METABOLISMO
Conociendo las características que diferencian a los sistemas vivos de los no vivos y conociendo la función de los organelos podemos observar que todas las células realizan cuatro funciones metabólicas básicas. Estas funciones son:
® Respiración
® Alimentación
® Excreción
® Reproducción
Antes de conocer estas cuatro funciones debemos saber que es el metabolismo.
El metabolismo son una serie de reacciones químicas que realiza la célula y luego los organismos para poder sobrevivir.
El metabolismo lo podemos dividir en dos procesos conjugados: anabolismo y catabolismo
CATABLOISMO
El catabolismo son reacciones químicas donde se libera energía, estas incluyen degradación y oxidación de alimentos así como reacciones que retiene energía del sol. El propósito de estas reacciones es el de proveer energía ala célula, descomponiendo moléculas grandes a moléculas pequeñas.
Ejemplos de catabolismo es degradación de biomoléculas como:
Lípidos que son transformados en ácidos grasos
Carbohidratos que son transformados en monosacáridos
Proteínas que son degradadas en aminoácidos
Otro ejemplo de catabolismo es la digestión
Moléculas como el almidón, la celulosa o las proteínas no pueden ser tomadas por las células automáticamente, por lo que necesitan que se degraden en unidades más simples antes de usarlas en el metabolismo celular. Una sustancia que generalmente se obtiene es la glucosa.
ANABOLISMO
Este proceso metabólico es donde la célula va a invertir energía para sintetizar moléculas grandes a partir de moléculas pequeñas. Se podría decir que el anabolismo es el proceso inverso al catabolismo
Cuando la célula tiene moléculas como ácidos grasos formara lípidos.
Si tiene monosacáridos formara carbohidratos.
Si tiene aminoácidos formara proteínas
Un ejemplo más es la fotosíntesis, pues es el proceso por el cual la planta captura agua y bióxido de carbono y los sintetiza en glucosa (este es el alimento de las plantas), liberando oxígeno.
La reacción química es
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
La fotosíntesis la podemos dividir en dos fases:
- Fase luminosa: Es donde la planta captura la energía solar y esta energía produce que la molécula de agua se rompa separando el hidrógeno del oxigeno.
6H20 → 6H2 + 3O2
- Fase oscura: Aquí la planta fija el bióxido de carbono al hidrógeno del agua para formar una molécula de glucosa y además de liberar oxígeno como producto de desecho.
6CO2 + 6H2 + 3O2 → C6H12O6 + 6O2
Ahora que se conocen los procesos de anabolismo y catabolismo hablaremos de las cuatro funciones básicas de los seres vivos (hay que recordadr que estos procesos promero se dan en la célula y luego en el organismo)
La respiración es el proceso por el cual se obtiene energía y existen dos tipos: anaerobia y aerobia
Respiración anaeróbica
Es la respiración que se lleva acabo en ausencia de oxígeno esta es realizada generalmente por bacterias.
Un ejemplo de esta respiración es la fermentación alcohólica que apartir de glucosa esta se degrada en metanol, bióxido de carbono y ATP (molécula energética).
La reacción química es la siguiente
C6H12O6 → 2CH3-CH2-OH + 2CO2 +2ATP
Respiración aeróbica
En esta respiración si se utiliza el oxígeno pero además la glucosa como materia orgánica obteniendo agua, bióxido de carbono y ATP. La reacción química que se lleva a cabo es la siguiente:
6O2(g) + C6H12O6 → 6CO2(g) + 6H2O(g) + 38ATP
Esta respiración es la que realizan la mayoría de los organismos eucariontes puesto que tienen estructuras en sus células (mitocondrias) que le permiten realizar el proceso.
En el ser humano se puede observar el agua desprendida en la respiración, cuando viajamos en un auto y hace mucho frío los vidrios se empañan, este paño es el agua que desprendemos al respirar (en forma de vapor) inclusive cuando se enfría el paño comienzan a escurrir las gotas de agua en el vidrio.
ALIMENTACIÓN
La alimentación es el proceso por el cual se obtiene alimento y energía a partir de sustancias que compongan una dieta.
En la alimentación existen dos tipos de nutrición: autótrofa y heterótrofa
Nutrición Autótrofa
La nutrición autótrofa es aquella en la cual el organismo produce su propio alimento, esto significa que no tiene que ingerir a otros organismos para adquirir los nutrientes necesarios.
Un ejemplo es la fotosíntesis (que realizan las plantas), pues en esta la planta adquiere glucosa fijando bióxido de carbono que se encuentra en la atmósfera.
Como vemos la planta no requiere de otro organismo para nutrirse solo necesita de moléculas como el agua y el bióxido de carbono
Nutrición heterótrofa
En la nutrición heterótrofa los organismos obtiene la energía de otro organismo como sucede con el ser humano que dependemos de organismos como plantas y animales para alimentarnos y obtener energía.
EXCRECIÓN
La excreción es el proceso biológico por el cual un ser vivo elimina de su organismo las sustancias tóxicas adquiridas por la alimentación o producidas por su metabolismo. En organismos unicelulares y animales muy pequeños la excreción es un proceso celular que no requiere estructuras especializadas. En organismos cuyas células están dotadas de pared, como plantas y hongos, los desechos suelen incorporarse a la composición de la pared, quedando así fuera del medio fisiológicamente activo donde importa su toxicidad. En organismos superiores se crean estructuras especializadas como en los mamíferos que utilizan los riñones para desechar estas sustancias tóxicas
Sustancias de excreción
Las sustancias que se deben eliminar son enormemente variadas, pero las más abundantes son el dióxido de carbono, y derivados del nitrógeno como:
1. Amoniaco. Es muy tóxico pero muy soluble en agua.
2. Urea. Es mucho menos tóxico y más soluble. Por esas razones puede acumularse en los tejidos sin causar daños y excretarse más concentrada.
3. Ácido úrico. Es característico de animales que ingresan el agua en poca cantidad. Se forma a partir del amoniaco y otros derivados nitrogenados.
REPRODUCCIÓN
En cuestiones de reproducción comencemos con la de tipo celular y después continuaremos con la reproducción a nivel de organismos.
La reproducción celular se tiene de dos tipos: mitosis y meiosis
Mitosis
La mitosis es un proceso de reproducción celular por el cual se van a obtener dos células idénticas, estas presentarán la misma cantidad de cromosomas y se les denomina diploides (2n)(por ejemplo en humanos se tiene 46 cromosomas y se generan dos células con 46 cromosomas). Este método de reproducción celular solo se da en células eucariontes-somáticas (células que se encuentran en cualquier órgano de un ser vivo; como en el esqueleto, en la piel, en el cerebro, etc.).
La mitosis consta de diferentes fases las cuales se mencionan a continuación
Profase
Aquí la célula comienza su reproducción con los siguientes eventos:
- Los centriolos migran a los lados opuestos formando el huso mitótico
- La membrana nuclear y el nucleolo desaparecen
- Los cromosomas se engrosan y se acortan
- Estos se duplican
- Los cromosomas se alinean en el huso mitótico
- Esta alineación se da sobre el Ecuador
Anafase
- Cada juego de cromosomas forman un núcleo independiente
- Reaparecen la membrana nuclear y el nucleolo
- El citoplasma comienza a dividirse en dos por la mitad
- Se forman dos células iguales
- Se replica el ADN (de una molécula se forman dos moléculas de ADN) para mantener la información genética
Gracias a la mitosis es que los seres vivos como los humanos podemos nacer y formar un nuevo organismo, además de que nos ayuda a regenerar alguna herida por citar solo ejemplos.
Meiosis
La meiosis es la forma en la que se obtienen células con la mitad del material genético, esto significa que se obtiene células haploides (n). Las células que realizan este proceso se llaman sexuales y son las únicas que la realizan. Los humanos contamos con 46 cromosomas durante la meiosis se obtienen células con 23 cromosomas.
La meiosis se distingue por que se da en dos fases: meiosis I y meiosis II
Meiosis I
Profase I
La profase I de la primera división meiótica es la etapa más compleja del proceso y a su vez se divide en 5 subetapas, que son:
- Leptoteno
Durante la cual los cromosomas se comienzan a condensar en filamentos largos dentro del núcleo.
- Zigoteno
Los cromosomas homólogos comienzan a acercarse hasta quedar apareados
- Paquiteno
Una vez que los cromosomas perfectamente apareados existe un entrecruzamiento (crossing-over) en el cual las cromátides (estructuras de los cromosomas) intercambian material genético.
- Diploteno
Los cromosomas siguen condensándose hasta que se observan las dos cromátidas de cada cromosoma. Estas estructuras forman una X y reciben el nombre de quiasmas.
- Diacinesis
Podemos observar los cromosomas algo más condensados y los quiasmas.
Desaparece la membrana nuclear y el nucleolo
Durante toda la profase I continuó la síntesis de ARN en el núcleo. Al final de la diacinesis cesa la síntesis de ARN y desaparece el nucleolo.
Metafase I
Los cromosomas homólogos se alinean en el plano de ecuatorial.
Anafase I
Los quiasmas se separan, se forma un juego haploide (n) en cada lado.
Telofase I
Cada célula hija ahora tiene la mitad del número de cromosomas pero cada cromosoma consiste en un par de cromátidas. Ocurre la citocinesis (proceso paralelo en el que se separa la membrana celular en las células animales o la formación de esta en las células vegetales, finalizando con la creación de dos células hijas).
Meiosis II
Profase II
Comienza a desaparecer la envoltura nuclear y el nucleolo y la cromatina comienzan a condensarse como cromosomas visibles
Los cromosomas continúan acortándose y engrosándose. Se forma el huso entre los centríolos, que se han desplazado a los polos de la célula
Metafase II
Éstos últimos se alinean a lo largo del plano ecuatorial de la célula.
Anafase II
Las cromátidas se separan en sus centrómeros, y un juego de cromosomas se desplaza hacia cada polo
Telofase II
En la telofase II hay un miembro de cada par homologo en cada polo. Cada uno es un cromosoma no duplicado. Se reensamblan las envolturas nucleares formando núcleos por separado obteniéndose cuatro células con la mitad del material genético.