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Intercambio de materiales: transporte pasivo y activo

Intercambio de materiales: transporte pasivo y activo

(1) Transporte Pasivo

Mecanismo de transporte basado en  un principio físico denominado difusión; el movimiento de las moléculas se basa en la energía cinética de estas. ‘El movimiento es por un gradiente de concentración, difundiéndose desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración.
El transporte pasivo presenta pos formas de transporté a través de la membrana:

1.1. Difusión Simple. Es el movimiento de moléculas desde zonas de alta hacia baja concentración, a través de proteínas canal, que constituyen los poros celulares; por ellos se difunden moléculas hidrosolubles, como los solutos que tienen un tamaño y carga adecuada. Las moléculas liposolubles y los gases atraviesan la bicapa de fosfolípidos directamente.
La osmosis es el movimiento de moléculas de agua a través de la membrana, causado por un gradiente de concentración. El movimiento de las moléculas de agua es regulado por la concentración de solutos.

1.2. Difusión facilitada. Es el movimiento de moléculas a través de proteínas transportadoras, éstas se unen a la molécula específica llevándola a través de la bicapa lipídica. La glucosa y los aminoácidos ingresan a la célula por difusión facilitada.

(2) Transporte Activo

Procesos que implican gasto de energía.

2.1. Transporte de Bomba. Es el movimiento de los iones y metabolitos en contra de la gradiente de concentración con gasto (la energía ATP), el cual ‘es hidrolizado por ATPasas. Estas enzimas unidas a la membrana actúan como bombas, que necesitan energía para transportar el Na +, hacia el exterior de la célula en contra de su gradiente y el K+ hacia el interior en contra de su gradiente’:

Esta bomba de Na+ y K; genera y mantiene el potencial de la membrana para él, transporte de azúcares y aminoácidos hacia  la célula.

2.2. Transporte en masa. Es el movimiento de solutos, macromoléculas y partículas  mediante la formación de vesículas rodeadas por una membrana. El transporte en masa consume ATP. El transporte en masa se presenta en dos formas básicas:

A. Endocitosis. Procesos de ingreso de sustancias a través de vesículas endocíticas. Se distinguen dos tipos: el ingreso de, líquidos se llama pinocitosis, la ingestión de partículas grandes o microorganismos se denomina fagocitosis .La endocitosis mediada por receptor, es un proceso de transporte de una gran variedad de sustancias como por ejemplo hormonas, colesterol, virus y toxinas.

B. Exocitosis: Proceso de liberación de partículas a través de vesículas, las  cuales se fusionan con la membrana citoplasmática. La membrana de la vesícula queda integrada a la membrana celular.

Puede darse en los siguientes casos:
- Egestión: Cuando se eliminan desechos (defecación celular)
- Secreción: Eliminación de productos anabólicos (Hormonas, enzimas, etc).

La Membrana Celular

La Membrana Celular

Es  una delgada lámina de 75 que envuelve completamente a la célula y separa el medio interno del externo. Esta lámina al no ser rígida permite movimientos y deformaciones celulares. 
La membrana celular recibe el nombre de membrana unitaria ya que es igual en todas las células y en todas las organelas celulares que poseen membrana. Una característica esencial de la membrana es su semipermeabilidad ya que tiene permeabilidad selectiva 

(1) Composición química

Las membranas celulares están compuestas de proteínas y lípidos (naturaleza liproproteica). La parte lipídica está compuesta por fosfolípidos principalmente y otros compuestos como el colesterol. El componente más abundante en peso son las proteínas que presentan forma globular. 

(2) Estructura

El modelo actual de membrana tiene como base el propuesto por Singer y Nicholson en 1 972 conocido como mosaico fluido. Según este modelo la membrana consiste en una capa bimolecular de lípidos con proteínas insertadas en ella o unidas a su superficie citoplasmática. Las proteínas integrales de membrana están embebidas firmemente en las capas de lípidos (fosfolípidos).Además existen proteínas unidas débilmente a la superficie interna de la membrana, llamadas proteínas periféricas extrínsecas.
Muchas de las proteínas y los lípidos tienen cadenas de oligosacáridos expuestos en la cara externa de la membrana.

(3) Estado físico

El estado físico de la membrana es semilíquido y permite el movimiento lateral de las proteínas, por esa razón se dice que la membrana es fluida. La cara externa presenta glúcidos asociados, a diferencia de la cara interna; por eso se dice que la membrana es asimétrica.

(4) Funciones

El principal cometido de la membrana celular es mantener estable el medio intracelular, regulando el paso de agua, elementos y moléculas.
Entre otras funciones de la membrana celular destacan: 

- La transmisión de señales e información entre el medio  y el interior de la célula.
- La capacidad de actuar como sistema de transferencia y almacenamiento de energía.

La diversidad de proteínas en una membrana refleja el número de funciones, que se llevan a cabo en ella. Un buen número de ellos interviene en el transporte de membrana de células pequeñas; otras proteínas son receptoras encargadas de transmitir señales complejas al interior de la célula.

(5) Intercambio de materiales (transporte)

El líquido que hay dentro de las células corporales (líquido intracelular) es muy diferente del que hay fuera de ellas (líquido extracelular). El líquido extracelular es el que proporciona a las células elementos nutritivos necesarios para su función. 
El transporte a través de la membrana celular; ya sea directamente por la bicapa lipídica o por las proteínas, ocurre por medio de uno de dos procesos básicos: transporte pasivo o transporte activo.

Envoltura Celular

Envoltura Celular

Es la parte más externa de la célula. En los vegetales toma el nombre de pared celular, mientras que en los animales se le conoce como glucocálix.

(1) Pared celular

La pared celular de ordinario  está formada por una o 2 capas. La delgada pared externa se llama pared primaria. Está constituida por celulosa y hemicelulosa, La capa interna más gruesa, cuando está presente se forma después de la capa externa y se le denomina pared secundaria. Está constituida por celulosa.
Por lo común las sustancias pécticas forman una capa delgada llamada laminilla media, la cual mantiene unidas las células adyacentes y no es considerada como parte de la pared celular de ninguna de las dos células. La laminilla media que se encuentra entre células jóvenes está compuesta en su mayor parte por pectinas de consistencia semisólida. A medida que las células maduran, gran parte de la pectina por lo común es cambiada a pectato de calcio y a pectato de magnesio, formando un compuesto mucho más duro que mantiene firmemente unidas a las células.
Las paredes secundarias de muchas de las células, en particular de aquellas de la madera también contienen cantidades considerables de lignina, Cuando se produce la lignina, se impregna de modo sucesivo a la laminilla media, a la pared primaria y, en forma  especial a la pared secundaria; entonces se dice que la pared celular se ha lignificado. La lignificación aumenta la firmeza, dureza y resistencia de la pared, provocando la muerte celular por acumulación, muchas veces los botánicos a esta nueva acumulación la denominan pared terciaria.
Puesto que las plantas carecen de uniones especializadas que se encuentran en los tejidos animales, la mayor parte de las células vegetales están conectadas entre sí por medio de canales abiertos conocidos como plasmodesmo; los cuales consisten en bandas delgadas cilíndricas de citoplasmas que conectan células adyacentes, a través de perforaciones en las paredes celulares.

(2) Glucocálix

Envoltura compuesta principalmente por cadenas cortas de azúcares impregnados a la membrana celular.

Funciones atribuidas al glucocálix: 

- Proporciona protección mecánica a las células.
- Permite la adhesión celular entre células o entre  células con sustrato orgánico.
-Participa en el reconocimiento celular.
- Recepción de sustancias químicas (hormonas).

En otros organismos como las bacterias y hongos, los constituyentes básicos son el peptidoglucano y la quitina, respectivamente, siendo estos compuestos químicos de naturaleza glucídica.

Glándulas Tiroides

Glándulas Tiroides

(1) Características

- Ubicación. Se localiza en  la parte anterior y  media del  cuello, por delante de la laringe y  la traquea.
- Peso. 20 - 30 g. 
- Dimensiones. Mide 6-7 cm de largo y  3 cm de ancho.
- Forma. De letra H.

(2) Lóbulos

Posee dos lóbulos (derecho e izquierdo) los cuales se encuentran unidos por una porción intermedia estrecha denominada Istmo, este puede presentar una prolongación ascendente denominada Pirámide de Lalouette o Lóbulo Piramidal.

(3) Estructura histológica

La glándula tiroides presenta una cápsula externa libroelástica que envía tabiques al  interior del  órgano. El parénquima está formado por múltiples folículos tiroides (200 - 500  um de diámetro) que están  revestidos por epitelio simple cúbico con  microvellosidades que delimita una cavidad llena de sustancia glucoproteica llamada coloide, cuyo  principal constituyente es la tiroglobulina que contiene las hormonas tiroxina T4 y triyodotironina T3. Las células foliculares son las que sintetizan las hormonas T3 y T4. Entre las células foliculares y la membrana basal (también en  el  intersticio) se encuentran las células parafoliculares o células «C», éstas son  más voluminosas que las células foliculares y  se encargan de sintetizar a la hormona calcitonina.

(4) Hormonas Tiroideas

(a) Triyodotironina (T3) y  Tetrayodotironina (T4) o Tiroxina
La T4 es la más abundante, T3 es cuatro veces más potente que la T4. Sus funciones son:

- Incrementa el  metabolismo basal produciendo efecto calorigénico.
- Estimula el  crecimiento de los huesos.
- Potencia el  efecto de la GH.
- Fomenta el crecimiento y  desarrollo del  encéfalo durante la vida fetal y
- En los primeros años de la vida postnatal, favorece el  desarrollo mental y  mielinización.
- Estimula la síntesis de proteínas.
- Aumenta la contracción peristalticas del  tubo digestivo.
- Estimula la frecuencia y  fuerza de contracción cardíaca.

(b) Calcitonina o  Tirocalcitonina
Esta hormona se encarga de regular la concentración sanguínea de calcio (calcemia). Su  liberación  es estimulada por cifras elevadas de calcio en la sangre (hipercalcemia).

Su  acción es opuesta a la parathormona, por tanto se encarga de disminuir la concentración de calcio en  la sangre, para ello actúa a nivel de:

- Huesos: Impide la resorción ósea debido a que disminuye la actividad de los osteoclastos.
- Riñones: Impide la reabsorción de Ca en  el  nefrón.
- Intestino Delgado: Disminuye la absorción de Ca.

Matriz Ósea

Matriz Ósea

I. Porción Inorgánica: 

Representa el 70 % de la matriz. Está constituida por:

- Fosfato de calcio (83 %) o cristales de hidroxiapatita
- Carbonato de Calcio (10%)
- Otros (5 %)

II. Porción Orgánica: 

Representa 30 % de la Matriz, es producida por los osteoblastos. Está formada por colágeno en su mayor cantidad, proteorgánicos y gluco-proteínas. Se llama también oseina. La sustancia no calcificada, recién formada por el osteoblasto se llama osteoide.

(a) Periostio: Es una membrana de tejido  conectivo densa que cubre la superficie externa de los huesos.
Está formada por células  mesenquimales, fibroblastos, fibras colágenas  y vasos sanguíneos.
Presenta vasos sanguíneos para nutrir  el hueso  y fibras nerviosas para el dolor. Realiza el crecimiento de los huesos en grosor y en reparación de fracturas. (Callo óseo).

(b) Endostio: Es una membrana de tejido conectivo laxo reviste el canal medular, canal de Havers, de Volkman y las trabéculas del tejido óseo esponjoso.

III: Clasificación: 

(a) Tejido óseo esponjoso: Presenta  cavidades llena de MOR Las cavidades están delimitadas por las trabeculas óseas (constituidas por laminillas  que forman redes o mallas) que son las unidades estructurales  del tejido óseo esponjoso.

(b) Tejido óseo compacto: No presenta cavidades visibles y está formado por los sistemas de  Havers u osteonas (conjunto de laminillas óseas agrupadas  en forma concéntrica  alrededor del conjunto de  Havers), que es la unidad estructural del tejido Óseo Compacto.

Los conductos de Havers contienen vasos y nervios y se comunica con la cavidad medular y con la superficie externa del hueso por medio de conductos transversales u oblicuas llamados conductos de  Volkman. Estos se distinguen de los de Havers porque no presentan laminillas óseas concéntricas.

IV. Tipos de tejidos óseo

Desde el punto de vista histológico distinguimos  dos tipos de tejidos óseos:

(a) Inmaduro o Primario: Se forma en etapas iniciales de vida (intrauterina), sus fibras colágenos  se disponen en forma irregular, la mayoría de veces el tejido óseo se forma sobre un tejido cartilaginoso preexistente (cartílago Hialino), el primer hueso en formarse es la clavícula.

(b) Maduro o Secundario: Sustituye al primario, se caracteriza por poseer fibras colágenas, organelas en láminas formando capas  concéntricas, se encuentra en el adulto.

Tejido Óseo

Tejido Óseo

Es un tejido conectivo especializado de consistencia rígida  que se encuentra conformando a los huesos.

Características Generales:

(a) Es uno de los tejidos más resistentes del cuerpo humano.
(b) Constituye al esqueleto

Las propiedades del hueso están dadas por las características de la sustancia intercelular, llamada Matriz ósea.

Funciones generales:

- Sirve de soporte de tejidos Blandos.
- Protege órganos vitales como cráneo tórax y columna vertebral 
- Es el elemento pasivo de la locomoción al formar un sistema de palancas  con los músculos.
- Se un gran reservorio de sustancias inorgánicas, principalmente calcio y fósforo 
- Contiene a la medula ósea roja  y amarilla. La MOR se encarga de formar a las células sanguíneas.

Elementos Estructurales (Células)

(1) Osteoblasto. Célula que sintetiza la parte orgánica de la matriz ósea  y se diferencia en osteocito.

(2) Osteocito. Es la célula representativa del tejido óseo que reencuentra en el interior de la matriz ósea en cavidades o lagunas llamadas osteoplastos u osteoceles. Posee prolongaciones citoplasmáticas que se encuentran en canalículos óseos, que lo comunica a otro osteocito.

(3) Osteoclasto. Célula multinuclear que resulta de la unión de varios macrófagos. Se localiza en unas cavidades llamadas Howship. Se encarga de realizar la absorción ósea (destrucción de la matriz ósea).

Marie Curie

Marie Curie (1867 - 1934)

Marie Curie, de soltera Marja Sklodowska, nació en Varsovia (Polonia) el 7 de noviembre de 1867. Su padre fue profesor de física.  En 1891 se trasladó a París (donde cambió su nombre por Marie) y se incorporó a la Sorbona. Dos años más tarde acabó sus estudios de físico con el número uno de su promoción.  En 1894 conoció a Pierre Curie y se casaron en 1895.  Marie Curie estaba interesada en los recientes descubrimientos de los nuevos tipos de radiación.  Wilhelm Roentgen había descubierto los rayos X en 1895, en 1896 Antoine Henri Becquerel descubrió que el uranio emitía radiaciones invisibles similares. 

Curie comenzó a estudiar las radiaciones del uranio y, utilizando las técnicas piezoeléctricas inventadas por su marido, midió cuidadosamente las radiaciones en la pechblenda, un mineral que contiene uranio.  Cuando vio que las radiaciones del mineral eran más intensas que las del propio uranio, se dio cuenta de que tenía que haber elementos desconocidos, incluso más radiactivos que el uranio. Marie Curie fue la primera en utilizar el término ‘radiactivo’ para describir los elementos que emiten radiaciones cuando se descomponen sus núcleos.  Pierre Curie finalizó su trabajo sobre el magnetismo para unirse a la investigación de su esposa, y en 1898 el matrimonio anunció el descubrimiento de dos nuevos elementos:  el polonio (Marie le dio ese nombre en honor de su Polonia natal) y el radio.  Durante los cuatro años siguientes los Curie, trabajando en condiciones precarias, trataron una tonelada de pechblenda, de la que aislaron una fracción de radio de un gramo. En 1903 compartieron con Becquerel el Premio Nóbel de Física por el descubrimiento de los elementos radiactivos. Marie Curie fue la primera mujer en recibir un Nóbel.  En 1904 Pierre Curie fue nombrado profesor de física en la Universidad de París, y en 1905 miembro de la Academia Francesa. Estos cargos no eran normalmente ocupados por mujeres, y Marie no tuvo el mismo reconocimiento.  Pierre murió el 19 de abril de 1906, al ser atropellado por un coche de caballos.  Su esposa se hizo cargo de sus clases y continuó sus propias investigaciones.  En 1911 recibió un segundo Nóbel, un hecho sin precedentes.  En esta ocasión fue el de Química, por sus investigaciones sobre el radio y sus compuestos.  Fue nombrada directora del Instituto de Radio en París en 1914 y se fundó el Instituto Curie.  Marie Curie sufrió una anemia perniciosa causada por las largas exposiciones a la radiación.  Murió el 4 de julio de 1934 en la Alta Saboya.

Los Curie tuvieron dos hijas, una de ellas también ganó un Nóbel:  Irene Joliot-Curie y su marido, Fréderic, recibieron el Premio Nóbel de Química en 1935 por la obtención de nuevos elementos radiactivos.

Clases de Aves

Clases de Aves

Son los únicos animales con plumas, todos son oviparos
Son cosiderados como desendientes directos de los dinosaurios
Las extremidades anteriores convertidas en alas y losposteriores en patas para caminar, nadar o fijarse
Ejemplo: Pinguino, avestruces, etc. Algunas adaptaciones para el vuelo son los huesos livianos y unos sacos aéreos conectados a los pulmones.

Características

Habitat, cuerpos adpatados a la vida aérea (huesos huecos y sacos aéreos)
Controlan su temperatura interna
Extremidades anteriores transformadas en alas, la posterior adaptada para pararse, andar o nadar (presentan membrana intergenitales)
En la mayoría de las especies las patas tienen 4 dedos de piel cornificada
Poseen picos carentes de dientes
Corazón con cuatro cámaras y pulmones aereolados sin volumen muerto.
Poseen 9 sacos aereos: 2 cervicales, 1 clavicular, 2 toráxicos anteriores y abdominales
Aparato digestivo. Boca (pico), esófago, buche, estómago, glándulas, molleja e intestino

Clasificación

La clase ave representa 18 órdenes y aproximadamente 9000 especies. Comprende las siguientes ordenes:

Orden Galliformes:
Son aves domésticas, con tres dedos adelante y uno atrás
Ejemplo: gallinea de Guinea

Orden Columbiformes
Cabeza pequeña y redonda, alas largas y puntiagudas, buenas voladoras, tres dedos adelante y uno atrás
Ejemplo: paloma doméstica, tortola, cuculí, etc.

Orden Pelecaniformes
Aves guaneras, pico grande y desarrollado, mandíbula superior con gancho;  inferior membrionosa (forma de bolsa), cuatro dedos hacia delante con membrana interdigital
Ejemplo: Guanay, pelicano, etc.

Orden Reiformes
Corredores, alas desarrolladas pero malas voladoras. Ejemplo: ñandú

Orden Anseriformes
Pico aplanado, buenos voladores, patas con membrana interdigital, Ejemplo: pato negro, etc

Orden Falconiformes
Aves carnívoras
Pico fuerte de bordes afilados
Ojos muy desarrollados
Ejemplo: Halcón, cernícalo

Orden Strigformes
Aves de habitat nocturno
Plumaje muy suave
Ojos muy desarrollados
Ejemplo: Búho, lechuza

Orden Cuculiformes
Pico fuerte, no muy encorvado
Ejemplo: Guardacaballo

Orden Apsdiformes
Patas cortas y débiles
Vuelo muy veloz
Pico largo
Ejemplo: picaflor y colibrí

Orden Paseriforme
Paladar con un vómer bastante ancho
Pico de forma muy variada, patas con cuatro dedos
Ejemplo: Gorrión peruano, Gallito de las Rocas.

La circulación de la materia y la energía en la tierra

La circulación de la materia y la energía en la tierra

Los días y las noches, el paso de los meses, las estaciones, las mareas, así  como los  cambios  climáticos son consecuencia de los movimientos del Sol, la Tierra y la Luna.  Estos cambios  son rítmicos y afectan a todo el planeta, en modo especial a la atmósfera y la hidrosfera.  Los seres vivos  además de encontrarse afectados por estos cambios desarrollan dentro de un ecosistema una serie de ciclos donde la materia y la energía circulan.  Así en un ecosistema se producen entradas y salidas continuas de energía.  En efecto ésta entra en forma de radiación solar, es transformada en energía química por los productores  y fluye por los sucesivos niveles  de consumidores que la utilizan para las funciones del metabolismo de donde se desprende en forma de  calor.  Otra parte se  acumula y lo que queda es para  el siguiente nivel trófico  o alimenticio.  En cambio, la materia  desarrolla una serie de ciclos llamados biogenésicos. Cada  uno de ellos corresponde al ciclo de un elemento o compuesto químico, el cual   es importante para  el  desarrollo de la vida.  En general, la materia es asimilada por los  productores y sale al ambiente a través de los  procesos de respiración, excreción y muerte de los organismos.

Productores del ecosistema: Plantas, algas y bacterias

Productores del ecosistema: Plantas, algas y bacterias

Muchos organismos vivos y entre ellos los procariontes  y eucariontes tienen la capacidad de realizar fotosíntesis.  Dentro de los eucariontes  tenemos  las  plantas con clorofila; las  algas unicelulares  y multicelulares: organismos protistas , como los euglenoides, dinoflagelados y las diatomeas tienen la capacidad de realizar el proceso de asimilación clorofiliana.  Los procariontes  fotosintéticos  comprenden las algas verdeazules y ciertas bacterias del género chlorobium, chromatium y rhodospirillum.  Los organismos fotosintéticos poseen un  pigmento llamado clorofila que es una molécula  compleja y  grande que manifiesta  el color verde, está asociado a las membranas celulares del organismo llamado cloroplasto.  La clorofila capta pequeñas porciones de luz denominadas fotones que las transforma en energía química.
Normalmente utiliza radiaciones del espectro visible. Cuando la luz solar en forma de energía electromagnética incide sobre una planta un alga  o una bacteria fotosintética estos organismos se comportan como pequeñas fábricas.

Para que se pueda realizar el proceso de la  fotosíntesis se necesitan materiales sencillos como  el dióxido de carbono, el agua y la energía.  De esta manera fabrican almidones y azúcares que son  moléculas biológicas que guardan en sus enlaces  químicos la energía del Sol transformada.  El oxígeno sobrante  que se libera sirve para  la respiración de los organismos vivos.