FISIOLOXÍA DA CÉLULA EUCARIOTA.

A célula, como unidade de vida que é, realiza as tres funcións vitais: nutrición, relación e reprodución.As duas primeiras necesitas para manterse como individuo, e a última para manterse como especie.

Nutrición.

Mediante as funcións de nutrición a célula toma materia e enerxía do exterior e transformaa con dous obxectivos:

-Fabricar os seus propios materiais.

-Obter enerxía para desempeñar as distintas funcións vitais.

As funcións de nutrición implican tres procesos:

-Entrada de nutrintes (inxestión).

-Transformación dos nutrintes (metabolismo).

-Eliminación dos productos de refugallo (excreción) ou liberación de productos útiles (secreción).

Entrada de nutrintes (inxestión),eliminación dos productos de refugallo (excreción) e liberación dos productos útiles (secreción).

Son varios os mecanismos mediante os cales os nutrintes poden entrar ou sair da célula.Estos mecanismos son: a difusión, o transporte activo, a endocitose a e exocitose.

A difusión.

É o paso de nutrintes (sustancias) de un lado a outro da membrana dun xeito expontáneo, e dicir, sin consumo de enerxía dende a zona máis concetrada a menos concentrada, co obectivo de igualar as concentracións.Se a maior concentración está fora entra e se está fora sae.

Existen dous tipos de difusión:

-Difusión simple: as substancias atravesan a membrana por elas mesmas sen axuda de nungunha proteína transportadora.Poden facelo ou ben a través da bicapa lipídica ou ben a través de pequenos canais limitados por proteínas.

Atravesan a membrana directamente a traves da bicapa lipídica sustancias liposolubles cas hormonas esteroideas, moléculas apolares (como por exemplo O2, e N2) e moléculas polares sen carga (como por exemplo H2O e CO2).Atravesan a membrana a través dos canais sastancias con cargas de pequeno tamaño (como por exeplo ións).

-Difusión facilitada: realízase mediante proteínas trasnportadoras que se unene esepecificamente a molécula que vai ser trasportada.Neste caso a proteína pode representar duas conformacións diferentes: pong e ping.

A conformación pong os centros de unión coa molécula á trasportar sitúanse hacia o exterior da célula e no estado ping hacia o interior.Desta forma pasando de pong a ping e de ping a pong transpórtanse sustancias dun lado a outro da membrana.Atravesan deste xeito a membrana pequenas moléculas (como por exemplo glucosa ou aminoácidos).

O trasporte actico é o paso de sustancias dun lado a outro da membrana coa axuda de proteinas trasportardoras como na difusión facilitada pero neste caso o trasnporte realízase en contra degradente de concentración,é dicir, dende a zona menos concentrada a mais concetrada.Este proceso non é espontáneo, consume enerxía, deste xeito poden entrar na célula sustancias, como glucosa e aminoácidos aínda que a sñua concentración sexa maior que a do medio extracelular.

A endocitose.

É o conxunto de procesos mediante os cales a célula incorpora sustancias de gran tamaño, restos celulares e incluso células enteiras que non poden entrar na célula polos mecanismos estudiandos anteriormente.

Neste caso o material que vai a entrar no interior da célula ó poñerse en contacto coa membrana plasmática vai ser rodeada por ela e encerrado no interior de unha vesícula endocítica que acaba por estrang ularse formando un endosoma que pasa ó interior celilar.O endosoma pode logo fusionarse cun lisosoma no que se levará a cabo a dixestión do material inxerido.

Exsocitose.

As sustancias de gran tamaño abandoan a célula ó poñerse en contacto coa membrana plasmática, vai ser rodeada por ela e sae ó exterior.

Metabolismo.

É o conxunto de reaccións químicas o que se ven sometidos os nutrintes no interior das células con dous obxectivos fundamentais:

-Fabricar novos materiais.

-Obter enerxía.

O metabolismo divídese en catabolismo e anabolismo.

Metabolismo:conxunto de reaccións mediante as cales, sustancias complexas e ricas en enerxía, transfórmanse en sustancias sinxelas e pobres en enerxía.Trátase pois, de degradacións nas que se libera enerxía (Ex.:a degradación do glicóxeno do almidón e a respiración(oxidación de compostos órganicos non hidrolizables)).

Anabolismo:conxunto de reaccións mediante as cales, sustancias simples e pobres en enerxía, trasnfórmanse en sustancias complexas e ricas en enerxía.Son reacións de síntese, de fabricación de materiairs.Non se libera enerxía,consúmese.(Ex.:sintetizar almidón, proteínas, grazas, e ác. nucleicos, a fotosíntese...)

CATABOLISMO

Quizá os procesos catabólicos mais importantes son os procesos de oxidación dos compostos orgánicos non hidrolizables, é dicir, a respiración celular.

O proceso de respiración vai asocioado a formación dunha molécula chamda ATP (adenosín trifosfato).O ATP é un nucleótido, formando por unha molécula de adenina, unida a unha ribosa e a tres molñeculas de ác. fosfórico.

O enlace que unen as moléculas de ác. fosfórico son moi ricos en enerxía.Cada vez que se forma un enlace deste tipo, almacénase en el enerxia, e cada vez que se rompe, liberase.Deste xeito, o ATP actúa como moeda de pago cada vez que hai un gasto enerxético no organismo.

As reaccións biolóxicas que liberan enerxía están ligadas a síntese de ATP a partir o ADP+P---->ATP.E nas que se consume enerxía, procede do ATP que pasa ó ADP así ATP---->ADP+P.

A oxidación é unha perda de electróns e nas células as sustancuas orgánicas soen oxidarse por desidroxenacións, é dicir, por perda de átomos de hidróxeno, ou sexa, por perda de electróns e protóns.Esto implica a existencia de algunha sustancia que os capete e que polo tanto, se reduzaca.Dependendo de cal sexa o aceptor final podemos distinguir tres tipos de respiración:

-Respiración aeróbia.

-Respiración anaerobia.

-Fermentación.

Na aerobia o aceptor final é o osíxeno(O2).

Na anaerobia o aceptor final é un composto inórganico distinto do osíxeno como por exemplo o nitrato ou o sulfato

Na fermentación o aceptor final é un composto órganico.

Respiración aerobia da glucosa.

Neste proceso a glucosa vaise oxidar totalmente dando lugar a CO2 + H2O e liberando enerxñia que vai a ser almacenada en forma de ATP.

A respiración aerobia da glucosa ten lugar en duas fases:fase anaerobia e fase aerobia.

Na fase anaerobia ten lugar no citosol, tanto nas células procariotas como nas eucariotas.Esta fase é unha ruta metabólica chamada glucolise, que consiste nunca serie de reaccións (10 sucesivas) mediante as cales, unha molécula de glucosa, transfórmase en duas de ác. pirúvico.

Nesta serie de reaccións consúmense dous ATP pero libéranse catrto ATP e ademáis catro hidróxenos-é dicir, catro electróns e catro protóns- que os capta un 2NAD e transfórmase en 2NEADH2.

Na fase aerobia-chámase así porque só ocorre en presencia de osíxeno-en presencia de osíxeno o ác. pirúvico continúa a súa oxidación.Esta fase comprende varios procesos importantes estrictamente relacionados entre si, son os seguintes:

-Descarbonización oxidativa.

-Ciclo de Krebs.

-Cadea respiratoria.

-Fosfolidación oxidativa.

A descarbonización oxidativa e o ciclo de Krebs ocorren no citosol nas células procariotas e na eucariota na matriz mitacondrial.

A cadea respiratoria e a fosfolidación oxidativa nos mesosomas nas células procariotas e crestas mitocondriais nas células eucariotas.

Descarbonización oxidativa:neste proceos o ác. pirúvico xerado na glucolise sofre unha descarbonicazión oxidatica na que intervén un coencima chamado coencima A, trasnformándose cada un deles en acetil CoA que ten dous carbonos.No proceso despréndese un carbono en forma de CO2 por cada ác. pirúvico e dous hidróxenos por cada ác.pirúvico que son captados polo NAD que pasa a NADH2, que vai a ser cargado de electróns e protóns.

Ciclo de Krebs:O aceitl CoA xerado no proceso anterior, entra no ciclo de Krebs.O acetil CoA reaccionase cun ácido de 4 carbonos chamado ác. oxalacético dando lugar a un de 6C chamado ác. cítrico.No proceso despréndese o coencima A que pode ser empregado noutro proceso.O ác. nítrico tras unha serie de reacións vaise trasnformando en distintos ácidos ata acabar trasnformado en ác oxalacético pechándose o ciclo.No proceso liberáronse 2CO2 (residuo)por cada acetil CoA, 4NADH2 por cada acetil CoA, e un ATP(útil) por cada acetil CoA.

Cadea respiratoria: os electróns perdidos pola glucosa e captados poloNAD son cedidos a unha cadea de trasponrtadores, chamada cadea respiratoriaque os van pasando de unha a outro ata cedelo finalmente ao O2.O O2, que é o aceptor final dos electróns, queda cargado pois, negativamente así únese a protóns dando lugar a H2O.

Fosfolidación oxidativa: o transporte de electróns de o NADH2 ata o osíxeno, a través da cadea respiratoria libera enerxía, que vai a ser empregada para sintetizar ATP, a partir de ADP+P.En total, neste trasego de electróns prodúcese por molécula de gluosa 34ATP.Se a estos lle formamos o anterior obtemos 38ATP.

Ecuación global da respiración aerobia da glucosa.

C6H12O6 +6O -----> 6CO2 + 6H2O+38ATP

Fermentación.

En condicións anaerobias o ác. pirúvico obtido na gluocolise non continúa a súa oxidacción senón que segue outros camiños que conducen a diferentes tipos de fermentación como é o caso de fermentación láctica e da alcóholica.

Fase alcohólica:o ácido pirúvico descarbosílase dando lugar a un composto que capta os electróns perdidos pola glucosa durante a glucolise trasnformándose en entanol.A fase alcohólica é levada a cabo por levaduras, especialemente de xénero SACCHAROMYCES. A fas alcohólica dase na industria en bebidas alcoholicas e na fabricación do pan.

Fase láctica: na fase láctica e o propio ác. pirúvicoo que capta os elecetróns desprendidos da gluocosa mediante a glucolise transformándse en ác. láctico.Este tipo de fermentación é realizada por bacterias lácticas como por exemplo os lactobacilos, e conostitúe a base das industrias lácticas.Tamén son capaces de realizar a fermentación láctica as células musculares dos vertebrados.O obxectivo da fase láctica é serguir producindo o ATP en ausencia do osíxeno.Isto ocorre cando non temos axustado o rítmo respiratorio ao consumo da glucosa.

ANABOLISMO

FOTOSÍNTESE

6CO2 + 6H2O-----> C6 H12 O6+ 6O2

A fotosíntese é o proceso biolóxico polo cal se trasnforma a materia inorgánica en materia orgánica a través do sol.

A fotosíntese que nós vamos estudiar ocorre nos cloroplastos das células vexetais, é decir, nas algas e nas plantas.

A fotosíntese realízase en duas partes: fase luminosa e fase oscura.

A fase luminosa ten lugar na membrana tilacoidal, que é donde se atopan os pigmentos fotosintécticos, e a fase oscura lévase a cabo no estroma, que é onde se atopan os encimas implicados neste proceso.

Fase Luminosa. Fase oscura.

Nesta fase vaise trasformar a enerxía lumínica do sol en enerxía química, a enerxía do ATP e do NADPH2, que logo vai ser empragada na fase escura.

Esta fase, só ocorre en presencia de luz.Cando a luz incide sobre a clorofila,ésta excítase e algún dos seus elñectróns escapa da molécula pasando a clorofila o estado de clorofila+.Os electróns perdidos pola clorofila cáptaos unha cadea transportadora de electróns que se atopa na membrana dos tilacoides.Esa cadea vaille ceder os electróns ó NADP, o cal cárgase negativamente, co cal capta protóns do medio acuoso, convertíndose en NADPH2 que é un dos obccextivos da fase luminosa, xerar este tipo de reductor.Asociado a este fluxo de electróns prodúcese a síntese de ATP a partir do ADP+P, que é o outro obxectivo da fotosíntese.

Para que poida continuar o proceso, a clorofila ten que recuperar os electróns perdidos.Tales electróns proceden en último termino da auga xa que parta da enerxía luminosa absorvida vai a ser empregada para romper moléculas de H2O (fotolise de H2O) segundo a seguinte reacción:

luz

H2O------->2 H+ + 2e- +1/2 O2

Os protóns pasan o líquido acuoso do cloroplasto e o O2 ó medio, que é o O2 que respiramos.Este O2 pódese considerar como un residuo deste proceso.Os electróns volven a clorofila.

Fase oscura.

Non require a presencia de luz, o cal non quere decir que se realice na oscuridade, xa que é simultánea a fase luminosa.Nesta fase vaie empregar a enerxía química do ATP e do NEADPH2 xerados na fase anterior para asimilar os elementos primordiais entre os cales ocupa un lugar destacado o C.A asimilación fotosintéctica do C lévase a cabo mediante un ciclo, chamado Ciclo de Calvin.

A molécula de CO2 fíxase a un composto de 5 C, a ribulosa 1,5 difosfato, obténdose así un composto de 6 C, qu tras unha serie de reaccións nas que se consume NADH2 e ATP xerados na fase anterior transformándose en duas moléculas de fosfogliceraldehído.

O fosfogliceraldehído é un composto de 3C que se considera o primeiro glúcido producido pola fotosíntese para producir unha soa molécula de fosfogliceraldehído é necesario fixar 3 moléculas de CO2 a 3 de ribulosa difosfato o que dará lugar a 6 de fosfogliceraldehído, 5 das cales van a ser empregadas para rexerar a ribulosa e poer seguir o ciclo, e a restante considérase o productoA partir do fosfogliceraldehído fórmanse monosacáridos, flicerina, ác. graxos, aminoácidos, para formar unha molécula de glucosa necesítase formar dous fosfogliceraldehídos o que implica a fixación de 6CO2.

Ecuación final: 6CO2 + 6H2O----> C6H12O6+ 6O2

Funcións de relación.

A célula como unidade de vida ten unha capacidade que é a irritabilidade ou sensibilidade, é dicir, a capacidade de recibir estímulos e respostar e reacionar ante eles.Os estímulos que pode recibir a célula son moi variados:

-Contacto.

-Variación de intensidade lumínica.

-Variación de temperatura.

-Electricidade.

-Sustancias químicas.

As respostas frente os estímulos tamén son moi variables.Ex.:

-Cambios do metabolismo.

-Secreción de determinadas sustancias.

-Enquistamentos.

Pero na mairoría das ocasións a reacción é un movemento.Os movementos celulares provocados por estímulos reciben o nome de TACTISMOS e poden ser positivos e negativos.Un tractismo considérase mais cando se dirixe hacia o estímulo e menos cando se alonxa del.Os tactismos tamén se poden clasificar en locomotores e non locomotores.

Movementos locomotores:supoñen un desplazamento da célula e corresponden os movementos ameboides (prodúcese por falsos pes ou pseudópodos) e vibrátil (prodúcese mediante flaxelos ou que se exeratan no medio).

Movementos non locomotores: non supoñen un movemento por parte da célula xa que non van acompañado dun desplazamento. Son movementos non locomotores o movemento contráctil(é o alargamento da célula nunca determinada dirección) e a ciclosis(son correntes citoplasmáticas que arrastran orgánulos celulares).

Esta clasificaciómn que acabamos de dar non é estricta, xa que por exemplo un movemento vibrátil pode producirse con fines non locomotores e un movemento contráctil pode producirse nun desplazamento.

Función de reprodución.

As células resprodúcense por un proceso de división celular mediante o cal o contido dunha célula nai repàrtese entre as células fillas sendo especialmente importante a distribución do material xenético representado por ADN.

As células procariotas posúen un só cromosoma formado por ADN bicatenario circular.Nelas a reprodución realízase por un proceso de división celular non mitótico chamado bipartición ou fusión binaria.Este proceso podémolo resumir nos seguintes pasos: -Duplicación do cromosoma.

-Unión de cada un desas réplicas do cromosoma a un mesosoma distinto da membrana plasmática o cal ó alargarse esta, os cromosomas sepáranse.

-Invaxinación na membrana e segmentación da célula.

-Resultado:aparición de duas células fillas.

A célula eucariota posúe varios cromosomas formados por ADN bicatenario lineal.Nelas a reprodución realízase mediante un mecanismo complexo denominado División celular mitótica que comprende as seguintes fases.

1.-Mitose:é o proceso de división do núcleo, a súa finalidad é que os cromosomas previamente duplicados queden repartidos entre as células fillas de tal xeito que todas elas reciban o mesmo patrimonio informativo.

2.-Citocinese:é o proceso de división do citoplasma.Como a división do núcleo é tan importante as veces emprégase o termo mitose para referirse a todo o proceso de división mitótica.

Os cromosomas nas células eucariotas.A dotación cromosómica nas eucariotas.

O núcleo dunha célula en "repouso" (que non se está dividindo) está formado pola envoltura nuclear, o nucloplasma, o nucleolo/s e a cromatina que está constituída por fibras de ADN bicatenario lineal asociado a proteinas.Atópanse enmarañadas e entremezcladas de tal xeito que non as podemos ver ó microscopio óptico como estructuras independentes.Previamente á división celular prodúcese a duplicación ou replicación das fibras de cromatina de tal xeito que cada unha delas vai ter unha réplica exacta de se mesma.Cando a célula se vai a dividir desaparece a envoltura nuclear, deixan de facerse visible/s o nucleolo/s e as fibras de cromatina expiralízanse e condénsanse dando lugar a unhas estructuras cortas e groxas chamadas cromátidas que se atopan unidas entre sí por un punto chamado centrómero.

Cromosoma.

Todas as células dun individuo e todos os individuos dunha mesma especie teñen o mesmo número de cromosomas (inda que hai algunhas excepcións, como os xerminais).Este, pode ser diploide ou aploide.

Diploide:represéntase por 2n, implica ter dous xogos cromosómicos, dous xogos xemelgos, de cromosomas por parellas. Cada unha desas parellas recibe o nome de cromosomas homólogos e dous cromosomas homólogos son iguais en forma e tamaño, e conteñen xenes para os mesmos caracteres ainda que non teñen porque ter a mesma información.A especie humana e diploide, ten 46 cromosomas, e dicir, 23 pares de homólogos.En cada par hai un cromosoma procedente do pai e outro da naie.Os primeiros 22 pares reciben o nome de AUTOSOMAs e o último par é o par sexual.

Aploide: hai un só xogo cromosómico e represéntase pola letra n.Hai organismos que son aploides, e nos tamén temos células aploides, as sexuais.

División celular mitótica.

Como xa comentáramos, ten lugar en duas fases: a mitose (división do núcleo) e a citocinese (división do citoplasma).

A mitose é un proceso continuo e para facilitalo seu estudio divídese en catro fases:profase,metafase,anafase e telofase.

Profase:comeza cando empezan a facerse visibles os cromosomas e finaliza cando a envoltura nuclear se fragmenta e desaparece quedando os cromosomas en contacto directo co citoplasma.Nas células animais os centriolos, previamente duplicados,sepáranse e diríxense un par a un polo, e outro par o polo oposto da célula organizándose enbtre eles os filamentos do fuso mitótico a través dunha zona densa e clara chamada COM.A misión dos filamentos do fuso mitótico é a de dirixir o movemento ao reporto dos cromosomas entre as células fillas resultantes da división e nas células vexetais os filamentos do fuso organízanse a partir de duas zonas similares o COM.

Metafase:os filamentos do fuso únense ós cromosomas e tiran deles colocándoos ordenadamente no plano ecuatorial da célula de tal xeito que as cromátidas irmáns de cada cromosoma quedan orientadas hacia polos opostos.

Anafase: rómpense os centrómeros que unen as cromátidas e estas sepáranse dirixíndose hacia os polos opostos da célula.

Telofase:as cromátidas chegan os polos opostos da célula, descondénsanse e ó redor delas aparece de novo a envoltura nuclear.

Citocinese:é o proceso de división do citoplasma e é un proceso que se inicia na última fase da mitose.Nela, o contido do citoplasma repártese entre as células fillas resultantes da división.O proceso e distinto según se trate dunha célula animal ou vexetal.

Nas células animais ocorre por extrangulación, na rexión ecuatorial aparece un surco na membrana plasmática recuberto internamente por filamentos do citoesqueleto que forman un anel contráctil que pouco a pouco se vai estreitando ata que o citoplasma se parta e se seperen as duas células fillas.

Nas células vexetais a parede celular impide a extrangulación, por iso a partir do aparello de Golgi diferéncianse unha serie de vesícula, en cuio interior hai poliscáridos como a pectina e que se dispoñen no plano ecuatorial da célula.Ditas vesículas fusiónanse e dan lugar a unha estrucutra plana rodeada dunha membrana chamada fragmoplasto.Os extremos do fragmoplasto fusiónanse coa membrana completándose a separacióncoas duas células fillas entre as que queda unha capa de polisacáridos que estaban contidos nas vesículas.Esta capa de polisacáridos rica en pectina, forma a lámina media a partir da cal se orixina a nova parede.

Mediante a mitose, a partir dunha célula nai, obtéñense duas células fillas que teñen exactamente o mesmo número e tipo de cromosomas que a célula nai, é dicir, duas células fillas que portan a mesma información xenética.Para os organismos unicelulares a mitose representa un medio para formar novos individuos.Aos organismos pluricelulares a mitose permite orixinar novas células para o crecemento e desenvolvemento do individuo, permite obter novas células para sustituir células mortas por desgaste normal, permite rexenerar partes do organismo destruídas ou perdidas e en moitos casos permite producir células especializadas na reproducción.

Divisón celular meiótica.

Tipo de división que experimentan as células nai dos gametos, é dicir, de óvulos e espermatozoides.Neste tipo de división, a partir dunha célula nai diploide, obtéñense catro células fillas aploides. Trátase pois, dunha división rediccional na que as células fillas teñen a metade de cromosomas que a célula nai.O obxectivo deste proceso é manter a dotación cromosómica do individuo.

A división celular meiótica ten lugar en duas divisións sucesivas chamadas primeira e segunda división meiótica.

Primeira división meiótica:antes , ten lugar a duplicación do ADN de tal xeito que cada fibra de cromatina ten unha réplica exacta de si mesma.Nesta división a partir dunha célula nai diploide obtéñense duas células fillas aploides.Inda que o proceso é continuo,podemos dividilo nas seguintes fases: profase I, metafase I, anafase I, e telofase I.

Profase I: é o proceso mais longo de toda a meiose e durante ela,ocorre un feito de especial importancia: os cromosomas homólogos aparéanse e entre eles prodúcese un intercambio de meterial xenético.Para facilitar o seu estudio consideramos os seguintes periodos:

-Leptoteno:comeza a facerse visibles os cromosomas sin finalizar a sua espirilización e condensación.Permanecen a envoltura nuclear e os nucleolos.

-Zigoteno:aparéanse os cromosomas homólogos xuntándose punto por punto,xen por xen,orixinándose así cromosomas bivalentes ou tetradas, en cada unha das cales hai catro cromátidas e dous centrómeros.

-Paquiteno:prodúcese un intercambio de material xenético entre os cromosomas homólogos co fin de orixinar cromosomas que conteñan unha mezcla de material xenético dos dous cromosomas iniciales, recombínase pois, o material xenético de orixe paterno e materno.

-Diploteno:os dous cromosomas homólogos que forman cada tetrada tenden a separarse.Pero a separación non se completa, senón que permanecen unidos por uns puntos chamados QUIASMAS.

-Diacinese:acentúase a condensación dos cromosomas que permanecen unidos en tetradas e desaparecen o nucleolo e a envoltura nuclear.

Metafase I:os cromosomas bivalentes ou tetradas dispóñense no plano ecuatorial da célula cun cromosoma mirando para un polo e o outro mirando para o outro

Anafase I : os cromosomas homólogos sepáranse por ruptura dos quiasmas e cada un deles diríxese a polos oposots da célula.

Telofase I : reconstitúense os nucleolos fillos.

Citocinese I: divídese o citoplasma dando lugar a duas células fillas coa metade de información que a célula nai.

Segunda división meiótica: antes dela non ten lugar ningunha duplicación do material xenético.Nela distínguense as seguintes fases:

Profase II: os cromosomas romperon o seu grado de condensación, desaparece a formación do fuso osmótico.

Metafase II:os cromosomas dispóñense no plano ecuatorial da célula.

Anafase II:sepáranse as cromátidas de cada cromosoma por ruptura dos centrómeros

Telofase II:reconstitúense os núcleolos fillos.

Citocinese II:divídese o citoplasma

Comona meiosis I se orixinaron duas células aploides e cada unha delas sufriu a meiosis II, o resultado é a formación de catro células aploides.Ademais, como resultado de recombinación, os cromosomas de ditas células non son idénticas ás do principio da meiose.