 nanómetros (un nanómetro es un millón de veces
mas chico que un milímetro) de grosor y no puede ser vista por el microscopio óptico. En
cambio, con el microscopio electrónico, puede verse como una doble línea delgada y
continua.
Las membranas están generalmente rodeadas por un medio acuoso, lo que hace que las
moléculas de fosfolípidos se dispongan formando una bicapa. De acuerdo con el modelo del
mosaico fluido, las membranas celulares son estructuras fluidas y dinámicas. Las moléculas
de fosfolípidos y proteínas pueden, en general, desplazarse lateralmente por la bicapa.
La disposición de los fosfolípidos en una bicapa en solución acuosa se debe a su particular
estructura química. En el esquema mostrado a continuación, se indican los distintos
componentes de las membranas biológicas: carbohidratos, colesterol, proteínas integrales y
periféricas. Las moléculas de fosfolípidos están dispuestas en una bicapa, con sus colas
hidrofóbicas (rechazan el agua) apuntando hacia el interior y sus cabezas hidrofílicas (se
disuelve en agua) de fosfato apuntando al exterior. Las moléculas de colesterol se encuentran
entre las colas hidrofóbicas. Las proteínas que atraviesan la bicapa se conocen como
proteínas integrales de membrana. Mezcladas con las moléculas de fosfolípidos de la capa
externa de la bicapa se encuentran moléculas de glucolípidos. Las cadenas de carbohidratos
unidas a los lípidos (lípidos unidos a hidratos de carbono) y a las proteínas que sobresalen de
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la cara exterior de la membrana están implicadas en la unión de las células entre sí y en el
"reconocimiento" de moléculas, que vienen de otras células como por ejemplo mensajeros.
Las membranas celulares de eucariotas y procariotas, así como las de las organelas de
células eucariotas, tienen la misma estructura. Sin embargo, hay diferencias en los tipos de
lípidos y, particularmente, en el número y tipo de proteínas y carbohidratos. Estas diferencias
le dan a las membranas de diferentes tipos de células y de diferentes organelas, diferentes
funciones. La mayoría de las membranas tiene aproximadamente 40% de lípidos y 60% de
proteínas. Las proteínas, pueden desarrollar muchas actividades diferentes y son las
responsables de la mayoría de las funciones que cumplen las membranas de la célula.
Algunas proteínas son enzimas y regulan reacciones químicas bien especificas; otras son
receptores, relacionados con en el reconocimiento y unión de moléculas señalizadoras, (las
hormonas), otras son proteínas de transporte, desempeñando un papel fundamental en la
entrada y salida de sustancias.
Una distinción fundamental entre las células animales y vegetales es que las células
vegetales (como todas las frutas y verduras) están rodeadas por una pared celular. La pared
se encuentra por fuera de la membrana y es construida por la célula. Los seres humanos no
podemos digerir esa pared celular y la eliminamos en la materia fecal.
Comunicación célula-célula
Las células individuales no se encuentran aisladas o rodeadas por agua. En los organismos
multicelulares es esencial que las células individuales se comuniquen entre sí, de modo que
puedan "colaborar" para crear un órgano o un tejido que funcione armoniosamente.
Las comunicaciones entre células se cumplen por medio de señales químicas, o sea, por
medio de sustancias transportadas hacia afuera y que se trasladan a otra célula. Así, los
impulsos nerviosos se transmiten de neurona a neurona, o de neurona a músculo, a través de
sustancias llamadas neurotransmisoras.
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Las células en el cuerpo de los seres humanos liberan hormonas, estas no son más que
mensajeros químicos que se trasladan de un lugar a otro del cuerpo y afectan a otras células
del mismo organismo.
Las células o el tejido liberador de estos mensajeros químicos, son llamados glándulas. Las
mas conocidas son la tiroides, suprarrenal, hipófisis, etc.
Glándula
Hormona
Célula
blanco
Cuando estas sustancias alcanzan la membrana de la célula que es su destinatario final
(célula blanco), el mensaje puede ser transportado hacia su interior Al unirse el mensajero
químico al receptor, se ponen en marcha reacciones químicas dentro de la célula,
transmitiéndose así el mensaje a una serie de emisarios dentro de la célula. De esta manera
la célula blanco “actúa” según la “orden” que recibió.
El metabolismo celular
La célula, al igual que los organismos, intercambia sustancias y energía con el medio que la
rodea. En el interior de la célula tienen lugar numerosas reacciones químicas que involucran
transformaciones de los materiales y de la energía.
Algunas de las sustancias que entran en la célula se unen a otras para formar sustancias más
complejas. Esto es lo que sucede, por ejemplo, cuando se forma una proteína a partir de la
unión de varios aminoácidos. Este tipo de proceso, en el que se unen materiales, se
denomina síntesis y, para que se produzca, se consume energía.
Otras sustancias, luego de entrar en la célula, son transformadas en sustancias más chicas o
simples. Por ejemplo, el almidón es transformado para dar como resultado varias moléculas
de glucosa. Este tipo de proceso en donde se transforman grandes y complejas moléculas en
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moléculas más pequeñas y simples, se denomina degradación. El conjunto de las reacciones
de síntesis y degradación que tienen lugar en la célula constituye el metabolismo celular.
Fisiología celular (flujo de energía)
Los sistemas vivos convierten la energía de una forma en otra a medida que cumplen
funciones esenciales de mantenimiento, crecimiento y reproducción.
Las reacciones químicas que ocurren en las células forman lo que llamamos metabolismo.
Las reacciones metabólicas realizan funciones determinadas en la célula. Cada paso es
controlado por una enzima específica y le permiten a las células llevar a cabo sus actividades
químicas y físicas.
Las enzimas funcionan como aceleradores biológicos, incrementando enormemente la
velocidad a la que se producen las reacciones químicas. Las reacciones aceleradas por
enzimas están bajo un estricto control celular. Los principales factores que influyen sobre la
velocidad de las reacciones enzimáticas son las concentraciones de enzima y de sustrato.
Muchas enzimas son sintetizadas por las células o activadas sólo cuando son necesarias.
™ Glucólisis y respiración celular
La glucosa es la fuente principal de energía en la mayoría de las células. Cuando la glucosa
se consume en una serie de pequeños pasos por medio de enzimas, la energía contenida en
la molécula vuelve a empaquetarse en ATP.
La respiración aeróbica se puede resumir diciendo que la glucosa se degrada, en presencia
de oxígeno, y se producen dióxido de carbono y agua, además de energía en forma de ATP.
Sin embargo la respiración aeróbica es un proceso muy complejo, constituido por reacciones
químicas que se han agrupado en tres etapas, teniendo cuenta el sitio de la célula en el que
se desarrolla cada una de ellas.
La primera fase en la degradación de la glucosa es la glucólisis, que se realiza en el
citoplasma de la célula. La segunda fase es la respiración celular, que requiere oxígeno
(inhalado por los pulmones) y tiene lugar en las mitocondrias. La actividad de la glucólisis y la
respiración celular están reguladas de acuerdo con las necesidades energéticas de la célula.
Las sustancias requeridas por el cuerpo para fabricar energía son dos glucosa y oxigeno,
como resultado de esto se obtiene dióxido de carbono (CO2) exhalado por los pulmones,
agua y ATP (molécula que contiene la energía).
Glucosa + Oxígeno => Dióxido de Carbono + Agua + ATP (Energía)
o bien,
C6H12O6 + 6O2 => 6CO2 + 6H2O + ATP
Es posible saber cómo y en qué cantidad la energía química, originalmente presente en la
molécula de glucosa, se recupera en forma de ATP en el curso de la digestión de la molécula
de glucosa. Así, es posible calcular el rendimiento energético global de la digestión de la
glucosa, que puede dar como resultado un máximo de 38 moléculas de ATP. La actividad de
la glucólisis y la respiración celular están reguladas de acuerdo con las necesidades
energéticas de la célula.
Hasta ahora nos hemos referido a la degradación de la molécula de glucosa, pero otras
moléculas alimenticias, que incluyen a las grasas, los polisacáridos y las proteínas, pueden
ser también transformadas a sustancias que pueden ingresar en la glucólisis y la respiración
celular cuando la glucosa fue consumida totalmente.
- Glucólisis
La glucólisis es un proceso en el cual una molécula de glucosa de 6 carbonos (proveniente de
la nutrición) se divide en dos moléculas de 3 carbonos de ácido pirúvico. Este proceso da
como resultado un rendimiento neto de dos moléculas de ATP.
De esta forma, una molécula de glucosa se convierte en dos moléculas de ácido pirúvico. La
ganancia neta, la energía recuperada, es dos moléculas de ATP por molécula de glucosa. Las
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dos moléculas de ácido pirúvico contienen todavía una gran parte de la energía que se
encontraba almacenada en la molécula de glucosa original. La serie de reacciones que
constituyen la glucólisis se lleva a cabo en todas las células vivas, desde las células
procariotas hasta las células eucariotas de nuestros propios cuerpos.
- Respiración Celular
La respiración celular se desarrolla en dos etapas: el Ciclo de Krebs y el transporte de
electrones (uno de los elementos que forma los átomos). En respiración celular, las moléculas
de tres carbonos de ácido pirúvico producido por la glucólisis son transformadas a moléculas
de dos carbonos, que luego entran al ciclo de Krebs. En una serie de reacciones en el ciclo
de Krebs, la molécula de dos carbonos es transformado completamente a dióxido de carbono
(este será el dióxido de carbono que luego pasará al torrente sanguíneo, de allí a los
pulmones donde lo exhalaremos) y los electrones pasan a los transportadores de electrones.
Lo mismo que en la glucólisis, en cada paso interviene una enzima específica.
Resumiendo, en el ciclo de Krebs se producen una molécula de ATP que representa la
producción de energía de este ciclo. Se necesitan dos vueltas del ciclo para completar la
oxidación de una molécula de glucosa (la glucosa tiene 6 carbonos pero cada ciclo utiliza 3 es
por eso que son necesarios dos ciclos por cada glucosas). Así, el rendimiento energético total
del Ciclo de Krebs para una molécula de glucosa es dos moléculas de ATP.
La etapa final de la respiración celular es el transporte de electrones, que involucra a una
cadena de transportadores de electrones y enzimas dentro de la membrana interna de la
mitocondria (recordemos que esta tiene dos membranas, una interna y otra externa). A lo
largo de esta serie de transportadores de electrones, los electrones transportados de la
glucólisis al del ciclo de Krebs, van pasando de una proteína a otra hasta el oxígeno
(proveniente de la inspiración de los pulmones). Esto produce que una proteína en la
membrana interna de la mitocondria llamada ATP Sintetasa construya el ATP.
Para la mayoría de las células, la glucólisis es la etapa que anterior a la respiración celular.
En el caso de algunos tejidos, como el músculo, cuando no tiene oxígeno por ejemplo en
momentos de actividad física muy intensa, la glucólisis es la fuente principal de ATP.
En ese momento, luego de la glucólisis, las moléculas de ácido pirúvico permanecen en el
citoplasma y son transformadas en ácido láctico. Este proceso, se denomina fermentación.
Cuando el ácido láctico es acumulado en grandes cantidades se produce el calambre.
Niveles de organización
™ Los Tejidos
Son la agrupación de células del mismo tipo que, en forma conjunta, realizan una función vital
y especializada para un organismo. En el cuerpo humano existe una variedad de tejidos.
Algunos de ellos son: nerviosos, musculares, sanguíneos, etc.
A los tejidos de los seres humanos los podemos clasificar en cuatro grupos:
1. Tejido Epitelial: Su principal función es la de proteger al organismo contra las infecciones
y lesiones, son células que están muy juntas. Incluyen la piel y membranas de
recubrimiento interno del cuerpo.
2. Tejido Conectivo: Su función es la de dar soporte y estructura al cuerpo. El tejido
conectivo comprende: adiposos (donde se alojan lípidos), elásticos y fibrosos (dentro del
organismo junto o dentro de los órganos), cartilaginosos y huesos.
3. Tejido Muscular: Su función es la de relajación y contracción de los músculos.
4. Tejido Nervioso: Es el encargado de llevar o transferir la información de una parte del
cuerpo a otra para regular y coordinar el funcionamiento del cuerpo. Estas células se
llaman: neuronas.
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™ Los órganos
Son el próximo nivel de organización de la materia viva. Al participar varios tejidos en una
función específica, llegan a una estructura más compleja que es el órgano. En los seres
humanos se han desarrollado órganos muy complejos con funciones muy específicas.
Algunos ejemplos son: los órganos sensoriales, el cerebro, los riñones, etc.
Tomografía de cabeza donde se
observa el cerebro.
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™ Los aparatos
Los aparatos realizan una función en común a pesar que sus órganos realizan diferentes
funciones. Las funciones de estos órganos se complementan pero funcionan con el mismo
“objetivo”. Los aparatos presentes en el cuerpo humano son: aparato circulatorio, aparato
digestivo, aparato respiratorio, aparato excretor y el aparato reproductor.
Aparato Digestivo
Aparato Respiratorio
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Aparato Circulatorio
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