Fisiología celular
1) RELACION: Esta
función permite la interacción con el medio
ambiente, y se basa en movimientos internos (ciclosis) o
externos (tropismos, taxismos).
Ciclosis: Movimiento
circulatorio que se produce en el citoplasma por cambios de
estado y por
acción del citoesqueleto ante estímulos
externos.
Tropismos: Son movimientos de orientación
en el crecimiento de las células
vegetales hacia o en contra de un estímulo externo (Ej:
fototropismo positivo en hojas y negativo en
raíces).
Taxismos: Son movimientos de traslación de
células
animales
producido por cilias, flagelos o ameboidales como respuesta a
estímulos.
2) REPRODUCCIÓN: Es la propiedad de
engendrar organismos similares o iguales asegurando la
supervivencia de la especie. Puede ser por mitosis
(la célula
madre origina 2 células
con igual número de cromosomas) o por
meiosis (la célula
madre origina 4 células
con la mitad del número cromosómico).
3) NUTRICIÓN: Es
un conjunto de funciones para
obtener materia y
energía por intercambio con el ambiente. En
heterótrofos, las funciones son:
ingestión, digestión, asimilación,
excreción, respiración y circulación. En
autótrofos, son: fotosíntesis, respiración y
circulación.
Heterótrofos:
- Ingestión: La
célula incorpora materia por
endocitosis, y se forma una vacuola alimenticia. - Digestión: Un lisosoma primario se acerca a la
vacuola alimenticia, se fusionan sus membranas, y se forma un
lisosoma secundario. Allí las enzimas
digestivas desdoblan las moléculas complejas en
simples. - Circulación: Por la digestión, las
proteínas se desdoblan en
aminoácidos, los lípidos en ácidos grasos y los
hidratos de carbono en
monosacáridos. Las moléculas simples ya pueden
ser asimiladas, y para ello deben circular por medio de la
ciclosis. - Excreción: Las sustancias no asimilables se
acumulan en vacuolas o se fusionan con la membrana
plasmática, y por exocitosis expulsan su
contenido. - Respiración: Se produce gracias a la materia y
energía obtenidas de los alimentos
digeridos. Es el proceso por
el cual la glucosa es oxidada CO2 y H2O en presencia de O2, con
liberación de energía. Comprende 3
etapas:
Glucósis: Se realiza en el citoplasma
donde hay enzimas que
degradan parcialmente la glucosa, liberando energía
(ATP).
Ciclo de Krebs: Ocurre en la matriz
mitocondrial por una acción enzimática. Se produce
liberación de CO2 y energía.
Cadena respiratoria: Se produce en las crestas
mitocondriales donde hay enzimas que
forman la cadena respiratoria. Finalmente, la glucosa es
degradada totalmente.
Autótrofos:
Fase lumínica: La energía
lumínica es captada por la clorofila y transformada en
energía química. La energía química se almacena en compuestos como
el ADP que al incorporar energía se transforma en ATP.
La energía del ATP se utiliza para romper la
molécula de agua y
separarla en H2 y O2, proceso de
hidrólisis. El O2 sale por los estomas y el H2 queda
detenido en un compuesto que actúa como aceptor de
H2.Fase oscura: Se utiliza la energía acumulada
en el ATP, el cual cede un ácido fosfórico y
origina ADP, liberando energía. Los aceptores ceden el
H2 que se combina con el CO2 usando energía del ATP.
Esa combinación origina glucosa. Este proceso se
llama ciclo de Calvin. A partir de la glucosa se originan
azúcares (almidón y sacarosa) o lípidos (que se acumulan en
oleoplastos) o proteínas (en proteoplastos). El
transporte
de estas sustancias se realiza por el floema.- Fotosíntesis: Los vegetales elaboran glucosa a
partir de agua, sales
CO2 y energía luminosa captada por la clorofila. Los
cloroplastos están formados por tres membranas los
tilacoides se apilan formando granas dentro de la matriz, y la
clorofila está en la superficie interna de los
tilacoides. La fotosíntesis se realiza en el
parénquima clorofiliano de las plantas y
consta de 2 etapas: lumínica (se realiza en los
tilacoides en presencia de luz) y oscura
(no necesita luz y ocurre en
la matriz). - Circulación: Responde a la teoría tenso-ccheso-transpiratoria.
El agua
entra en la raíz por ósmosis, atraviesa la
epidermis (rizodermis), pasa al apénquima cortical, y
luego entra en el xilema, que se encargará de distribuir
el agua las
sales a toda la planta. Para que el agua
ascienda requiere de cohesión de sus moléculas
que se unen formando columnas, las cuales permanecen unidas e
todo su recorrido por los vasos del xilema. Cuando la planta
transpira por los estomas, se genera un vacío temporario
en los vasos xilemáticos que sufren una tensión
que hacen ascender la columna de agua. El
floema es otro tejido conductor compuesto por células
vivas y paralelo al xilema, que transporta la glucosa desde la
hoja hasta el resto del vegetal (camino adverso del
xilema).
Mitosis
Es la división celular que consiste en que a
partir de una célula se
obtienen 2 células hijas, genéticamente
idénticas a la madre. Se produce en cualquier célula
eucarionte, ya sea diploide o haploide y como mantiene invariable
el número de cromosomas, las
células hijas resultarán diploides, si la madre era
diploide o alploide. La división del citoplasma se llama
citocinesis, y la división del núcleo,
cariocinesis. Algunas células no realizan mitosis y
permanencen en un estado
interfásico, pero otras la realizan frecuentemente
(células embrionarias, células de zonas de
crecimiento, células de tejidos sujetos a
desgaste.).
Función: crecimiento y desarrollo del
organismo multicelular, y la regeneración de tejidos expuestos
a destrucción de células. En unicelulares, cumple
la función de reproducción asexual.
Cada mitosis
está precedida por una interfase, donde se produce la
duplicación del material genético. Actúa
como un mecanismo que asegura que cada célula
hija reciba la misma información genética.
Etapas: Profase, Prometafase, Metafase,
Anafase y Telofase.
- PROFASE: La cromatina se condensa para formar los
cromosomas y
los 2 centríolos migran a polos opuestos organizando un
sistema de
microtóbulos (aparato mitótico) para permitir la
migración de los cromosomas.
El aparato mitótico está constituído
por:
- Centríolos: Están rodeadas por el
centrosoma. A medida que cada centríolo migra, tiene un
hijo y cuando llega al polo se ven 2. - Ásteres: Conjunto de microtóbulos
cortos que se extienden desde cada
centríolo. - Huso acromático: Tiene forma de ovoide y
formado por muchos microtóbulos sin
ramificaciones.
Cada cromosoma está constituido por 2
cromátidas unidas por el centrómero. La envoltura
nuclear se desorganiza y sus fragmentos no se distinguen del
retículo endoplasmático. Desaparece el
nucleolo.
- PROMETAFASE: Los cromosomas
condensados migran hacia la placa ecuatorial del huso
acromático. - METAFASE: Los cromosomas se alínean en el
plano ecuatorial, y cada uno están unido por su
centrómero a una fibra del huso
acromático. - ANAFASE: Las 2 cromátides de cada cromosoma se
separan por fisión del centrómero y se dirigen
hacia polos opuestos. El movimiento
de los cromosomas hijos hacia los polos se debe a un
acortamiento de las fibras cromosómicas y se alargan las
fibras interzonales. - TELOFASE: El huso mitótico y los
ásteres se desorganizan. Alrededor de cada grupo
cromosómico se organiza una envoltura nuclear a partir
del re´ticulo endoplasmático y de la envoltura
original. Los cromosomas se dispersan y retoman el aspecto de
cromatina que tenían antes de iniciarse la
división. Los nucleolos reaparecen a partir de sus
organizadores.
Citocinesis:
- La división del citoplasma se produce junto
con la telofase. Se produce un surco en la membrana
plasmática, producidom por un anillo de mocrofilamentos
unidos a ella. Las 2 células hijas se serparan,
distribuyéndose el hialoplasma y los orgamelos de un
modo equitativo. - Cuando no ocurre citocinesis luego de la
caruccinesis, los dos núcleos quedan en el mismo
citoplasma y resulta una célula binucleada.
División en células vegetales:
- No hay centríolos ni ásteres pero se
organiza el huso acromático. - Citocinesis: el citoplasma se divide mediante un
tabique, que se forma por la agrupación de
microtóbulos y vescículas. Las vescículas
crecen, se ordenan y se funden entre sí originando la
placa celular. Finalmente se arman las paredes celulares a
partir de celulosa, hemicelulosa y pectina.
Meiosis
Es un proceso de
reducción cromática por el que los cromosomas se
reducen a la mitad. En la meiosis I
(etapa reduccionaria) se reduce el número diploide de
cromosomas a la mitad (haploide) pero aún los cromosomas
son dobles. En la meiosis II
(etapa ecuacional) se mantiene el número
cromosómico haploide conseguido en la etapa anterior. Los
cromosomas son simples.
- Meiosis I: Está precedida por una interfase
durante la cual se duplica el materialo
genético.
- PROFASE I: La envoltura nuclear y el nucleolo se
desorganizan, los centríolos migran a polos oppuestos,
duplicándose y se ordena el huso acromáticop. Se
divide en 5 etapas: Leptonema, Cigonema, Paquinema, Diplonema y
Diacinesis. - PROMETAFASE I: Los cromosomas migran al plano
ecuatorial de la
célula. - METAFASE I: Los cromosomas se alinean en el plano
ecuatorial. Los 2 cromosomas del bivalente se unen por medio
del centrómero a la misma fibra del uso
acromático. - ANAFASE I: Los 2 cromosomas homólogos unidos a
la misma fibra dek huso se repelen y migran a polos opuestos.
Cada cromosoma está formado por 2
cromatimas. - TELOFASE I: Cuando los cromosomas llegaron a los
polos, se desorganizan el huso acromático y los
ásteres, se reprganizan la envoltura nuclear y los
nucleolos y se constituyen los núcleos
hijos.
Citocinesis: Se produce
simultáneamentye con la telofase, y da como resultado 2
célula
hijas con un número haploide de cromosomas.
Intercinesis: Es un período que
tiene lugar entre la meiosis I y II
y no se realiza duplicación del ADN.
- Meiosis II: Los procesos de
esta división son semejantes a los de una mitosis en
una célula haploide.
- PROFASE II: Se condensan los cromosomas, se
desintegran los nucleolos, los centríolos migran a los
polos y se duplican, formación del huso
acromático y se desorganiza la envoltura
nuclear. - PROMETAFASE II: Los cromosomas condensados migran a
la placa ecuatorial de la
célula. - METAFASE II: Los cromosomas se alinean en la placa
ecuatorial, y cada cromosoma se une a una fibra del huso
acromático. - ANAFASE II: Se fusiona el centrómero y se
separan las 2 cromátidas de cada cromosoma. Cada una
migra a un polo diferente. - TELOFASE II: Los grupos
cromosómicos llegan a los polos, el huso
acromático se desorganiza, se reorganizan la envoltura
nuclear y el nucleolo, se dispersan los cromosomas y se
transforman en cromatina.
Citocinesis: Separación de los
citoplasmas de las células hijas.
El proceso
melótico parte de una célula diploide que da como
resultado 2 haploides, y a partir de éstas dos (melosis
II) se obtienen 4 haploides.
Melosis, variabilidad genética y
evolución
La reproducción sexual introduce una importante
proporción de variaciones genéticas. Cuanto mayor
sea la diversidad de gametas formadas en cada progenitor, mayor
será la probabilidad de
originar combinaciones diferentes por fecundación, y mayor
será la diversidad de los descendientes. Una célula
diploide, con 2 pares de cromosomas homólogos,
originará por melosis 4 gametas haploides (uno de la madre
y otro del padre). En la Metafase I se va a determinar en
qué sentido migrarán en la Anafase I. Hay dos
opciones:
- Puede ocurrir que los 2 cromosomas paternos migren
juntos a un polo y los dos maternos al opuesto. - Puede ocurrir que migren al mismo polo el cromosoma
materno del par homólogo y el paterno del par
homólogo. Los otros cromosomas, migran al polo
opuesto.
Trabajo realizado
por:
Facundo López