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Sistema Excreto Humano

EXCRECIÓN EN VERTEBRADOS:

SISTEMA URINARIO

El sistema urinario está constituido por dos riñones, donde se “elabora” la orina, y unos conductos que la llevan al exterior.

Los riñones son típicos de vertebrados. Cada riñón está formado por un conjunto de unidades llamadas nefronas.

La nefrona se puede considerar como la unidad funcional del riñón. Una nefrona consta de un corpúsculo renal, que filtra a presión el plasma sanguíneo, y de un túbulo contorneado, de longitud variable, donde se produce la reabsorción y la secreción.

En el caso de los animales vertebrados superiores, el sistema excretor está compuesto por

Dos riñones, que por medio de unos tubos llamados

Uréteres, comunican con la

Vejiga, que almacena la orina y se expulsa al exterior mediante un conducto que es la

Uretra

SISTEMA EXCRETOR HUMANO

El Sistema Urinario, es el conjunto de órganos que producen y excretan orina, el principal líquido de desecho del organismo. Ambos riñones filtran todas las sustancias del torrente sanguíneo; estos residuos forman parte de la orina que pasa por los uréteres hasta la vejiga de forma continua.

Después de almacenarse en la vejiga la orina pasa por un conducto denominado uretra hasta el exterior del organismo. La salida de la orina se produce por la relajación involuntaria de un músculo el esfínter vesical que se localiza entre la vejiga y la uretra, y también por la apertura voluntaria de un esfínter en la uretra. A los niños pequeños, antes de aprender a controlar el esfínter urinario, se les escapa la orina en cuanto se llena la vejiga. Muchos niños mayores y adultos padecen un trastorno denominado enuresis, en el que el afectado no puede controlar el esfínter urinario, y cuyo origen puede deberse en algunas ocasiones a un desequilibrio emocional. El miedo o temor pueden producir enuresis temporal.

Estructura del riñón

Su función es la elaboración de orina. En el ser humano, los riñones se sitúan a cada lado de la columna vertebral, en la zona lumbar, y están rodeados de la cápsula adiposa renal. Tienen forma de judía o frijol, y presentan un borde externo convexo y un borde interno cóncavo.

Este último ostenta un hueco denominado hilio, por donde entran y salen los vasos sanguíneos. En el lado anterior se localiza la vena renal que recoge la sangre del riñón, y en la parte posterior la arteria renal que lleva la sangre hacia el riñones. Más atrás se localiza el uréter, un tubo que conduce la orina hacia la vejiga. El hilio nace de una cavidad más profunda, el seno renal, donde el uréter se ensancha formando un pequeño saco denominado pelvis renal. En su interior se distinguen dos zonas: la corteza renal, de color amarillento y situada en la periferia, y la médula renal, la más interna; es rojiza y presenta estructuras en forma de cono invertido cuyo vértice termina en las papilas renales. A través de estas estructuras la orina es transportada antes de ser almacenada en la pelvis renal.

La unidad estructural y funcional del riñón es la nefrona, compuesta por un corpúsculo renal, que contiene glomérulos, agregaciones u ovillos de capilares, rodeados por una capa delgada de revestimiento endotelial, denominada cápsula de Bowman y situada en el extremo ciego de los túbulos renales. Los túbulos renales o sistema tubular transportan y transforman la orina en lo largo de su recorrido hasta los túbulos colectores, que desembocan en las papilas renales.

Fisiología renal

La orina se forma en los glomérulos y túbulos renales, y es conducida a la pelvis renal por los túbulos colectores. Los glomérulos funcionan como simples filtros a través de los que pasan el agua, las sales y los productos de desecho de la sangre, hacia los espacios de la cápsula de Bowman y desde allí hacia los túbulos renales. La mayor parte del agua y de las sales son reabsorbidas desde los túbulos, y el resto es excretado como orina. Los túbulos renales también eliminan otras sales y productos de desecho que pasan desde la sangre a la orina. La cantidad normal de orina eliminada en 24 horas es de 1,4 litros aproximadamente, aunque puede variar en función de la ingestión de líquidos y de las pérdidas por vómitos o a través de la piel por la sudoración.

Los riñones también son importantes para mantener el balance de líquidos y los niveles de sal así como el equilibrio ácido-base. Cuando algún trastorno altera estos equilibrios el riñón responde eliminando más o menos agua, sal, e hidrogeniones (iones de hidrógeno). El riñón ayuda a mantener la tensión arterial normal; para ello, segrega la hormona renina y elabora una hormona que estimula la producción de glóbulos rojos (eritropoyetina).

Enfermedades del riñón

La nefritis, o inflamación del riñón, es una de las enfermedades renales más frecuentes. Sus características principales son la presencia en la orina, en el examen microscópico, de albúmina (lo que se denomina albuminuria), hematíes y leucocitos, y cilindros hialinos o granulosos. Es mucho más frecuente en la infancia y adolescencia que en la edad adulta.

La forma más común de nefritis es la glomerulonefritis, que aparece con frecuencia entre las tres y las seis semanas después de una infección estreptocócica debido al mecanismo inmunológico (anticuerpos frente al estreptococo que dañan proteínas específicas del glomérulo) (véanse conceptos básicos del sistema inmunológico). El paciente sufre escalofríos, fiebre, cefalea, dolor lumbar, hinchazón o edema de la cara, en especial alrededor de los ojos, náuseas y vómitos. La orina puede ser escasa y de aspecto turbio. El pronóstico suele ser positivo y la mayoría de los pacientes se recuperan sin secuelas, aunque en algunos casos evolucionan hacia una nefritis crónica. En este tipo de nefritis la lesión renal progresa durante años en los que el paciente está asintomático. Sin embargo, al final hay uremia (urea en sangre) e insuficiencia renal. Existe además otro grupo de glomerulonefritis de causa desconocida, quizá autoinmune, que tienen peor pronóstico y evolucionan con más rapidez hacia la insuficiencia renal.

Otro trastorno frecuente es el denominado síndrome nefrótico, en el que se pierden grandes cantidades de albúmina por la orina debido al aumento de la permeabilidad renal, con edema generalizado, aumento del colesterol en la sangre y un flujo de orina casi normal.

La hidronefrosis es el resultado de la obstrucción del flujo de orina en la vía excretora, que casi siempre es consecuencia de anomalías congénitas de los uréteres o de una hipertrofia prostática. La nefroesclerosis, o endurecimiento de las pequeñas arterias que irrigan el riñón, es un trastorno caracterizado por la presencia de albúmina, cilindros, y en ocasiones hematíes o leucocitos en la orina (hematuria y leucocituria). Por lo general se acompaña de enfermedad vascular hipertensiva. La lesión fundamental es la esclerosis de las pequeñas arterias del riñón con atrofia secundaria de los glomérulos y cambios patológicos en el tejido intersticial.

Los cálculos renales, o piedras en el riñón, se pueden formar en éste o en la pelvis renal por depósitos de cristales presentes en la orina. La mayoría de ellos son cristales de oxalato de calcio. La infección o una obstrucción, pueden desempeñar un importante papel en su formación. En algunas ocasiones aparecen cuando el nivel de calcio en la sangre se eleva de forma anormal como en los trastornos de las glándulas paratiroides. En otros casos aparecen cuando el nivel de ácido úrico en la sangre es demasiado alto (véase Gota), por lo general debido a una dieta inadecuada y un consumo excesivo de alcohol. La ingestión excesiva de calcio y oxalato en la dieta, junto con un aporte escaso de líquidos, pueden favorecer también la aparición de cálculos. Sin embargo, en la mayoría de los casos la causa es desconocida. Los cálculos pueden producir hemorragia, infección secundaria u obstrucción. Cuando su tamaño es pequeño, tienden a descender por el uréter hacia la vejiga asociados con un dolor muy intenso. El dolor cólico producido por los cálculos requiere tratamiento con analgésicos potentes o espasmolíticos, y puede aparecer de forma súbita tras el ejercicio muscular. Una vez que el cálculo alcanza la vejiga, es posible que sea expulsado por la orina de forma inadvertida, desapareciendo el dolor. Si el cálculo es demasiado grande para ser expulsado, es necesario recurrir a la cirugía o a la litotricia, procedimiento que utiliza ondas de choque generadas por un aparato localizado fuera del organismo, para desintegrar los cálculos.

La uremia es la intoxicación producida por la acumulación en la sangre de los productos de desecho que suelen ser eliminados por el riñón. Aparece en la fase final de las enfermedades crónicas del riñón y se caracteriza por somnolencia, cefalea (dolor de cabeza), náuseas, insomnio, espasmos, convulsiones y estado de coma. El pronóstico es negativo, sin embargo, el desarrollo de las diferentes técnicas de diálisis periódica en la década de 1980, cuyo objetivo es eliminar de la sangre los productos de desecho y toxinas, y la generalización de los trasplantes de riñón han supuesto un gran avance para estos pacientes.

La pielonefritis es una infección bacteriana del riñón. La forma aguda se acompaña de fiebre, escalofríos, dolor en el lado afectado, micción frecuente y escozor al orinar. La pielonefritis crónica es una enfermedad de larga evolución, progresiva, por lo general asintomática (sin síntomas) y que puede conducir a la destrucción del riñón y a la uremia. La pielonefritis es más frecuente en diabéticos y más en mujeres que en hombres.

El tumor de Wilms, que es un tumor renal muy maligno, es más frecuente en los niños pequeños. Los últimos avances en su tratamiento han conseguido la curación de muchos niños con esta enfermedad. En el lupus eritematoso sistémico, que afecta sobre todo a mujeres en la cuarta década de la vida, el organismo produce anticuerpos que lesionan el riñón.

REPRODUCCIÓN HUMANA

No existe ninguna definición sencilla de la vida. No es un concepto abstracto, puesto que no existe vida sino seres vivos. Para diferenciarlos de los objetos inanimados se debe recurrir a un conjunto de características que le son particulares, como presentar metabolismo, responder a estímulos, tener movimiento, reproducirse, crecer y desarrollarse, adaptarse y evolucionar. Además, los seres vivos se distinguen porque sus componentes están organizados simultáneamente en los niveles molecular, celular, organismo y poblacional.

Los seres vivos presentan una gran variedad de funciones que les permiten asegurar las condiciones propicias para perpetuarse. La habilidad para tomar la materia y la energía del medio para transformarlas y satisfacer sus necesidades, el movimiento, la capacidad de respuesta frente a los estímulos, el crecimiento, la reproducción y la adaptación, son funciones comunes a todos los seres vivos.

Una característica notable de los seres vivos es la producción de nuevas generaciones en virtud de su reproducción. Desde el punto de vista del individuo y de las células que lo forman, la supervivencia es lo más importante en su vida. Sin embargo, desde el punto de vista de las especies, la supervivencia del individuo no es importante a menos que este se reproduzca. Aun cuando los individuos de una especie vivieran durante siglos, la especie se extinguiría si no se reprodujeran algunos de sus individuos.

En el ser humano la capacidad de reproducción es sexual. Esta es una de las características biológicas que más ha incidido en el desempeño de la especie humana. Los aparatos reproductores masculino y femenino se especializan en producir descendencia con diversidad genética a través de la reproducción sexual, en la cual los genes de dos individuos de sexos opuestos se combinan al azar con cada nueva generación. La diversidad genética es la base de la selección natural; conforme las condiciones del medio se transforman por la evolución, los rasgos genéticos sobrevivientes de los individuos dentro de una población se propagarán.

LOS GAMETOS

El proceso reproductivo se inicia con la producción de las células que participan en la reproducción o gametos. Genéticamente, los gametos son células germinales o células sexuales, son células reproductoras funcionales. Los gametos de la mujer son los huevos y en los hombres son los espermatozoides. Los gametos son células haploides, cada una con un medio complemento (23 cromosomas individuales) del material genético. La fertilización de la célula del huevo el óvulo por la célula del semen un espermatozoide, produce una célula diploide normal, el cigoto, en el cual los cromosomas del óvulo se aparejan con aquéllos del espermatozoide, de esta manera, se realiza la diversidad genética.

El proceso por el cual las células de las gónadas u órganos reproductores primarios (ovarios y testículos) se transforman en gametos (óvulos o espermatozoides) se denomina genéricamente como gametogénesis. Esta se subdivide en dos tipos: la espermatogenesis es el proceso por el cual las células del semen se producen en los testículos del hombre. La ovogénesis es el proceso por el cual se producen óvulos en los ovarios de la mujer. Ambos procesos incluyen un tipo especial de división celular llamada meiosis.

En la oogénesis se forman los óvulos maduros a partir de la ovogonia o célula primitiva. Por su parte la espermatogénesis da lugar a la producción de espermatozoides a partir de las espermátides o gametos primitivos. En el hombre la gametogénesis tarda alrededor de 70 días y en la mujer 28.

El sistema reproductor se caracteriza por el desarrollo latente; es decir, sólo llega a ser funcional cuando se logra un cierto grado de crecimiento físico. El crecimiento corporal y el estímulo de la maduración reproductiva se regulan de manera hormonal. Aunque se forman durante la etapa prenatal, los órganos reproductores de ambos sexos se hallan desarrollados de manera incompleta y se mantienen así hasta la pubertad, durante la adolescencia temprana. La adolescencia es el periodo de crecimiento y desarrollo entre la niñez y la etapa adulta; comienza alrededor de los 10 años de edad en las mujeres y de los 12 en los varones. La mayoría de las personas alcanza su altura adulta y son físicamente maduros a los 20 años de edad.

La fertilización consiste en la fusión del material genético aportado por los gametos. La fecundación natural se inicia durante la cópula o coito, el acto o relación sexual, que es cuando el hombre deposita en la vagina el semen. El coito mantiene viable el espermatozoide eyaculado, es decir, la capacidad de fertilizar un óvulo. Cuando se expone al aire, el semen eyaculado se diseca y muere en pocos minutos; su descarga mediante el órgano copulatorio (el pene) en la vagina, durante el coito, mantienen el espermatozoide vivo hasta por 5 días.

Las Gónadas y Los Órganos Sexuales Secundarios

Las gónadas o los órganos sexuales primarios, son los testículos en el varón y los ovarios en la mujer. Las gónadas funcionan como glándulas mixtas en la medida en que producen ambas hormonas y gametos. Los órganos sexuales secundarios o accesorios son aquellas estructuras que maduran en la pubertad y que son esenciales en el cuidado y transporte de gametos. Las características sexuales secundarias son rasgos que se consideran de atracción sexual.

La pubertad es el periodo de desarrollo cuando los órganos logran ser funcionales debido al aumento de la liberación de hormonas sexuales, en el varón la testosterona y en la mujer el estradiol y otros estrógenos.

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Tipos de Respiración Celular

RESPIRACIÓN CELULAR Y CICLO CELULAR

RESPIRACIÓN CELULAR

I.DEFINICIÓN:

Son oxidaciones biológicas de los compuestos orgánicos, principalmente de la molécula de glucosa que realiza la célula con la finalidad de obtener, liberar y almacenar energía bajo la forma de ATP.

II.TIPOS DE RESPIRACIÓN CELULAR:
1.Respiración aeróbica: es la oxidación total de la molécula de glucosa en presencia de oxígeno molecular hasta la formación de dióxido de carbono (CO₂), agua y energía, a menudo 36 ATP.

Este proceso se inicia en el citosol del citoplasma por medio de la glucolisis que genera 2 ATP como ganancia neta y termina en las mitocondrias a través del Ciclo de Krebs que produce 2 ATP (Un ATP 4en cada vuelta) y la fosforilación oxidativa que da generalmente 32 ATP.

2. Respiración anaeróbica: Es la oxidación parcial de la glucosa en ausencia de oxígeno molecular hasta la formación de ácido láctico, etanol o algún otro intermediario orgánico y la obtención de 2 ATP de ganancia neta.

Este proceso también se conoce con el nombre de Fermentación.

Entre los tipos de fermentación tenemos:

a) Fermentación Láctica: Es realizado por algunas bacterias; la célula muscular cuando está en deuda de oxígeno y glóbulos rojos. Produce 2 moléculas de ácido láctico y 2 ATP como ganancia neta a partir de una molécula de glucosa.

b) Fermentación Alcohólica: Se lleva a cabo en las levaduras (hongos unicelulares) es la base de la producción de la cerveza, vino y otras bebidas alcohólicas. Además la producción de CO₂ es aprovechado en la industria panadera para hacer que la masa se levante . da lugar a 2 moléculas de alcohol etílico más dos moléculas de dióxido de carbono y una ganancia neta de 2 ATP a partir de una molécula de glucosa.

En esta vía diferencia de la anterior en 2 pasos adicionales, cada piruvato se transforma en etanol; en el primero, el piruvato por una reacción de descarboxilación se transforma en acetaldehído liberándose una molécula de CO₂.

En el segundo paso cada acetaldehído se reduce a etanol de modo similar a la reacción vista en la fermentación láctica.

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LA CÉLULA

I. QUÉ ES UNA CELULA:

De acuerdo a la teoría celular la célula es la unidad anatómica, fisiológica y genética de un organismo vivo.

II. UN POCO DE HISTORIA:
La célula fue descubierta por Robert Hooke en 1665 al estudiar un pedazo de corcho o tejido suberoso (células muertas).
En 1674, Leeuwenhoek observó por primera vez a una célula viva al descubrir a los protozoarios investigando una gota de agua estancada.
En 1831, Robert Brown descubrió al núcleo al estudiar la epidermis de la orquidea.
En 1838-39 Matías Schleiden y Theodor Schwann crearon la teoría celular que afirma lo siguiente. “Los organismos vivos están constituidos por células”. Esta teoría fue ampliada por el Virchow en 1855 quien añade. “Omnis cellulae é cellulae” lo que significa que toda célula proviene de otra célula.
El papel del núcleo como vehículo de la herencia fue descubierto por el científico alemán Haeckel en 1866
Posteriormente se fueron descubriendo las distintas estructuras que componen a la célula.

III. CÓMO SE CLASIFICAN LAS CELULAS

De acuerdo a su grado de evolución o desarrollo pueden ser:

1. Célula Procariótica: Es una célula primitiva que carece de envoltura nuclear y organelas membranosas. Esta célula se presenta en los organismos del Reino Monera.

2. Célula Eucariótica: Comprende a toda célula animal y vegetal que presenta un verdadero núcleo ya que tiene nucleolo y membrana nuclear que separa al material genético del citoplasma en donde se observan un sistema de endomembranas, organelas, organoides, e inclusiones citoplasmáticas. La célula animal a diferencia de la célula vegetal no tiene Pared Celular, Plastidios, Glioxisomas y Vacuoma pero posee Glucocalix, Lisosomas secundarios y centriolos

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA PROCARIÓTICA Y EUCARIÓTICA

CARACTERÍSTICAS	CÉLULA PROCARIÓTICA	CÉLULA EUCARIÓTICA
Envoltura nuclear ADN Nucleolo División celular Ribosoma Endomembranas	Ausente Desnudo Ausente Amitosis Pequeños (7OS) Ausentes	Presente Con proteínas Presente Mitosis – Meiosis Grandes (8OS) Presentes

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA

IV. ESTRUCTURA DE LA CÉLULA EUCARIOTA:

Una célula Eucariota posee las siguientes partes:

1. ENVOLTURA CELULAR: La célula eucariótica presenta cubiertas de protección conocidas como:

a) PARED CELULAR.- Es la Envoltura propia de la célula vegetal conocida también como Membrana Celulósica que se origina a partir del Fragmoplasto por actividad del Golgisoma

En el caso de los vegetales está constituida principalmente por celulosa, hemicelulosa y pectina. Presenta poros y comunicaciones Intercelulares o Plasmodesmos que permiten el intercambio de moléculas y diversos materiales de una célula a otra.

FUNCIÓN: La Pared Celular sirve de protección contra los daños mecánicos y cambios osmóticos.

b) GLUCOCALIX.- Es la envoltura de la célula animal formada por Glucoproteínas, glucolipidos y Acido hialurónico.

FUNCIÓN: Sirve de protección y en especial permite el reconocimiento celular por afinidad molecular.

2. MEMBRANA PLASMÁTICA

Llamada también Membrana Celular la cual es originada por actividad del Golgisoma y está constituida por proteínas, lípidos. Además en la célula animal existen carbohidratos.

La estructura de la Membrana celular es explicada por la teoría del Mosaico Fluido propuesta por Singer y Nicholson (1972). Este modelo incluye. Proteínas Periféricas e Integrales y una bicapa de Fosfolípidos. Además hay colesterol en la Membrana de la Célula animal. Es más principalmente los lípidos experimentan movimientos laterales que brindan su fluidez.

FUNCIÓN:

La Membrana Plasmática presenta permeabilidad selectiva o diferencial, es decir regula el pasaje de iones y moléculas dando lugar a dos tipos de mecanismos de transporte:

Transporte Pasivo.- Es un mecanismo que no requiere del gasto de energía proporcionado por el ATP, porque el pasaje de iones o moléculas se produce a favor de la gradiente de concentración. Comprende: Difusión de gases, difusión de iones y difusión del agua (ósmosis).

Transporte Activo.- Es un mecanismo que necesita del gasto de energía proporcionado por el ATP, porque el pasaje de iones o moléculas se realiza en contra de la gradiente de concentración. Comprende:

a) Bomba de Sodio y Potasio.- Es un mecanismo que permite la expulsión de 3 iones sodio y la incorporación de 2 iones potasio lo cual facilita la repolarización de la Membrana Celular.

b) Endocitosis.- Es un tipo de transporte en masa que conlleva a la incorporación de sustancias de naturaleza sólida (Fagocitosis: realizado por los leucocitos y amebas) o disuelta en una gota de agua (Pinocitosis).

c) Exocitosis.- Es otro tipo de transporte en masa que facilita la expulsión de catabolitos o de sustancias de utilidad para el organismo como son las hormonas liberadas por las células endocrinas usando este mecanismo.

DIFUSIÓN FACILITADA.- Es un mecanismo especial de transporte ya que nesecita de una proteina transmembranosa (Permeasa) para el pasaje de ciertos iones y moléculas como la glucosa, aminoácidos entre otros.

CÉLULA VEGETAL

CÉLULA ANIMAL

CITOPLASMA

Es la región celular comprendida entre la membrana Plasmática y la envoltura nuclear. Presenta naturaleza coloidal por lo tanto goza de tixotropía, movimiento Browniano y efecto Tyndall. El citoplasma comprende:

a) CITOSOL: es la parte soluble del citoplasma, además de agua posee iones, pocos azúcares, ácidos grasos, aminoácidos, proteínas principalmente enzimas y cientos de moléculas orgánicas que resultan de la actividad celular.

b) SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS: Llamado también sistema vacuolar. Incluye:

1. Retículo Endoplasmático.- Está constituido por compartimientos membranosos interconectados por microtúbulos. Se conocen dos tipos:

a) Retículo Endoplasmático Liso.- Denominado también retículo Endoplasmático Agranular. Carece de ribosomas.

FUNCIÓN: Se encarga de la síntesis y transporte de lípidos en especial de esteroides. Además realiza la detoxificación celular y la glucogenolisis.

b) Retículo Endoplasmático Rugoso.- Llamado también Retículo Endoplasmático Granular debido a la presencia de Ribosomas adosados a su membrana.

FUNCIÓN: Realiza la sintesis y transporte de proteínas y origina la envoltura nuclear.

2. Golgisoma.- Llamado antes aparato de Golgi, está formado por sáculos membranosos denominados Dictiosomas que se encargan de almacenar y transformar diversas sustancias.

FUNCIÓN: Durante la Secreción Celular origina a las vesiculas de Golgi o Lisosomas primarios. También forma la envoltura Celular y la Membrana Plasmática.

3.Envoltura Nuclear.- Es originada por el retículo Endoplasmático Rugoso y separa al citoplasma del nucleoplasma.

FUNCIÓN: Permeabilidad selectiva.

a) ORGANELAS.- Son estructuras celulares que presentan membrana. Comprenden:

1. Mitocondrias.- Son organelas que presentan dos membranas: externa e interna. Esta última posee modificaciones llamadas crestas Mitocondriales en donde se ubican las unidades o enzimas respiratorias encargadas de la fosforilación oxidativa. Entre ambas membranas existe un compartimiento conocido como cámara externa y la Membrana interna delimita una cavidad denominada Mitosol, matriz Mitocondrial o cámara interna donde encontramos ADN circular, Ribosomas y las Enzimas para el Ciclo de Krebs entre otros compuestos.

FUNCIÓN: Interviene en la respiración celular aeróbica.

2. Plastidios.- Son organelos exclusivos de la célula vegetal. Por la presencia o ausencia de pigmentos se clasifican en:

a) Leucoplastos.- Carecen de pigmentos y se especializan en almacenar sustancias de reserva como el almidón, aceites y proteínas. Predominan en las células de la raíz y tallo.

b) Cromoplastos.- Presentan diversos pigmentos como la Xantofila (Amarrillo), Caroteno (Anaranjado); Licopeno (Rojo) y los que tienen Clorofila (Verde azulado o amarillento) reciben el nombre de Cloroplastos los cuales son los más importantes de la célula vegetal.

En un cloroplasto se observan las Membranas Externa e Interna. Esta última delimita una cavidad o Matriz llamada estroma en donde concentramos ADN circular, Ribosomas, Azucares, Almidón y Enzimas para la fase oscura de la fotosíntesis. También hay un conjunto de Membranas llamadas Tilacoides que forman los Grana que se unen a través de Lamelas. En las membranas tilacoides se realiza la fase luminosa de la Fotosíntesis.

FUNCIÓN: Realiza la Fotosíntesis

3. Citosomas.- Son organelas con una membrana simple. Comprende:

a) Lisosomas.- Son vesículas Membranosas que contienen enzimas hidrolíticas como las fosfatasas, lipasas, proteasas, ribonucleasas y desoxiribonucleasas entre otras.

Los lisosomas primarios son originados por el Golgisoma y contienen zimógenos o enzimas inactivas mientras que los lisosomas secundarios resultan de la unión del lisosoma primario y la vacuola fagocítica o pinocítica.

FUNCIÓN: Se encargan de la digestión celular o intracelular razón por la cual también se llaman vacuolas digestivas. Además los lisosomas realizan autofagia durante el ayuno celular y autolisis en la vejez celular.

c) Peroxisomas.- Son vesículas Membranosas que contienen la enzima Peroxidasa.

FUNCIÓN: Transformar el agua oxigenada en agua y oxigeno molecular evitando el daño celular. También interviene en la fotorespiración.

d) Glioxiosomas.- Son vesículas Membranosas exclusivas de la célula vegetal que contienen las enzimas de la vía del glioxilato.

FUNCIÓN: Transformar los aceites en azúcares sobre todo durante la germinación de la semilla a través del ciclo del glioxilato..

4. Vacuolas.- En la célula vegetal adulta se fusionan formándose una vacuola de gran tamaño llamada Vacuoma que contiene la savia celular que incluye agua, ales, azúcares y pigmentos.

FUNCIÓN: Esta organela colabora en la regulación de la presión osmótica y turgencia.

b) ORGANOIDES.- Son estructuras celulares que carecen de Membrana comprende:

1. Ribosomas.- Están constituidos por dos subunidades, una de mayor tamaño que la otra. Cada una de éstas subunidades presenta ARN Ribosomial más proteínas.

FUNCIÓN:Los Ribosomas se encargan de la síntesis de proteínas y enzimas.

Grafico.

2. Centriolos.- Son dos estructuras cilíndricas dispuetas perpendicularmente cerca del núcleo. Están ausentes en la célula vegetal. En un corte transversal de un centriolo se observa que está formado por nueve tripletes de microtúbulos los cuales a su vez están constituidos por una proteín llamada tubulina.

FUNCIÓN:Los centriolos durante la división celular intervienen en la formación del huso Acromático o Aparato Mitótico.

3. Microtúbulos, Microfilamentos y Filamentos Internos: Son estructuras tubulares que constituyen el citoesqueleto que mantiene la forma celular y están formados por proteínas.

FUNCIÓN: Los Microtúbulos intervienen en la formación de los cilios, flagelos, cuerpo basal y centriolos mientras que los microfílamentos participan en el movimiento Ameboide. Y los Filamentos intermedios dan la forma nuclear y mantienen la forma celular.

4. Cilios y Flagelos.- Son estructuras tubulares que se originan en el cuerpo basal y están formados por Microtúbulos dispuestos en nueve diadas periféricas y dos microtúbulos simples y centrales que se observan al hacer un corte transversal.

FUNCIÓN: Los cilios y flagelos facilitan la locomoción de los protozoarios ciliados y flagelados.

c) INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS.- El metabolismo celular de las diversas células permite acumular sustancias a manera de granulos como por ejemplo los granulos de glucógeno forman los llamados glicosomas entre otros. En la célula vegetal se observa almacenamiento de sales minerales en forma de cirstales como los rafidios.

NÚCLEO

Es la parte primordial de la célula y durante la interfase se observa la siguiente estructura:

Envoltura Nuclear.- Llamada también carioteca. Está formada por las membranas externa e interna, separadas por un espacio perinuclear. La membrana externa posee ribosomas. Esta envoltura presenta numerosos poros nucleares que en cierta forma controlan el pasaje de sustancias desde el citoplasma o viceversa.

Nucleoplasma.- Denominado también carioplasma. Presenta principalmente una desoxiribonucleoproteína llamada cromatina formada por ADN más Histonas.

Nucleolo.- Está formado por ARN Ribosomial más fosfoproteínas. Se encarga de la formación de los Ribosomas por lo tanto dirige la síntesis de proteínas. También controla el proceso de transcripción o formación de ARN.

Cromosomas.- Son estructuras que se observan durante la división celular a consecuencia de la condensación de la cromatina y están formados por unidades estructurales denominados nucleosomas. En un cromosoma se observan generalmente dos brazos que forman la cromátide o cuerpo del cromosoma en donde el superenrollamiento del ADN se llama Cromonema y las histonas condensadas como gránulos reciben el nombre de Cromómeros.

Tipos de Cromosomas:

a) Metacéntricos.

b) Submetacéntricos.

c) Acrocéntricos.

d) Telocéntricos.

e) También se conoce un tipo especial llamado cromosoma satélite.

Cariotipo: Características de los cromosomas de un individuo o célula que se refiere al número, tipo, tamaño y forma el número cromosómico es constante en cada especie.

Por ejemplo el hombre presenta 46 cromosomas de los cuales 44 son cromosomas somáticos y los dos restantes son cromosomas sexuales siendo XX, en la mujer y XY, en los varones.

COMPARACIÓN ENTE CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL

CARACTERÍSTICAS	CÉLULA ANIMAL	CÉLULA VEGETAL
Núcleo DNA Organelas Cilios/Flagelos Pared Celular Fuente Principal de ATP	Presente Lineal Asociado a proteínas Todas, excepto plastos, vacuola y glioxisomas Presentes (de tubulina) Ausente Mitocondrias	Presente Lineal Asociado a proteínas Todas Ausentes Presente Mitocondrias y cloroplastos

I. EL METABOLISMO ES UNA CARACTERISTICA DE LOS SERES VIVOS

Se define como el conjunto de reacciones bioquímicas intracelulares que ocurren en la célula con la finalidad de transformar la materia y energía de una forma a otra.

Las reacciones químicas cumplen diversas funciones, dependiendo de la naturaleza del organismo. Las reacciones químicas consumen energía, la misma que se define como la capacidad de realizar un trabajo, incluyendo la síntesis de moléculas, y la generación de calor y luz.

II- LA ENERGÍA ES LA CAPACIDAD DE PRODUCIR TRABAJO:

Existen dos tipos de energía: Energía Cinética y Energía Potencial. Ambos tipos de energía pueden existir de muchas formas.

La Energía Cinética, o la energía de movimiento, incluye la luz (movimiento de fotones), el calor (movimiento de moléculas), la electricidad (movimiento de partículas con carga eléctrica) y el movimiento de objetos grandes.

La energía potencial, o energía almacenada, comprende la energía química almacenada en los enlaces que mantienen unidos a los átomos en las moléculas.

Para entender como rigen el flujo de energía y las interacciones con la materia, se requieren conocer dos cosas.

1. La cantidad de energía disponible.

2. La utilidad de la energía.

Estos son los aspectos de las leyes de la termodinámica.

La primera ley de termodinámica establece dentro de cualquier sistema aislado, la energía no puede crearse o destruirse, aunque puede cambiar de forma; por ejemplo de energía química a energía calorífica. En otras palabras, dentro de un sistema aislado la cantidad usual de energía permanece constante. La primera ley recibe por lo tanto el nombre de Ley de la Conservación de la energía.

La segunda ley se relaciona con la utilidad de la energía. Esta ley establece que cualquier cambio en un sistema aislado ocasiona que la cantidad de energía útil concentrada disminuya, en otras palabras, la energía siempre se convierte de una forma útil en otra menos útil.

III. FLUJO DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS

Una reacción química se inicia con un conjunto de sustancias llamadas reactivos, y las convierten en otro conjunto, los productos. Todas las reacciones químicas se clasifican en una de dos categorías: exergónicas y endergónicas.

Una reacción es Exergónica (del griego “que libera energía”), si los reactivos tienen más energía que los productos. Como consecuencia, la reacción libera energía.

De manera que una reacción Exergónica puede proporcionar energía suficiente para realizar una reacción que requiere energía, es decir una reacción Endergónica. Así, en el caso de la fotosíntesis, la reacción exergónica sucede en el sol y la reacción endergónica se lleva a cabo en la planta.

El hecho de que la luz solar contiene más energía de la utilizada para realizar la fotosíntesis es un ejemplo de una regla general de las reacciones acopladas. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, no toda la energía liberada por una reacción exergónica puede utilizarse para realizar una reacción endergónica, cierta energía se pierde en el medio en forma de calor y en el movimiento de las moléculas: Por lo tanto en las reacciones acopladas, la reacción exergónica siempre libera más energía que la consumida para efectuar la reacción endergónica.

Los organismos vivos son los principales químicos que utilizan constantemente la energía liberada por las reacciones exergónicas (como la del desdoblamiento químico de los alimentos) para ejecutar reacciones endergónicas (como la actividad cerebral, el movimiento o la síntesis de moléculas complejas). Las mitades exergónica y endergónica de las reacciones acopladas frecuentemente se realizan en lugares diferentes, así que debe haber alguna forma de transferir la energía de la reacción exergónica a la endergónica. Dicha transferencia se realiza por medio de moléculas portadoras de energía, de las cuales la más común es la adenosina trifosfato o ATP. Hasta aquí, hemos tratado a las reacciones químicas como si siempre sucedieran en una dirección, sin embargo esto no es así, la mayoria de las reacciones químicas son reversibles.

IV. CONTROL DEL METABOLISMO DE LAS CÉLULAS

La reacciones químicas dentro de la célula están rígidas por las mismas leyes termodinámicas que controlan cualquier reacción. La bioquímica de las células está adoptada de tres maneras:

1. Las células regulan las reacciones químicas mediante el uso de catalizadores proteicos llamados enzimas.

2. La células asocian reacciones haciendo que las reacciones endergónicas que requieren energía se realicen con la energía liberada por la reacciones exergónicas.

3. Las células sintetizan moléculas portadoras de energía que capturan la energía de las reacciones exergónicas y la llevan a las reacciones endergónicas.

V. EL ATP EL PRINCIPAL PORTADOR DE ENERGÍA EN UNA CÉLULA:

Adenosin Trifosfato (ATP)

En los seres vivos, el ATP es la fuente inmediata de energía (no sirve para su almacenamiento), estando formada por una molécula de adenosina (adenina + ribosa) y tres grupos fosfato, unidos entre sí mediante 2 enlaces de alta energía.

El ATP se sintetizo utilizando le energía liberada durante las reacciones catabólicas y su hidrólisis es una reacción altamente exergónica catalizada por una enzima llamada ATPasa.

La estructura química del ATP se presenta como sigue:

IMAGEN Enlaces De Alto Nivel Energético

LOS PORTADORES DE ELECTRONES TAMBIÉN TRANSFIEREN ENERGÍA EN EL INTERIOR DE LA CÉLULA: Reacciones de óxido-reducción

Todas las reacciones químicas implican transferencias de electrones, desde un dador hacia un aceptor, donde la molécula que los cede o pierde se oxida y la que los recibe o gana se reduce; dado que ambos procesos ocurren simultáneamente, se les llama reacciones redox.

Generalmente en las células, las moléculas se oxidan por sustracción de átomos de hidrógeno con su respectivo electrón, proceso que se lleva a cabo por acción de una enzima deshidrogenasa y las coenzimas intervienen en el transporte de electrones, funcionando como aceptores en su forma oxidada (NAD⁺, FAD, NADP⁺ respectivamente) y como dadores en su forma reducida (NADH+ H⁺, FADH₂ NADPH + H⁺respectivamente).

VII. ETAPAS DEL METABOLISMO:

1. ANABOLISMO: Es una etapa de síntesis que permite formar moléculas complejas a partir de sustancias simples. Ejemplo: Fotosíntesis.

2. CATABOLISMO: Es una etapa de degradación en donde las moléculas complejas se convierten en moléculas simples. Ejemplo: Respiración Celular.

VIII. TIPOS DE METABOLISMO:

1. Metabolismo energético: Recordemos que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma y en el mundo biológico la energía es obtenida a partir del sol por medio de la clorofila de la célula vegetal y transformada en energía química a través de la fotosíntesis mientras que la célula animal obtiene su energía oxidando a los compuestos orgánicos en especial a la molécula de glucosa por medio de la respiración celular. En cualquiera de las formas la energía obtenida es almacenada en gran parte bajo la forma de ATP.

Pi: Fósforo inorgánico

2. Metabolismo plástico: Recordemos que la materia no se crea ni se destruye solo se transforma y las células constantemente intercambian materiales con su entorno.

La célula vegetal es autotrófica es decir tiene la capacidad de formar sus alimentos y de ellos consigue las proteínas (alimentos plásticos) los cuales son indispensables para renovación y reparación de las estructuras biológicas mientras que la célula animal como la heterotrófica las obtiene de su dieta.

FOTOSÍNTESIS

1. DEFINICIÓN:

Es un proceso anabólico intracelular realizado por los organismos que poseen clorofila por medio de la cual atrapan la energía luminosa y la transforman en energía sintetizando principalmente glucosa y almidón a partir de sustancias simples como el agua y anhídrido carbónico.

2. IMPORTANCIA DEL PROCESO

La importancia de la Fotosíntesis radica en dos aspectos:

1.- Producción de compuestos orgánicos

2.- Liberación de oxígeno.

3. ECUACIÓN GENERAL:

Todo el proceso de la fotosíntesis puede resumirse a través de la siguiente ecuación química:

4. LOCALIZACIÓN DE LA FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis es realizada en mayor grado por las hojas y tallos verdes a nivel de los cloroplastos de las células.

5. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis comprende dos fases

Ø Fase Luminosa: requiere de luz

Ø Fase Oscura: no requiere de luz

a) FASE LUMINOSA

Ocurre en los tilacoides del cloroplasto en presencia de la luz que es atrapada por los fotosistemas I y II

La llegada de los fotones de la luz desencadenan los siguientes procesos:

1. Fotólisis del Agua (reacción de Hill):

2. Reducción del NADP:

3. Fotofosforilación oxidativa no cíclica y cíclica

En resumen la energía luminosa queda convertida en energía química bajo la forma de ATP y NADPH₂ que serán usados en la siguiente fase.

IMAGEN ATP y NADPH

IMAGEN ESTROMA

b) FASE OSCURA: Ciclo de Calvin

Llamada también así, en honor de Melvin Calvin una de las personas que identificó las reacciones que forman el ciclo, por lo que en 1961 recibió un premio Nobel.

En esta etapa los productos generados en fase lumínica son utilizados en tres principales procesos:

Fijación de la molécula de CO₂ o carboxilación: El dióxido de carbono que ingresa a través de los estomas, se une con la Ribulosa difosfato (RuBP, molécula de 5 cabonos) para formar una molécula de 6 carbonos que es escindida en dos moléculas de 3-fosfoglicerato (PGA, de 3 carbonos). Puesto que el primer compuesto que se forma es una molécula de 3 carbonos (C₃), este ciclo es también denominado así.

La enzima que cataliza la reacción es la RuBP carboxilasa, proteína que constituye del 20 al 50% del contenido proteico del cloroplasto; su abundancia puede deberse a que es de muy lenta acción en comparación con otras, ya que cataliza sólo tres moléculas de substrato por segundo y las otras alrededor de mil.

Reducción del 3-fosfoglicerato: estas moléculas son reducidas utilizando el NAPDH y el ATP producidos en la fase lumínica, siendo transformadas en moléculas de Gliceraldehído 3-fosfato (PGAL, de 3 carbonos), a partir de las cuales puede producirse diferentes tipos de moléculas orgánicas.

Regeneración de la Ribulosa difosfato: procesos en el cual algunas de las moléculas de PGAL, se utilizan para reponer la RuBP, con consumo de ATP; esto ocurre cada tres vueltas de ciclo y se regenera tres moléculas de RuBP. En consecuencia, la ganancia neta de todo este proceso es una molécula de PGAL.

El esquema de la fase oscura de la fotosíntesis se muestra a continuación y la reacción global pude resumirse en la siguiente ecuación:

6CO₂ + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H₂O ® C₆H₁₂O₆ + 18 ADP + 18P₁ + 12 NADP⁺ + 6 H⁺

IMAGEN FASE OSCURA DE LA FOTOSINTESIS

Esquema del Ciclo de Calvin o Fase Oscura de la Fotosíntesis

TABLA COMPARATIVA DE LAS FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

CARACTERÍSTICAS	FASE LUMÍNICA	FASE OSCURA
1. Ubicación en las células de plantas.	En las membranas tilacoides	En el estroma
2. Materiales que se utilizan	Energía lumínica, pigmentos	CO₂ATP, NADPH, Ribulosa difosfato.
3. Productos finales	ÁTP, NADPH, O₂	Carbohidratos, ADP + Pi, NADP⁺
4. Mecanismo utilizado	La luz energiza a la clorofila que envía electrones que son transportados en una cadena de aceptores	El CO₂ se combina con la Ribulosa bifosfato para formar dos compuestos de 3 caronos que finalmente forman carbohidratos.

Etiquetas: Biología, La Célula, Portada

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