Biología . 2º Bachillerato

Fisiología celular

Nutrición celular


Función de nutrición
Tipos de nutrición
Captura y toma de sustancias
Transporte
Metabolismo
Excreción
Reserva


Función de nutrición

Puede definirse la nutrición como el conjunto de reacciones químicas que permiten a los seres vivos intercambiar materia y energía con el entorno.

    Los seres vivos son sistemas abiertos: Intercambian materia y energía con el entorno.

    Un ser vivo se parece mucho más a un torbellino o una llama que mentienen su organización mediante un flujo de materia y energía que a una estatua que tiene siempre la misma forma.

    Se puede estudiar a los seres vivos com máquinas químicas.
    Están regulados por enzimas
    Han de construirse a sí mismos

    Todo lo que hacen los seres vivos lo hacen mediante sus células

      Han de obtener energía química

      Han de fabricar sus compuestos estructurales y funcionales a partir de otras moléculas
      La mayoría de estos compuestos son polímeros formados a partir de moléculas o unidades menores

      - Han de transformar la materia para adecuarla a su estructura
      - Fabricar proteínas estructurales

      - Membranas
      - Enzimas y proteínas transportadoras y receptoras
      - Ácidos nucléicos. ADN . ARNm . ARNt . ARNr

      - Sustsncias mensajeras
      - Productos de secreción

      Han de transportar sustancias

      Han de producir movimientos

       

Energía empleada en la biosíntesis de moléculas en mamíferos
Molécula
%
Prótidos
70-90
Ácidos Nucléicos
15
Lípidos
10
Glúcidos
5

 

La unidad de energía utilizada para estos procesos es el ATP
ATP --> ADP+Pi + 7.3 Kcal/mol (otros nucleótidos como el GTP son equivalentes)
 
 
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Tipos de nutrición

Existen multitud de maneras de nutrirse por parte de los distintos tipos de seres vivos y sus células.

Los principales modos de nutrise se establecen en cuanto a:

- Tipo de materiales necesarios para su constitución, especialmente del elemento más importante, el Carbono
- Fuente de energía principal para las síntesis de compuestos y funciones vitales.

Fuente de Carbono para la nutrición

Inorgánico: Litotrofos o Autótrofos
Moléculas orgánicas : Organotrofos o Heterotrofos

Fuente de energía

Electromagnética (luz): Fototrofos
Reacciones químicas: Quimiotrofos

    
Energía para el metabolismo
Electromagnética
Química
Materiales
Inorgánica


Fotolitotrofos

Quimiolitotrofos
Procariotas - Bacterias fotosintéticas
Procariotas - Cianobacterias
Procariotas - Bacterias del azufre
Procariotas - Bacterias del metano
Protistas - Algas
Plantas - Células fotosintéticas
 
Orgánica

Fotoorganotrofos

Quimioorganotrofos
Procariotas - Bacterias fotosintéticas
Procariotas - Arquéas oceánicas
Procariotas - Bacterias
Protistas - Algunas algas Protistas - Protozoos
Hongos - Todos los hongos
Animales - Todos los animales
Plantas - Células no fotosintéticas

Utilización de Oxígeno

- Anaerobio: No lo usan

- Aerobio: Lo utilizan siempre

- Anaerobio facultativo: Lo utilizan cuando lo hay disponible


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Captura y toma de sustancias

La célula mantiene un medio interno controlado gracias a la regulación en la entrada y salida de sustancias a través de sus membranas

Como norma general a la célula sólo pueden acceder moléculas pequeñas, del tamaño de los monómeros de las moléculas orgánicas estudiadas

En ocasiones hace falta captar radiaciones electromagnéticas.
Por ejemplo Visión . Fotosíntesis

Sustancias de pequeño tamaño ...... H2O . CO2 . O2 . Iones . Aminoácidos . Monosacáridos ....

Transportadas por difusión a favor de gradiente o por
Proteínas de membrana

- A favor de gradiente sin gasto de energía
- Contra gradiente por intercambio o gasto de ATP

Sustancias de tamaño grande

No pueden atravesar la membrana. Han de digerirse : trocearse en sus componetes

Digestión extracelular.

Se vierten enzimas y se recogen los materiales útiles por proteínas de membrana

La realezan hacen bacterias, hongos y la mayoría de los animales

Digestión intracelular. Endocitosis.

Digestíón en vacuolas digestivas mediante lisosomas.
Absorción de sustancia útiles por la membrana de la vacuola, expulsión de los residuos.

La realizan algunos animales pluricelulares y muchos protistas heterótrofos

Luz
Las células superficiales no suelen tener problemas para la absorción de luz pues los componentes celulares son transparentes.
La necesitan los fototrofos para realizar la fotosíntesis
La captan también muchos organismos como fuente de información del medio

 

Las células autótrofas siempre toman sustancias pequeñas: CO2. NO3- . SO4= ...

Las células heterótrofas de organismos pluricelulares tomam también sustancias pequeñas del medio interno: O2 . Glucosa. Aminoácidos.

Las Células heterótrofas unicelulares y algunas digestivas animales toman sustancias grandes: Fagocitosis y Pinocitosis

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Transporte

Las moléculas han de ser llevadas de los lugares de producción u obtención los de consumo

Difusión

Mecanismo principal en células normales.

La difusión es un movimiento aleatorio de las partículas poducido por los choques entre ellas.
De este modo recorren distancias de micras en pocos segundos.
La difusión se produce expontáneamente y es inversamente proporcional al tamaño de las partículas

Este mecanismo general no es viable en células grandes o alargadas pues aumenta mucho el tiempo de difusión con la distancia

Corrientes citoplásmicas

Movimientos del citoplasma que se producen en células grandes.
Semejante a un sistema circulatorio que mezcla las sustancias
Patente en protistas de gran tamaño comociliados

Transporte en vesículas

Se realiza en diversas circunstancias:

- Sustancias aisladas del citoplasma.

Ej : Lisosomas

- Sustancias de secreción.

Ej : Enzimas digestivas
Ej : Hormonas.

- Sustancias que deban realizar grandes recorridos aisladas

Ej : Neurotrasmisores de las neuronas

El contenido es fabricado o acumulado por el retículo o el golgi
Las vesículas con el contenido se crean en el aparato de golgi
Son dirigidas a sus destinos por proteínas que avanzan sobre microtúbulos

Transporte aislado.

Las sustancias que deban estar aisladas pasan a una membrana interna o se sintetizan en el interior de esta membrana
Intervienen el retículo, las vacuolas, las mitocondrias y los plastos

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Metabolismo

Conjunto de reacciones químicas celulares que transforman unas moléculas en otras.

Lo que obtiene la célula del exterior no es normalmente lo que requiere la célula; hay que transformarlo.
Por otra parte la célula ha de obtener energía química para su funcionamiento

El metabolismo está mediado por proteínas catalizadoras llamadas enzimas

Estudio en un capítulo a parte

Ir al capítulo de Metabolismo


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Excreción

La célula debe verter al exterior una serie de productos:

- Sustancias tóxicas y productos del metabolismo

Heterótrofos: CO2 . Moléculas nitrogenedas
Autótrofos: O2 . Sales
Restos de orgánulos degradados no reutilizables

- Sustancias que deban cumplir su función en el exterior celular

Enzimas digestivos de muchas células

- Componentes de la pared celular

- Hormonas y mensajeros

El tipo de excreción depende del tipo de molécula

Sustancias solubles.

Excretadas por proteínas de membrana.
Ej CO2 . O2 . Iones

Sustancias tóxicas

Intervienen en secuencia:
- Retículo endoplasmático -> Aparato de Golgi-> Vesículas de secxreción . si se veierte al exterior
- Retículo endoplasmático -> Aparato de Golgi-> Vacuolas. si se acunula en el interior

Sustancias grandes o aisladas

Intervienen en secuencia: Retículo endoplasmático -> Aparato de Golgi-> Vesículas

Enzimas digestivos Retículo endoplasmático granular > Aparato de Golgi > Lisosomas > Membrana exterior
Componentes de la pared celular   .. Aparato de Golgi > vesículas de secereción > Membrana exterior
Hormonas proteínicas Retículo endoplasmático granular > Aparato de Golgi  > vesículas de secereción  > Membrana exterior 
Hormonas lipídicas Retículo endoplasmático agranular   > Aparato de Golgi   > vesículas de secereción  > Membrana exterior  
Neurotransmisores Retículo endoplasmático > Aparato de Golgi  > vesículas de secereción  > Membrana exterior  

Agua en ciliados.

Vacuolas pulsátiles

Sustancias tóxicas en células aisladas. Plantas

Acumulación en vacuolas


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Reserva

Necesaria para momentos de falta de nutrientes o periodos de actividad sin obtención de sustancias

- Agua

Agua en vacuolas

- Monosacáridos para energía o estructuras

Glucógeno . Almidón otros Polisacáridos . Citoplasma, cloroplastos, mitocondrias

- Ácidos grasos para triglicéridos

Gotas de triglicéridos. Citoplasma. Vacuolas

- Colesterol para esteroides

Gotas de lípidos

- Aminoácidos para proteínas

Proteínas de reserva citoplasma . Vacuolas

- Sales minarales

Vacuolas

- Oxígeno

Proteínas citoplasma

- Hierro

Proteínas

Lugares de almacenamiento:

Citoplasma.

Sin problemas de ósmosis. Próxima utilización.
Glucógeno, almidón

Vacuolas

Problemas de ósmosis o toxicidad.
Agua. Sales. Desechos

Mitocondrias

Relacionados con obtención de energía

Cloroplastos

Relacionados con síntesis


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