CIENCIAS I CICLO ENSEÑANZA MEDIA Profesor: Mauricio Saldias

Año: 2014

OBJETIVO: Conocer los conceptos ligados a la célula. CONTENIDOS: Módulo 5: Bases de la Vida “La célula como unidad funcional” ACTIVIDAD (ES): Leen con atención y responda las preguntas de opción múltiple.

Dibujos de Células. Célula Procarionte.

Célula Eucarionte.

Guía de Ciencias.

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Año: 2014

Cuadro Comparativo de célula procarionte y eucarionte. Referencia Núcleo. Material Genético. Tamaño. Organelos

Evolución Cromosoma Citoesqueleto Pared Celular.

Célula Procarionte Sin núcleo Citoplasma + pequeña (1 – 10 m) (m= micrón) Ribosomas y extractos de membrana. Sin movilidad Sin nucléolos División o bipartición Esferas o cocos; bastones o bacilos; espiral o espirilos. Menos evolucionada Único y forma circular. No posee Posee

Respiración

Aeróbica y Anaeróbica

Movimiento. Nucléolos. Reproducción Forma.

Célula Eucarionte. Con núcleo Núcleo + grande Posee organelos citoplasmáticos. Con movilidad Con nucléolos Mitosis Según su función Más evolucionadas Cromosomas múltiples Posee Sólo en células vegetales y algunos hongos Aeróbica y Anaeróbica

Célula Vegetal.

Célula Animal.

Guía de Ciencias.

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Membrana Plasmática. (Modelo de Singer y Nicolson o Mosaico Fluido.)

La membrana plasmática es una estructura superficial limitante, que da individualidad a la célula, separándola del medio externo o de otras unidades similares. La membrana plasmática de las células animales y vegetales está formada por lípidos y proteínas, además de una pequeña cantidad de Hidratos de carbonos. Los principales lípidos de la membrana son fosfolípidos, que se disponen formando una doble capa. Cubriendo a la bicapa e inmersas en ella se encuentran distintos tipos de proteínas que, al igual que los lípidos, pueden desplazarse o cambiar de lugar en la estructura que forman. Esta última característica, junto a la disposición de las cabezas de los fosfolípidos y las proteínas que asoman por la superficie dan origen al nombre del modelo de membrana que se denomine como “mosaico fluido”. La bicapa lipídica se forma espontáneamente y además se autorrepara, de modo que al hacerse un agujero en la bicapa, ésta se sella por sí misma. Las proteínas de la membrana cumplen distintas funciones: constituir sistemas enzimáticos, actuar como moléculas receptoras y transmitir mensajes al interior de la célula, posibilitar el traslado de materiales a través de la membrana. Los carbohidratos se encuentran en la superficie externa de la membrana, contribuyendo a la recepción de mensajes y al reconocimiento de células similares para formar tejidos. Fosfolípidos

Colesterol

Proteínas integrales

Estructura

Moléculas anfipáticas, con cabeza hidrofílica y cola hidrofóbica. El tipo de fosfolípido que forma una membrana determina su permeabilidad y flexibilidad. Ver figura 22d

Es un esteroide, que se dispone entre los fosfolípidos, a la altura de la base de la cola. Pueden llegar a ser tan numerosos como los fosfolípidos

Suelen tener formas cilíndricas, que logran al atravesar la bicapa lipídica una o más veces. Son moléculas de alto peso molecular, formados por cientos de aminoácidos

Función

La bicapa que organizan permite acomodar las demás moléculas de la membrana y servir como principal mecanismo de aislación de la célula

Aumentan la rigidez y disminuyen la permeabilidad de la membrana

Transporte de sustancias, por ej., iones. Activación de respuestas celulares (proteínas receptoras) Reconocimiento de sustancias

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Glicolípidos y Glicoproteínas Son carbohidratos unidos a proteínas o lípidos de la membrana formando una “nube superficial de azúcares” que en sus partes más densas se llama glicocálix Reconocimiento con otras células o moléculas. También se cree que protegen y e impiden interacciones innecesarias 3

CIENCIAS I CICLO ENSEÑANZA MEDIA Profesor: Mauricio Saldias Dato interesante

   

El REL sólo sintetiza los fosfolípidos de la capa citosólica de la membrana. Los de la capa externa provienen de la interna

La presencia de colesterol en la membrana es exclusivo de las células eucariontes

Año: 2014 Hay proteínas integrales que se fijan a la membrana mediante una porción hidrofóbica que sólo tiene afinidad con la parte central de la membrana

Uno de los glicocálix mejor estudiados pertenece a los glóbulos blancos

En resumen, las funciones de la membrana plasmática pueden ser: Participar en procesos de reconocimiento celular. Participar en la determinación de la forma celular. Recibir información externa y transmitirla al interior celular. Regular el movimiento de materiales entre los medios intra y extracelular y mantener la concentración óptima para llevar a cabo los procesos celulares.

Desplazamiento neto de moléculas a presión y temperatura constante de zonas de mayor concentración a zonas de menor concentración, sin gasto de energía (transporte pasivo), generalmente así es como se mueven las moléculas en el interior de la célula y también a través de membranas celulares. Las moléculas que pueden atravesar deben ser pequeñas, sin carga y apolares o hidrofóbicas (Ej.: gases respiratorios, hormonas lipídicas como las sexuales, los corticoides y las liposolubles como las tiroideas (T3 y T4). Diálisis, se denomina a la difusión de soluto a favor del gradiente de concentración hasta quedar en equilibrio. En medicina es muy importante la diálisis para retirar desechos de la sangre de personas con los riñones afectados por alguna enfermedad. La Osmosis corresponde a la difusión de agua (solvente) a través de una membrana semipermeable. Si se tienen dos soluciones con distinta concentración de soluto, el flujo neto del agua será de la solución con menor concentración de soluto (mayor cantidad de agua) a la de mayor concentración de soluto (menor cantidad de agua) alcanzándose el equilibrio, (siempre seguirá pasando agua a un lado y otro, pero no habrá un cambio neto de sus concentraciones). La osmolaridad de una solución corresponde a su capacidad de retener y captar agua. La diferencia de presión osmótica de una solución respecto a la del plasma se denomina tonicidad que puede ser: hipotónica, menor que la del medio intracelular; isotónica, igual a la del medio intracelular; e hipertónica, mayor a la del medio intracelular. Estructuras proteicas que forman un conducto en la membrana, a través del cual se desplazan iones a favor del gradiente electroquímico (favor de gradiente de concentración), sin gasto de energía (transporte pasivo). Difusión Facilitada: es una forma de transporte pasivo, es decir sin gasto de energía de un tipo de soluto a través de una proteína transportadora a favor del gradiente químico, físico o eléctrico. Es muy específico, un ejemplo lo constituye el transportador de glucosa en la membrana plasmática. Transporte Activo: Se realiza contra el gradiente de concentración, químico o eléctrico, y las proteínas transportadoras que lo realizan aprovechan alguna fuente de energía. Un ejemplo es la bomba de Na+/ K+ ATPasa que acopla el transporte de Na+ hacia el exterior con el transporte de K+ hacia el interior, ambos en contra de sus gradientes, el proceso se realiza con consumo de ATP. Intercambio a través de vesículas Endocitosis: pequeñas porciones de membrana se invaginan para englobar e introducir en vesículas sustancias sólidas (fagocitosis) o fluidas (pinocitosis).Con gasto de energía. Exocitosis es un fenómeno inverso a la endocitosis y las sustancias son descargadas fuera de la célula, Con gasto de energía. Excreción: http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_endocyt_exocyt.swf

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Diferencias entre transporte Activo y Pasivo. Referencia Energía Clasificación

Transporte Pasivo Sin gasto energético. Difusión, Osmosis, Difusión Facilitada.

Concentración Ocurre mediante Gradiente

Ingresan moléculas pequeñas y sencillas por poros Mayor a menor Lípidos y Proteínas A favor del gradiente.

Transporte Activo Con gasto energético. Endocitosis, exocitosis, transporte activo primario y secundario Introducir o eliminar macromoléculas por modificación de la membrana. Menor a mayor Sólo por proteínas transportadoras En contra del gradiente

Citoplasma Rodeada por la membrana plasmática se encuentra una región semilíquida, el citoplasma, en la que tienen lugar la mayor parte de las reacciones químicas relacionadas con la fabricación y degradación de moléculas orgánicas. En el citoplasma es posible distinguir: citosol, citoesqueleto, inclusiones y una gran variedad de organelos u organoides. Citosol El citosol constituye el medio interno celular en el que ocurren procesos de biosíntesis (fabricación) de materiales celulares y de obtención de energía. Procesos mecánicos como el movimiento del citoplasma o ciclosis en células vegetales y la emisión de seudópodos en las células animales dependen de las propiedades de semilíquido del citosol. El citosol está compuesto por agua, enzimas, ácidos nucleicos (del tipo ARN), proteínas estructurales, etc. Citoesqueleto Es una red de filamentos proteicos que surca el citosol, participando en la determinación y conservación de la forma celular, en la distribución de los organelos en el citosol y en variados tipos de movimientos celulares. Los principales tipos de filamentos citoesqueléticos son: Microtúbulos, de 25 m de diámetro, están formados por la proteína tubulina. Filamentos intermedios, de 8 -10 m de diámetro, por ejemplo, la miosina. Microfilamentos de actina, de 6 m de diámetro. Otras funciones de los componentes del citoesqueleto son:  actuar como un sistema de transporte de materiales en el interior celular.  formar cilios (mediante microfilamentos) y flagelos (en base a microtúbulos), que participan en el movimiento celular.  posibilitar el movimiento de los cromosomas por el citoplasma durante la reproducción celular y la división del citoplasma al término de ésta.  permitir actividades mecánicas tales como la ocurrencia de movimiento o corrientes citoplasmáticas y el movimiento de células animales mediante la emisión de seudópodos (movimiento ameboide). Organelos citoplasmáticos Son estructuras subcelulares de carácter permanente, cada una de las cuales posee una morfología, composición química y función definidas. Figuran entre ellas: mitocondrias, cloroplastos, lisosomas, ribosomas, retículo endoplásmico, complejo de Golgi, peroxisomas, centriolos, vacuolas. Existen organelos que carecen de membranas limitantes (centriolos, ribosomas), pero la mayoría posee una o dos membranas envolventes que separan su contenido del citoplasma circundante para formar compartimentos intracelulares separados (lisosomas, mitocondrias). Algunos organelos forman un extenso sistema de endomembranas (membranas internas) que ocupan gran parte del volumen citoplasmático (complejo de Golgi, retículos endoplásmicos, envoltura nuclear). La presencia de membranas intracelulares divide la célula en compartimientos funcionalmente distintos, aumenta la superficie interna celular y proporciona un medio de sustentación mecánica para la estructura del citoplasma. Guía de Ciencias.

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Retículo Endoplásmico Es un organelo constituido por un sistema de túbulos y vesículas interconectadas que comunica intermitentemente con la membrana plasmática y la membrana nuclear y que funciona como un sistema de transporte intracelular de materiales. En las células existen dos tipos de retículo: Rugoso (RER): posee membranas cubiertas en su superficie externa por ribosomas. Como la función de los ribosomas es la síntesis de proteínas, el RER abunda en aquellas células que fabrican grandes cantidades de proteínas. La función del RER es fundamentalmente almacenar las proteínas fabricadas en los ribosomas. Liso (REL): no posee ribosomas en su superficie. Participa en funciones como: síntesis de lípidos, como esteroides, fosfolípidos y triglicéridos; degradación de materiales nocivos que penetran en las células, especialmente en el hígado.

Diferencias entre retículo endoplásmico liso y rugoso. Referencia Ribosomas Función Textura Lugar

RER Posee ribosomas Almacenamiento y transporte de proteínas Es rugoso En el citoplasma

REL No posee ribosomas Metabolismo y biosíntesis de lípidos. Es liso Cerca de la membrana

Complejo de Golgi Es un componente del sistema de endomembranas constituido por sacos aplanados o cisternas, túbulos, vesículas y vacuolas. Está especialmente desarrollado en células que participan activamente en el proceso de secreción en las cuáles distribuyen al intracelularmente y exterioriza diversos tipos de sustancias sintetizadas en el RER y REL. Es un organelo de funciones múltiples:  Posibilita la circulación intracelular de materiales sintetizados en las porciones lisa y rugosa del retículo.  Sintetiza moléculas que forman parte de cubiertas celulares (celulosa) o de membranas celulares (glicolípidos y glicoproteínas).  Participa en la formación de lisosomas que contienen enzimas digestivas, así como del acrosoma, estructura del espermio que posibilita su penetración al óvulo. Ribosomas Son organelos corpusculares relacionados con la síntesis de proteínas. Pueden encontrarse libres en el citosol o adheridos a la superficie del RER. Los ribosomas libres sintetizan proteínas de uso interno, en tanto que los ribosomas adheridos a las membranas reticulares sintetizan proteínas lisosómicas (enzimas) y de secreción. Lisosomas Son organelos presentes en células animales y vegetales provistos de una membrana limitante que encierra gran cantidad de enzimas hidrolíticas que degradan materiales provenientes del exterior o de la misma célula. La membrana lisosómica es resistente a las enzimas que contiene y protege de la autodestrucción a la célula. La función lisosómica se traduce en:  Digerir alimentos y otros materiales incorporados a la célula; esto permite a ciertos tipos celulares que se alimentan de gérmenes (glóbulos blancos), desempeñar un importante papel en la defensa orgánica.  Digerir restos de membranas celulares mediante un proceso denominado autofagia. Esta función permite la renovación y el recambio de componentes celulares en células lesionadas o que envejecen.  Digerir material extracelular mediante la liberación de enzimas en el medio circundante; así ocurre la digestión de los alimentos en el tubo digestivo, la remodelación del hueso formado y la penetración del espermio en la fecundación.

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Peroxisomas (Glioxisomas en células vegetales) Son organelos similares a los lisosomas, muy abundantes en ciertas células del riñón y del hígado, y que se forman en el retículo endoplásmico. En las células vegetales contienen algunas enzimas que convierten grasas y aceites en carbohidratos. En las células animales contienen enzimas oxidativas que intervienen en la producción y degradación del peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), cumpliendo un rol detoxificador. Centriolo Es un organelo presente sólo en células animales y en algunas plantas primitivas. Cuando no está reproduciéndose, la célula posee dos centriolos dispuestos perpendicularmente entre sí. Cada uno de ellos está formado por un conjunto de microtúbulos dispuestos en forma radial. El centriolo organiza una estructura denominada huso acromático, que durante la división celular orienta el movimiento de los cromosomas por el citoplasma. Además, origina el cuerpo basal, estructura que a su vez da origen a los cilios y los flagelos. Vacuolas Son vesículas intracelulares especialmente desarrolladas en la célula vegetal donde ocupan cerca del 90% del volumen celular, desplazando el citoplasma hacia la periferia. En la célula participan en el almacenamiento de sustancias nutritivas, de desecho o en proceso de digestión y en la regulación de la cantidad de agua que ingresa o sale de la célula. Plásmidos Son organelos de forma generalmente elíptica, relacionados con los procesos bioquímicos de las células vegetales. Almacenan pigmentos y además tienen la capacidad de sintetizar y acumular sustancias de reserva como almidón, lípidos y proteínas. Según posean o carezcan de pigmentos, se les clasifica como: Leucoplastos: carecen de pigmentos y abundan en tejidos de almacenamiento como tallos y raíces. Almacenan lípidos, proteínas y almidón. Clomoplastos: contienen diversos tipos de pigmentos responsables del color de las distintas estructuras vegetales. Entre ellos se destacan los cloroplastos, organelos de doble membrana que contienen el pigmento clorofila y un conjunto de enzimas que posibilitan la realización de la fotosíntesis, proceso por el cual las células vegetales sintetizan sustancias orgánicas utilizando como fuente energética la luz solar. Mitocondrias Son organelos de forma esférica o elíptica, que se encuentran de manera constante en las células animales y vegetales, pero cuyo número varía de acuerdo a la actividad celular, siendo más elevado en aquellas células que tienen mucho gasto de energía. Las mitocondrias son organelos dotados con una doble membrana que limita un compartimento en el que se encuentran diversas enzimas que controlan el proceso de la respiración celular. En este proceso, la energía química almacenada en las moléculas orgánicas (como la glucosa) es liberada gradualmente en reacciones que ocurren tanto en el citosol como en el interior de las mitocondrias.

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CIENCIAS I CICLO ENSEÑANZA MEDIA Profesor: Mauricio Saldias Comparación entre mitocondria y cloroplasto. Mitocondria Presente en todas las células eucariontes. Participa en la respiración celular Forma de bastoncitos No posee clorofila Posee crestas mitocondriales Enzimas degradadoras de alimentos Cavidad central se denomina matriz Son heterotropos Ocurre el proceso de Respiración aeróbica ATP resulta ADP La membrana interna es plegada Enzimas degradan la glucosa 2 espacios intermembranosos Menor tamaño Ocurre el catabolismo celular.

Año: 2014 Cloroplasto En células vegetales En la fotosíntesis Forma ovalada como huevo Posee clorofila Posee organización en granas Enzimas productoras de glucosa Cavidad central se llama estroma Son autótrofos Ocurren los procesos de Fase luminosa y oscura ADP resulta ATP Membrana interna es lisa Enzimas fijan CO2 3 espacios intermembranosos Mayor tamaño Ocurre anabolismo

Comparación entre catabolismo y anabolismo. Anabolismo Construcción de moléculas Reacción de síntesis Reacción de reducción Crean enlaces químicos Requieren energía Utiliza moléculas sencillas Requiere ATP Forman sustancias complejas a partir de sustancias simples.

Catabolismo Degradación de sustancias Reacciones hidrolíticas Reacción de oxidación Rompen enlaces químicos Liberan Energía Utiliza moléculas complejas Forma ATP Degradación de sustancias complejas.

ESQUEMAS RESUMIDOS DE LA RESPIRACIÓN CELULAR Y LA FOTOSÍNTESIS 1

3 Cadena transporta dora de electrones

4

H+ +

H H+ H+ H+ H+

H+

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Representación de moléculas importantes a) Hidratos de Carbono.

Glucosa.

Fructosa.

Ribosa

Desoxirribosa

Disacárido Sacarosa

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Galactosa.

Disacárido Lactosa.

Disacárido Maltosa

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b) Lipidos

Colesterol

Fosfolípido.

c) Proteinas.

Estructura de un aminoácido

d) Ácidos Nucleicos.

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