Examen Específico de Biología para Medicina USAC PDF

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Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Índice Niveles de organización de la vida.................................................................................... 4 Clasificación de la diversidad de la vida....................................................................... 6 Reino Monera............................................................................................................... 6 Reino Protista............................................................................................................... 8 Reino Fungi................................................................................................................... 9 Reino Plantae............................................................................................................... 9 Reino Animal............................................................................................................... 11 Características de los seres vivos............................................................................... 20 Moléculas biológicas.......................................................................................................... 23 Agua............................................................................................................................. 24 Sales minerales.......................................................................................................... 24 Gases........................................................................................................................... 24 Carbohidratos............................................................................................................. 24 Lípidos......................................................................................................................... 26 Proteínas..................................................................................................................... 27 La célula.............................................................................................................................. 32 Teoría celular.................................................................................................................. 32 Célula procariota............................................................................................................ 33 Célula eucariota.............................................................................................................. 34 Célula animal.................................................................................................................. 38 Célula vegetal................................................................................................................. 39 Estructura celular............................................................................................................... 44 Pared celular................................................................................................................... 44 Membrana celular.......................................................................................................... 44 Citoplasma...................................................................................................................... 44 Retículo endoplasmático........................................................................................... 44 Ribosomas.................................................................................................................. 45 Aparato de Golgi......................................................................................................... 45 Lisosomas................................................................................................................... 45 Peroxisomas............................................................................................................... 45 Mitocondrias................................................................................................................ 45 1 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Microtúbulos................................................................................................................ 45 Centrosoma................................................................................................................. 46 Vacuolas...................................................................................................................... 46 Plastidios..................................................................................................................... 46 Núcleo.............................................................................................................................. 46 Nucléolo....................................................................................................................... 46 Homeostasis y transporte celular.................................................................................... 48 Transporte celular.......................................................................................................... 50 Transporte activo........................................................................................................ 50 Transporte pasivo...................................................................................................... 50 Homeostasis celular...................................................................................................... 53 Respiración celular............................................................................................................ 55 ATP................................................................................................................................... 55 Función mitocondrial...................................................................................................... 55 Tipos de respiración celular.......................................................................................... 56 Respiración aerobia o aeróbica............................................................................... 56 Respiración anaerobia o anaeróbica....................................................................... 56 Fases de la respiración celular........................................................................................ 57 Glucólisis......................................................................................................................... 57 Ciclo de Krebs................................................................................................................ 57 Cadena transportadora de electrones........................................................................ 58 Reproducción celular......................................................................................................... 62 Mitosis.......................................................................................................................... 63 Meiosis......................................................................................................................... 66 Gametogénesis............................................................................................................... 69 Espermatogénesis...................................................................................................... 69 Ovogénesis................................................................................................................. 69 Herencia.............................................................................................................................. 72 Leyes de Mendel............................................................................................................ 74 Cuadros de Punnett................................................................................................... 77 Patrones de herencia.................................................................................................... 79 Herencia autosómica dominante............................................................................. 80 2 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Herencia autosómica recesiva................................................................................. 81 Herencia ligada al cromosoma X dominante......................................................... 82 Herencia ligada al cromosoma X recesiva............................................................. 84 Herencia mitocondrial................................................................................................ 86 Mutación de novo....................................................................................................... 87 Cromosomas....................................................................................................................... 89 ADN...................................................................................................................................... 92 Estructura del ADN............................................................................................................ 95 Replicación del ADN........................................................................................................100 Expresión y regulación de los genes........................................................................103 3 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Niveles de organización de la vida 1. Nivel molecular. Es el nivel abiótico o de la materia no viva. En este nivel se distinguen cuatro subniveles: 1.1. Subnivel subatómico. Lo constituyen las partículas subatómicas; es decir, los protones, electrones y neutrones. 1.2. Subnivel atómico. Constituido por los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción. 1.3. Subnivel molecular. Constituido por las moléculas; es decir, por unidades materiales formadas por la agrupación de dos o más átomos mediante enlaces químicos (ejemplos: O2, H2O), y que son la mínima cantidad de una sustancia que mantiene sus propiedades químicas. Distinguimos dos tipos de moléculas: inorgánicas y orgánicas. 1.4. Subnivel macromolecular. Está constituido por los polímeros que son el resultado de la unión de varias moléculas (ejemplos: proteínas, ácidos nucleicos). La unión de varias macromoléculas da lugar a asociaciones macromoleculares (ejemplos: glucoproteínas, cromatina). Por último, las asociaciones moleculares pueden unirse y formar organelos u orgánulos celulares (ejemplos: mitocondrias y cloroplastos). 2. Nivel celular. Incluye a la célula, unidad anatómica y funcional de los seres vivos. La más pequeña unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente. 3. Nivel pluricelular u orgánico. Incluye a todos los seres vivos constituidos por más de una célula. En los seres pluricelulares existe una división de trabajo y una diferenciación celular alcanzándose distintos grados de complejidad creciente: 3.1. Tejidos. También llamado nivel tisular. Es un conjunto de células muy parecidas que realizan la misma función y tienen el mismo origen. Por ejemplo, el tejido muscular cardíaco. 3.2. Órganos. Grupo de células o tejidos que realizan una determinada función. Por ejemplo, el corazón, es un órgano que bombea la sangre en el sistema circulatorio. 3.3. Sistemas. Es un conjunto de varios órganos parecidos que funcionan independientemente y están organizados para realizar una determinada función; por ejemplo, el sistema circulatorio. 3.4. Aparatos. Conjunto de órganos que pueden ser muy distintos entre sí, pero cuyos actos están coordinados para constituir una función. 4 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA 3.5. Individuo: Organismo formado por varios aparatos o sistemas. Es cualquier ser vivo perteneciente a una especie. 4. Nivel de población. Los seres vivos generalmente no viven aislados, sino que se relacionan entre ellos. 4.1. Población. Es un conjunto de individuos de la misma especie, que viven en una misma zona en un momento determinante y que se influyen mutuamente. 4.2. Comunidad. Es la relación entre grupos de diferentes especies. Es un conjunto de poblaciones de diferente especie que habitan en un espacio definido. 5. Nivel de ecosistema. Los ecosistemas son interacciones entre los organismos que viven juntos en un lugar determinado y entre los seres bióticos y su amiente abiótico. Las diferentes poblaciones que habitan en una misma zona en un momento determinado forman una comunidad o biocenosis. Las condiciones fisicoquímicas y las características del medio en el que viven constituyen el biotopo. Al conjunto formado por la biocenosis, el biotopo y las relaciones que se establecen entre ambos se denomina ecosistema. 6. Biósfera. Es la suma de todos los seres vivos tomados en conjunto con su medio ambiente. Son todos los organismos vivos que habitan en el planeta. En esencia, el lugar donde ocurre la vida, desde las alturas de nuestra atmósfera hasta el fondo de los océanos o hasta los primeros metros de la superficie del suelo. Dividimos a la Tierra en atmósfera (aire), litósfera (tierra firme), hidrósfera (agua), y biósfera (vida). Molecular Celular Pluricelular Población Ecosistema Biósfera Subatómico Tejidos Población Biocenosis Atómico Órganos Comunidad Biotopo Molecular Sistemas Macromolecular Aparatos Individuo 5 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Clasificación de la diversidad de la vida Una especie es un grupo de seres vivos que son físicamente similares y que pueden reproducirse entre sí, produciendo hijos fértiles. Un ser vivo es un organismo de alta complejidad que nace, crece, alcanza la capacidad para reproducirse y muere. Los dominios son el nivel taxonómico más alto en el que se clasifican a los seres vivos. Existen tres dominios en la naturaleza: Eubacteria El dominio Bacteria o Eubacteria incluye la mayoría de las bacterias, que por su forma pueden ser cocos, bacilos y espirilos. Se encuentran en diferentes medios: tierra, agua y aire, e incluso en interior de otros seres vivos. Pueden ser beneficiosas o perjudiciales. Archae El dominio Archae o Arqueobacterias incluye las bacterias antiguas y son similares a las primeras que aparecieron sobre la Tierra. Son procariotas unicelulares. Se encuentran en todo tipo de ambientes extremos como agua salada, manantiales de agua en ebullición, aguas con azufre o lugares sin oxígeno, en los que se produce gas metano. Eukarya Eukarya o Eucaria es el dominio de los organismos celulares con núcleo verdadero. Abarca desde organismos unicelulares hasta pluricelulares, en los que las diferentes células se especializan para distintas tareas. A su vez, los seres vivos se pueden clasificar en cinco reinos: Reino Monera El Reino Monera agrupa a todos los organismos procariotas y unicelulares. Estos organismos se nutren por absorción o por fotosíntesis. Se reproducen asexualmente. Integran este reino todas las bacterias. La mayoría de las enfermedades, como la neumonía, tuberculosis o el cólera son producidas por seres del Reino Monera. 6 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Son seres unicelulares procariotas con el ADN esparcido por toda la célula. No tienen núcleo. El reino monera se divide en bacterias y cianobacterias. BACTERIAS Son los organismos con las células más sencillas. Se encuentran bacterias en casi todos los sitios, en la tierra, aire, agua y como parásitos de otros seres vivos. Pueden ser autótrofas o heterótrofas. Algunas bacterias causan enfermedades, pero otras son inofensivas e incluso pueden ser beneficiosas para sus huéspedes (bacterias digestivas). CIANOBACTERIAS También conocidas como algas verdeazuladas, obtienen su energía a través de la fotosíntesis. Son autótrofas. 7 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Reino Protista El Reino Protista comprende a los organismos microscópicos unicelulares conocidos como eucariotas. Suelen ser más grandes que las bacterias y están dotados de movilidad. Los Protista son acuáticos, sean marinos, de agua dulce o habitantes de los tejidos húmedos de otros organismos. Estos seres contienen clorofila y son fotosintéticos. Pertenecen a este reino varios tipos de algas, musgos y protozoos. PROTOZOOS Son seres heterótrofos y unicelulares como la ameba, vorticela o el paramecio. Tiene partes móviles en sus cuerpos que les permiten desplazarse por su entorno, como los animales. Algunos protozoos originan enfermedades como el plasmodium (malaria) y tripanosomas (enfermedad del sueño). ALGAS Son un grupo de organismos autótrofos que pueden ser unicelulares o multicelulares. Suelen ser verdes y pueden crear su propia comida gracias a la fotosíntesis, como las plantas. Están formados por células no especializadas y carecen de órganos. 8 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Reino Fungi El Reino Fungi agrupa a los hongos comunes y organismos unicelulares o multicelulares eucariotas. Los hongos obtienen su alimento absorbiendo los nutrientes de la materia descompuesta. Crecen en lugares oscuros y sombreados. Forman esporas que tienen gran resistencia al calor y a la sequedad. Algunos hongos viven sobre vegetación. Otros son parásitos altamente especializados que viven a expensas de animales y seres humanos. Reino Plantae El Reino Plantae comprende a los organismos multicelulares eucariotas y son todas las plantas que existen en nuestro planeta. Ellas son las que producen los alimentos que consumimos los animales y seres humanos. Sin ellas no existiría nuestra forma de vida. También producen fibras, carbón y muchos materiales de utilidad. Las plantas poseen la capacidad de transformar la energía solar en alimento y, además, producir oxígeno, a través de la fotosíntesis. Este reino está formado por todas las plantas. Las plantas son seres vivos eucariotas, es decir, sus células tienen núcleo claramente diferenciado. Sus células forman tejidos. Sus características principales son: Son seres autótrofos, es decir, son los únicos seres capaces de fabricar su propio alimento No pueden desplazarse de un lugar a otro. No tienen órganos de los sentidos, aunque responden a ciertos estímulos: Las raíces crecen hacia el suelo y buscan el agua y los tallos crecen hacia la luz. 9 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Existen plantas con semillas y sin semillas. Las plantas sin semillas son plantas que no tienen flores y no producen semillas. Se reproducen a través de esporas. Ejemplos: musgos y helechos. Las plantas con semillas son las más abundantes. La mayoría de las plantas, como el peral o el manzano, tienen flores, y todas ellas se reproducen por semillas. Las flores de estas plantas tienen una parte masculina y otra parte femenina. Se dividen en angiospermas y gimnospermas. Gimnospermas: Normalmente, tienen piñas en lugar de flores, las semillas no están en el interior de frutos. Ejemplos: Pinos y abetos. Angiospermas: Tienen flores y sus semillas en el interior de los frutos. Ejemplos: Manzano, naranjo, etc. 10 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Reino Animal Todos los animales son organismos eucariotas, multicelulares y heterótrofos, es decir, incapaces de producir su propio alimento. Sus células carecen de pigmentos fotosintéticos, de modo que los animales obtienen sus nutrientes devorando otros organismos. Su modo de reproducción suele ser sexual. Los animales complejos tienen un alto grado de especialización en sus tejidos y su cuerpo está muy organizado. Estas características surgieron junto con la movilidad, los órganos sensoriales complejos, los sistemas nerviosos y los sistemas musculares. A diferencia de las plantas que fabrican sus propios nutrientes, los animales, tienen la necesidad de buscar alimento y al mismo tiempo evitar convertirse en alimento de especies carnívoras, esto les hizo desarrollar la locomoción y los órganos de los sentidos. Son seres vivos pluricelulares y heterótrofos que están formados por células eucariotas y la mayoría tiene una gran capacidad para desplazarse y una sensibilidad muy desarrollada. Los animales se clasifican en vertebrados e invertebrados. Animales vertebrados Son un grupo de animales con un esqueleto interno articulado, que actúa como soporte del cuerpo y permite su movimiento. Características Tienen columna vertebral, formada por una serie de piezas articuladas o vértebras, que permiten algunos movimientos y les dan cierta flexibilidad El cuerpo está dividido en cabeza, tronco y extremidades. Hay individuos machos e individuos hembras, es decir, el sexo está diferenciado. Los vertebrados se clasifican en cinco grupos: 11 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Mamíferos Aves Peces Anfibios Reptiles Los mamíferos Tienen su cuerpo cubierto de pelo. Sus extremidades tienen generalmente forma de patas, que les permiten desplazarse. Los mamíferos acuáticos como los delfines o las ballenas tienen sus extremidades transformadas en aletas y los mamíferos voladores como los murciégalos poseen membranas en sus extremidades anteriores que les sirven de alas. Su temperatura corporal es constante, es decir, la temperatura de su cuerpo no varía si cambia la temperatura exterior. Decimos que son animales de sangre caliente. Respiran por pulmones, que les permiten tomar el oxígeno del aire. Los mamíferos acuáticos, como el delfín, necesitan salir a la superficie del mar para tomar oxígeno del aire. Su boca tiene labios y dientes. Los labios permiten succionar la leche al mamar sin causar daño. Algunas ballenas no tienen dientes, sino unas finas láminas llamadas barbas. 12 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Las aves Su cuerpo está cubierto de plumas. Sus extremidades anteriores tienen forma de alas. Las aves vuelan gracias a los movimientos de sus alas, aunque algunas aves no son capaces de volar, como los avestruces o los pingüinos. El esqueleto es muy ligero, ya que los huesos son huecos. Además, algunas aves poseen unas bolsas, llamadas sacos aéreos, que están llenas de aire y facilitan el vuelo. La temperatura corporal es constante, es decir, son animales de sangre caliente. Respiran por pulmones. La boca posee un pico sin dientes, que varía mucho de unas especies a otras según su alimentación. Los peces Su cuerpo está cubierto de escamas. Sus extremidades tienen forma de aletas. Su cuerpo termina en una aleta más fuerte que forma la cola. Su esqueleto es el más sencillo de los vertebrados. La mayoría de los peces tienen esqueleto óseo, con huesos en forma de espina. Algunos peces, como el tiburón y la raya, tienen un esqueleto cartilaginoso, formado por piezas más blandas y flexibles que los huesos, llamadas cartílagos. La temperatura corporal es variable, es decir, depende de la temperatura del agua en la que se encuentran. Por eso decimos que son animales de sangre fría. Casi todos los peces tienen vejiga natatoria, que es como una bolsa llena de aire que evita que se hundan. Los peces respiran por branquias, que son un grupo de finas láminas dispuestas en varias hileras. Las branquias están situadas detrás de la cabeza, y les permiten obtener el oxígeno disuelto en el agua. 13 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Los anfibios Su piel está desnuda y húmeda. Sus extremidades son patas musculosas, que les permiten nadar o saltar. La temperatura corporal es variable, es decir, son animales de sangre fría. Las crías nacen en el agua y respiran por branquias, mientras que los adultos viven en la tierra y en el agua, y respiran por la piel y por los pulmones. Se alimentan de insectos, lombrices y otros pequeños animales. Son ovíparos: se reproducen por huevos. La fecundación suele ser externa. La hembra pone los huevos en el agua y el macho los fecunda. en el agua los huevos se pegan unos a otros, y forman voluminosos racimos. Los reptiles Su cuerpo está cubierto de escamas. Sus extremidades tienen forma de patas, que suelen ser muy cortas. Algunos reptiles, como las serpientes, no tienen patas. Su temperatura corporal es variable, es decir, son animales de sangre fría. Por ello suelen vivir en ambientes cálidos, y se aletargan durante el invierno. Respiran por pulmones. La mayoría son carnívoros. En la boca suelen tener muchos dientes, todos del mismo tamaño, con los que retienen a sus presas. Son ovíparos, es decir, se reproducen por huevos. Su fecundación es interna. El macho se aparea con la hembra y se forman huevos fecundados. la hembra pone los huevos sobre la hierba o los entierra. Algunos reptiles, como la víbora, son ovovivíparos: Los huevos se abren dentro del cuerpo de la madre y nacen las crías vivas. 14 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Animales invertebrados Los invertebrados carecen de columna vertebral y de esqueleto interno articulado. La mayoría de los invertebrados tienen una protección externa, como si fuera una armadura, como los escarabajos, pero hay invertebrados que no tienen ningún tipo de protección, como los pulpos. Los invertebrados se clasifican en varios grupos: Los artrópodos Los moluscos Los gusanos Los equinodermos Las medusas Las esponjas Los artrópodos Se caracterizan porque tienen su cuerpo y sus patas articulados, es decir, divididos en piezas que se mueven. Los grupos más importantes son: Los insectos Los arácnidos Los crustáceos Los miriápodos 15 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Los insectos Son los artrópodos más abundantes. Su cuerpo está dividido en cabeza, tórax y abdomen Tienen dos antenas en la cabeza, y seis patas en el tórax Son terrestres y respiran por tráqueas, que son tubos situados en el abdomen por los que recogen el aire Los arácnidos Su cuerpo está dividido en cefalotórax y abdomen. El cefalotórax es una pieza única que engloba la cabeza y el tórax Carecen de antenas. En la boca poseen unas pinzas que les sirven para comer, y en el cefalotórax tienen ocho patas Son terrestres y respiran por tráqueas Los crustáceos Su cuerpo está dividido en cefalotórax y abdomen Poseen dos antenas en la cabeza y la mayoría tienen diez patas en el cefalotórax Algunos crustáceos, como el cangrejo, tienen las patas delanteras transformadas en pinzas La mayoría son acuáticos y respiran por branquias 16 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Los miriápodos Su cuerpo está dividido en cabeza y tronco Poseen dos antenas en la cabeza. El tronco está formado por muchos segmentos o anillos articulados, provistos de uno o dos pares de pares de patas cada uno Son terrestres y respiran por tráqueas Los moluscos Son los invertebrados más abundantes. Todos ellos tienen el cuerpo blando Suelen tener una concha externa, como el caracol; aunque a veces la concha es interna, como el calamar; o no tienen concha, como la babosa Se dividen en tres grupos: Los gasterópodos Los bivalvos Los cefalópodos Los gasterópodos Tienen una concha de una sola pieza Sus ojos se encuentran en el extremo de unos tentáculos, que repliegan en caso de peligro La mayoría de los gasterópodos son marinos, como el bígaro, y respiran por branquias. Los terrestres, como el caracol, respiran por pulmones 17 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Los bivalvos Su concha tiene dos piezas llamadas valvas. Por eso se llaman bivalvos No tienen cabeza diferenciada Viven en el mar, normalmente sujetos a las rocas o en la arena, y respiran por branquias Los cefalópodos No tienen concha externa Algunos, como el calamar, llevan una bolsa de tinta para enturbiar el agua y huir sin ser vistos En la cabeza poseen largos tentáculos Viven en el mar y respiran por branquias Los gusanos Tienen el cuerpo alargado y blando, generalmente formado por anillos Suelen vivir en suelos húmedos o en el agua Algunos gusanos son parásitos y se alimentan de sus víctimas como la tenía que vive en el intestino humano 18 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Equinodermos Son animales marinos con simetría radial, como la que tienen la rueda de una bicicleta o una margarita Se desplazan por el fondo del mar gracias a una especie de pequeños pies que poseen en la parte inferior del cuerpo Las estrellas de mar tienen un esqueleto externo formado por placas caliza Las medusas Son animales casi transparentes que flotan en el agua. Su cuerpo es blando y tiene forma de paraguas. En la parte inferior esta la boca rodeada de unos brazos que sirven para acercar el alimento. Tienen sustancias tóxicas en su piel, que provocan serias irritaciones a los bañistas. Una de las más frecuentes en nuestras costas es la medusa Aurelia. Las esponjas Tiene el aspecto de una planta, pero en realidad la esponja es un animal muy sencillo. Las esponjas son animales con forma de saco, con un agujero superior y muchos poros laterales. Viven en el agua, generalmente sujetas a las rocas. Filtran el agua a través de sus poros y retienen las sustancias que les sirven de alimento. 19 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Características de los seres vivos Los seres vivos son los que tienen vida, esto quiere decir, que son toda la variedad de seres que habitan nuestro planeta, desde los más pequeños hasta los más grandes, todas las plantas, animales e incluso nosotros los seres humanos. Las características que se observan en todo ser vivo son: Nacen: Todos los seres vivos proceden de otros seres vivos. Se alimentan: Todos los seres vivos necesitan tomar alimentos para crecer y desarrollarse, aunque cada uno tome un tipo de alimento diferente. Crecen: Los seres vivos aumentan de tamaño a lo largo de su vida y a veces, cambian de aspecto. Se relacionan: Los seres vivos son capaces de captar lo que ocurre a su alrededor y reaccionar como corresponda. Se reproducen: Los seres vivos pueden producir otros seres vivos parecidos a ellos. Mueren: Todos los seres vivos dejan de funcionar en algún momento y dejan, por tanto, de estar vivos. A estas características le llamamos el ciclo de vida. Nutrición. Mediante la nutrición, los seres vivos consiguen materiales (nutrientes) para construir y reparar su cuerpo y energía para realizar el resto de sus funciones vitales. Consiste en la incorporación de sustancias necesarias para el buen mantenimiento de las funciones orgánicas. Organización o estructura. La célula es la unidad fundamental de la vida, todo ser vivo está formado por células, algunos individuos son unicelulares, y otros son pluricelulares. Éstas pueden ser eucariontes o procariontes. Metabolismo. Los organismos captan energía del medio ambiente y la transforman, lo que les permite desarrollar todas sus actividades. Para realizar sus funciones vitales, los seres vivos transforman las sustancias que entran a su organismo, Esta serie de procesos químicos se conoce como metabolismo, se divide en anabolismo (síntesis o construcción de materiales) y catabolismo (degradación de materia, 20 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA transformación de moléculas complejas en sencillas). En este proceso participan la nutrición y respiración. Las plantas captan la energía solar y realizan la fotosíntesis (autótrofas), los animales se alimentan de plantas o de otros animales (heterótrofos), la mayoría de los organismos respiran oxígeno y se llama aerobios, y otros son anaerobios. El metabolismo es indispensable para la vida. Homeostasis. Es la capacidad que tienen los seres vivos de mantener sus condiciones internas constantes y en un estado óptimo, a pesar de los cambios en las condiciones ambientales en que se encuentren. Todas las células de nuestro cuerpo están bañadas por líquido, este se mantiene en condiciones constantes de pH, temperatura, concentración de iones, de nutrientes y volumen de agua. Los sistemas de excreción forman parte de los mecanismos de homeostasis. Crecimiento. Como consecuencia de los procesos metabólicos los organismos crecen, proceso que consisten en un incremento gradual de su tamaño, por el crecimiento de sus estructuras internas. Reproducción. Los seres vivos se reproducen por sí mismos y heredan sus características a sus descendientes, de manera que se logra perpetuar la especie. Algunos tienen reproducción asexual (de un solo organismo se produce su descendencia) y otros sexual (en la cual hay combinación de las características de los progenitores). Adaptación. Para que los seres vivos llegaran a la etapa actual de su evolución, tuvieron que sufrir una serie de transformaciones a través de millones de años, adecuándose a las condiciones cambiantes de su medio, esa capacidad de adecuación se llama adaptación. Los organismos que poseían los rasgos de adaptabilidad sobrevivieron y tuvieron mayor posibilidad de reproducirse; transmitían esa característica a su descendencia. Irritabilidad. Los organismos vivos responden a estímulos del medio ambiente, una planta responde a la luz y la sigue, una abeja es atraída por el color de las flores o un ciervo corre al escuchar un sonido extraño. Incluso los protozoarios responden a los estímulos del medio ambiente. Evolución. Las especies se van transformando a través del tiempo. Movimiento. Consiste en el desplazamiento de sustancias o células, o todo el organismo. Nacimiento. Inicio de un organismo con capacidad de desarrollar sus funciones vitales. Muerte. Término de las funciones fisiológicas de manera independiente. Relación. Mediante la relación, los seres vivos conocen lo que pasa a su alrededor y reaccionan de un modo adecuado. Gracias a esta función, todos los seres vivos son capaces, al menos de conseguir alimentos y huir de lo que les pudiera dañar. 21 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA CONCEPTOS CLAVE Vivíparo. Que nace del vientre de la madre. Ovíparo. Que nace a partir de un huevo. Ovovivíparo. Que nace a partir de un huevo que permanece en el cuerpo de la madre. Carnívoro. Se alimenta de otros animales. Herbívoro. Se alimenta de plantas. Omnívoro. Se alimenta de todo. Autótrofo. Produce su propio alimento. Heterótrofo. Necesita alimentos procedentes de otros seres vivos. Anabolismo. A partir de compuestos sencillos se obtienen otros más complejos. Catabolismo. A partir de compuestos complejos se obtienen otros más sencillos. 22 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Moléculas biológicas Los bioelementos son elementos químicos que constituyen a los seres vivos. Se clasifican en: Primarios. Representan en su conjunto el 97.9%del total y son: carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), oxígeno (O), fósforo (P) y azufre (S). Aunque no son de los más abundantes, todos ellos se encuentran con cierta facilidad en la capa más externa de la Tierra. Sus compuestos presentan polaridad por lo que fácilmente se disuelven en el agua, lo que facilita su incorporación y eliminación. Secundarios. Aunque se encuentran en menor proporción que los primarios, son también imprescindibles para los seres vivos. Estos son: sodio (Na), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y cloro (Cl). Oligoelementos o elementos vestigiales. Son los bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje menor del 0.1%. Algunos, los indispensables, se encuentran en todos los seres vivos, mientras que otros, solamente los necesitan algunos organismos. OLIGOELEMENTOS Indispensables Variables Manganeso (Mn) Boro (B) Hierro (Fe) Aluminio (Al) Cobalto (Co) Vanadio (V) Cobre (Cu) Molibdeno (Mo) Zinc (Zn) Yodo (I) Silicio (Si) Los bioelementos se unen entre sí para formar moléculas llamadas biomoléculas, es decir, las moléculas que constituyen los seres vivos. Las moléculas inorgánicas presentes en los seres vivos son: 23 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Agua Es un componente imprescindible de la materia viva. Cumple importantes funciones en el organismo, entre ellas: disuelve la mayoría de las moléculas orgánicas y sales minerales, es el medio de transporte de nutrientes y regula la temperatura corporal. Está presente en la mayoría de los alimentos, especialmente en frutas y verduras. Sales minerales Se encuentran en cantidades pequeñas al interior de las células o disueltas en el medio extracelular. Mantienen el grado de salinidad del organismo y regulan la concentración de pH del organismo. Gases El O2 y CO2 son los gases más abundantes en la materia viva, pues están implicados en las reacciones químicas de producción de energía. El O2 es producido por las plantas mediante la fotosíntesis, y el CO2 es producido como desecho por todos los seres vivos en el proceso de respiración celular. Las moléculas orgánicas presentes en los seres vivos son: Carbohidratos Los hidratos de carbono, o carbohidratos, están formados por átomos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Los carbohidratos, también llamados glúcidos o azúcares, constituyen una de las reservas energéticas de los organismos y son componentes de diversas estructuras, por ejemplo, forman la pared celular en los vegetales y el esqueleto externo de ciertos insectos. Aportan energía inmediata a las células del organismo. También ayudan al metabolismo de las grasas e impiden la oxidación de las proteínas. Se encuentran principalmente en alimentos como el arroz, las pastas, los cereales, el pan y el azúcar. Estos sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales. Funciones: Función energética: Cada gramo de carbohidratos aporta una energía de 4 Kcal. Ocupan el primer lugar en el requerimiento diario de nutrientes debido a que nos aportan el combustible necesario para realizar las funciones orgánicas, físicas y psicológicas de nuestro organismo. 24 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Una vez ingeridos, los carbohidratos se hidrolizan a glucosa, la sustancia más simple. La glucosa es de suma importancia para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central. Diariamente, nuestro cerebro consume más o menos 100 g. de glucosa. También ayudan al metabolismo de las grasas e impiden la oxidación de las proteínas. La fermentación de la lactosa ayuda a la proliferación de la flora bacteriana favorable. Forman parte de la estructura celular Sirven de combustible en el proceso de respiración celular De acuerdo a su complejidad, los carbohidratos se pueden clasificar en: Monosacáridos Son los carbohidratos más simples, constituyen la unidad básica (monómero) de los azúcares más complejos. Entre los monosacáridos de importancia biológica se encuentran: el gliceraldehído, que es un producto intermediario de la glucólisis y la fotosíntesis; la ribosa, que forma parte de ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos; la glucosa, que es la principal fuente de energía para la célula; la fructosa, que se encuentra en las frutas y en la miel; y la galactosa, que forma parte de glucolípidos o glucoproteínas de las membranas celulares. Oligosacáridos Estos azúcares resultan de la condensación de entre dos y 10 unidades de monosacáridos unidos. Entre los oligosacáridos cabe destacar los disacáridos. Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos a través de un enlace covalente entre dos grupos OH de monómeros adyacentes, con la liberación de una molécula de agua. A esta unión se le denomina enlace glucosídico. Los principales disacáridos son: Maltosa. Compuesta por dos moléculas de glucosa, se encuentra en los granos de cebada germinada. Lactosa. Constituida por una molécula de glucosa y una de galactosa, está presente en la leche. Sacarosa. Formada por una molécula de glucosa y una de fructosa, se encuentra en la caña de azúcar y la remolacha, de las que se obtiene el azúcar de mesa. 25 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Polisacáridos Son polímeros que se forman por la unión de dos o más monosacáridos mediante enlace glucosídico. De acuerdo a la función que desempeñan se clasifican en: polisacáridos de reserva energética, tales como el almidón, que forma gránulo en el interior de las células vegetales, y el glucógeno, que es el polisacárido de reserva más importante de las células animales, abunda en el hígado y en el músculo esquelético; y en polisacáridos estructurales, como la celulosa, polisacárido que forma la pared celular de las plantas y la quitina, que es el componente de las paredes celulares de hongos y del exoesqueleto de ciertos artrópodos. Lípidos Los lípidos, también denominados grasas, son otro tipo de moléculas orgánicas compuestas principalmente por carbono, hidrógeno y pequeñas proporciones de oxígeno; también pueden presentar fósforo, azufre y nitrógeno. Son moléculas insolubles en el agua. Los lípidos se encuentran formando parte de tejidos vegetales y animales, desempeñando funciones de reserva energética en el organismo y formando parte de las membranas biológicas. Son parte importante de la estructura de la célula. Cumplen la función de formar el tejido graso, que protege y sostiene a los órganos internos. Las grasas y los aceites se usan principalmente como moléculas de almacenamiento de energía. Contienen más del doble de calorías por gramo que los carbohidratos y las proteínas. Se clasifican en: Ácidos grasos Son moléculas constituidas por una larga cadena lineal formada por átomos de carbono e hidrógeno. Los ácidos grasos insaturados son aquellos que en su cadena lineal presentan dobles enlaces y forman “codos” a lo largo de las cadenas hidrocarbonadas; son líquidos a temperatura ambiente y están presentes en el aceite de oliva y girasol, entre otros. Los ácidos grasos saturados no poseen 26 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA dobles enlaces en su cadena lineal; son sólidos a temperatura ambiente y se encuentran en la carne, lácteos y la yema de huevo. Lípidos saponificables Entre ellos se encuentran los diglicéridos y triglicéridos, compuestos por dos y tres moléculas de ácidos grasos, respectivamente, unidas a una molécula de glicerol. Los diglicéridos se pueden unir a carbohidratos o a ácido fosfórico para formar glucolípidos y fosfolípidos, respectivamente, los cuales son constituyentes de las membranas celulares. También, los diglicéridos se pueden unir a proteínas formando lipoproteínas, que tienen como función el transporte de lípidos en la sangre. Por su parte, los triglicéridos actúan como reserva energética y aislante térmico. Lípidos insaponificables Son aquellos que no poseen ácidos grasos en su estructura. En esta categoría se encuentran: las vitaminas liposolubles A, E y K; los esteroles, como el colesterol, los ácidos biliares, la vitamina D y el estradiol; y las hormonas esteroidales, entre ellas las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales (testosterona y progesterona). Proteínas Las proteínas son moléculas orgánicas formadas por la unión de aminoácidos. Los aminoácidos son monómeros constituidos principalmente por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, en algunos casos, fósforo y azufre. Las proteínas se componen de pequeñas unidades llamadas aminoácidos, que forman largas cadenas que constituyen la proteína. El organismo produce la mitad de los aminoácidos necesarios. Los otros deben consumirse en la alimentación. A estos se les llama aminoácidos esenciales. Las proteínas desempeñan funciones el transporte de sustancias, defensa contra infecciones, formación de estructuras celulares y tisulares, actúan como mensajeros químicos, se encargan de la contracción y movimiento muscular y catalizan reacciones químicas. Son indispensables para el crecimiento y reparación de tejidos. Se encuentran en las carnes rojas, de aves y pescado; en los derivados de la leche, nueces y leguminosas como el frijol. 27 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Las funciones de las proteínas son específicas de cada una de ellas y permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños, controlar y regular funciones, etc. Todas las proteínas realizan su función de la misma manera: por unión selectiva a moléculas. Las proteínas estructurales se agregan a otras moléculas de la misma proteína para originar una estructura mayor. Sin embargo, otras proteínas se unen a moléculas distintas: los anticuerpos, a los antígenos específicos; la hemoglobina, al oxígeno; las enzimas, a sus sustratos; los reguladores de la expresión genética, al ADN; las hormonas, a sus receptores específicos; etc. Las proteínas se clasifican en: Proteínas fibrosas Las proteínas fibrosas tienen una estructura alargada, formada por largos filamentos de proteínas, de forma cilíndrica. No son solubles en agua. Un ejemplo de proteína fibrosa es el colágeno. Proteínas globulares Estas proteínas tienen una naturaleza más o menos esférica. Debido a su distribución de aminoácidos (hidrófobo en su interior e hidrófilo en su exterior) que son muy solubles en las soluciones acuosas. La mioglobina es un claro ejemplo de las proteínas globulares. Proteínas de membrana Son proteínas que se encuentran en asociación con las membranas lipídicas. Esas proteínas de membrana que están embebidas en la bicapa lipídica, poseen grandes aminoácidos hidrófobos que interactúan con el entorno no polar de la bicapa interior. Las proteínas de membrana no son solubles en soluciones acuosas. Un ejemplo de proteína de membrana es la rodopsina. Debes tener en cuenta que la rodopsina es una proteína integral de membrana y se encuentra incrustada en la bicapa. La membrana lipídica no se muestra en la estructura presentada. 28 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Proteínas de transporte Se encuentran en la sangre y su función consiste en transportar moléculas específicas de un órgano a otro. Por ejemplo, la hemoglobina, presente en los glóbulos rojos, se combina con el oxígeno cuando la sangre pasa a través de los pulmones, y lo transporta a los tejidos periféricos. Una enfermedad genética, la talasemia, está causada por un defecto genético en la estructura de esta proteína. Las lipoproteínas, por su parte, transportan los lípidos ingeridos con la dieta desde el hígado hasta otros órganos por medio de la sangre. Proteínas alimenticias y de reserva La ovoalbúmina se encuentra en la albúmina de los huevos y sirve para el desarrollo del embrión de las aves, mientras que la caseína está presente en la leche (3% de su peso) y tiene un gran valor nutritivo para los mamíferos. Proteínas para el movimiento La actina y la miosina son proteínas filamentosas que se hallan en las células musculares esqueléticas permitiendo su contracción y con ello el movimiento. Proteínas estructurales Existen muchas proteínas que sirven de soporte a la estructura de los organismos. El colágeno, por ejemplo, es una proteína con una gran capacidad elástica, presente en tejidos tales como los tendones, los cartílagos y la dermis. Otra proteína estructural es la elastina, que se encuentra en los ligamentos. Las plumas de las aves, las uñas, las pezuñas y los cabellos están constituidos en su mayor parte por queratina, una proteína muy resistente e insoluble en agua. Proteínas de defensa Existe una categoría de proteínas cuya función consiste en proteger el organismo de daños eventuales. Los linfocitos de los vertebrados producen anticuerpos, proteínas altamente especializadas, capaces de reconocer y destruir los agentes patógenos externos, tales como virus y bacterias. El fibrinógeno y la trombina son, en cambio, proteínas que regulan la coagulación e impiden una copiosa pérdida de sangre cuando se lesiona el sistema vascular. También las proteínas tóxicas, como la bungarotoxina del veneno de cobra, tienen una función defensiva. Proteínas de regulación Regulan la actividad de las células e incluyen varias hormonas, como la insulina, que regula el metabolismo de la glucosa y cuyo déficit provoca la diabetes, o la hormona del crecimiento, que estimula el alargamiento de los huesos. 29 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Enzimas Son proteínas de muy distintos tipos, cuya función consiste en acelerar (catalizar) las reacciones químicas que tienen lugar en la célula. Se conocen más de dos mil enzimas, cada una de las cuales es capaz de catalizar una reacción distinta. Sin las enzimas, las reacciones se producirían igualmente, pero en tiempos excesivamente largos, incompatibles con la vida celular: de hecho, la pérdida de una enzima que regula una función importante de la actividad de la célula produce la muerte de ésta. Hay enzimas que catalizan la síntesis de las proteínas (las sintetasas) y otras que causan su degradación (proteasas). 30 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA CONCEPTOS CLAVE Aminoácidos. Compuestos orgánicos que se combinan para formar proteínas. Monosacárido. Azúcar, carbohidrato sencillo. Oligosacáridos. Carbohidratos, entre 2 y 10 monosacáridos. Polisacáridos. Carbohidratos, de 2 a más monosacáridos. Enzimas. Molécula formada principalmente por proteína que producen las células vivas y que actúa como catalizador y regulador en los procesos químicos del organismo 31 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA La célula La célula es la unidad más pequeña que puede realizar todas las actividades asociadas con la vida. Teoría celular La célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. La parte de la biología que se ocupa de ella es la citología. La célula es el nivel de organización de la materia más pequeño que tiene la capacidad para metabolizar y auto perpetuarse, por lo tanto, tiene vida y es la responsable de las características vitales de los organismos. En la célula ocurren todas las reacciones químicas que nos ayudan a mantenernos como individuos y como especie. Estas reacciones hacen posible la fabricación de nuevos materiales para crecer, reproducirse, repararse y autorregularse; asimismo, produce la energía necesaria para que esto suceda. Todos los seres vivos están formados por células, los organismos unicelulares son los que poseen una sola célula, mientras que los pluricelulares poseen un número mayor de ellas. Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, es la unidad de función y es la unidad de origen; esto, finalmente es lo que postula la teoría celular moderna. Llegar a estas conclusiones no fue trabajo fácil, se requirió de poco más de doscientos años y el esfuerzo de muchos investigadores para lograrlo. El concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió entre los años 1830 y 1880, aunque fue en el siglo XVII cuando Robert Hooke describió por vez primera la existencia de las mismas, al observar en una preparación vegetal la presencia de una estructura organizada que derivaba de la arquitectura de las paredes celulares vegetales. En 1830 se disponía ya de microscopios con una óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores como Theodor Schwann y Matthias Schleiden definir los postulados de la teoría celular. Los postulados de la teoría celular son: 1. La célula es una unidad morfológica de todo ser vivo: es decir, que en los seres vivos todo está formado por células o por sus productos de secreción. Entonces, la célula es la unidad estructural o anatómica de la materia viva. 2. Las células provienen tan solo de otras células preexistentes. Por lo tanto, la célula sería la unidad básica de reproducción de los seres vivos. 3. Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, y son controladas por sustancias que ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula ocurren todas las funciones vitales. Así pues, la célula es la unidad fisiológica y funcional de la vida. 4. Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su 32 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular. Entonces, la célula también es la unidad genética de los seres vivos. Existen dos tipos de células: procariota y eucariota. Célula procariota Las células procariotas presentan una organización estructural simple. No poseen núcleo y se caracterizan por presentar su ADN disperso en el citoplasma, más o menos condensado formando una región denominada nucleoide. Otro rasgo distintivo de este tipo de células son sus mecanismos de expresión genética, pues la transcripción y la traducción ocurren simultáneamente en el mismo compartimiento celular (el citoplasma). Los organismos formados por células procariotas son los organismos unicelulares más pequeños y el grupo más antiguo y abundante de seres vivos. Los principales representantes de este tipo celular son las cianobacterias o algas verde azules y las bacterias, especies ampliamente estudiadas. Las células procariotas que no poseen un núcleo celular delimitado por una membrana (carece de membrana el núcleo, por lo que no está aislado). Los organismos procariontes son las células más simples que se conocen. En este grupo se incluyen las algas azul-verdosas y las bacterias. Las células procariotas, como las bacterias, presentan las siguientes estructuras básicas: Pared celular. Rodea la membrana plasmática y les otorga forma a las células bacterianas. Membrana plasmática. Es una bicapa de lípidos y proteínas. Delimita la célula, regula el paso de sustancias y se repliega hacia el interior formando estructuras denominadas mesosomas, que aumentan la superficie de membrana y colaboran con el metabolismo y en el proceso de división celular. 33 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Citoplasma. Sistema coloidal, formado principalmente por agua y ribosomas, donde también se encuentran diversas macromoléculas orgánicas, como proteínas y polisacáridos. Ribosomas. Estructuras compuestas por dos subunidades constituidas por ácido ribonucleico y proteínas que participan en la síntesis de proteínas. ADN bacteriano. Constituido por una sola molécula de ADN circular, unida por sus extremos (cromosoma bacteriano y sobrenrollado, que se encuentra libre en el citoplasma, formando el nucleoide. Flagelos. Apéndices filamentosos que otorgan movilidad a la bacteria. Pili o cilios. Filamentos más cortos y finos que los flagelos. Célula eucariota Las células eucariotas tienen una estructura más compleja que las células procariotas; sin embargo, pese a sus diferencias, todas las células tienen en común algunas estructuras y muchos de los procesos celulares los llevan a cabo de una manera similar. Las células eucariotas se caracterizan por estar formadas por tres estructuras básicas: la membrana plasmática, el citoplasma y el núcleo. Las células eucariotas poseen un núcleo celular delimitado por una membrana. Estas células forman parte de los tejidos de organismos multicelulares como nosotros. Poseen múltiples orgánulos. Las eucariotas a su vez pueden ser en función de su origen célula animal y célula vegetal. Las células eucariotas presentan las siguientes estructuras: 34 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Membrana plasmática. Estructura que delimita la célula separándola del medio externo y regula la interacción entre la célula, su medio externo y las células vecinas. Está constituida, principalmente, por lípidos, proteínas y una pequeña proporción de carbohidratos. Una de las principales funciones de la membrana plasmática es regular el transporte de sustancia tanto hacia el interior de la célula como hacia el exterior de ella. Separa a la célula del medio que la rodea. Citoplasma. Espacio comprendido entre la membrana plasmática y la membrana nuclear, constituido por una fase semilíquida denominada citosol o hialoplasma, y por el citoesqueleto, donde se ubican los organelos celulares. El citosol está formado principalmente por agua, donde se encuentran disueltas distintas moléculas orgánicas, tales como proteínas, e inorgánicas, como las sales minerales. En el citosol se realiza la síntesis de proteínas y se llevan a cabo la mayoría de las reacciones químicas comprometidas con el metabolismo celular. El citoesqueleto, presente únicamente en las células eucariotas, es el responsable de mantener o modificar la forma celular de acuerdo a los requerimientos; de movilizar y organizar los organelos celulares en el citoplasma; y posibilitar la contracción de las células musculares. Contiene a los organelos y determina el movimiento celular. Núcleo. Se encuentra delimitado por una doble membrana, denominada envoltura nuclear, que presenta poros que permiten la comunicación con el citoplasma. Está formado por una parte soluble llamada nucleoplasma y por la cromatina, que corresponde a fibras de ácido desoxirribonucleico (ADN) asociadas a proteínas denominadas histonas. El núcleo posee uno o más nucléolos, que son corpúsculos donde se ubican los genes ribosomales, ácido ribonucleico (ARN) y proteínas. Contiene todo el material genético (ADN) y dirige las funciones celulares. 35 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Comparación entre células procariotas y eucariotas Célula eucariota Célula procariota Procariota Otros nombres: Procariontes o Procarióticas. Características: No poseen núcleo celular. No poseen orgánulos citoplasmáticos. (Excepto ribosomas) Son unidades sencillas en comparación con los eucariontes. Es propia del Reino Monera. Eucariota Otros nombres: Eucariontes o Eucarióticas Características: Tienen un núcleo definido. Poseen numerosos orgánulos citoplasmáticos. Son unidades complejas en relación a los Procariontes. Se encuentra en todos los organismos superiores (Animales, Plantas, Hongos, algunos Protistas, etc) 36 Descargado por Camila Garcia ([email protected]) EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA 37 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Célula animal Las células animales no tienen una pared celular (en el exterior de la célula), son heterótrofas porque son incapaces de sintetizar su propio alimento, incorporando los nutrientes de los alimentos que poseen otros seres vivos, ya que no poseen cloroplastos con clorofila para la fotosíntesis. Además, presentan Lisosomas funcionales para la digestión intra (dentro) y extracelular (fuera de le célula) (endocitosis y exocitosis). Partes de la célula animal Núcleo. El núcleo es a la célula como el cerebro es al animal. En pocas palabras, el núcleo de la célula es el responsable de dictar las instrucciones para el funcionamiento correcto de muchos procesos biológicos. Es un elemento muy importante ya que alberga el ácido desoxirribonucleico (ADN) que contiene la información genética a heredar. El ADN unido a proteínas forma la cromatina, la cual, al condensarse al momento de la división celular, genera unas estructuras semejantes a hilos: los famosos cromosomas. El núcleo es un orgánulo ya que se encuentra en el citoplasma. Ocupa hasta el 10 por ciento del espacio del interior de la célula y es el componente más grande de la célula. Membrana celular o plasmática. Es una delgada capa que rodea el citoplasma y separa la célula del exterior. Cuenta con unos poros o canales de proteínas que comunican el interior con el medio externo, gracias a las cuales ocurre el ingreso de sustancias útiles para la nutrición y la salida de aquellas que son desecho. Es una membrana semipermeable. Su composición se caracteriza por la presencia de una doble capa de fosfolípidos. Citoplasma. Se trata de la materia gelatinosa donde se llevan a cabo las reacciones químicas ya que contiene los orgánulos o partes especializadas de la célula y el citosol, una sustancia incolora y de consistencia semilíquida en la que se encuentran numerosas moléculas. Organelos de la célula animal Retículo endoplasmático. Es un sistema de canales y sacos aplanados e interconectados envueltos en una membrana. La elaboración, almacenamiento y transporte de algunas sustancias tiene lugar en este organelo. También otorga soporte interno. Ribosomas. Son partículas esféricas formadas por ARN ribosómico y proteínas. Los ribosomas pueden encontrarse en dos formas: libres en el citoplasma o asociados a las membranas del retículo endoplasmático. Son los encargados de elaborar moléculas de proteínas mediante la unión de aminoácidos. 38 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Mitocondrias. Aportan energía a la célula por medio de la respiración celular y es donde se elabora el Trifosfato de Adenosina (ATP, por sus siglas en inglés), una molécula que constituye la principal fuente de energía. Aparato de Golgi. Es el organelo que recibe las proteínas y los lípidos del retículo endoplasmático y en donde se realiza la recopilación de todas las sustancias que la célula expulsa a los lisosomas o a través de la membrana plasmática. Lisosomas. Facilitan la asimilación de las sustancias al hacerlas más pequeñas. Se encargan de eliminar los residuos mediante la digestión de las sustancias no deseadas por el citoplasma. A la vez, protegen la célula de cuerpos extraños. Peroxisomas. Son organelos que albergan una gran cantidad de enzimas necesarias para diversas reacciones metabólicas. Centriolo. Estructura cilíndrica que interviene en dos procesos: división y locomoción (movimiento) celular. Junto con otro centriolo, conforma el centrosoma, una estructura localizada cerca del núcleo. El centrosoma sólo se encuentra en la célula animal. Célula vegetal La célula vegetal tiene una pared celular de celulosa, que hace que tenga rigidez. Además, estas células tienen los cloroplastos, con clorofila, que son los que gracias a ellos realizan la fotosíntesis y por eso son autótrofas (son capaces de realizar su propio alimento). 39 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Partes de la célula vegetal Núcleo. Es el centro mismo de la célula y contiene la información genética. En todas las células de los miembros de una misma especie se halla el mismo número de cromosomas. Membrana nuclear. Recibe otro nombre: envoltura nuclear. Es una delgada capa de lípidos con orificios que consienten el acceso y la salida de material al núcleo de la célula. Membrana plasmática o celular. Es también una capa externa, pero en este caso envuelve toda la célula. En su composición predominan los lípidos y las proteínas y su superficie exhibe unos diminutos orificios necesarios para los procesos de intercambio entre la célula y el exterior. Pared celular. Es una capa o estructura rígida compuesta principalmente por celulosa y cuya función es proteger la membrana plasmática. Citoplasma. Es la materia dentro de la membrana plasmática que contiene al citosol y a los orgánulos de la célula. Está revestida por una delgada película. Para entenderlo mejor, es todo lo que se encuentra entre la membrana plasmática y el núcleo. Organelos de la célula vegetal Retículo endoplasmático. Se define como un sistema de membranas que rodean el núcleo, gracias a las cuales se realiza la síntesis de algunas sustancias. Aparato de Golgi. Se trata de un conjunto de sacos de forma aplanada y dispuestos de forma apilada, que se encarga de enviar sustancias a través de la membrana plasmática. Cloroplastos. Son los orgánulos más característicos de la célula vegetal pues en ellos tiene lugar el proceso de fotosíntesis. Contienen una sustancia de color verde o pigmento que recibe el nombre de clorofila y que confiere a las plantas su distintiva coloración verde. Ribosomas. Son los sitios donde se preside la síntesis de proteínas. Se componen de proteínas y ARN ribosómicos. Vacuolas. Contienen líquido. Una vacuola es un orgánulo de considerable tamaño rodeado por una membrana. Gracias a las vacuolas los tejidos de las plantas permanecen rígidos. Mitocondrias. Están envueltas en dos membranas y normalmente se observan unas crestas en la membrana interna. En las mitocondrias se realiza la respiración celular y se produce ATP (Trifosfato de adenosina). 40 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Aunque tanto las células animales como las células vegetales son eucariotas, hay diferencias estructurales entre ambas y a continuación veremos cuáles son. La principal diferencia entre una célula animal y una vegetal, es que las células vegetales poseen una pared celular, de la cual carecen las células animales. La pared celular que se compone de celulosa, es responsable de la rigidez celular de las plantas; ya que las células de éstas resultan en una forma rectangular fija. Como las células animales no tienen esta estructura, puede observarse que su forma es redonda e irregular. Las células animales tienden a variar mucho de apariencia. La pared celular de las plantas les permite soportar la alta presión en su interior sin llegar a estallar. Debido a esto, las plantas son capaces de acumular grandes cantidades de líquido. En cambio, las células animales, que sólo poseen una fina membrana; suelen estallar cuando absorben demasiada agua. Tanto las células animales como las vegetales tienen un núcleo definido, que contiene los cromosomas. El núcleo está protegido y rodeado por el citoplasma; un líquido acuoso, similar a un gel y que contiene a los organelos. A su vez, el citoplasma también se mantiene en la membrana celular. Todas las células animales tienen centriolos, mientras que sólo una minoría de las plantas poseen células que tengan esta estructura. Además, las células vegetales 41 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA tienden a tener una gran vacuola central que puede representar hasta el 90% del volumen celular. Las vacuolas de las células animales son más pequeñas y contienen materiales de desecho que al no poder ser utilizados, son secretados. En las células vegetales, las vacuolas almacenan agua y mantienen la turgencia de la célula; en las de los animales, almacenan agua, iones y residuos. Otra diferencia importante entre las células animales y las células vegetales es que estas últimas tienen cloroplastos, que son usados en el proceso de fotosíntesis; que permite a las plantas transformar la luz solar en alimentos para las células. Los cloroplastos tienen su propio ADN y tienden a dirigir su propio trabajo. Los animales carecen de cloroplastos y es por esa razón que no pueden alimentarse solamente de la luz solar. Diferencias entre célula animal y vegetal La célula animal no tiene plastidios, mientras que para la célula vegetal es de vital importancia. El número de vacuolas en la célula animal es mínimo, mientras que la célula vegetal presenta muchos grupos de vacuolas. La célula animal posee centrosoma, la célula vegetal no. La célula animal presenta lisosomas, la célula vegetal no. La célula animal no tiene fotosíntesis, la célula vegetal sí. La nutrición de la célula animal es heterótrofa, mientras que la de la célula vegetal es autótrofa. La célula vegetal suele tener forma prismática, en cambio la célula animal puede tener formas muy diferentes, ya sea alargada, con forma de estrella, más plana, etc. Tanto la célula vegetal como el animal poseen membrana celular, pero la célula vegetal cuenta, además, con una pared celular de celulosa, que le da rigidez. La célula vegetal contiene cloroplastos: organelos capaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar (fotosíntesis) lo cual los hace autótrofos (producen su propio alimento), y la célula animal no los posee por lo tanto no puede realizar el proceso de fotosíntesis. Las células vegetales pueden reproducirse mediante un proceso que da por resultado células iguales a las progenitoras, este tipo de reproducción se llama reproducción asexual. Las células animales pueden realizar un tipo de reproducción llamado reproducción sexual, en el cual, los descendientes presentan características de los progenitores, pero no son idénticos a él. 42 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA CONCEPTOS CLAVE Citoesqueleto. El citoesqueleto tiene por función estabilizar la estructura de la célula, organizar el citoplasma con todos sus organelos y producir movimiento. Citosol. También denominado hialoplasma, corresponde a la parte líquida del citoplasma. Organelo. También llamado orgánulo u organela, es la parte de una célula que desempeña la función de un órgano en ella. Unicelular. Organismo que consta de una célula. Pluricelular. Organismo que consta de varias células. Endocitosis. Movimiento de materiales hacia adentro de la célula. Exocitosis. Movimiento de materiales hacia afuera de la célula. Centrosoma. Corpúsculo celular, órgano rector de la mitosis Fotosíntesis. Proceso metabólico por el que algunas células vegetales transforman sustancias inorgánicas en orgánicas, gracias a la transformación de la energía luminosa en la química producida por la clorofila. 43 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Estructura celular Las células tienen muchas partes, cada una con una función diferente. Algunas de estas partes, llamadas orgánulos, son estructuras especializadas que realizan ciertas tareas dentro de la célula. Pared celular Es un recubrimiento de la célula, compuesto por carbohidratos y proteínas, presente principalmente en bacterias (procariontes) y plantas (pared de celulosa). Esta pared celular permite, por un lado, defenderse e interactuar con el medio externo, y por el otro, especialmente en las células vegetales, conservar cierta rigidez que le da forma a la célula. Membrana celular También llamada membrana plasmática. Se encarga de proteger el contenido celular, hace contacto con otras células permitiendo la comunicación celular, proporciona receptores para las hormonas, las enzimas y los anticuerpos. Regula de manera selectiva la entrada y salida de materiales de la célula. Citoplasma Es el contenido celular que se encuentra al interior de la membrana celular o plasmática. En el citoplasma se hallan los organelos celulares y una serie de fibras que le otorgan la forma a cada célula (citoesqueleto). Retículo endoplasmático Es un sistema continuo de membranas formado por un conjunto de vesículas y sacos aplanados que se extiende por el citoplasma. Comunica el núcleo con el medio intracelular. Se pueden distinguir dos tipos de retículos: el retículo endoplasmático liso y el retículo endoplasmático rugoso. El retículo endoplasmático liso (REL). No presenta ribosomas en su membrana. Su función es sintetizar la mayoría de los lípidos que forman las membranas celulares. El REL participa también en procesos de detoxificación de las células, pues metaboliza sustancias tóxicas convirtiéndolas en productos eliminables de las células. El retículo endoplasmático rugoso (RER). Recibe este nombre dado que se caracteriza por presentar ribosomas unidos a su membrana externa. Su principal función es la síntesis de proteínas en los ribosomas presentes en su membrana. 44 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Ribosomas Organelos celulares, de pequeño tamaño, que carecen de membrana. Participan en forma importante en la síntesis de proteínas. Aparato de Golgi Organelo membranoso formado por un sistema de vesículas y sacos aplanados o cisternas. Se encarga principalmente de la secreción celular. Entre sus principales funciones están la acumulación, la maduración, el transporte y la secreción de proteínas que fueron sintetizadas en el RER. El aparato de Golgi juega un rol importante en la renovación de las membranas celulares. Otra de las funciones de este organelo es la glicosilación, es decir, la adición de azúcares a los lípidos y proteínas. Lisosomas Son vesículas que se originan en el aparato de Golgi, su función está asociada a las enzimas hidrolíticas que contienen. Estas enzimas digieren la mayoría de las moléculas orgánicas y son capaces de digerir bacterias que puedan ingresar a la célula. Realizan la digestión celular. Representan el aparato digestivo celular, se encargan de digerir sustancias extrañas y microbios; pueden estar involucradas en la resorción ósea. Peroxisomas Son vesículas similares a los lisosomas. En estos organelos, las peroxidasas son las encargadas de degradar los ácidos grasos y otras moléculas orgánicas generando peróxido de hidrógeno (H2O2), compuesto toxico para las células, el que es degradado por la catalasa convirtiéndolo en agua y oxígeno. En las células vegetales, los peroxisomas reciben el nombre de glioxisomas. Contienen enzimas para degradar sustancias tóxicas que ingresan a las células o que se producen como consecuencia de la actividad celular. Mitocondrias Organelos celulares delimitados por una doble membrana, una externa lisa y una interna con numerosos pliegues denominados crestas mitocondriales. Se encarga de la respiración celular y la producción de ATP. Transforma la energía contenida en las moléculas nutritivas en energía útil para la célula. La principal función de las mitocondrias es la obtención de energía ATP mediante la degradación de la glucosa a través de una serie de reacciones químicas, iniciadas en el citoplasma y completadas en el interior de la mitocondria. En su conjunto corresponden al metabolismo oxidativo o respiración celular. En este proceso, la mitocondria consume oxígeno y produce dióxido de carbono. Microtúbulos Son parte del citoesqueleto, encargados del transporte intracelular. 45 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Centrosoma El centrosoma es el principal centro organizador de microtúbulos. Está formado por dos centriolos. El centriolo es un conglomerado proteico que se ubica cercano al núcleo celular. Los centriolos dirigen la división celular. Es un centro organizador de microtúbulos, pues de él derivan otras estructuras formadas por microtúbulos, tales como el huso mitótico, encargado de la separación de cromosomas durante la mitosis; el citoesqueleto, los cilios y flagelos, que están encargados del desplazamiento celular. Los centriolos están presentes únicamente en células animales. Durante la división celular (mitosis) los centrosomas se convierten en los polos del que parten los microtúbulos las fibras del áster y del huso mitótico, estructura encargada de orquestar los movimientos de los cromosomas durante la mitosis. Vacuolas La vacuola es un organelo celular de gran tamaño que almacena sustancias tales como pigmentos, sales y moléculas orgánicas, y contiene grandes cantidades de agua, producto de lo cual cambia el volumen celular sin variar el contenido citoplasmático. Son pequeñas vesículas de las células de los hongos y de las plantas que permiten el almacenamiento de distintas sustancias, como azúcares o agua. Plastidios Los plastos, plástidos o plastidios son orgánulos celulares eucarióticos, propios de las plantas y algas. Su función principal es la producción y almacenamiento de importantes compuestos químicos usados por la célula. Los cloroplastos son un tipo de plastidios de las células verdes contenidas en los vegetales. Contiene clorofila, que da el color verde a las plantas. Allí se realiza la fotosíntesis. Núcleo Contiene el ADN y dirige las funciones celulares. La principal función del núcleo es la replicación y transcripción de los ácidos nucleicos. Almacena la información genética, pasándola a las células hijas en el momento de la división celular. El núcleo controla todas las actividades celulares, ejerciendo su control al determinar qué proteínas enzimáticas deben ser producidas por la célula y en qué momento. Nucléolo Aquí se sintetizan los tipos de moléculas de ARNr que se usan en la formación de los ribosomas. Los nucléolos son esenciales para la síntesis de proteínas y de ácidos ribonucleicos. 46 Descargado por Camila Garcia ([email protected]) EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA 47 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Homeostasis y transporte celular Para llevar a cabo las reacciones químicas necesarias en el mantenimiento de la vida, la célula necesita mantener un medio interno apropiado. Esto es posible porque las células se encuentran separadas del mundo exterior por una membrana limitante, la membrana plasmática. La membrana plasmática se encarga de: Aislar selectivamente el contenido de la célula del ambiente externo Regular el intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular (lo que entra y sale de la célula); Comunicación intercelular. Estructura de la membrana celular El actual modelo de la estructura de la membrana plasmática es el resultado de un largo camino que comienza con las observaciones indirectas que determinaron que los compuestos liposolubles pasaban fácilmente esta barrera lo que llevó a Overton, ya en 1902, a sostener que su composición correspondía al de una delgada capa lipídica; posteriormente se agregó a esta propuesta la que sostenía que en la composición también intervenían proteínas. Hacia 1935 Danielli y Davson sintetizaron los conocimientos proponiendo que la membrana plasmática estaba formaba por una "bicapa lipídica" con proteínas adheridas a ambas caras de la misma. La integración de los datos químicos, físico-químicos y las diversas técnicas de microscopía llevó al actual modelo de "mosaico fluido”. Según este modelo del mosaico fluido, que ha tenido gran aceptación, las membranas constan de una bicapa lipídica (una doble capa de lípidos) en la cual están inmersas diversas proteínas. La bicapa lipídica ha sido establecida como la base universal de la estructura de la membrana celular. Es fácil de observar en una micrografía electrónica, pero se necesitan técnicas especializadas como la difracción de rayos X y técnicas de criofractura para revelar los detalles de su organización. La molécula primaria de la membrana celular es el fosfolípido, posee una "cabeza” polar (hidrofílica) y dos "colas" no polares (hidrofóbicas), son por tanto simultáneamente hidrofílicos e hidrofóbicos (anfipáticos). 48 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Los fosfolípidos en la membrana se disponen en una bicapa con sus colas hidrofóbicas dirigidas hacia el interior, quedando de esta manera entre las cabezas hidrofílicas que delimitan la superficie externa e interna de la membrana. Las proteínas de la membrana pueden considerarse, de acuerdo a como se encuentran en la membrana, comprendidas en una de estas dos categorías: Integrales: estas proteínas tienen uno o más segmentos que atraviesan la bicapa lipídica. Periféricas: estas proteínas no tienen segmentos incluidos en la bicapa, interaccionan con las cabezas polares o bien con las proteínas integrales. 49 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA El colesterol es otro componente importante de la membrana. Se encuentra embebido en el área hidrofóbica de la misma, su presencia contribuye a la estabilidad de la membrana al interaccionar con las "colas" de la bicapa lipídica y contribuye a su fluidez evitando que las "colas" se "empaqueten" y vuelvan más rígida la membrana (este efecto se observa sobre todo a baja temperatura). Transporte celular El transporte celular es el intercambio de sustancias entre el interior celular y el exterior a través de la membrana plasmática o el movimiento de moléculas dentro de la célula. Para facilitar el tráfico de sustancias a través de la membrana, existen mecanismos de transporte que permiten el intercambio de sustancias entre el medio externo e interno. De acuerdo a si existe o no gasto de energía, estos mecanismos se pueden clasificar en transporte activo y transporte pasivo, respectivamente. Transporte activo Es un proceso de intercambio de sustancias a través de la membrana. Se realiza con gasto de energía y en contra de un gradiente de concentración, es decir, desde un medio con menor concentración hacia otro con mayor concentración. Las proteínas transportadoras que intervienen en el transporte de moléculas requieren de un aporte energético, en forma de ATP. Transporte pasivo Es un proceso de transporte de sustancias, que se realiza en forma espontánea, sin gasto de energía y a favor del gradiente de concentración, es decir, desde un medio donde las moléculas se hallan más concentradas hacia un medio donde su concentración es menor. Se distinguen tres tipos de transporte pasivo: difusión simple, difusión facilitada y osmosis. La difusión es el movimiento de las moléculas de una concentración más alta a una más baja; esto quiere decir que baja su gradiente de concentración hasta que se logra el equilibrio y se distribuyen de manera equivalente. Es un proceso físico observable. Las propiedades químicas y físicas de la membrana plasmática 50 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA permiten que sólo ciertos tipos de moléculas puedan entrar y salir de una célula sencillamente por difusión. Hay varios factores que modifican la tasa de difusión. Entre ellos figuran la temperatura, presión, corrientes eléctricas y tamaño de las moléculas. Difusión simple Es el movimiento de las moléculas en el fluido, desde las regiones de alta concentración hasta las de menor concentración, como es el caso del agua, gases disueltos (oxigeno, dióxido de carbono) y moléculas liposolubles (alcohol etílico y la vitamina A) que cruzan la membrana con facilidad. Significa que la molécula puede pasar directamente a través de la membrana. Es el paso, a través de la membrana plasmática, de pequeñas moléculas sin carga solubles en la bicapa lipídica. Para que una molécula se difunda a través de la membrana es necesario que exista una diferencia de concentración entre el medio externo y el interno. Las células provenientes de los procesos químicos del metabolismo, como el dióxido de carbono, el oxígeno y el amoniaco, pueden atravesar la membrana celular espontáneamente para ser excretadas, a este proceso se le llama difusión. Difusión facilitada Existen moléculas como aminoácidos, glucosa y pequeños iones que, por sus características químicas y de tamaño, no pueden difundirse a través de la bicapa lipídica y requieren de proteínas transportadoras para su difusión. Por difusión mediada o facilitada atraviesan la membrana sustancias que requieren la mediación de proteínas de membrana que las reconocen específicamente y permiten su paso sin que lleguen a tomar contacto directo con los lípidos hidrofóbicos. 51 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Ósmosis Las células regulan la cantidad de agua de su interior con respecto a su entorno, por medio de un mecanismo llamado osmorregulación. Tanto en organismos pluricelulares como unicelulares, el proceso fundamental para llevar a cabo la osmorregulación es la ósmosis. La ósmosis consiste en el movimiento de agua a través de una membrana semipermeable, como la membrana celular, de un lugar de menor concentración a uno de mayor concentración de sustancias disueltas. Si una célula es puesta en una solución isotónica, es decir, donde la concentración de solutos es la misma que al interior de la célula, el movimiento del agua está en equilibrio. Si la concentración de solutos es menor fuera de la célula, se dice que se encuentra en una solución hipotónica, y en esta situación el movimiento de agua es mayor hacia el interior de la célula. Si la concentración de solutos es mayor en el medio extracelular, se dice que es una solución hipertónica, y ocurre un mayor movimiento de agua hacia el medio externo. 52 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Según el tipo de movimiento de materiales, el transporte celular puede ser: Endocitosis. Movimiento de materiales hacia adentro de la célula. Exocitosis. Movimiento de materiales hacia afuera de la célula. Homeostasis celular La homeostasis es el equilibrio en un medio interno, como por ejemplo nuestro cuerpo. El organismo realiza respuestas adaptativas con el fin de mantener la salud. Los mecanismos homeostáticos actúan mediante procesos de retroalimentación y control. Cuando se produce un desequilibrio interno por varias causas, estos procesos se activan para reestablecer el equilibrio. Para que las células de nuestro cuerpo puedan vivir y funcionar correctamente tienen que mantenerse en un ambiente constante, tanto en su interior celular como en el líquido extracelular. Es la tendencia de los organismos vivos y otros sistemas a adaptarse a las nuevas condiciones y a mantener el equilibrio a pesar de los cambios. 53 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA CONCEPTOS CLAVE Hidrofílico. Es el comportamiento de toda molécula que tiene afinidad por el agua Hidrofóbico. Aquellas sustancias que son repelidas por el agua o que no se pueden mezclar con ella. Anfipático. Moléculas que son hidrofílicas e hidrofóbicas a la vez. Glucoproteína. Molécula compuesta por una proteína unida a uno o varios carbohidratos. Glucolípido. Molécula compuesta por un lípido unido a uno o varios carbohidratos. Fosfolípido. Lípido que contiene ácido fosfórico (grupo fosfato). 54 Descargado por Camila Garcia ([email protected])  EXAMEN ESPECÍFICO PARA MEDICINA USAC BIOLOGÍA Respiración celular Los seres vivos necesitan de un consumo constante de energía, que las células emplean en forma de energía química. La respiración celular, proceso utilizado por la mayoría de las células animales y vegetales, es la degradación de biomoléculas (glucosa, lípidos, proteínas) para que se produzca la liberación de energía necesaria, y así el organismo pueda cumplir con sus funciones vitales. Mediante la degradación de la glucosa (glucólisis) se forma ácido pirúvico. Este ácido se desdobla a dióxido de carbono y agua, generándose 36 moléculas de ATP. La respiración celular es una parte del metabolismo, más