metabolismo Cuarto medio

METABOLISMO:

Corresponde al conjunto de procesos químicos que se producen en la célula, catalizadas por enzimas.

El objetivo de este proceso es: La obtención de materiales y energía para sustentar las diferentes funciones vitales.

VÍAS DEL METABOLISMO:

El metabolismo va a poder descomponerse en dos series de reacciones:

ANABOLISMO:

 Es el proceso en el cual  se obtienen sustancias orgánicas complejas a partir de sustancias simples. Existe consumo de energía.

Ejemplo: Fotosíntesis y la síntesis de proteínas.

Catabolismo:

Conjunto de procesos en las cuales las moléculas complejas son degradadas a moléculas más simples. Son procesos destructivos generadores de energía.

 Ejemplo

Glucolisis, respiración celular y fermentación.

TIPOS DE METABOLISMO

A)     La forma como se obtienen los materiales.

A.1 Autótrofos

A.2 Heterótrofos

B)      La forma como se obtiene energía:

B.1 Fotosintéticos

B.2 Quimiosintéticos

Enzimas

Son proteínas o conjuntos de proteínas y otras moléculas orgánicas que actúan catalizando los procesos químicos que se dan n los seres vivos.

¿Qué es catalizar?

Acelerar las reacciones químicas

Disminuir la energía de activación

Las enzimas no modifican la constante de equilibrio, pues se utilizan en pequeñas cantidades.

En reacciones químicas catalizadas por enzimas pueden ser en ambos sentidos.

Energía de activación

Es la energía necesaria para que los reactantes se transformen en productos.

CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS

Son específicas

Son eficientes

No alteran las reacciones químicas

No se modifican químicamente durante la reacción

Poseen un gran poder catalítico

MECANISMOS DE LA ACCIÓN ENZIMATICA

1.- Se forma el complejo E-S

2.- Se une la coenzima a este complejo

3.- Se produce la catálisis

4.- Los productos se separan del centro activo

5.- Las coenzimas colaboran en el proceso

Existen modelos en los cuales las enzimas se unen al sustrato. Ellas son

Modelo de encaje –inducido

Modelo llave cerradura

Revise página 52 del libro SM.

Gracias

COENZIMAS:

EJEMPLOS DE COENZIMAS TRANSPORTADORAS DE ELECTRONES

NAD+/ NADH

FAD+/ FADH

NADP+/ NADPH

EJEMPLOS DE COENZIMAS TRANSPORTADORAS DE ENERGÍA

ADP /ATP

GDP / GTP

FACTORES QUE CONDICIONAN LA ACTIVIDAD ENZIMATICA

a.- Temperatura: Recuerde que la temperatura debe ser la optima para que se realice el proceso

b.- Ph: Debe ser en un medio neutro

c.- Activadores : Se unen al centro regulador, cambia la configuración del centro activo e inician la catálisis.

d.- Inhibidores : Existen tres  tipos que son competitivos, no competitivos y alostérica

d.1 Competitivos; Son sustancias.  muchas veces similares químicamente  a los sustratos, que se unen al centro activo impidiendo que el sustrato se una a la enzima.

d.2 No competitivos: Son sustancias que se unen a la enzima en lugares diferentes al centro activo, alterando la formación de la molécula.

d.3 Alosterico: Son sustancias que se unen a la enzima alterando la forma del centro activo,

e.- Envenenadores: Son sustancias que se unen al centro activo y perjudican la unión de la enzima y el sustrato.

CATABOLISMO. ES la degradación de moléculas para obtener energía.

Anabolismo se utiliza energía para la síntesis de moléculas.

Catabolismo:

Ejemplos son la glicolisis y respiración celular.

GLICOLISIS:

Ocurre en el CITOPLASMA.

Dos vías

a.- Necesitan energía en forma de ATP.

b.- Producen energía en forma de ATP Y NADH.

pRoducción neta es de 2 ATP Y 2 NADH por cad molécula de glucosa degradada.

Respiración celular.

Ciclo de KRebs:

Las 2  Moléculas de piruvato que provienen dela glicolisis ingresan a la matriz mitocondrial  donde se oxidan (ceden o pierden electrones) y se convierten en Acetil Co Enzima A.

Estas ingresan al ciclo que son 8 reacciones y producen CO2, NADH, FADH2, GTP.

Cadena respiratoria

Ocurre en la CRESTA MITOCONDRIAL.

Los electrones transportados por el NADH Y FADH2 son llevados a la cresta para ser transferidos a la cadena , que se encuentra en la membrana de la cresta

La energía transferida de los electrones es utilizada por proteínas de los sistemas I, II y iii.

fisica ondas

Guía Física Ondas

Recordemos algunos conceptos previos:

Movimiento ondulatorio: es la propagación a través del espacio de un movimiento oscilatorio producido en un punto, llamado foco emisor de onda.

Foco emisor. Esto corresponde al punto donde se inicia una onda, en el caso de una piedra en el agua , está origina círculos concéntricos hasta llegar al borde.

Cuando un foco emisor produce una perturbación, esta se propaga con cierta rapidez por el medio material que la rodea.

Cuando la perturbación  llega a las distintas  partículas del medio, estas comienzan  a oscilar.

Entonces diremos que una ONDA es el vehículo de propagación que adoptan en el espacio las partículas del medio sometidas a la perturbación en un momento, NO TRANSPORTA MATERIA.

Una onda se origina a partir de la propagación en el espacio de una perturbación del medio.

Los medios en que se transportan las ondas son elásticos, ya que se deforman y se recuperan mediante la vibración. (aire, agua y metales).

TRANSMISIÓN DE ENERGÍA:

Mientras más grande sea la onda, más energía transporta.

ONDAS

Cuando las ondas interactúan se producen fenómenos tales como la superposición. La interferencia y las pulsaciones.

1.- Superposición de ondas: Es cuando dos o más movimientos ondulatorios alcanzan un mismo punto a la vez en el medio material que sea , que se propague.

Físicamente, Principio de SUPERPOSICIÓN,  se puede aplicar a pequeñas perturbaciones, en donde el efecto final es la suma de las elongaciones de cada una de las ondas por separado

2.- Interferencia: Cuando la suma de efectos,  en el caso de las ondas la amplitud no tiene por qué ser aditiva.  Cuando la suma de movimientos  puede ser constructiva o destructiva.

2.1 La interferencia constructiva; es la que proporciona un máximo de interferencia.

Cuando se aproximan dos montes de la onda, el resultado es un monte de la suma de sus amplitudes. Tras la interferencia, cada movimiento ondulatorio sigue su camino.

2.2 La interferencia  destructiva: Es la que da como resultado una perturbación nula.

Al  aproximarse un monte y un valle, la interferencia resultante es la resta de sus amplitudes. Una vez terminada cada onda sigue igual.

3.- Pulsaciones:

Ocurren cuando interfieren dos ondas de la misma amplitud, emitidas desde puntos muy cercanos y con frecuencias casi iguales.

Una pulsación o batido  es la variación temporal de la amplitud.

TRANSMISIÓN DE ONDAS

Frente de ondas: es la superficie formada por todos los puntos que son alcanzados por una onda en un mismo instante de tiempo.

Cristian Huygens es uno de los primeros científicos en estudiar el movimiento ondulatorio. Propuso un  método geométrico muy sencillo  que permitía trazar el frente de onda.

Para ello consideraba  que cada punto del medio que era alcanzado por la perturbación actuaba como   si fuera un foco de ondas que llamaba secundarias.

Principio de Fresnel –Huygens;  dice que cada punto de un frente de onda se comporta como un foco emisor de ondas secundarias, cuya envolvente constituye el nuevo frente de onda.

Lo importante de esto es que permite calcular los patrones de difracción generados por obstáculos y aberturas.

DIFRACCIÓN: Esta se produce cuando un obstáculo cuyo tamaño es aproximadamente el de su longitud de ondas.

La onda atraviesa y bordea el obstáculo porque se convierte en un foco emisor de ondas.

 REFLEXIÓN DE ONDAS: Consiste en el cambio de dirección de la propagación, al incidir la onda en el límite de separación de dos medios diferentes.

Recuerde estudiar las leyes de reflexión de ondas.

REFRACCIÓN : Consiste en el cambio de dirección de propagación que experimenta una onda al pasar de un medio a otro medio diferente.

Recuerde estudiar las leyes de refracción  de ondas.

Amortiguación de ondas: Es la disminución de la amplitud de onda, las causas de esta son la absorción y atenuación con la distancia.

Absorción: Al atravesar un medio, las ondas ceden parte de su energía al mismo.

Consecuencia de esto es que el medio se calienta, está perdida de energía se traduce en una disminución  de la amplitud de las ondas.

Atenuación: Esto ocurre en ondas esféricas cuyo frente de onda se propaga en todas las direcciones del espacio. Este fenómeno se produce aunque no haya transmisión de energía al medio.

Intensidad: Corresponde a la energía que atraviesa la unidad de superficie en la dirección perpendicular a la de la propagación de la onda por unidad de tiempo.

Potencia; Corresponde a la energía por unidad de superficie.

Resonancia: Corresponde cuando la frecuencia de la fuerza externa coincide con la fuerza propia del cuerpo sobre el que actúa, se produce  un aumento progresivo de la amplitud del movimiento vibratorio.

Guía cuarto electivo

   Guía Biología

I.- REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA:

Todas las células de un organismo se originan por divisiones mitóticas (excepto los gametos) a partir de la primera célula que es el cigoto.

Se sabe qué las células regulan la expresión de su información hereditaria seleccionando los genes que se transcriben. Esto significa que cada tipo celular transcribe diferentes grupos de  genes.

El hecho que existan proteínas que son sintetizadas por todas las células, mientras otras son características de cada tipo celular. Por esto existen  mecanismos que determinan que genes se transcriben y que genes no lo hacen y estos mecanismos son:

a)      Genes estructurales: Son aquellos que codifican proteínas.

b)      Genes reguladores: Son secuencias que controlan los momentos y magnitudes en los que ocurre la transcripción.

La actividad de estos genes es la causa de que tipo de proteínas va a sintetizar una célula y la cantidad en que se sintetiza cada una depende de:

1.- No sólo del tipo celular.

2.- Las condiciones en las que se encuentra la célula.

3.- Sus necesidades.

4.- De la etapa de desarrollo del organismo.

II.- ENZIMAS (ejemplos de proteínas)

La vida se explica en un complejo conjunto de reacciones químicas, pero estas reacciones no ocurren a temperaturas compatibles con la vida si no es, en presencia de catalizadores, que son las ENZIMAS.

Las funciones de las enzimas son:

1.- La síntesis del resto de proteínas y todo lo que ocurre con los carbohidratos, lípidos, iones y agua.

2.- Todos los procesos que participan en regulación hereditaria.

3.- Estos procesos son la Replicación del ADN, estos involucran varias reacciones químicas, cada una catalizada por una enzima específica.

4.- La traducción y regulación de la expresión de los genes.

5.- Las reacciones que ocurren en todas las células.

Las reacciones químicas son, básicamente rupturas y formación de enlaces químicos.

La velocidad de una reacción es la cantidad de producto que se genera en una unidad de tiempo. Por lo tanto mientras más elevadas sea la temperatura, más rápida es la reacción química, pero las células se destruyen a temperaturas altas.

Por lo tanto las enzimas actúan como catalizadores, esto quiere decir que disminuyen el requisito de energía para que los reactantes puedan reaccionar.(energía de activación)

Energía de activación: Es la cantidad de energía que hay que agregarle a los reactantes para que reaccionen.

De lo anterior podemos afirmar que las enzimas DISMINUYEN LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN.

¿Qué tiene que ver esto con la expresión de los genes?

Se sabe que los genes determinan la secuencia de aa en las proteínas y que esta secuencia determina la estructura tridimensional de las proteínas.

De esto podemos inferir que de su forma depende la función, especialmente si la proteína actúa.

Por lo tanto podemos decir que la acción de las enzimas involucra su unión con las moléculas de los reactantes.

El reactante que se une con la enzima se denomina SUSTRATO de la enzima.

La unión entre la enzima y el sustrato se realiza en una parte de la enzima llamada SITIO ACTIVO.

El encaje entre la enzima y el sustrato se denomina COMPLEJO ENZIMA SUSTRATO, este complejo permite que se generen los productos, luego los productos se despegan de la enzima y esta queda tal cual estaba al inicio y puede volver a hacer lo mismo.

DEFINICIONES:

Desnaturalización: Es una alteración de la estructura terciaria de una proteína, a causa de condiciones físicas y químicas (Ph y temperatura).

Una proteína se desnaturaliza a los 40º C.

Las enzimas son específicas, esto significa que una enzima sólo se une a un sustrato.

Modelo del encaje inducido: Es la unión de encaje entre la enzima y el sustrato cuando se encuentran. Esto se debe a la forma en que se encuentra plegada está proteína.

Inhibidores de la actividad enzimática: Son mecanismos  de acción que determinan  la importancia de la  forma de la enzima para que realice su función.

Inhibidores competitivos: Son aquellos que gracias a su semejanza estructural con el sustrato, impide la unión de este con el sitio activo, y su capacidad inhibitoria se ve disminuida con el aumento de la concentración de sustrato.

Inhibidores  no competitivos: Realizan una alteración de la forma de la enzima al unirse a un lugar  diferente al sitio activo.

La inhibición de la actividad enzimática es el mecanismo de acción de muchas tóxinas y de algunas drogas que tienen utilidad en algunos tratamientos de enfermedades.

III. BIOTECNOLOGÍA:

DEFINICIONES:

1.- Ingeniería genética: Es la manipulación de genes, específicamente a su replicación, alteración y transferencia de un organismo a otro.

2.- Tecnología del ADN recombinante: El conjunto de técnicas involucradas en la manipulación de los genes.

3.- Biotecnología: Son las aplicaciones de las técnicas involucradas en la manipulación.

4.- Enzimas de restricción: 

Las enzimas de restricción son nucleasas que cortan ADN de doble cadena cuando reconocen un patrón de secuencia específico. Generan fragmentos de ADN conocidos como fragmentos de restricción. Las enzimas de restricción son herramientas imprescindibles en biología molecular, ingeniería genética y biotecnología.

5.- Oncogen: Los oncogenes son las versiones mutadas de los protooncogenes.

6.-  Los protooncogenes: Son genes involucrados directa o indirectamente en la proliferación celular que al alterarse, convirtiéndose en oncogenes, pueden provocar la transformación de una célula normal en célula cancerosa.

Las alteraciones genéticas que se producen en las células cancerosas dotan a estas células de una capacidad de división incontrolada e ilimitada y de la capacidad de vivir y colonizar tejidos diferentes del original.

Para que una célula se convierta en cancerosa se necesita la acumulación de varias mutaciones y su transmisión a las células hijas. No basta con la activación de un solo oncogén.

7.- Factor de transcripción: Los factores de transcripción son proteínas que coordinan y regulan la expresión de un gen o de un grupo de genes. En muchos casos regulan su propia expresión y también es frecuente que regulen a otros factores de transcripción.

Los factores de transcripción interaccionan con regiones específicas del ADN, con elementos de la maquinaria de transcripción como la ARN polimerasa, con otros factores de transcripción o con moléculas que activan o inhiben su actividad. Conectan los estímulos externos e internos con las respuestas biológicas actuando como transductores de señales.

El conjunto de los factores de transcripción de una célula dibuja una red transcripcional cuyas conexiones determinan el conjunto de genes que se expresan en un determinado momento (transcriptoma).

8.- La hibridación: Es la unión complementaria de ácidos nucléicos (ADN o ARN). Técnicas de hibridación se utilizan a menudo para detectar una molécula diana partiendo de una sonda complementaria a ella. Muchas técnicas moleculares están basadas en la hibridación.

9.- Los plásmidos: Son fragmentos extracromosómicos de ácidos nucléicos (ADN o ARN) que aparecen en el citoplasma de algunos procariotas. Son de tamaño variable aunque menor que el cromosoma principal.

 El control de la replicación del plásmido depende del tipo de plásmido, existiendo plásmidos cuya replicación está acoplada con la replicación del cromosoma bacteriano y plásmidos cuya replicación no está relacionada con la del cromosoma.

El tipo de genes que portan los plásmidos es variado, tratándose generalmente de genes que aportan ventajas adaptativas a la bacteria que los porta: genes de resistencia a antibióticos, genes de producción de sustancias tóxicas para otras bacterias o genes que codifican enzimas útiles para degradar sustancias químicas.

10.- Organismos transgénicos: Son aquellos organismos en cuyo genoma se ha incorporado uno o ma´s genes de otro organismo, ya sea de una especie emparentada o  de una con la que tiene un parentesco muy lejano.

11.- Transgen: Es el gen que se transfiere de un organismo a otro.

IV. PROYECTO GENOMA HUMANO

¿Qué es el Genoma Humano?

Es la secuencia completa del ADN de un ser humano.

Esta dividido en 24 fragmentos

Tiene 25.000 genes en el núcleo

Cuenta con 3.000millones de bases

Biología Cátedra Número 2: MEMBRANA Y TRANSPORTE CELULAR

Membrana : Es la estructura que ayuda a controlar el paso de materiales entre la célula y su ambiente.

l  Impide que algunas sustancias, como las proteínas y los lípidos, entren a la célula.

l  Permite el paso de azúcares simples, oxígeno, agua y bióxido de carbono.

La membrana es selectivamente permeable.

¢  El grueso de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros (nm).

¢  La membrana se compone, casi completamente, de moléculas de proteínas y lípidos.

l  Las moléculas de lípidos están dispuestas en dos capas.

l  Entre las capas de lípidos hay varias proteínas. (integrales y periféricas)

TRANSPORTE CELULAR

¢  Es el mecanismo mediante el cual entran a la célula los materiales que se necesitan mientras salen los materiales de desecho y las secreciones celulares. Puede ser:

l  Transporte activo: es el movimiento de materiales a través de la membrana, usando energía.

l  Transporte pasivo: es el movimiento de sustancias a través de la membrana celular que no requiere energía celular.

TRANSPORTE PASIVO

¢  El transporte pasivo depende de la energía cinética de las partículas de la materia.

¢  Los átomos, los iones y las moléculas de todas las sustancias están en continuo movimiento.

¢  En los sólidos, las partículas vibran en un solo sitio.

¢  Las partículas de los líquidos y los gases se mueven de un sitio a otro al azar. Van en línea recta hasta que chocan con otras partículas y cambian de dirección.

DIFUSION:

¢  Es el movimiento de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a una región de menor concentración.

¢  La difusión continúa hasta que las moléculas de azúcar estén distribuidas uniformemente en el agua.

¢  Una vez ocurra esto, la concentración no cambiará. Las moléculas se seguirán moviendo, pero la concentración se mantendrá constante (equilibrio dinámico).

¢  Un gradiente de concentración es una medida de la diferencia en la concentración de una sustancia en dos regiones.

¢  La velocidad de difusión va a depender del tamaño del gradiente de concentración.

DIFUSION SIMPLE:

¢  Sustancias como el O₂ y el CO₂, pasan a través de los poros de la membrana celular por difusión simple.

OSMOSIS:

¢  Es el paso del agua por una membrana relativamente permeable, desde una región de mayor concentración a una región de menor concentración.

Difusión facilitada:

l  Es la difusión de materiales a través de la membrana celular con la ayuda de moléculas transportadoras (proteínas). Las moléculas transportadoras permiten que moléculas específicas, que se encuentran en un lado de la membrana, puedan pasar hasta el otro lado.

l  La difusión facilitada comprende el movimiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración. Sin embargo, las sustancias se mueven más rápido que en la difusión simple.

Responda las siguientes preguntas:

1.- Establezca dos diferencias entre transporte activo y transporte pasivo.

2.- Indique la diferencia entre gradiente de concentración y velocidad de difusión.

3.- Qué diferencia existe entre la difusión simple y la osmosis.

Soluciones:

a.- Soluciones isotónica:

La concentración de sustancias dentro de la célula es igual a la concentración de sustancias fuera de la célula. El plasma sanguíneo es isotónico para los glóbulos rojos.

b.- Solución hipertónica:

La concentración de sustancias disueltas en el agua que está fuera de la célula es mayor que en el agua que está dentro de la célula. Una solución de sal es hipertónica para los glóbulos rojos.

c.- Solución Hipotónica:

La concentración de materiales disueltos en el agua fuera de la célula es menor que la concentración en la célula. Un glóbulo rojo en agua destilada está en una solución hipotónica.

En los vegetales la cantidad de agua afecta las condiciones normales de esta, de la siguiente manera:

l  Turgencia es la presión del agua sobre la pared celular. Ayuda a dar firmeza y rigidez a los tallos y a las hojas.

l  Plasmólisis es la contracción del contenido celular como resultado de la pérdida de agua.Los tallos y las hojas se marchitan.

4.- Realice tres esquemas que diferencien las soluciones isotónica, hipertónica e hipotónica y sus cantidades de agua.

Transporte activo:

l  Es el proceso mediante el cual la célula usa energía para mover átomos, iones y moléculas contra un gradiente de concentración. Un ser humano en reposo usa de un 30 a un 40 % de su energía para el transporte activo de materiales hacia las células.

l  La glucosa, los aminoácidos y algunos iones (raíces) se mueven hacia las células por transporte activo.

l  Algunas sustancias de desecho salen de algunas células de esta forma.

La entrada de moléculas de mayor tamaño se realiza  a partir de:

¢  La endocitosis es el proceso mediante el cual las células obtienen materiales grandes que no pueden pasar a través de la membrana celular. Hay 2 tipos:

Pinocitosis:

La célula adquiere partículas pequeñas o gotas de líquidos.

Fagocitosis:

Los materiales sólidos grandes entran a la célula. Ocurre en amebas, glóbulos blancos, etc.

Existen especializaciones de membrana:

¢  a.- Desmosomas: Mantienen unidas a células adyacentes. Las membranas se pegan mediante proteínas y carbohidratos. Filamentos proteicos unidos al interior de los desmosomas se extienden hacia el interior de cada célula y refuerzan la unión.

               - piel

               - intestinos

               - vejiga urinaria

¢  b.- Uniones estrechas: Impiden las fugas en las células. Están formadas por fibras de proteína que sellan los espacios entre las células que revisten los tubos o bolsas del cuerpo animal.

               - vejiga urinaria.

¢  c.- Uniones en hendidura: Son canales proteicos intercelulares que permiten la comunicación celular. Conectan directamente los interiores de células adyacentes.

               - músculo cardiaco.

               - glándulas.

               - cerebro.

               - embriones jóvenes.

¢  d.- plasmodesmos: Son aberturas en las paredes de células vegetales adyacentes, forradas con membrana plasmática y llenas de citoplasma. Crean puentes citoplasmáticos continuos entre los interiores de células adyacentes. Permiten el libre paso de agua, nutrimentos y hormonas.

               - células vegetales

Otras especializaciones son:

¢  a.- Microvellosidades: La mayor parte de las células que poseen superficies libres exhiben microvellosidades de diferentes tipos, las cuales permiten acrecentar la superficie disponible sin producir cambios apreciables  del tamaño celular:

l  Chapa estriada (enterocitos)

l  Ribete en cepillo (túbulo proximal del riñón)

l  Estereocilios (epidídimo y conducto deferente)

¢  b.- Pared vegetal: es una estructura fuera de la membrana celular, que da forma y rigidez a la célula vegetal.

l  Se compone de celulosa y pectina.

l  Permite el paso del aire, del agua y de los materiales disueltos.

l  Las membranas de células vecinas pueden estar en contacto a través de aberturas en la pared celular (paso de materiales).

l  Procariotas y hongos también tienen pared celular.

5.- Establezca una diferencia entre las uniones estrechas y en hendidura:

6.- En qué tipo de células participan los plasmodesmos y desmosomas.