Estudio morfofuncional_de_la_celula_lectura_

UNIVERSIDAD CATÓLICA LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE
CARRERA PROFESIONAL DE PSICOLOGÍA
II UNIDAD:
LA CÉLULA Y LAS BASES DE LA HERENCIA
TEMA 05: ESTUDIO MORFOLÓGICO DE LA CÉLULA
Las células son las unidades fundamentales de la vida. Las bases biológicas del
comportamiento dependen de millones de células.
 Las células son las unidades más pequeñas que manifiestan las propiedades de
la vida.
 Todos los seres vivos están compuestos por células.
 Todo organismo ha sido alguna vez una única célula.
Estructura de una célula eucariota (vegetal – animal)
Aunque las células difieren en tamaño, forma y función; tienen muchas cosas en
común. Es en estas cosas en las que nos vamos a centrar.
Las células no fueron descubiertas hasta tener medios (microscopios) para ello.
En el siglo XVII se desarrollaba la óptica. Se atribuye a ROBERT HOOKE (1665) la primera
descripción de las células. Lo que observó lo llamó «cell» (porque le recordaba la celdilla
de un panal). LEEUWENHOEK (1674) fue el primero que reconoció células libres.
Sin embargo no fue hasta el siglo XIX cuando se reconoció, gracias al
perfeccionamiento de los microscopios, que los tejidos animales también estaban
formados por células. SCHLEIDEN (1838) y SCHWANN (1839) postularon la Teoría Celular.
Mg. Mblgo. José Luis Gutierrez Aponte 1 Asignatura: Psicobiología

Luego VIRCHOW (1856) añadió que toda célula procede de otra célula. En el siglo XX se
inventó el microscopio electrónico, que permitió un mayor conocimiento: el
descubrimiento de orgánulos.
La célula es una estructura organizada, con orgánulos con funciones específicas.
La célula es una pequeña masa viscosa, y en el interior existen unos orgánulos con
funciones muy diversas y muy específicas. Con un microscopio óptico se ve a la célula
de tamaño de una canica. Esto nos permite distinguir núcleo y citoplasma.
La teoría celular fue debatida a lo largo del siglo XIX, pero fue Pasteur el que, con
sus experimentos sobre la multiplicación de los microorganismos unicelulares, dio lugar
a su aceptación rotunda y definitiva.
Se puede resumir el concepto moderno de teoría celular en los siguientes
principios:
1. Todo en los seres vivos está formado por células o por sus productos de
secreción. La célula es la unidad anatómica de la materia viva, y una célula
puede ser suficiente para constituir un organismo.
2. Todas las células proceden de células preexistentes, por división de éstas (Omnis
cellula e cellula).
3. Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su
entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. En una célula
caben todas las funciones vitales, de manera que basta una célula para tener un
ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad
fisiológica de la vida.
4. Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control del
desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie y para la
transmisión de la información a las siguientes generaciones celulares. Así que la
célula también es la unidad genética.
La célula es la unidad esencial de todo ser vivo. Es además la estructura
funcional fundamental de la materia viva según niveles de organización biológica, capaz
de vivir independientemente como entidad unicelular, o bien, formar parte de una
organización mayor, como un organismo pluricelular. La célula presenta 2 modelos
básicos: la procarionte y eucarionte. Su organización general comprende: membrana
plasmática, citoplasma y ADN (núcleo).
La teoría celular es la base sobre la que se sustenta gran parte de la biología. Si
excluimos los virus, todos los seres vivos que forman los reinos biológicos están

formados por células. El concepto de célula como unidad funcional de los organismos
surgió en los años 1830 y 1880. Las investigaciones se vieron retrasadas por el poco
avance de los microscopios ópticos.
La forma de la célula es variada y relacionada a la función que realizan en los
diferentes tejidos, algunas tienen formas típica, como las neuronas (células del tejido
nervioso), son mas largas que anchas y otras, como las del parénquima (un tipo de
célula de las plantas) y eritrocitos (glóbulos rojos de la sangre), son equidimensionales;
otras, como los leucocitos, son de forma cambiante. Muchas células cuando se
encuentran en medio líquido tienden a tomar la forma esférica y, cuando están
agrupadas en grandes masas forma poliédrica.
El tamaño de la célula está en relación con su función. La mayor parte de las
células eucariotas sólo son visibles con el microscopio estando su diámetro
comprendido entre 10 y 100 micrones (salvo excepciones).
Por lo general el
tamaño resulta constante
para cada tipo celular e
independiente del tamaño
del organismo, es decir
una célula del riñón de un
caballo es del mismo orden
que la de un ratón. La
diferencia en el tamaño del
órgano se debe al número
de células y no al tamaño
de las mismas.

Las células eucariotas están formadas por diferentes estructuras u orgánulos que
desarrollan diversas funciones como son:
1. Nucléolo.
2. Núcleo celular.
3. Ribosoma.
4. Vesículas de secreción.
5. Retículo endoplasmático rugoso.
6. Aparato de Golgi.
7. Citoesqueleto.
8. Retículo endoplasmático liso.
9. Mitocondria.
10. Vacuola.
11. Citoplasma.
12. Lisosoma.
13. Centríolo (Solo en la célula animal).
14. Membrana citoplasmática.
15. Cloroplasto (Solo en la célula vegetal y de
las algas).
16. Pared celular(Solo en la célula vegetal, de
hongos y protistas).
1. LA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA:
La membrana citoplasmática o plasmática es una estructura laminar que
envuelve el citoplasma de todas y cada una de las células, además de los orgánulos. Es
una bicapa lípidica que sirve de "contenedor" para los contenidos de la célula, así como
protección mecánica. Esta formada principalmente por lípidos y proteínas. Esta barrera
presenta una permeabilidad selectiva, lo cual le permite "seleccionar" las moléculas que
entran y salen de la célula. Tiene un grosor aproximado de 75 Å. Vista al microscopio
electrónico presenta entre dos capas oscuras una central más clara.
La membrana plasmática está compuesta por proteínas, lípidos y glúcidos, cuyas
masas guardan proporciones aproximadas de 50%, 40% y 10% respectivamente. Las
moléculas más numerosas son las de lípidos, ya que se cree que por cada 50 lípidos
hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan
aproximadamente el 50% de la masa de la membrana. Entre las proteínas, el 80% son
intrínsecas, mientras que el 20% restantes son extrínsecas. De las proteínas se pueden
encontrar las translocadoras o las enzimas asociadas a membrana, entre otras.
Esquema de una
membrana citoplasmática
según el modelo del
mosaico fluido (S.J. Singer
en 1971)

Los lípidos de la membrana son anfipáticos. Esto quiere decir que presentan un
lado hidrófilo (que da la cara al agua) y un lado hidrofóbico (que no se junta con el
agua). De entre los lípidos, los más importantes son los fosfolípidos y esfingolípidos, que
se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides,
como el colesterol. Estos últimos no existen o son escasos en las membranas
plasmáticas de las células procariotas.
La función básica de la membrana plasmática reside en mantener el medio
intracelular diferenciado del entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante
en medio acuoso de la bicapa lipídica y a las funciones de transporte que desempeñan
las proteínas. La combinación de transporte activo y transporte pasivo hacen de la
membrana plasmática una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del
medio.
Los esteroides, como el colesterol, tienen un importante papel en la regulación
de las propiedades, es decir que su rol es muy importante físico – químicas de las
membrana regulando su resistencia y fluidez.
En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la
membrana, las proteínas realizan funciones específicas y podemos clasificarlas según
su función en:
 Estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al
citoesqueleto y la matriz extracelular.
 Receptores de membrana: que se encargan de la recepción y transducción de
señales químicas.
 Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente electroquímico
mediante el transporte de diversos iones.
En el transporte transmembrana podemos hablar de:
Transporte pasivo: Se produce sin consumo de energía y a favor de gradiente
electroquímico.
Transporte activo: Se produce con consumo de energía y en contra de gradiente
electroquímico.
El componente glucídico forma el glucocáliz, con funciones de cierta protección
ante agresiones mecánicas y químicas, y la que parece más importante ya que permite
diferenciar el exterior celular permitiendo un reconocimiento intercelular.

2. EL NÚCLEO CELULAR:
El núcleo celular es la estructura más característica de las células eucariotas. Se
rodea de una cubierta propia, llamada envoltura nuclear y contiene el material
hereditario, que es la base del repertorio de instrucciones en que se basa el desarrollo y
el funcionamiento de cada organismo, y cuya composición se basa en el ácido
desoxirribonucleico (ADN).
Por la existencia del núcleo, en las células eucariotas se dan en espacios
separados los procesos de replicación del genoma y transcripción del ARN, que ocurren
dentro, y la biosíntesis de proteínas (traducción), que se produce fuera. Esta
compartimentación es una de las condiciones de la complejidad del control funcional que
distingue a los eucariontes de los procariontes.
El núcleo es una estructura dinámica, que en los organismos con mitosis abierta,
se deshace durante el reparto cromosómico. Se llama núcleo interfásico al que se
observa antes de la mitosis y después de ésta, ya duplicado; es decir, durante los
momentos del ciclo celular que no corresponden a la mitosis. Cuando no se especifique
otra cosa, las explicaciones siguientes se refieren al núcleo interfásico.
Además, el núcleo cuenta con una estructura que se tiñe con facilidad, el
denominado nucléolo.
El núcleo es casi siempre una estructura esferoidal relativamente grande, cuando
se la compara con los orgánulos citoplasmáticos comunes. En términos absolutos,
puede medir menos desde 1 µm (en los llamados nanoeucariontes) hasta más de 20
µm. Su volumen guarda cierta proporcionalidad con el del citoplasma.
El núcleo tiende a ocupar una posición central, pero en las células adultas de las
EL NÚCLEO CELULAR

plantas se ve desplazado a la periferia por el importante volumen del vacuoma (conjunto
de vacuolas).
Lo típico es que cada célula eucariota contenga un núcleo, sin embargo son
frecuentes e importantes las excepciones. Los eritrocitos (glóbulos rojos) maduros de
casi todos los mamíferos carecen de núcleo.
El núcleo interfásico presenta al menos las siguientes partes diferenciadas:
1. Envoltura nuclear: También llamada carioteca, es la envuelta que rodea y delimita al
núcleo propio de la célula eucariota. La envoltura nuclear aparece atravesada de
manera regular por perforaciones, los poros nucleares. Estos poros no son simples
orificios, sino estructuras complejas acompañadas de una armazón de proteínas, que
facilitan a la vez que regulan los intercambios entre el núcleo y el citoplasma. Se llama
complejo del poro a cada una de esas puertas de comunicación. Por ahí salen las
moléculas de ARNm producidas por la transcripción, que deben ser leídas por los
ribosomas del citoplasma. Por ahí salen también los complejos de ARNr y proteínas a
partir de los cuales se ensamblan en el citoplasma los ribosomas. Por los poros entran
al núcleo las proteínas, fabricadas en el citoplasma por los ribosomas, que cumplen su
papel dentro del núcleo.
2. La cromatina:
Diferentes niveles de condensación de ADN. (1) Hebra simple de ADN. (2) Hebra de
cromatina (ADN con histonas, "cuenta de collar"). (3) Cromatina durante la interfase con
centrómero. (4) Cromatina condensada durante la profase (Dos copias de ADN están
presentes). (5) Cromosoma durante la metafase.

La cromatina es el conjunto de ADN, histonas y proteínas no histónicas que se
encuentra en el núcleo de las células eucariotas y que constituye el cromosoma
eucariótico.
Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas. Éstos se encuentran
formados por aproximadamente 146 pares de bases de longitud (el número depende del
organismo), asociados a un complejo específico de 8 histonas nucleosómicas (octámero
de histonas). Cada partícula tiene una forma de disco, con un diámetro de 11 nm y
contiene dos copias de cada una de las 4 histonas H3, H4, H2A y H2B. Este octámero
forma un núcleo proteico alrededor del que se enrolla la hélice de ADN (da
aproximadamente 1.8 vueltas). Entre cada una de las asociaciones de ADN e histonas
existe un ADN libre llamado ADN "espaciador", de longitud variable entre 0 y 80 pares
de nucleótidos que garantiza flexibilidad a la fibra de cromatina. Este tipo de
organización, permite un primer paso de compactación del material genético, y da lugar
a una estructura parecida a un "collar de cuentas".
Posteriormente, un segundo nivel de organización de orden superior lo constituye
la "fibra de 30nm" compuestas por grupos de nucleosomas empaquetados uno sobre
otros adoptando disposiciones regulares gracias a la acción de la histona H1.
Finalmente continua el incremento del empaquetamiento del DNA hasta obtener
los cromosomas que observamos en la metafase, el cual es el máximo nivel de
condensación del ADN.
La cromatina se puede encontrar en dos formas:
 Heterocromatina, es una forma inactiva condensada localizada sobre todo en la
periferia del núcleo, que se tiñe fuertemente con las coloraciones. La

heterocromatina puede ser de dos tipos diferentes:
 la constitutiva, idéntica para todas las células del organismo y que carece
de información genética, incluye a los telómeros y centrómeros del
cromosoma que no expresan su ADN.
 la facultativa, diferente en los distintos tipos celulares, contiene información
sobre todos aquellos genes que no se expresan o que pueden expresarse
en algún momento. Incluye al ADN satélite y al corpúsculo de Barr.
Se ha visto que en la formación de heterocromatina frecuentemente
participa el fenómeno de RNA interferente. Por ejemplo, en
Schizosaccharomyces pombe, la heterocromatina se forma en el centrómero,
telómeros y en el loci mating-type [1]. La formación de la heterocromatina en el
centrómero depende del mecanismo de ARN de interferencia (ARNi). ARN doble
cadena complementarios son producidos de secuencias repetidas localizadas en
el centrómero, que inducen RNAi y seguidamente metilación de la lisina 9 histona
3 y enlazamiento de Swi6 (proteína estructural de la heterocromatina, la cual es
homóloga a HP1 en mamíferos).
 Eucromatina, está diseminada por el resto del núcleo (menor condensación), se
tiñe débilmente con la coloraciones (su mayor tinción ocurre en la mitosis y no es
visible con el microscopio de luz. Representa la forma activa de la cromatina en la
que se está transcribiendo el material genético de las moléculas de ADN a
moléculas de ARNm, por lo que es aquí donde se encuentran la mayoría de los
genes activos.
La distinción tajante entre eucromatina activa y heterocromatina inactiva es
aceptable actualmente, pero con importantes reservas.
3. Nucleoplasma: El nucleoplasma es el medio interno del núcleo celular, en el se
encuentran las fibras de ADN, que asociadas con proteínas denominadas histonas
forman hebras llamadas cromatinas y ARN conocidos como nucleolos.
4. Nucleolo: El nucléolo es un suborgánulo del núcleo que tiene como principal función
la síntesis de los ARNr. Entre las funciones del núcleo tenemos:
 Dirige la actividad celular, ya que contiene el programa genético, que dirige el
desarrollo y funcionamiento de la célula.

 Es la sede de la replicación (duplicación del ADN) y la transcripción (síntesis de
ARN), mientras que la traducción ocurre en el citoplasma. En las células
procariotas todos esos procesos coinciden en el mismo compartimento celular.
3. EL CITOPLASMA Y LOS ÓRGANELO CELULARES:
El citoplasma es la parte del protoplasma que en una célula eucariota se
encuentra entre el núcleo celular y la membrana plasmática. Consiste en una emulsión
coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol o hialoplasma, y en una diversidad de
organelos celulares que desempeñan diferentes funciones. Su función es mantener
flotando los organelos celulares y al mismo tiempo ayuda al movimiento de los mismos.
El citosol es la sede de muchos de los procesos metabólicos que se dan en las células.
El citoplasma se divide en ocasiones en una región externa gelatinosa, cercana a
la membrana, e implicada en el movimiento celular, que se denomina ectoplasma; y una
parte interna más fluida que recibe el nombre de endoplasma y donde se encuentran la
mayoría de los orgánulos.
El citoplasma de las células eucariontas está subdividido por una red de
membranas conocidas como retículo endoplasmático (liso y rugoso) que sirven como
superficie de trabajo para muchas de sus actividades bioquímicas.
El retículo endoplasmático rugoso está presente en todas las células eucariontas
y predomina en aquellas que fabrican grandes cantidades de proteínas para exportar.
Es continuo con la membrana externa de la envoltura nuclear, que también tiene
ribosomas adheridos.
En biología celular, se denominan orgánulos llamados también organelas,
organelos o mejor elementos celulares, a las diferentes estructuras suspendidas en el
citoplasma de una célula eucariota, que tienen una forma y unas funciones
especializadas bien definidas y diferenciadas.
No todas las células eucariotas contienen todos los orgánulos al mismo tiempo,
aparecen en determinadas células de acuerdo a sus funciones.
1. Citoesqueleto:
El citoesqueleto es un entramado tridimensional de microtúbulos y
microfilamentos que proveen el soporte interno para las células, anclan las estructuras
internas de la misma e intervienen en los fenómenos de movimiento celular y en su
división.

El citoesqueleto
2. Centriolo (centrosoma):
En biología celular, los centríolos son una pareja de estructuras que forman parte
del citoesqueleto semejantes a cilindros huecos, siendo una pareja de centriolos un
diplosoma sólo presentes en células animales.
3. Retículo endoplasmático:
El retículo endoplásmico, es una red de membranas interconectadas que forman
cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí, que intervienen en
funciones relacionadas con la síntesis protéica, metabolismo de lípidos y algunos
esteroides, así como el transporte intracelular.
Se encuentra en la célula animal y
vegetal pero no en la célula
procariota. Se encuentra unido a
la membrana nuclear externa
mientras que el retículo
endoplasmatico liso es una
prolongación del retículo
endoplasmatico rugoso.
Imagen de un núcleo, el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi.
(1) Núcleo. (2) Poro nuclear. (3) Retículo endoplasmático rugoso (REr). (4) Retículo
endoplasmático liso (REl). (5) Ribosoma en el RE rugoso. (6) Proteínas siendo
transportadas. (7) Vesícula (transporte). (8) Aparato de Golgi. (9) Lado cis del aparato
de Golgi. (10) Lado trans del aparato de Golgi. (11) Cisternas del aparato de Golgi.

 El retículo endoplasmático rugoso tiene esa apariencia debido a los
numerosos ribosomas adheridos a su membrana mediante unas proteínas
denominadas "riboforinas". Tiene unos sáculos más redondeados cuyo interior se
conoce como "luz del reticulo" o "lumen" donde caen las proteínas sintetizadas en
él. Está muy desarrollado en las células que por su función ceben realizar una
activa labor de síntesis, como las células hepáticas o las células del páncreas.
El retículo endoplasmático rugoso (RER), también es llamado Retículo
Endoplasmático Granular, Ergastoplasma o Retículo Endoplásmico Rugoso y en
la células nerviosas es también conocido como Cuerpos de Nissl.
 El retículo endoplasmático liso no tiene ribosomas y participa en el
metabolismo de lípidos.
Funciones del Retículo Endoplasmatico:
 Síntesis de proteínas: La lleva a cabo el retículo endoplasmatico rugoso
mediante los ribosomas. Estas proteínas serán transportadas al Aparato de Golgi
mediante vesículas de transición donde dichas proteínas sufrirán un proceso de
maduración para luego formar parte de los lisosomas o de vesículas secretoras.
 Metabolismo de lípidos: El retículo endoplasmatico liso, al no tener
ribosomas le es imposible sintetizar proteínas pero sí sintetiza lípidos de la
membrana plasmática, colesterol y derivados de éste como las ácidos biliares o
las hormonas esteroideas.
 Detoxificación: Es un proceso que se lleva a cabo principalmente en las células
del hígado y que consiste en la inactivación de productos tóxicos como drogas,
medicamentos o los propios productos del metabolismo celular, por ser
liposolubles (hepatocitos)
 Glucoxilación: Son reacciones de transferencia de un oligosacárido a las
proteínas sintetizadas. Se realiza en la membrana del retículo endoplasmático.
De este modo, la proteína sintetizada se transforma en una proteína periférica
externa del glucocálix.
4. Aparato de golgi:
El Aparato de Golgi funciona como una planta empaquetadora, modificando
vesículas del retículo endoplasmático rugoso. El material nuevo de las membranas se
forma en varias cisternas del Golgi. Se encuentra en el citoplasma de la célula.

Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la
glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación de lípidos y la síntesis de
polisacáridos de la matriz extracelular. Debe su nombre a Camillo Golgi, Premio Nobel
de Medicina en 1906 junto a Santiago Ramón y Cajal.
El aparato de Golgi también llamado complejo o cuerpo de Golgi, se encarga de
la distribución y el envío de los productos químicos de la célula. Modifica proteínas y
lípidos (grasas) que han sido sintetizados previamente tanto en el retículo
endoplasmático rugoso como en el liso y los prepara para expulsarlos fuera de la célula.
5. Lisosomas:
Los lisosomas son vesículas relativamente grandes formadas por el retículo
endoplasmático rugoso y luego empaquetados por el complejo de Golgi que contienen
enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen
externo o interno que llegan a ellos. Las enzimas lisosomales son capaces de
digerir bacterias y otras sustancias que entran en la célula por fagocitosis, u otros
procesos de endocitosis.
Los lisosomas utilizan sus enzimas
para reciclar las diferentes organelas de la
célula, englobándolos, digiriéndoles y
liberando sus componentes en el citosol.
De esta forma los orgánulos de la célula se
están continuamente reponiendo. El
proceso de digestión de los orgánulos se
llama autofagia. Por ejemplo, las células
hepáticas se reconstituyen por completo
una vez cada dos semanas.
El lisosoma, sólo está presente en
células animales.
6. Peroxisomas:
Los peroxisomas son orgánulos citoplasmáticos muy comunes en forma de
vesículas que contienen oxidasas y catalasas. Estas enzimas cumplen funciones de
detoxificación celular. Como todos los orgánulos, los peroxisomas solo se encuentran en
células eucariotas.

7. Mitocondrias:
La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras
muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa
en forma alargada. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al
conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular.
Su principal función es la
oxidación de metabolitos
(glucólisis, ciclo de Krebs, beta
oxidación de ácidos grasos) y la
obtención de ATP, que supone un
porcentaje muy alto del ATP
sintetizado por la célula. También
sirve de almacén de sustancias
como iones, agua y algunas
particulas como restos de virus y
proteínas.
8. Ribosomas:
Los ribosomas son
orgánulos sin membrana, están en
todas las células vivas (excepto en
los espermatozoides). Su función
es ensamblar proteínas a partir de
la información genética que le llega
del ADN transcrita en forma de
ARN mensajero (ARNm).
La información genética está en el ADN. Esa información se transcripción en
ARN. El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla la proteína con los aminoácidos
suministrados por los ARN de transferencia, este proceso se denomina síntesis de
proteínas. Todas las proteínas están formadas por aminoácidos. El ribosoma consta de
dos partes, la subunidad mayor y una menor, estas salen del núcleo por separado.
Puede encontrar unido al retículo endoplasmático rugoso (RER), que es la forma
habitual en la célula eucariota, o encontrarlo en el citoplasma, donde recibe el nombre
de polisoma o polirribosoma (forma habitual en la célula procariota).

II UNIDAD:
LA CÉLULA Y LAS BASES DE LA HERENCIA
TEMA 06: ESTUDIO FUNCIONAL DE LA CÉLULA
Los diversos procesos celulares ocurren de manera organizada en un ser vivo,
estos procesos no son aislados, sino todo lo contrario, se originan y desarrollan de
manera coordinada respondiendo a una suma de estímulos externos e internos que
desencadenan una gama de reacciones metabólicas desde las más sencillas hasta las
más complejas.
Los procesos fisiológicos celulares permiten que un ser vivo se autoconserve y
comprenden diversas formas de transporte, síntesis de monómeros y macromoléculas,
producción de energía, autoduplicación de la información genética y la expresión de ésta
y muchas otras.
La inmensa variedad de procesos fisiológicos se ha generado en la evolución de
las células. A través de millones de años se han ido generando nuevas reacciones
metabólicas, algunas se han ido modificando y de muy simples han pasado a ser
extremadamente complejas.
En esta sesión nos proponemos exponer y analizar estos procesos con la
finalidad de entenderlos y aplicarlos a niveles de mayor organización biológica.
INTERCAMBIO DE SUSTANCIAS:
Los seres vivos y las células que los integran son sistemas dinámicos abiertos,
por lo tanto están sujetos al flujo bidireccional de moléculas que movilizan en función a
las necesidades, requerimientos materiales de las funciones vitales y las características
del entorno celular. Todas las células requieren sustancias nutritivas diversas y elaboran
una gran cantidad de productos que son intercambiados de modo selectivo según las
leyes naturales de la física y de la química.
La membrana celular separa del medio intracelular del medio extracelular, y es
reponsable directo del intercambio de moléculas entre ambos medios.
El intercambio de sustancias se define como el movimiento de moléculas a través
de la membrana citoplasmática, del medio extracelular al intracelular y viceversa.
Importancia:
El intercambio de sustancias realizado por las células es importante porque permite
mantener la homeostasis, es decir el equilibrio dinámico interno.

En los organismos pluricelulares como el hombre, el ingreso de sustancias nutritivas a
la célula es vital, porque provee de:
1. Moléculas, tales como los aminoácidos que van ha formar proteínas
componentes estructurales celulares.
2. Moléculas energéticas como los glúcidos y lípidos.
3. Sustancias reguladoras como los iones, vitaminas y algunas hormonas.
La salida de sustancias de desecho, o moléculas en exceso, evita la alteración de
las reacciones celulares.
SECRECIÓN CELULAR:
Dentro de las funciones del aparato de Golgi está la secreción celular, ya que se
ubica entre el retículo endoplasmático, sintetizador de proteínas y lípidos, y la
membrana celular. El aparato de Golgi no sólo transporta materiales sino que también
puede modificarlos.

La secreción celular puede ser continua, por ejemplo los anticuerpos de los
plasmocitos son secretados conforme se van sintetizando. Puede ser discontinua, como
en algunas células del páncreas que sintetizan proenzimas, las que antes de ser
secretadas se concentran en vesículas o gránulos densos con una localización
intracelular característica.
DIGESTIÓN CELULAR:
Conjunto de reacciones catabólicas en las que los alimentos son degradados en
sus componentes, proporcionando nutrientes a la célula. La degradación de alimentos a
nivel celular es vital en los protozoos, ya que de esta forma obtienen los monómeros
(monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos) para: (a) sintetizar sus propios polímeros
(polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos) generando el crecimiento celular y (b)
sintetizar ATP. En los seres pluricelulares, como los animales, además de lo
mencionado, la digestión celular permite la eliminación de microorganismos patógenos
(bacterias).
METABOLISMO CELULAR
Todas las células requieren energía para sus funciones. El alimento es la fuente
de energía y también de materiales para construir. En la digestión se van degradando
las grandes macromoléculas de alimentos en trozos más pequeños. Estas sustancias
degradadas se llevan hasta las células, donde se obtienen la energía y los materiales (el
objetivo de la nutrición). Para ello van a sufrir un conjunto de reacciones que se
denominan metabolismo. Metabolismo es el conjunto de reacciones por el que se
obtiene, a partir de sustancias ya digeridas, energía y materia.
Al proceso de degradación de las grandes macromoléculas en otras mucho más
pequeñas se le denomina Catabolismo. Luego hay otro proceso de síntesis de materias
orgánicas -con gasto de energía- que se conoce como Anabolismo.
CATABOLISMO: degradación (con liberación de energía)
METABOLISMO
ANABOLISMO: síntesis (con gasto de energía)
La energía liberada en el catabolismo la utiliza la célula para la síntesis -o
fabricación- de nuevos compuestos (anabolismo). El eslabón común de todos estos
procesos es el ATP.
Pero, ¿qué ocurre con la energía entre las reacciones en que se produce y

los procesos en los que se gasta? Si no se almacena de alguna manera, toda ella se
disiparía en forma de calor. De hecho, un 50% de la energía lo hace, pero el resto va a
ser atrapada por la célula a través de su “mecanismo atrapador de energía”. Este
mecanismo viene representado en la reacción reversible por la que se transforma una
molécula de ADP en otra de ATP.
ADP + P + Energía ATP
El ATP almacena en sus enlaces la energía que se va a utilizar después. Cuando
el ATP se rompe, se convierte en ADP + P. Pero el ADP también se puede romper en
AMP + P, liberando también energía. Esto ocurre en el proceso de anabolismo.
Por tanto, el ATP es la molécula que relaciona catabolismo y anabolismo. La
energía del catabolismo se almacena en forma de ATP, que la libera en el anabolismo.
El ATP tiene pues una doble función: por un lado atrapar energía, por el otro darla allí
donde sea necesario. Normalmente las células no almacenan el ATP. Éste se forma y
se degrada continuamente; de tal forma que en un día se sintetiza y se degrada una
cantidad equivalente al peso corporal.
Los organismos autótrofos fijan la energía solar en forma de energía química
contenida en los compuestos orgánicos, glucosa (carbohidrato), en particular.
Esta energía, convenientemente liberada,
será utilizada posteriormente por las partes
de la planta que no tienen cloroplastos,
como suele ser el caso de las raíces y
tallos no verdes, o por toda la planta
cuando falta la energía solar. Es también
esta energía (presente en estas moléculas
orgánicas: glucosa) la que permite la vida
de los organismos heterótrofos.
Los vegetales, mediante sus cloroplastos,
fijan y almacenan la energía; sintetizando
moléculas orgánicas (carbohidratos:
glucosa). Posteriormente los animales
heterótrofos; con la ayuda de sus
mitocondrias transforman esta energía
(almacenada en los carbohidratos: glucosa)
en energía calórica y energía para el trabajo
celular “ATP”.

La respiración celular y las fermentaciones son las vías catabólicas más
corrientes para la obtención de la energía contenida en las sustancias orgánicas.
Ambas vías, no obstante, tienen una primera fase común: la glucólisis.
La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurre en la
mayoría de las células, en las que el ácido pirúvico producido por la glucólisis se
desdobla a anhídrido carbónico (CO2) y agua (H2O) y se producen 36 o 38 moléculas
de ATP. En las células eucariotas la respiración se realiza en las mitocondrias y ocurre
en tres etapas que son:
 Oxidación del piruvato.
 Ciclo de los ácidos tricarboxílicos.
 Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del ADP a ATP.
La respiración celular es una parte del metabolismo, concretamente del
catabolismo, en el cual la energía contenida en distintas biomoléculas, como los
glúcidos (carbohidratos), es liberada de manera controlada. Durante la respiración una
parte de la energía libre desprendida en estas reacciones exotérmicas, es incorporada a
la molécula de ATP, que puede ser a continuación utilizado en los procesos
endotérmicos, como son los de mantenimiento y desarrollo del organismo (anabolismo).
La respiración aerobia es un tipo de metabolismo energético el que seres
vivos extraen energía de moléculas orgánicas, como la glucosa, por un proceso
complejo en el que el carbono queda oxidado y en el que el oxígeno procedente del aire
es el oxidante empleado. En otras variantes, muy raras, de la respiración el oxidante es
distinto del oxígeno. La respiración aerobia o normal, es el proceso responsable de que
la mayoría de los seres vivos, los llamados por ello aerobios, requieran oxígeno. La
respiración aerobia es propia de los organismos eucariontes en general y de algunos
tipos de bacterias.

El oxígeno que, como cualquier gas, atraviesa sin obstáculos las membranas
biológicas, atraviesa primero la membrana plasmática y luego la mitocondrial, siendo en
la matriz de la mitocondria donde se une a electrones y protones (que sumados
constituyen átomos de hidrógeno) formando agua.
La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleto, siendo el
producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan
los diversos tipos de fermentaciones.
En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no
interviene la cadena respiratoria. Son propias de los microorganismos, como las
bacterias y levaduras. También se produce la fermentación en el tejido muscular de los
animales, cuando el aporte de oxígeno a las células musculares no es suficiente para el
metabolismo y la contracción muscular.
Reacción enzimática que produce
ácido láctico anaeróbicamente a
partir de ácido pirúvico en las células
musculares.

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