Metabolismo celularEs el conjunto de reacciones bioqumicas que ocurren en el interior de la celula (ocurren de manera ordenada, eficaz y especifica gracias a estar catalizadas por enzimas). Las funciones especificas del metabolismo celular son: obtencin de energa qumica a partir de molculas organicas combustibles o de la luz solar, en ambos casos provenientes del entorno (oxogenos); convertir los principios nutritivos oxogenos en precursores para las macromolculas de la celula; ensamblar estos precursores para formar protenas, acidos nucleicos, lpidos y otros componentes de la celula; y formar y degradas las biomoleculas necesarias para el cumplimiento de las funciones especializadas de la celula.Las reacciones energticas se clasifican en:- Endergonicas: al ocurrir consumen energa- Axergonicas: al ocurrir liberan energa.El ATP aporta la energa en las clulas para que ocurran las reacciones endergonicas, y se transforma en ADPEl ADP toma la energa libre producida en una reaccin exergonica y forma ATPEl ATP es un intermediario comn, ya que esta molecula brinda la energa contenida en su enlace fosfato rico en energa para las reacciones endergonicas, y es regenerado a partir de la energa liberada de las reacciones exergonicas, la que se utiliza para fosforilar el ADP. De esta manera el ATP realiza el acoplamiento energtico de estos dos tipos de reacciones que ocurren en el metabolismo celular. El ATP conecta todas las reacciones del metabolismo celular a modo de intermediario energticoEl metabolismo celular se divide en dos fases:- Catabolismo: (degradan molculas complejas) constituye la fase de degradacin en las cuales las molculas nutritivas complejas y grandes (glcidos, lpidos, protenas) que obtiene la celula del entorno o tiene almacenadas son degradadas a molculas mas sencillas (acido lctico, urea). El objetivo de esto es usar la energa de estas grandes molculas para distintos trabajos celulares. Estas reacciones catablicas van siempre acompaadas de liberacin de energa, la cual es guardada por la celula en forma de ATP.- Anabolismo: (sintetizan molculas complejas) constituye la fase constructiva o biosintetica del metabolismo, en la cual se produce la biosntesis de todos los componentes moleculares de la celula a partir de precursores sencillos. Al partir de molculas sencillas para construir molculas complejas, se deben formar nuevos enlaces qumicos para los cuales se necesita energa, el ATP es el encargado de aportar esta energa en todos los rincones biosinteticos de la celula.Ambos ocurren en la celula al mismo tiempo, y el nexo entre ellos lo realiza el interemdiario energtico ATP, que se encarga de transferir la energa obtenida en las reacciones catablicas a las anablicas.Las reacciones catablicas son exergonicas (es decir, liberan energa) mientras que las reacciones anablicas son endergonicas (requieren energa)Las reacciones anablicas-endergnicas siempre se acoplan con la ruptura de ATP y las reacciones catablicas-exergnicas se acoplan con la sntesis de ATP.EnzimasLas enzimas actan como catalizadores biolgicos que aumentan la velocidad con que ocurren ciertas reacciones qumicas e intervienen en la interconversion de distintos tipos de energa. Son proteinasTodas las reacciones qumicas requieren para iniciarse una energa minima, esto es energia de activacion esta, esta relacionada con la temperatura, cuando aumenta se acelera la velocidad de las reacciones qumicas. Pero como los seres vivos tienen un limite en la temperatura para poder vivir, es necesario disminuir los valores de energa de activacin, esta es la funcin de las enzimas (tambin hay unos ARN que sirven, llamados ribozimas)Es decir: los catalizadores (enzimas) logran acelerar las reacciones qumicas al disminuir la energa de activacin.Las molculas sobre las que actan las enzimas se llaman sustratos y las que resultan de esta accin se llaman productosCaractersticas:- son especficas, participan de una determinada reaccin qumica, sobre un sustrato en particular.- son eficientes en pequeas cantidades - se recuperan luego de la accin, puede actuar sobre numerosos sustratos.- No alteran el equilibrio de las reacciones que catalizan, solo permiten que se alcance el equilibrio en un tiempo menor.Se clasifican en:- Enzimas simples: la parte proteica posee actividad cataltica- Encimas conjugadas: adems de la parte proteica necesitan otra no proteica (cofactor: Ion inorgnico o coenzima) para tener capacidad cataltica. La parte proteica se llama apoenzima y es inactiva. Ambas partes juntas, osea la forma activa, se llama Holoenzima.

Reconocimiento del sustrato:La parte de la enzima que interacta con el sustrato se llama sitio activo, ah estn los aminocidos que participan del proceso cataltico, generando o rompiendo enlaces.Hay dos modelos: - Llave-cerradura: establece una total complementariedad entre el sitio activo de la enzima y el sustrato sobre el cual acta- Ajuste incluido: la complementariedad entre estos se alcanza luego de su interaccin. Hay un reconocimiento dinmico que involucra una modificacin en el sitio activo

Hay varios factores que pueden afectar o modificar la velocidad de reacciones catalizadas por enzimas: - Concentracin de sustrato: A mayor concentracin de sustrato, mayor velocidad, hasta llegar a la velocidad mxima o saturacin enzimtica (todas las enzimas estn ocupadas catalizando la reaccin).- Temperatura: A mayor temperatura, mayor velocidad, hasta alcanzar la temperatura ptima. A temperaturas mayores a la ptima, la velocidad disminuye debido a una posible desnaturalizacin. A bajas temperaturas la enzima se encuentra inactiva- pH: La relacin entre actividad de una enzima y el pH depende mucho de qu enzima se trate. A pH extremos, las protenas pueden desnaturalizarse y su actividad disminuye. Hay enzimas que no se ve afectada su actividad con el pH. Otras tendrn un pH ptimo cido o bsico.- Presencia de inhibidores: Son molculas que cuando se unen a las enzimas disminuyen su actividad (antibiticos, venenos, medicamentos). Los hay reversibles e irreversibles. Dentro de los reversibles, encontramos los inhibidores competitivos (el inhibidor se une al sitio activo, disminuyendo la afinidad de la enzima por su sustrato, pero no modifica la velocidad mxima) y no competitivos (el inhibidor se une en un sitio diferente al sitio activo, dejando que el sustrato se una a la enzima, pero modificando notablemente la velocidad mxima). La inhibicin irreversible es provocada por sustancias que producen un cambio permanente en la enzima, haciendo que pierda su actividad (el antibitico inhibe irreversiblemente el ensamblaje de la pared de la clula bacteriana). Cuando ocurre uno de estos, los dems permanecen constantes.

Regulacin de la actividad enzimtica: la eficacia de la vida se debe a los mecanismos de regulacin de las enzimas, controlan gran cantidad de vas metabolicas que ocurren simultneamente en la celula.Puede darse a tres niveles bsicos de regulacin de las enzimas: regulacin de la sntesis de enzimas (induccin-represin): indica un cambio en la cantidad de enzimas, la sntesis algunas son inducidas por sus propios sustratos y reprimida por sus productos a nivel gentico, actuando en el proceso de transcripcin. Dando por resultado que las enzimas se sinteticen nicamente cuando sean necesariasregulacin de la degradacin de enzimas: la presencia o ausencia de sustratos y cofactores puede alterar la conformacin de las enzimas hacindolas mas o menos susceptibles a su degradacin.regulacin de la actividad cataltica (activacin-inhibicin): consiste en modificar la actividad de las enzimas preformadas, sin variar la cantidad de enzima ya sintetizada por la celula. Esto constituye a un ahorro de energa para el metabolismo celular. Factores que contribuyen en el proceso: sistemas multienzimaticos (las transformaciones que sufre un compuesto se produce en etapas, en cada etapa acta una enzima diferente, en cada paso el producto de la enzima anterior, ser el sustrato de la siguiente, esta secuencia de llama vas metablicas, estando las enzimas alineadas para facilitar la transferencia de productos, formando sistemas multenzimaticos. Estos sistemas tienen capacidad de autorregulacin de su velocidad); efectos alostericos (enzimas alsotericas o reguladoras: a bajas concentraciones de sustrato la velocidad es baja, cuando aumenta tambin lo hace la velocidad); modificacin covalente (puede ser reversible: algunas enzimas son reguladas por adicin o sustraccin de grupos unidos covalentemente ejemplo: una enzima que une o elimina fosfatos a otra; o irreversible: algunas enzimas se sintetizan en forma de precursores inactivo y son activadas a un tiempo y en un lugar apropiado); compartimentalizacion (ordenamiento de las enzimas); isoenzimas (distintas variedades de una misma enzima)Los distintos tipos de regulacin pueden coexistir en una misma enzima, lo que se llama multimodulacion.

Aplicaciones de las enzimasLas enzimas son una herramienta molecular con diversas aplicaciones en las que se explota su especificidad y efectos catalticos, entre ellas:- Usos cientficos: utilizadas para el anlisis secuencial del ARN y ADN, y en la sntesis de materiales biolgicos y no biolgicos para la investigacin- Usos industriales: la usan para la sntesis de productos en gran escala y bajo costo.- Usos mdicos: estudian la posibilidad de usarla para el tratamiento de enfermedades ocasionadas por defecto de una enzima mediante la aplicacin de la misma. Si la usan para la disolucin de cogulos sanguneos

FotosntesisEn presencia de la luz, las plantas retienen el dixido de carbono del aire y lo incorporan a su cuerpo en forma de materia organica, y adems producen oxigeno. Parte de la masa de los vegetales proviene del agua que absorben del sueloLa fotosntesis es el proceso mas importante para la vida en la tierra, principalmente por dos razones fundamentales:- Utiliza la energa del sol para sintetizar el alimento que permite mantener el funcionamiento, crecer y reproducirse, a todos los seres vivos del planeta- Durante la fotosntesis se produce oxigeno.La obtencin de alimento: llamamos alimento a todo compuesto organico que puede ser degradado por un ser vivo para obtener la energa que necesita y que sirve como materia prima para sintetizar los componentes de todas sus clulas y los liquidos corporales. Todos los seres vivos que se alimentan de otros organismos o de sus desechos se llaman hetertrofos (animales, hombres, hongos, bacterias, etc). Y a los organismos que pueden crecer y reproducirse sin tomar alimento del medio, osea que producen su propio alimento a partir de sustancias inorgnicas (nutrientes) que toman del medio, (especialmente agua y dixido de carbono) se los llama auttrofos (plantas, algas, bacterias).La sntesis de alimento a partir del dixido de carbono y el agua es un proceso anablico, como todo proceso anablico la sntesis de alimento es tambin endergonica, es decir, que solo puede ocurrir cuando hay energa disponible. De donde sacan esta energa? Todas las plantas y algas son capaces de sintetizar su alimento usando la energa del sol, y por eso reciben el nombre de fotoautotrofos. La sntesis de compuestos orgnicos a partir de compuestos inorgnicos, utilizando la energa de la luz, se llama fotosntesis.En las bacterias fotosintticas y las algas la fotosntesis ocurre en todas las clulas del cuerpo, en las plantas y vegetales solo en las clulas de las hojas y los tallos jvenes. Se caracterizan por tener color verde, por la presencia del pigmento clorofila, que es el encargado de captar la energa de la luz y transferirla al proceso de la sntesis del alimento. (pueden tener tonos rojo amarillo marrn tmb)

La luz y la sntesis de alimentoLa luz es absorbida por la clorofila, esta se encuentra en el interior de las clulas, formando parte de membranas biolgicas. En las clulas procariotas se encuentra en la nica membrana que poseen, la plasmtica. En las clulas eucariotas se encuentra en el interior de organelas llamadas cloroplastos.Los fotosistemas: Son complejos macromoleculares embebidos en las membranas de los tilacoides. En los fotosistemas se distinguen dos zonas. En el centro se encuentra el centro de reaccin (dos macromolculas de clorofila unidas a un complejo de proteinas) donde comienza una serie de complejos eventos fisicoqumicos que culminan con la sntesis de los compuestos organicos. Rodeando al centro de accin se encuentra un complejo antena formado por clorofila y otros pigmentos fotosintticos, estos son los que captan la energa luminosa y la mandan al centro.Hay dos tipos de fotosistemas: I (posee molculas de clorofila que captan ondas de 700 nanometros de longitud, este es el responsable de la fotosntesis de las bacterias verdes) y II (tiene en su centro de reaccin molculas de clorofila que absorben ondas de 680 nanometros, estos son los responsables de la fotosntesis en las bacterias purpuras)Los cloroplastos se asemejan a bacterias fotosintticas, porque en el interior de los cloroplastos hay una molecula de ADN circular y no asociada a proteinas, semejante al cromosoma que se encuentra en las bacterias. Tambin se multiplican ambos por fision binaria.La fotosntesis es un proceso de oxido-reduccion: durante el proceso de fotosntesis los atomos de carbono se unen formando cadenas carbonadas y se reducen, es decir que ganan atomos de hidrogeno. La reduccin del carbono esta acoplada con un proceso de oxidacin (porque para que una sustancia se reduzca debe haber otra que pierda protones y electrones, es decir que se oxide). La sustancia que se oxida en la fotosntesis es el h2o. se reduce el carbono para formar glucosa y se oxida el oxigeno para formar agua solo ocurre gracias a la energa lumnica.Etapas de la fotosntesis: - Etapa fotoqumica o luminosa: Depende de la luz y se desarrolla en las granas de los cloroplastos y en las laminillas de las cianobacterias. En esta etapa la energa de la luz es aprovechada para formar ATP y para reducir el NADP+, formando el NADPH2.Cuando la luz incide sobre los cloroplastos las molculas de pigmento se excitan, al excitarse las del centro de reaccin del fotosistema I desprenden un electrn que es transferido a la ferredoxina, esta esta en la membrana del tilacoide y transfiere el electrn al NADP+, La cual se encuentra en el estroma, y al recibir dos electrones el NADP+ se reduce transformndose en NADPH2.(Los electrones desprendidos del fotosistema I tienen como aceptor final al NADP+ que se reduce a NADPH+ H+. El fotosistema I queda con dficit de electrones.Los electrones desprendidos del fotosistema II se transfieren por una cadena de transporte de electrones que va del fotosistema II al I. Se cubre as el dficit de electrones del fotosistema I. Este recorrido de los electrones entre ambos fotosistemas permite la sntesis de ATP (modelo quimioosmtico). El dficit de electrones en el fotosistema II es compensado con electrones que provienen de la fotlisis del H2O. Por este mecanismo el H2O se oxida y forma O2 liberado a la atmsfera.

Modelo quimiosmotico: Propone que a medida que los electrones fluyen de un compuesto potencial de oxido-reduccion negativo a otro mas positivo, la energa liberada se usa para bombear protones, ese bombeo se hace a travs de una membrana biolgica esencialmente impermeable a los protones, creando una suerte de energa potencial. Los protones acumulados en un lado de la membrana solo pueden fluir por canales de protones. La energa potencial acumulada en ese gradiente se utilizar para la sntesis de ATP.

- Etapa bioqumica u oscura: Transcurre en el estroma de los cloroplastos y en el citoplasma. No depende directamente de la luz pero para que ocurra son necesarios el ATP y el NADPH2, formados durante la etapa anterior. Ac las molculas de carbono que se encuentran en los cloroplastos son reducidas y ensambladas con los electrones aportados por el NADPH2 y la energa aportada por el ATP, formando as molculas de hidrato de carbono. Esta sntesis de hidratos de carbono ocurre por una serie de reacciones qumicas encadenadas en un ciclo llamado ciclo calvin-benson. El carbono se encuentra en el aire y llega al interior de los cloroplastos por un proceso de difusin simple. Una vez en el estroma el carbono se une con ribulosa 1-5 difosfato, por la accin de la rubisco. De esto surge el acido 3-fosfoglicerico, el cual es fosforilado con el ATP y reducido por los electrones del NADPH+H+ transformndose en giceraldehido-3-fosfato. Las molculas de giceraldehido-3-fosfato que no son utilizadas se convierten en hidratos de carbono, o si quedan en el estroma forman glucosa que luego sern polimerizadas en forma de almidon. (el almidon es la forma de guardar glucosa, para usarla cuando falta luz o caen las hojas y no hay fotosntesis). En otros casos son exportadas al citoplasma donde pueden utilizarse para obtener energa en el proceso de respitacion celular.

(Resumen de esto en la pagina 288-289)

La fotosntesis es un proceso regulado: La fotosntesis depende de condiciones ambientales y est sujeto a distintos tipos de regulacin interna. Entre estos la intensidad de la luz, la temperatura y la concentracin de dixido de carbono. Respiracin: cuando se queman maderas y queda la ceniza se observa que baja su volumen, todo eso se transformo en dixido de carbono y agua. Esto, la degradacin de un compuesto organico produciendo dixido de carbono y agua liberando energa se llama combustin. Una caracterstica de la combustin es que solo ocurre en la presencia de oxigeno.El alimento y la energa en los seres vivos: en los organismos, la energa que posibilita la vida viene de la combustin de las molculas de alimento. Este proceso se llama respiracin celular y ocurre en el interior de todas las clulas (en las eucariontes, en el interior de las mitocondrias). Tambin requiere de la presencia del oxigeno, y produce dixido de carbono y agua. Esta combustin de alimento es catablico y exergonico.(TODAS LAS VECES QUE PUSE CARBONO EN REALIDAD IBA DIOXIDO DE CARBONO)

Las mitocondrias: la combustin de alimento ocurre en etapas, en las clulas eucariontes ocurre en las mitocondrias (organelas citoplasmticas rodeadas por membranas) se asemejan a las bacterias.La respiracin celular: es un proceso de oxido reduccin. La respiracin celular es el proceso por el cual las molculas, especialmente glucosa, son degradadas a dixido de carbono y agua en presencia de oxigeno. Durante el proceso de respiracin celular los carbonos de los hidratos de carbono se oxidan en presencia del oxigeno para originar molculas de dixido de carbono, al mismo tiempo que los carbonos de la glucosa se oxidan, las molculas de oxigeno se reducen transformndose en agua.La oxidacin de la molecula de glucosa y la reduccin del oxigeno ocurre en forma secuencial y en distintas partes de la celula. Todo el proceso se divide en tres etapas: glucolisis (ocurre en el citoplasma y 3s la ruptura del azcar, un proceso catablico en el cual una molecula de glucosa es oxidada hasta la obtencin de dos molculas de 3 atomos de carbono, parte de la energa liberada es en forma de calor mientras otra parte sirve para sintetizar ATP a partir de ADP y Pi); ciclo krebs (ocurre en la matriz mitocondrial, el acido piruvico formado en la etapa anterior entra a la mitocondria y sufren un proceso que lo transforma en una molecula de acetilo activada que desprende dixido de carbono y se reduce una molecula de NAD. Los acetilos se unen al ciclo de krebs, en el cual ocurren una serie de reacciones qumicas que da como final se regenera el compuesto inicial el acido oxalecetico-. El cuclo de krebs es el camino a travs del cal se oxidan los monosacridos, los aminocidos y los acidos grasos para obtener energa) y la cadena respiratoria (ocurre en la membrana mitocondrial interna) acoplada a esta ultima ocurre la sntesis de ATP.A travs de la respiracin celular las clulas convierten parte de la energa de las molculas del alimento en ATP.Modelo quimiosmotico: propone que la energa liberada durante el pasaje de electrones a travs de la cadena de aceptores es utilizada para bombear protones hacia uno de los lados de la membrana impermeable a ellos. Balance energtico de la respiracin celular: del 100% de la energa de las molculas de alimento, el 40 queda atrapado en las molculas de ATP y en el gardiente de protones. El resto de la energa es calrica, aunque esta no es til para generar trabajo en la celula, contribuye a aumentar la temperatura en el interior de la clula y en sus alrededores, lo que facilita la actividad enzimtica. El ciclo de krebs como nudo del metabolismo celular: este ciclo sirve como ruta de sntesis de los monosacridos, los aminocidos y los acidos grasos. A partir de los intermediarios de la glucolisis y el ciclo de krebs se pueden sintetizar muchos compuestos celulares. Para que estas sntesis puedan ocurrir, la celula debe tener las enzimas necesarias, pero esto no siempre ocurre, y al no poderlos sintetizar se deben incorporar obligatoriamente en la dieta.La obtencin de energa en ausencia del oxigeno: fermentacin (procesos de reoxidacion del NADH+H a travs de la reduccin del piruvico) hay diferentes tipos: fermentacin lctica, su final es el acido lctico, este tipode fermentacin ocurre en bacterias y algunas clulas animales cuando la disponibilidad de oxigeno es escasa. Fermentacin alcoholica, su producto es el alcohol etlico y ocurre en hongos.

Las membranas biolgicasTodas las clulas tienen una membrana plasmtica y un protoplasma. Y todas las clulas eucariotas poseen organelas con membranas y un nucleo rodeado por una envoltura nuclear.La celula depende del medio que la rodea, porque necesita obtener energa y materia para nutrirse, crecer, reproducirse y tambin libera al medio los desechos de su metabolismo que suelen ser toxicos para ella. Este intercambio se realiza a travs de su superficie, osea de su membrana plasmtica. La membrana plasmtica tiene permeabilidad selectiva, es decir que tiene la propiedad de regular el intercambio de materiales entre la celula y el medio que la rodea. Osea que la membrana no es pasiva y su funcin no se limita a separar el protoplasma del medio. Es una estructura compleja responsable del control de funciones vitales para la celula y/o el organismo. Es la responsable del mantenimiento de la diferente composicin qumica entre los liquidos intra y extracelular.La membrana plasmtica es delgada y dbil, carece de resistencia mecnica y muchas estn reforzadas por otras cubiertas mas gruesas y resistentes. La membrana es como la piel de la celula, puede ser receptora de estmulos modificndose y modificando algo en la celula. Y no puede evitar la desecacin, por eso la clula desnuda no puede vivir fuera de un medio acuoso. Toda celula vive en un medio acuoso, separada de el por su membrana plasmtica.Composicin qumica: las funciones mas generales de la membrana plasmtica estn en intima relacin con su etructura y composicin qumica, sus componentes son molculas organicas biologicas:- Proteinas: participan en la organizacin estructural, en la permeabilidad (como transportadores o canales), como receptores (reconociendo a determinadas sustancias) como transmisores (traductores) de seales de informaciones a travs de enzimas o poniendo una cierta etiqueta en la superficie de cada tipo celular.- Lpidos: hay fosfolipidos, glicolipidos y colesterol. Constituyen la lamina continua que envuelve a la celula y la limita, determinando un limite fsico para los movimientos de las molculas hidrosolubles.- Glcidos: se encuentran siempre en combinacin con proteinas y lpidos, se unen por enlaces covalentes y estn dispuestos hacia el espacio extracelular.Ultraestructura de la membrana plasmtica: organizacin estructural de la membrana plasmtica: Las molculas que componen la membrana estn distribuidas en un plano formando una superficie, pero a su vez estn en una relacin espacial entre ellas.Todas las clulas tienen una capa triple formada por dos bandas externas oscuras, densas a los electrones, que limitan un espacio claro central. Los lpidos de la membrana estn organizados en una doble lamina: la bicapa lipidica. La mayora de los lpidos que componen la membrana son fosfolipidos. Estos fosfolipidos son anfipaticos, porque tienen en una punta un grupo hidrofilico y en la otra hidrofobico. Por este motivo al colocargos en una solucin acuosa forman una doble capa molecuar donde sus colas hidrofobicas se enfrentan. La bicapa lipidica no es estatica, las molculas que la componen son capaces de moverse, osea que los lpidos forman una capa fluida. Por lo tanto, las membranas biolgicas son estructuras dinamicas y reguadas que participan en el funcionamiento de la celula y tambin lo regulan, los lpidos son diferentes en ambas capas de la membrana, lo que resulta en asimetra. Proteinas de la membrana, modelo de membrana- modelo en mosaico fluido: en este modelo se postula una bicapa lipida continua, que esta interrumpida en algunos sitios por proteinas que la atraviesan total o parcialmente. Estas son proteinas intrnsecas o integrales de la membrana, estas poseen regiones hidrofobicas que les permiten introducirse entre las colas no polares de los lpidos y zonas hidrofilicas que estn mirando hacia la superficie acuosa del espacio intracelular o del lado extracelular. Entre las proteinas integrales estn: proteinas estructurales que tienen funcin mecanica, transportadores que llevan ciertas sustancias a travs de la membrana, con funcin enzimtica, etc. Tambin hay proteinas perifricas o extrnsecas, que son las que se encuentran unidas a las regiones expuestas de las proteinas integrales o en relacin con las cabezas polares de los lpidos, por fuera de la bicapa. Se encuentran dispersas, tanto del lado citoplasmtico como del lado extracelular. Se mantienen unidas a las cabezas polares de los fosfolipidos o a las porciones polares de las proteinas integrales por enlaces dbiles. Algunas de estas como la actina o espectrina se encuentran ancladas en la cara citoplasmtica o interna de la membrana. El citoesqueleto (esqueleto de la celula, formado por proteinas fibrilares) esta relacionado con estas proteinas, asi se produce la interaccion del citoesqueleto con la membrana plasmtica, lo que contribuye a determinar la forma de la celula y la posicin de proteinas en la membrana.Los hidratos de carbono o glcidos: son en general oligosacaridos, que estn asociados a las proteinas formando glicoprotenas, y asociados a los lpidos creando glicolipidos. Participan en el reconocimiento celular, de otras clulas y de otros componentes del medio extracelular, muchos son receptores de membranas. En general podra decirse que los glcidos forman una cubierta que protege la delicada superficie de la celula e integran el glucocalix que la rodea.Funciones de la membrana plasmtica: Movimiento de sustancias a travs de la membrana, para alimentarse la celula necesita aporte de materia del medio extracelular, a su vez, vierte sustancias a ese medio: secreciones propias, desechos metabolicos, en general la celula esta intercambiando material continuamente, ya que el agua y muchas otras sustancias atraviesan la membrana con facilidad. Esto implica un trabajo muy activo de la membrana, porque tiene que evitar perder iones o molculas que necesita para mantener la estabilidad intracelular. La funcin del mantenimiento del medio interno se llama homeostasis y es protagonizada por la membrana plasmtica.Proceso de difusin: proceso por el cual los atomos y molculas se mueven al azar y en forma continua, esto se debe a la energa trmica inherente propia de las molculas.Gradiente de concentracin: secuencia gradual de concentraciones que permite que un soluto pase (difunda) del lugar donde esta mas concentrado hacia donde esta en menor proporcin, hasta anular la diferencia de concentraciones.La membrana plasmtica separa dos medios de diferente composicin y concentracin qumica, las molculas que se encuentran a ambos lados deberan poder pasar libremente si la membrana no se resistiera. La dificultad que pone la membrana para que pasen es por factores como el espesor, composicin qumica y estructura de esta.Las membranas son barreras de permeabilidad selectiva. Esta seleccin se basa fundamentalmente en caractersticas qumicas de las molculas que atraviesan la membrana: la polaridad o la presencia de una carga neta, el tamao y el gradiente de concentracin, la rapidez que tienen, etc. Los mecanismos de transporte a travs de la membrana: el desplazamiento de molculas de una regin de mayor concentracin a zonas de menor, se llama difusin. Si se produce directamente a travs de la membrana, sin resistencia, quiere decir que la membrana es muy permeable a esta sustancia y se llama difusin pasiva, porque no requiere de energa metablica. Este transporte se produce gracias a la energa acumulada en el gradiente de concentracin. Osmosis: cuando dos compartimientos que contienen distintos solutos estn separados por una barrera semipermeable (deja pasar el solvente pero no los solutos), el agua pasa de la solucin menos concentrada a la mas concentrada.Diferentes tipos de transporte:- Difusin simple pasiva: a favor del gradiente de concentracin y sin gasto directo de energa metabolica - Difucion facilitada: Es a favor del gradiente de concentracin y sin gasto de energa metabolica. Se da si el movimiento es por difusin pero requiere de un transportador o de un canal. Los transportadores y los canales son protenas integrales formadas por varias unidades de polipeptidos, que pueden actuar como transportadores o canales atravesando toda la membrana. Si la concentracin extracelular de una sustancia es mayor que la intracelular, habr movimiento neto hacia el interior de la celula. - Transporte activo por bombas: las molculas ubicadas en una zona de menor concentracin se transportan hacia una de mayor concentracin, es decir, en contra de un gardiente de concentracin, para ello se necesita aporte de energa proveniente del ATP. Osea que tiene gasto de energa metabolica directamente acoplado al transporte, ocurre a travs de las bombas, que son proteinas integrales con la doble funcin de enzimas y canales.- Transporte en masa: interviene la membrana con toda su estructura y se realiza con gasto de energa. Los materiales que entran en la celula lo hacen por endocitosis (la membrana envuelve partculas del exterior y las mete al citoplasma dentro de una vesicula. Se puede dividir en: Pinocitosis sustancias disueltas en vesculas pequeas-; Fagocitosis particulas mayores en suspensin en vesculas mayores-; Endocitosis mediada por receptores algunos receptores especializados en las membranas reciben las molculas especificas que los estimulan, por aca entra el colesterol-), los que salen es por exocitosis (exclusin de materian intracelular contenido en vesculas, comienza con la llegada de seales desde el medio a travs de la membrana).Caractersticas de los mecanismos de transporte que usan proteinas integrales:- Especificidad: la membrana adems de restringir la entrada de las molculas por su tamao o solubilidad, les proporciona a ciertas sustancias qumicas un mecanismo de entrada especial. (difusin facilitada o transporte activo)- Saturacin: en la difusin pasiva la cantidad de molculas que entran a la celula en un tiempo determinado es proporcional a la cantidad de sustancia fuera de la celula. En los de difusin facilitada o transporte activo, sucede solo hasta alcancar la velocidad mxima de entrada, y en ese momento el sistema se satura. Ocurre cuando todas las proteinas transportadoras, canales o bombas estn ocupadas.- Competencia: competencia entre molculas similares que entran a la celula usando el mismo sitio de transporte.

Sistema de endomembranasEn el citoplasma de las clulas de un organismo eucarionte existe un sistema tridimensional de tubos, cisternas (bolsas aplanadas) y vesculas de diferentes formas, constituidas por membranas con estructura y composicin semejantes a la de la membrana plasmtica.Dividen al citoplasma en dos compartimentos: la matriz citoplasmtica (citosol) y el contenido dentro del sistema de endomembranas. Ambos tienen tamao similar y se comunican entre si igual que la celula con su medio externo. Estas tambin tienen permeabilidad selectiva. El sistema de endomembranas tiene funciones comunes a todas sus partes, como la compartimentalizacion del citoplasma y de los distintos sistemas enzimticos. Realiza intercambios con la matriz citoplasmtica por permeabilidad selectiva de sus membranas. Proporcionan vas de conduccin intracelular para diversas sustancias y contribuyen al sosten y mantenimiento de la estructura celular.El sistema de endomembranas consiste en un conjunto de membranas intracelulares (en eucariontes) que se encuentran relacionadas fsica y funcionalmente. Algunas de ellas tienen continuidad o comunicacin directaEl sistema vacuolar esta integrado por:- El retculo endoplasmatico granular (REG): Tiene ribosomas adosados en la cara externa de sus membranas, del lado de la matriz del citoplasma, los ribosomas estn formados por distintas molculas de acidos ribonucleicos y proteinas, y son parte fundamental de la sntesis de proteinas. Los que se unen son los que estn sintetizando algunas proteinas como las de exportacin, proteinas de membranas y enzimas hidrofilicas. Las proteinas que se producen aca son todas las integrales de las membranas, las de exportacin, las de los espacios (luz) del SVC, enzimas hidroliticas (como las de los lisosomas) y puede dar hidratos de carbono a las proteinas para dar glicoprotenas.

- El retculo endoplasmatico agranular o liso (REA = REL): est constituido por tbulos y vesculas, no posee ribosomas adheridos a su membrana y tiene una disposicin irregular. Aqu: se produce la degradacin de glucgeno (glucogenolisis) liberndose glucosa; se sintesizan la mayora de los lpidos de las clulas y en sus membranas se producen casi todos los lpidos de las organelas, vesculas y membrana plasmtica; Almacenamiento y liberacin de calcio: posee bombas de calcio, esto es particularmente importante en las clulas del msculo estriado; se encuentran las enzimas para la sntesis del colesterol; detoxificacion, posee enzimas capaces de inactivar drogas y frmacos como el alcohol y hormonas

- El aparato de Golgi: Es un sistema de transicin, tiene un rol de intermediario y distribuidor de productos del RE. Esta formado por pilas de cisternas paralelas que tienen una curvatura y presentan una cara cncava o de maduracion (generalmente orientada hacia la membrana plasmtica) y otra convexa o de formacin (en general orientada hacia los retculos). Los productos del RE pasan por el complejo de Golgi y luego los distribuye a la membrana plasmtica, a los lisosomas y forma las vesculas de exportacin de productos. El Golgi es el principal distribuidor de macromolculas en la clula. Muchas de estas molculas pasan a travs del Golgi para completar as su maduracin. Este proceso incluye fundamentalmente la glucosilacin definitiva de las Glucoprotenas y Glucolpidos como as tambin la segregacin y direccionamiento de productos hacia sus destinos finales.Interviene la secrecin celular, recibe el material a secretar por su cara formadora y lo empaqueta en su cara de maduracin con una membrana apropiada formando una cavuola condensante que va perdiendo agua a medida que viaja hacia la membrana plasmtica donde se fuciona su membrana con ella para liberar su contenido por exocitosis.

- La envoltura nuclear: est formada por dos membranas concntricas separadas por un espacio. La membrana externa tiene ribosomas adheridos.

- Lisosomas: Pequeas membranosas donde se produce el desdoblamiento de molculas organicas complejas gracias a las enzimas hidroliticas que contienen. Constituyen una especie de aparato digestivo celular. Sus membranas dejan salir hacia el citoplasma aminocidos, nucletidos y azucares. Sus proteinas estn glicosiladas. El medio interno es acido y mantiene un pH de 5, para la actividad optima de las enzimas hidroliticas. Estas enzimas se producen en e REG y son capaces de degradar molculas organicas, viajan hacia el complejo de golgi, se centran en los lisosomas primarios (son los recin formados, pequeos e inactivos y contienen enzimas hidroliticas), luego se pone en marcha su funcin en los lisosomas secundarios (vacuolas digestivas, cuerpos residuales, vacuolas autofagicas o citolisosomas)

- Endosomas: las vesculas producto de la endocitosis (incorporan el material que se pone en contacto con su membrana plasmtica en el espacio extracelular, la superficie celular se mueve rodeando el material y forma una vacuola endocitica que queda incorporada al citoplasma) se fusionan con los endosomas, que son conjuntos de vesculas y tubulos. Estos se dividen en dos tipos de compartimentos: los endosomas precoses (los recin formados que estn cerca de la membrana) y los tardios (ya viajaron un poco mas alejndose de la membrana) son diferentes a los lisosomas por su contenido en enzimas y su menor grado de acidez. A veces los materiales volcados en los precoses son luego descargados en tardios, all comenrazia la digestin. Los lisosomas primarios van hacia las vesculas endosomales fusionndose las membranas receptivas, y se hacen secundarios.Las molculas simples pueden pasar al citoplasma a travs de membranas del lisosoma secundario o vacuola digestiva, gracias a protenas transportadoras. Si quedan porciones sin digerir y se mantienen las vacuolas se hacen cuerpos residuales.

Peroxisomas: son vesculas muy pequeas que estn formadas por una membrana y contienen enzimas oxidativas relacionadas con el metabolismo del agua oxigenada o perxido de hidrogeno. Esta molecula es un oxidante que resulta toxico para la celula, tambin es un producto natural de la degradacin de ciertas molculas organicas. Contiene enzimas que pueden formar perxido de hidrogeno (agua oxigenada). Tambin tiene la enzima catalasa, que destruye el agua oxigenada. En los peroxisomas al igual que en las mitocondrias- se degradan los cidos grasos por beta-oxidacion. En los vegetales hay peroxisomas tpicos de las hojas y otros tpicos de las semillas. En los de las hojas se oxida un producto de la fotosntesis, lo que se conoce como fotorrespiracion, los de las semillas transforman los acidos grasos de lpidos en azucares.Glioxisomas: Son exclusivas de las clulas eucariontes vegetales y se relacionan con el metabolismo de los triglicridos. Poseen enzimas que se utilizan para transformar los lpidos contenidos en las semillas en hidratos de carbono.

Citoesqueleto las clulas y el medioCitoplasma fundamental o citosol: es un sistema coloidal con grandes macromolculas organicas como proteinas y acidos nucleicos, con polisacridos complejos y algunos lpidos. Contiene complejos de proteinas con acidos nucleicos, con lpidos, con oligosacaridos, gotitas de lpidos, azucares simples, aminocidos, nucletidos, polisacridos como glucgeno (clulas animales) o almidon (clulas vegetales). Constituye un verdadero medio interno de la celula. En este ocurren procesos de sntesis y degradacin de molculas organicas.En la matriz citoplasmtica, en los espacios entre la red del citoesqueleto, pueden observarse con microscopio electrnico unos granulos que son los ribosomas, aparecen agrupados en conjuntos llamados polirribosomas. Estn compuestos por ARN y proteinas. Estos ribosomas son parte de la maquinaria con que se sintetiza proteinas, las proteinas estn formadas por aminocidos ligados por uniones peptidicas, es en el ribosoma donde se producen estas uniones y se forman las cadenas peptidicas. Tmb esta el ARNt, ARNm para la sntesis.Otras reacciones que ocurren en el citoplasma son: el plegamiento y adquisicin de la estructura tridimensional de muchas proteinas, con la participacin de las proteinas chaperonas. Y la degradacin de proteinas, con intervencin del proteasoma.Citoesqueleto: sistema de protenas complejo y dinmico, que es responsable de la forma de la clula, de la posicin de las organelas en el citoplasma, y de los movimientos de las organelas y de la clula en su conjunto. Algunas protenas cuando se polimerizan dan estructuras mayores (con aspecto de fibrillas) estas estn formadas por la unin de muchas molculas de protenas, dando lugar a estructuras alargadas, ramificadas y relacionadas entre si, esta red constituye el citoesqueleto. Los componentes de este interactan entre si, contribuyen a mantener la forma de la clula armando una red bajo la membrana plasmtica que tambin se une a ella. Gracias a la intima relacin con la membrana el citoesqueleto participa en la traduccin de mensajes que llegan desde el exterior. Tambin se unen a las endomembranas, posibilitando los movimientos de organelas y vesculas, contribuyendo tmb a los movimientos de la clulaEsta formado por:- Microtbulos: estructuras submicroscopicas formadas por proteinas, principalmente por la tubulina, la cual se dispone alrededor de un eje determinando tubos largos, huecos y delgados, con longitud variable porque pueden recorrer toda la celula, forman los microtubulos. Estos se disponen en el citoplasma abajo de la membrana, paralelos a ella, otros recorren el citoplasma en distintas direcciones, determinando canales para el movimiento preferencial de la matriz citoplasmtica. A su vez los microtubulos se fijan en las membranas internas o endomembranas a travs de otras proteinas. En las prolongaciones celulares actan como esqueleto mientras contribuyen al transporte de sustancias desde y hacia el cuerpo de la celula (ej: fibras nerviosas formadas por las neuronas). Hay otros que se encuentran formando parte de estructuras permanentes, los flagelos, las cilias con sus cuerpos basales y los centriolos. Intervienen en funciones: facilitan el desplazamiento de sustancias, granulos y vesculas del citoplasma y su distribucin del material intracelular; participan en la forma y mantenimiento celular, especialmente en las prolongaciones dando sosten a las organelas; intervienen en la movilidad de clulas aisladas o libres o clulas mviles de organismos pluricelulares; intervienen en el movimiento de cilias y flagelos. Los microtubulos se polimerizan y ensamblan a partir de ciertas estructuras que son capaces de organizarlos: los centrosomas (Los microtubulos se forman a partir de estos, que estn constituido por dos centriolos.) y los cuerpos basales (estn siempre debajo de la membrana plasmtica, aca se originan los microtubulos que constituyen las fibrillas de las cilias o de los flagelos).Tambin tienen roles importantes en la divisin celular

- Microfilamentos: a este grupo pertenecen los microfilamentos del musculo y todas las variedades que posean actina y miosina, que son proteinas contrctiles. Los microfilamentos de actina y miosina son los responsables de la contractilidad de la celula muscular. En una celula hay movimiento constante de sus componentes (corrientes citoplasmaticas) que siguen los canales definidos por los microtubulos, en cambio los microfilamentos contrctiles estn involucrados en los mecanismos responsables de dichas corrientes. Y con los movimientos de las clulas en general.

- Filamentos intermedios: son filamentos compactos que se encuentran en las clulas animales. No se ramifican y pueden relacionarse con los microtobulos. Estn formados por proteinas muy parecidas. Son no contrctiles, se encuentran en las clulas de los tegumentos, como la piel, llenan las clulas mas superficiales de la piel, que son las clulas muertas, constituyendo la capa mas eterna, impermeable y protectora. All la protena mas abundante es la queratina.Los no contrctiles abundantes en las prolongaciones de las clulas nerviosas (neuronas) que se conocen como neurofilamentos, se consideran una parte pasiva del citoesqueleto, contribuyen a mantener la forma y posicin de la celula, algunos pueden intervenir en el transporte de sustancias y en matener fijos ciertos componentes del citoplasma.

Diferenciaciones de membrana: son regiones de la membrana plasmtica adaptadas a diferentes funciones, como la absorcin (microvellosidades), la secrecin, el transporte de liquidos, la adherencia mecnica (uniones de anclaje ) entre clulas o la interaccin entre clulas (uniones comunicantes).En los organismos pluricelulares, especialmente los vertebrados las clulas estn organizadas en cuatro tipos de tejidos: epitelial, conectivo, muscular, nervioso. (tambin estn los tejidos linftico y sanguneo).En general las diferenciaciones de membrana aparecen en el tejido epitelialMicrovellosidades: son prolongaciones citoplasmticas rodeadas de membrana, conteniendo finos filamentos de actina, que se encuentran en algunas clulas y que permiten aumentar la superficie de la membrana para la absorcin de nutrientes.Uniones intercelulares: permiten la unin de clulas entre s o bien entre clulas y la matriz extracelular (material que rodea a las clulas). Hay tres tipos de uniones:- Uniones estrechas u oclusivas: las clulas se unen ntimamente formando una capa continua que impide el pasaje de sustancias del exterior. los epitelios son capas de clulas que separan compartimentos actuando como una barrera entre ellos, las uniones estrechas pegan a las clulas vecinas a esta, la barrera de permeabilidad de un epitelio est definida por dos caractersticas de las uniones estrechas: impiden a la mayora de las molculas cruzar el epitelio entre las clulas; y mantienen los dominios diferentes de la membrana en las clulas epiteliales. Estas uniones abrazan a las clulas y funcionan como un cerco para prevenir la difusin de proteinas entre los compartimentos epical y basolateral contribuyendo a mantener las diferentes composiciones.

- Uniones de anclaje: permiten la unin mecnica entre clulas o entre clulas y matriz extracelular. A estas uniones se asocian elementos del citoesqueleto. Ejemplos: desmosomas, hemidesmosomas y uniones adherentes.

- Uniones comunicantes: mantienen unidas las clulas a la vez que permiten una comunicacin citoplasma-citoplasma entre ambas. No sellan membranas entre si ni restringen el pasaje de material entre ellas. Ejemplos: uniones gap o nexus (en eucariontes animales, permiten el acoplamiento elctrico y metabolico entre las celulas) y plasmodesmos (en eucariontes vegetales, que hacen lo mismo que las anteriores)

Comunicacin entre las clulas y su ambienteLas seales pueden ser fsicas como las presiones o los cambios de temperatura, o qumicas como las molculas informacionales o seales (hormonas, feromonas, factores de crecimiento, neurotransmisores) cualquier molecula que pueda recibir una respuesta regulatoria en una celula. Los organismos unicelulares reciben informacin del medio y de otras clulas. Los pluricelulares tienen una necesidad de comunicarse las clulas cercanas y distantes para coordinar el trabajo. Las clulas eucariontes tienen un sistema de proteinas que permiten responder a seales de otras clulas o del medio en general (receptores de membrana y citoplasmticos, protena kinasas, protena fosfatasas, factores de transcripcin) Tipos de seales qumicas: hay clulas y glndulas secretoras que producen una molecula seal, estas pueden ser paracrinas (actuan cerca de la celula que las creo o pueden ser endocrinas (actan a distancia, liberan sus hormonas al torrente sanguneo). Hay sistemas circulatorios que pueden llevar estas seales, alimento y nutrientes a todos los rincones del organismo. Y tambin hay un sistema en que las clulas llegan directamente al rgano o tejido que debe recibir la informacin, son las clulas nerviosas, la informacin se transmite de dos maneras diferentes: cuando el contacto entre las membranas plasmticas de ambas clulas es muy intimo el mensaje se transmite directamente por corrientes elctricas abriendo canales ionicos sensibles a voltaje. Y cuando el contacto no es intimo la neurona libera sustancias qumicas especiales (neurotransmisores) al espacio intracelular el cual se une a receptores de la membrana plasmtica y transmite su informacin. Receptores de membrana: las hormonas hidrofilicas (pptidos), las molculas de los neurotransmisores y los facores de crecimiento se unen a receptores de membrana. Hay tres tipos de receptores que son proteinas integrales:- Ionotropicos o receptores acoplados a un canal: contienen un canal ionico en su propia estructura, que se abre cuando se une a un neurotransmisor. Son proteinas formadas por varias cadenas proteicas que atraviesan varias veces la membrana. Son receptores de neurotransmisores y traductores muy rapidos de la seal.- Receptores acoplados a protenas G: son aquellos capaces de asociarse a una protena de membrana que liga GTP (nucletido trifosfatado) que traducir la seal por activacin o inhibicin de otra enzima de la membrana. Son monomericos y atraviesan 7 veces la membrana plasmtica. tienen la caracterstica que llevan unida una molcula de GDP (de all su nombre). Mientras tengan el GDP unido permanecen en estado inactivo, pero cuando reemplazan el GDP por GTP pasan a la forma activa. Cuando estn activas son capaces de activar, a su vez, a una enzima de la membrana- Tambin el receptor puede tener actividad de enzima o estar asociado a una enzima.Traduccion de la seal recibida por los receptores de membrana: (cuadro machete 5 hoja 16)Las clulas y su entorno: Para cumplir sus funciones vitales las clulas deben intercambiar materia y energa con el medio, esto debe darse en un contexto amplio que incluye el concepto de informacin, es decir, las clulas deben ser capaces de captar y enviar seales al entorno, de manera tal que se adapte a las fluctuaciones del medio y llegue a modificarlo. En los vegetales cada celula esta rodeada de una fuerte pared de celulosa que proporciona rigides estructural al conjunto y le permite soportar la presin osmtica que acompaa al metabolismo de estas especies.En los animales el entorno de cada celula puede ser conformado por otras clulas o por matriz extracelular (ME): La matriz extracelular es la sustancia que ocupa los espacios que quedan entre clulas. Su consistencia es variable de acuerdo a los distintos tejidos (por ejemplo, es elstica en los cartlagos, muy dura en los huesos, gelatinosa en la crnea, etc.). Tiene una funcin mecnica y estructural pero, tambin, se relaciona con la regulacin de la forma y funciones celulares (como la proliferacin, migracin y desarrollo). Sus componentes son: - Proteoglucanos: son la base fundamental de la matriz extracelular. Inmersos en ellos se encuentran los otros componentes. Son polianiones (muy ricos en cargas negativas) por lo cual estn muy hidratados, ocupando grandes volmenes. Forman geles muy hidratados que funcionan del mismo modo que una esponja embebida en agua: si reciben presin, se deforman y expulsan el agua. Si dejan de recibir presin, recuperan la forma original y se rehidratan.

- Protenas fibrosas: son protenas que estn inmersas en la matriz de proteoglucanos. Son bsicamente dos: Colgeno: brinda a la matriz resistencia a la traccin. Es una molcula muy resistente formada por tres cadenas polipeptdicas unidas entre s por puentes de hidrgeno. Su sntesis se lleva a cabo en el REG y se modifica en el Golgi, pero su maduracin se da en la matriz extracelular. Su sntesis se divide en tres fases: fase ribosomal, fase cisternal y fase extracelular o matricial. Elastina: Proteina insoluble en agua presente en la ME de aquellos tejidos que estn sujetos a ciclos de tensin, deformacin y recuperacin. le da a la matriz propiedades elsticas, es decir que ante tensiones puede deformarse pero cuando la tensin cesa, recupera su forma original.

- Protenas de adhesin: son protenas que forman parte de la matriz extracelular y posibilitan la unin de sta con las clulas. Ejemplos: fibronectina y laminina.