Tema 7 parte 5

Funciones vitales

Función de nutrición: todas la células necesitan tomar materia y energía del medio, luego la transforman mediante reacciones químicas. Esto es una parte del metabolismo, la materia y energía del exterior la transforman en materia y energía propia.
Hay dos tipos de nutrición:

Nutrición autótrofa: viene de alimentarse así mismo. Captan materia inorgánica y luz, convirtiéndolo en monómeros y oxígeno; este proceso es la fotosíntesis. Quien hace esta función son las plantas y algunas bacterias. Los monómeros obtenidos los convierten en polímeros uniendo los monómeros anteriores, también la célula vegetal los utiliza para obtener energía.

Nutrición heterótrofa: significa alimentarse de otro, de materia orgánica ya fabricada. Las células realizan la digestión y dividen los polímeros en monómeros. Utilizamos los propios monómeros para crear materia y obtener energía.

Metabolismo: 
Son reacciones químicas que ocurren en la célula, la nutrición es una parte significativa del metabolismo.
Son reacciones químicas con características peculiares, ya que estas pueden ser reversibles. Como una sustancia A da lugar a B+C y viceversa.
Otra característica es que las reacciones están acopladas, de esta forma se consigue más velocidad obteniendo así el producto antes. La principal ruta de secuencia de reacciones se ramifica al final en el último producto de las reacciones originando una ramificación de rutas metabólicas.
Somos máquinas que funcionan con reacciones químicas, y para que una máquina trabaje con reacciones químicas tiene que ir a tiempo real, van a cierta velocidad depende de la necesidad. Esto se consigue aportando altas temperaturas, pero solo se puede observar en un laboratorio porque nuestro organismo no aguanta bien el calor, ya que las proteínas pierden la forma por el motivo de que sus enlaces son débiles y terminan perdiendo su función al desformarse.
Los catalizadores son sustancias que aumentan la velocidad de las reacciones y disminuyen la energía necesaria; estos catalizadores son las enzimas. Todos los catalizadores intervienen en las reacciones y cada reacción tiene su propio catalizador. El catalizador al acabar la reacción está intacto como al principio, esto nos lleva a que las enzimas necesitan sustancias que acepten los grupos químicos que dan o quitan a los sustratos; estos son las coenzimas que son aceptores temporales de grupos químicos entre sustratos.

La mayoría de reacciones del metabolismo son reacciones redox (reducción-oxidación) y todas ellas están acopladas. Una sustancia es reducida cuando tiene alto contenido en hidrógeno, bajo en oxígeno, alto en electrones y alto en energía. Mientras que una sustancia que está oxidada tiene bajo contenido en hidrógeno, alto en oxígeno, bajo en electrones y bajo en energía. En las reacciones de oxidación se rompen enlaces y se libera energía que contenían.
En las reacciones de reducción se forman enlaces para lo que se necesita energía.

Anabolismo y catabolismo.

El anabolismo es la unión de moléculas pequeñas para formar grandes moléculas y formar enlaces, entonces necesitan energía. Se unen monómeros para formar polímeros, es una forma de obtener la propio materia.
El catabolismo es la rotura de grandes moléculas en otras más pequeñas, se rompen enlaces y se libera energía de esos enlaces rotos. En la mitocondria se oxida los monómeros rompiendo sus enlaces y generando CO2+agua+ATP; esta es la respiración celular, es una forma de obtener energía.
Para que haya anabolismo tiene que haber antes catabolismo, porque para anabolizar se necesita energía producida del catabolismo.
Todas las reacciones llevan aparejado el intercambio de grupos químicos. Se intercambia energía, pero esa energía no puede quedar libre porque nos calentaríamos demasiado, lo que conllevaría una deformación de las proteínas de nuestro cuerpo causándonos la muerte, somos termolábiles. Además las enzimas deben quedar intactas por eso no deben quedarse la energía. Aquí actúan las coenzimas transportadoras de energía (la única energía que pueden utilizar los seres vivos es la energía química). Cuando se intercambia lo hace en forma de enlace de alta energía con el ácido ortofosfórico. Hay muchas reacciones donde se intercambian electrones de hidrógeno de alta energía. Si los electrones de alta energía quedaran sueltos reducirían indeseablemente la materia orgánica. Las coenzimas redox son las que se quedan los electrones de alta intensidad.

Procesos catabólicos importantes.

Son reacciones de oxidación en los cuales se rompen enlaces y se libera energía que contenían dichos enlaces. Son una parte muy importante del metabolismo porque es la forma de obtener energía la célula a partir de los monómeros (monosacáridos, disacáridos, y ácidos grasos).

Catabolismo anaerobio (fermentación).

La fermentación fue el primer mecanismo que inventaron los seres vivos para obtener energía en un mundo sin oxígeno. Esto ocurre en el hialoplasma, consiste en una oxidación sin oxígeno de los monómeros. La más famosa de las fermentaciones es la glucolisis (rotura glucosa) C6 H12 O6 esto da lugar a 2C3 H6 O3+ 2 ATP (oxidación incompleta).
Son procesos despilfarradores, aprovechan solo el 20% de la energía de la glucosa, el 80% se conserva en ácido pirúvico y también se producen muchas sustancias tóxicas.
Todas las fermentaciones son glucosílicas más una serie de pasos posteriores y diferentes productos , como el ácido láctico es el producto del ácido pirúvico.

Catabolismo aerobio.

En este catabolismo se produce la respiración celular. El catabolismo comienza en el hialoplasma convirtiendo los monómeros en ácido pirúvico (glucolisis). El ácido pirúvico penetra en las mitocondrias donde ocurrirá su oxidación completa con O2.
Oxidación completa: C6 H22 O6 + 6 O2  da lugar a 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP, aquí no se puede aprovechar más energía.

Procesos anabólicos.

Son siempre reacciones de reducción, aquí se forman enlaces y se precisa energía. Se unen moléculas pequeñas para formar moléculas grandes (monómeros-> polímeros). De esta forma fabrican su materia todos los seres vivos (animales y plantas).

Función de Relación.
Es la capacidad de los seres vivos de captar estímulos, variaciones físicas o químicas, del
medio interno o externo, y responder ante ellos para adecuarnos a un medio cambiante.
Los estímulos son recogidos por los órganos receptores de los sentidos. Estos están continuamente enviando la información al sistema nervioso central, que trata procesa esta información en cada momento, elabora una respuesta acorde, ejecutada por los órganos efectores.
La mayoría de las respuestas son movimientos, como las que producen los músculos, las otras respuestas son secreción de sustancias que anteriormente han fabricado.


Función de Reproducción.
Es la capacidad de producir descendencia semejante, este es el proceso en el cual el individuo gasta más
energía, ya que es el necesario para perpetuar la especie, mientras que la nutrición y relación son
necesarias para la supervivencia del individuo. Aproximadamente un 60% de la energía, la gastamos en
perpetuar la especie, y esto esta dictado por un gen.
Prácticamente el mismo mecanismo que utilizamos para la reproducción, se utiliza para sustituir células
viejas o muertas de organismos complejos.
División celular
Antes debemos explicar cómo es el ciclo celular:
Ciclo celular: son las fases por las que pasa la vida de una célula, este conjunto de fenómenos de duración variable, tiene lugar en el período que se inicia tras la división celular y finaliza al acabar la siguiente división. En el cual se distinguen dos fases debido a los sucesos que tienen lugar en el núcleo: fase de reposo o Interfase y fase de división.
El 99,5% del ciclo de la célula, se encuentra en la interfase en el cual realiza sus funciones vitales con normalidad.

Reproducción celular, Mitosis y Meiosis.
Mientras que el 0,5% restante, se encuentra en proceso de división.
La división celular, las hay de dos tipos: mediante mitosis o por meiosis. En las diferentes tipos de división celular, se lleva a cabo casi simultáneamente la división del citoplasma llamada citocinesis. Pero arbitrariamente los vamos a separar para poder explicarlos con más sencillez.
Generalmente ocurre un proceso en la interfase, en el cual el ADN se duplica, para que al terminar la división, las células hijas reciban una copia íntegra del ADN.
El ADN tiene aspecto de doble cadena con forma helicoidal, estas cadenas son complementarias.
Es al final de la interfase, que las dos cadenas se separan y sirven de molde para formar dos nuevas cadenas complementarias, siendo esta una propiedad exclusiva del ADN (autoduplicación), siendo esta semiconservativa.
El ADN en estado interfasico, se encuentra activo, transcribiéndose y sintetizando ARN mensajero, y por lo cual es necesario que el ADN se encuentre extendido y formando cromatina en el cual tiene un aspecto enmarañado y siendo indistinguible.
Es cuando al final de la interfase que el ADN se hace visible, previa duplicación del mismo, que este se condensa en forma de cromosomas.
Es ahora que el ADN se encuentra formando cromosomas de dos cromatidas iguales o hermanas.
Gracias a estas estructuras llamadas cromosomas se puede repartir equitativamente el material genético a las células hijas.
EL número de cadenas de ADN que tiene una especie es característico, el nuestro es 46.
Los cromosomas homólogos tienen el mismo aspecto y forma pero no por eso son idénticos, ya que pueden no contener la misma información genética haciendo referencia a lo mismo.
Por ejemplo los cromosomas homólogos contienen la información del color de ojos pero uno tiene la información del color azul, mientras que el del otro es marrón.

División celular por mitosis

Proceso a partir del cual una célula madre se obtiene 2 células hijas idénticas.
En la mitosis se distinguen 4 fases: Profase, Metafase, Anafase, y Telofase.

Profase: En el cual ya los cromosomas aparecen visibles al microscopio y en el que previamente el ADN se ha duplicado. Aparecen los Husos acromáticos, a partir del centrosoma.

Metafase: Los polos han llegado a los polos de la célula, los cromosomas se alinean en el
ecuador de la célula y cada cromatida de cada cromosoma mirando hacia un polo de la célula. Los cromosomas se pegan al huso mediante el centrosoma.

Anafase: Proceso de división celular en el cual las cromatidas de los cromosomas se
separan partiéndose el centrosoma, y migrando cada crómatida hacia los polos.

Telofase: Las cromatidas han llegado a los polos y la célula se estrangula. Citocinesis: debido al crecimiento del huso acromático los orgánulos son empujados por este hacia la periferia, distribuyéndose homogéneamente por toda la célula.
Aparece un estrangulamiento en la parte ecuatorial (surco de división) que dividirá el contenido de la célula equitativamente entre las 2 células hijas.
Dicho estrangulamiento solo ocurre en las células animales ya que en las células vegetales es proceso es mediante tabicación, puesto que lo impide la pared celular.
Este proceso propio de las células vegetales, se produce gracias a unas vesículas derivadas del aparato de golgi, que contienen los componentes de la nueva pared celular, formando el denominado fragmoplasto.

División celular por Meiosis

Es exclusiva de los organismos con reproducción sexual, ya que es la que da lugar a los gametos.
Cuando dos individuos aportan un gameto, cada gameto lleva la mitad de material genético de sus progenitores.
La mayoría de seres vivos somos diploides y los gametos deben de ser haploides para que tras la fecundación se recupere el número característico de cadenas de ADN vulgarmente llamado cromosomas. Que de otro modo se duplicarían en cada generación.
Los gametos se originan mediante meiosis, que reduce a la mitad el material genético.
Por lo tanto la división celular por meiosis solo se da en las gónadas (testículos y Ovarios), donde se forman los gametos, que básicamente consiste en una duplicación y dos divisiones. La meiosis es una división reduccional, ya que reduce a la mitad los cromosomas de la especie, formando los gametos, además también genera variabilidad genética, que origina descendencia diferente capaz de cambiar adaptarse, y evolucionar, que es la gran ventaja frente a la reproducción asexual.
Como dijimos antes de empezar con las fases de la mitosis la célula ya viene con la duplicación de la interfase:

Profase I:Los cromosomas se disponen en parejas de cromosomas homólogos dando lugar a las tétradas divalentes. Mientras los cromosomas homólogos se unen mediante quiasmas que se dan entre las cromátidas homólogas.

Metafase I: Los cromosomas unidos mediante las quiasmas se recombinan y se llevan parte de la información del otro cromosoma, produciendo variabilidad genética.

Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan y empiezan a migrar al azar.

Telofase I: Los cromosomas homólogos, una vez llegan a los polos, se forman
los dos núcleos, y la célula se divide. Posteriormente tiene lugar una segunda división, que tiene como misión
separar las cromátidas.

Metafase II: Los cromosomas de las células hijas se alinean en el plano ecuatorial, dando lugar a la placa metafasica sencilla.

Anafase II: Se separan las cromatidas hermanas de cada cromosoma y emigran a su respectivo polo celular.

Telofase II: Las células se divide por estrangulación, dando como resultado
final a cuatro células hijas haploides, teniendo una nueva combinación de
genes.

Ciclo biológicos:
Según el momento en el que se produce la meiosis, se distinguen tres tipos de ciclos biológicos, haplontes, diplontes y diplohaplontes.

Ciclo haplonte: Es característico de organismos que poseen solo una dotación cromosómica haploide, como ocurre en los protistas y en muchos hongos.

Ciclo diplonte: Es característico de organismos que en estado adulto, presentan una dotación cromosmica diploide, como ocurre en los animales y algunas alga. La meiosis tiene lugar al formarse los gametos. Tras la fecundación, el cigoto diploide origina un adulto diploide que formará gametos haploides por meiosis. Es un ciclo en el cual las células adultas son diploides y solo los gametos maduros tienen una dotación cromosómica haploide.

Ciclo diplohaplonte: Es propio de organismos que presentan una alternancia de fases en su ciclo biológico, con dos tipos de individuos, haploides y diploides. Es característico de los vegetales como musgos, helechos, y plantas con semillas, en los que la meiosis tiene lugar al formarse las esporas. En la fase diploide, denominada esporofítica, el esporofito produce por meiosis esporas haploides Estas esporas dan lugar a una forma adulta haploide denominada gametofito, en la que se forman los gametos haploides, tras la fecundación, el cigoto diploide vuelve a generar un nuevo esporofito perteneciente a otra fase esporofítica.