Bloque 2: Organización y fisiología celular. Función de nutrición 1ª parte

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Gustavo Ruiz González
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1 2.- ORGANIZACIÓN Y FISIOLOGÍA CELULAR 2.5. CELULA EUCARIOTICA. FUNCIÓN DE NUTRICIÓN. 1ª PARTE CONTENIDOS Concepto de nutrición. Nutrición autótrofa y heterótrofa Ingestión Permeabilidad celular: difusión y transporte Endocitosis: pinocitosis y fagocitosis Digestión celular. Orgánulos implicados Excreción: Exocitosis. ORIENTACIONES 1. Explicar el concepto de nutrición celular y diferenciar la nutrición autótrofa y heterótrofa en función de la fuente de carbono. 2. Explicar los diferentes procesos mediante los cuales la célula incorpora sustancias: permeabilidad celular y endocitosis. 3. Exponer los procesos de transformación de las sustancias incorporadas y localizar los orgánulos que intervienen en su digestión. 2º de Bachillerato

2 2.5.1 Concepto de nutrición. Nutrición autótrofa y heterótrofa. La nutrición celular, es el intercambio de materia y energía que realiza una célula con el medio, y cuyo objetivo es obtener materia propia y energía química para realizar los trabajos biológicos (transporte, síntesis, mecánico, etc.). Hay dos tipos de nutrición en función de la fuente de carbono que utilice el ser vivo para construir sus biomoléculas: Nutrición autótrofa, cuando asimila el CO 2 ambiental para construir sus biomoléculas orgánicas; en este caso se necesita una fuente de energía externa, que si es la luz se denomina nutrición autótrofa fotosintética, y si es la energía química que se desprende de reacciones exotérmicas (exergónicas) que se realizan sobre el sustrato en el que viven, se denomina nutrición autótrofa quimiosintética. La nutrición autótrofa fotosintética la realizan las plantas verdes y algunas bacterias, es decir, aquellos organismos que poseen pigmentos asimiladores. La nutrición autótrofa quimiosintética la realizan determinadas bacterias. Nutrición heterótrofa, cuando utiliza el carbono procedente de otras biomoléculas orgánicas construidas por otros seres vivos, en este caso no se necesita energía externa; ingieren la materia orgánica del exterior, y a partir de ella obtienen energía química o materia propia. Este tipo de nutrición la realizan todos los animales y muchos tipos de microorganismos. Los seres vivos se pueden clasificar en cuatro categorías teniendo en cuenta la fuente de energía y la fuente de carbono que utilizan para nutrirse. TIPO DE ORGANISMO FUENTE DE ENERGÍA FUENTE DE CARBONO FOTOLITÓTROFO LUZ CO 2 FOTOORGANÓTROFO LUZ MATERIA ORGÁNICA QUIMIOLITÓTROFO REACCIONES REDOX CO 2 QUIMIOORGANÓTROFO REACCIONES REDOX MATERIA ORGÁNICA 2º de Bachillerato 2

3 Etapas de la nutrición La nutrición celular comprende los siguientes procesos:1)entrada de nutrientes (ingestión y digestión),2) transformación de los nutrientes (metabolismo) y3)eliminación de productos de desecho (excreción y secreción) Ingestión La ingestión es la penetración de sustancias del medio externo que tienen que atravesar la membrana plasmática. Según el grado de complejidad de estas sustancias, el paso por la membrana puede ser, mediante la formación de una vacuola endocítica, proceso denominado endocitosis, o atravesándola directamente, denominándose a este proceso permeabilidad celular Transporte de sustancias a través de la membrana La membrana ejerce una permeabilidad altamente selectiva para el paso de sustancias. Vamos a diferenciar varios tipos de transporte a través de la membrana: A.-TRANSPORTE PASIVO Y ACTIVO DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS: A-1 Transporte pasivo Consiste en el transporte de sustancias a favor del gradiente, ya sea gradiente de concentración o gradiente de carga, y no requiere gasto energético. Las sustancias viajan de una zona en la que se encuentran en mayor concentración a otra en la que ésta es menor; por este motivo no precisa gasto de energía. Dentro de esta forma de transporte cabe destacar la difusión simple y la difusión facilitada. a) Difusión simple: en este caso las sustancias atraviesan la membrana directamente y ocurre con los gases y sustancias liposolubles como los ácidos grasos, hormonas esteroideas, o por medio de proteínas de canal que atraviesan la bicapa lipídica dejando un canal de comunicación por el que pasan generalmente iones y moléculas polares sencillas como el agua. Cada proteína deja pasar de forma específica un tipo de sustancia, según el tamaño o la carga. b) Difusión facilitada: se realiza mediante proteínas transportadoras denominadas permeasas y son proteínas transmembrana que se unen específicamente a la molécula que se debe transportar. Esta unión provoca un cambio en la configuración de la proteína que permite que la molécula transportada quede libre al otro lado de la membrana. De este modo atraviesan la membrana moléculas polares (azúcares, aminoácidos, nucleótidos, etc.). A-2 Transporte activo Este tipo de transporte siempre se realiza en contra del gradiente de concentración, con gasto de energía química en forma de ATP, y mediante proteínas transportadoras o permeasas. 2º de Bachillerato 3

4 yamilemg.blogspot.com Gracias a este transporte, se puede conseguir que las concentraciones intra y extracelulares de algunos iones sean muy diferentes. Un ejemplo es Bomba de Na/K que consiste en un complejo proteico formado por dos proteínas de membrana, que con el gasto de una molécula de ATP, expulsa de la célula tres iones de Na + e introduce dos iones de k +, ambos en contra del gradiente electroquímico. En resumen, extrae de la célula tres iones positivos e introduce sólo dos, con lo que contribuye a controlar la presión osmótica intracelular y el potencial de membrana. B.- TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS MEDIANTE VESÍCULAS: ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS a) Endocitosis La endocitosis es un proceso por el cual la membrana plasmática de la célula se invagina englobando las partículas del medio y forma una vesícula. La formación de estas vesículas requiere también un cierto gasto de energía por parte de la célula. Se 2º de Bachillerato 4

5 distinguen tres tipos de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptor. - Fagocitosis. Consiste en la ingestión de partículas de gran tamaño, organismos vivos o restos celulares que forman unas vesículas visibles al microscopio óptico denominadas fagosomas o vacuolas de fagocitosis. Es el caso, por ejemplo, de la ingestión de bacterias por macrofagos. Constituye, así mismo, el mecanismo de captura de alimento de algunos grupos de protistas, como amebas y ciliados. - Pinocitosis. Es la ingestión de pequeñas partículas o líquidos, mediante la formación de vesículas muy pequeñas, sólo visibles al microspopio electrónico. Se da en todo tipo de células. - Endocitosis mediada por un receptor. Este es un proceso altamente específico, pues para que se de, han de existir en la membrana unos receptores específicos para las moléculas que se van a englobar. colegio17biologia31.blogspot.com Para entrada de sustancias muy específicas Ej.Fe b) Exocitosis colegio17biologia31.blogspot.comwww.arrakis.es La exocitosis es el proceso inverso a la endocitosis que permite la salida de sustancias de la célula. Consiste en la fusión de vesículas intracelulares a la membrana y la liberación de su contenido en el medio extracelular. Los fenómenos de exocitosis desempeñan un papel importante en diversas funciones celulares: - Funciones estructurales y de relación. Por ejemplo el intercambio de metabolitos y señales con otras células. - Funciones de excreción. Se trata de la expulsión de productos de desecho. 2º de Bachillerato 5

6 Digestión. Orgánulos implicados. La digestión se realiza por acción de las enzimas contenidas en los lisosomas. Las moléculas de gran tamaño son ingeridas, como por endocitosis. Como resultado de este proceso los materiales quedan englobados en un fagosoma o vesícula endocítica y, para ser asimilados, han de ser previamente digeridos. El fagosoma se fusiona con un lisosoma primario dando lugar a un lisosoma secundario. En él, las enzimas degradan las moléculas complejas para transformarlas en otras más simples, que pasarán al citoplasma para intervenir en metabolismo. Por su parte, las sustancias no digeridas quedan englobadas en el lisosoma residual (vacuola fecal) y son eliminados por un proceso de exocitosis. La defecación se produce por exocitosis Excreción y secreción En ambos casos la célula elimina productos del metabolismo. En el caso de la EXCRECIÓN se eliminan los productos de desecho, procedentes del catabolismo, mientras que en la SECRECIÓN las sustancias eliminadas proceden del anabolismo y tienen utilidad, para la propia célula o para otras células. 1 es el Retículo endoplasmático rugoso. 2 es el Aparato de golgi.3 vacuola autofágica. 4 y 5 son vacuolas digestivas. 6 son vesículas de secreción. recursos.cnice.mec.es 2º de Bachillerato 6

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