FUNCIONES DE NUTRICINBIOLOGA Y GEOLOGA.1 BACHILLERATOTEMA 4. LAS FUNCIONES DE LOS SERES VIVOS.

Nutricin celular.Conjunto de procesos por el que los organismos intercambian materia y energa con su entorno, con el fin de mantener su organizacin interna y realizar sus funciones vitales.

TODAS LAS CLULAS de cualquier organismo cumplen esta funcin.

Los procesos de nutricin se desarrollanen tres fases:

Entrada de materiales a la clula.

Utilizacin de la materia y de la energa.

Excrecin de los productos de desecho.

1. Entrada de materiales a la clula.Los nutrientes (molculas sencillas orgnicas o inorgnicas) entran en las clulas mediante mecanismos de transporte controlados por la membrana.Las grandes macromolculas deben ser previamente sometidas a digestin para poder simplificarse y atravesar la membrana.La digestin puede ser intracelular o extracelular.

a. Digestin intracelularLa clula engloba una partcula alimenticia y forma un fagosoma.Fagosoma y lisosoma se fusionan formando una vacuola digestiva, donde se digiere el alimento.Los nutrientes pasan al citoplasma a travs de la membrana de la vacuola digestiva.Los residuos no digeridos se expulsan al exterior.

b. Digestin extracelularLa membrana de un lisosoma se fusiona con la membrana plasmtica y vierte sus enzimas al exterior celular.Los enzimas digieren las partculas alimenticias, transformndolas en nutrientes, que ya pueden atravesar la membrana plasmtica.Los nutrientes pasan al citoplasma.

2. Utilizacin de materia y energa.Las clulas utilizan la materia incorporada en una serie de reacciones qumicas que constituyen el metabolismo celular. ste tiene dos objetivos:La sntesis de sustancias propias para el crecimiento y renovacin de estructurasLa obtencin de energa para llevar a cabo todos los procesos implicados en las funciones vitales.

3. La excrecin de los productos de desecho.Las clulas han de eliminar tanto los nutrientes no utilizados como los desechos del metabolismo.

La salida de sustancias se realiza a travs de la membrana plasmtica mediante mecanismos similares a los de entrada de nutrientes.

Tipos de nutricin celular.Segn el tipo de nutricin, distinguimos:

a. Clulas con nutricin auttrofa, capaces de sintetizar materia orgnica a partir de sustancias inorgnicas.b. Clulas con nutricin hetertrofa, que obtienen materia orgnica sencilla del medio o por procesos de ingestin y digestin.

Nutricin en pluricelulares.La mayora de las clulas de un pluricelular no estn en contacto con el medio externo. Para solventar este problema se han desarrollado estrategias distintas que permiten el intercambio de sustancias entre las clulas y el exterior.

Los seres ms sencillos (hongos, algas, musgos y animales sencillos), no estn totalmente aislados del exterior y estn ligados a medios acuosos, lo que permite la difusin de sustancias entre el medio y las clula.Los seres ms complejos cuentan con estructuras especializadas en el intercambio de sustancias, as como sistemas de transporte encargados de conducir estas sustancias al medio interno.

INCORPORACIN DE NUTRIENTES A LAS CLULAS.Funcin realizada por la membrana celular, que selecciona las sustancias que entran o salen de la clula.El paso de sustancias se realiza por medio de diversos mecanismos que podemos agrupar en:Transporte de molculas pequeasTransporte de grandes partculas

Medio hipotnico Presin osmtica baja.Medio hipertnico Presin osmtica alta.Medios isotnicos Igual presin osmtica.BAJA CONCENTRACINALTA CONCENTRACINEl disolvente atraviesa la membrana hasta igualar las concentraciones en ambos lados.La smosis

PLASMLISIS La membrana plasmtica se separa de la pared celular.Disminuye el volumen celular.Aumenta la presin osmtica en el interior.El agua sale de la clula.El agua entra en la clula.Aumenta el volumen celular.Disminuye la presin osmtica en el interior.TURGENCIA La clula se hincha hasta el lmite de la pared celular.Membranas semipermeables

a. Transporte de molculas pequeas.Mecanismos:

Transporte pasivoDifusin simpleDifusin facilitada

Transporte activo

Transporte pasivoSin consumo de energa. Las sustancias se desplazan desde zonas de mayor concentracin a zonas de menor concentracin (a favor de gradiente de concentracin).Segn las molculas transportadas distinguimos entre:Difusin simpleDifusin facilitada

Difusin simple: para sustancias simples, agua y gases, y molculas hidrfobas, que atraviesan la bicapa lipdica. Los iones utilizan las protenas canal que actan a modo de poros.

Difusin facilitada. Para el transporte de molculas polares. La realizan protenas de membrana, carriers, a las que se une la sustancia, provocando un cambio en la forma de las protenas que permite el paso de la molcula

Transporte activoCuando las sustancias se mueven en contra de gradiente de concentracin. Se necesita energa aportada por el ATP.Se realiza mediante bombas transportadoras, que son protenas de membrana especializadas.Ejemplo: bomba de sodio-potasio.

b. Transporte de grandes partculas.Implica la formacin de vesculas, debido a deformaciones de la membrana plasmtica.

Estos procesos son de dos tipos:

- Exocitosis- Endocitosis

ExocitosisProceso de expulsin de sustancias.Consta de tres etapas:Las sustancias a expulsar, en vesculas, se acercan a la membrana.La vescula se fusiona con la membranaEl contenido de la vescula es expulsado al exterior.Implica un aumento de la membrana y su renovacin.

EndocitosisProceso de incorporacin de partculas.El material a incorporar se fija a la membrana, que sufre una invaginacin.Se produce una vescula que encierra a la sustancia.La vescula queda en el citoplasma.

Como consecuencia la membrana reduce su tamao.

Segn el tipo de sustancias que la clula incorpora, distinguimos dos tipos de endocitosis:

Fagocitosis, cuando se introducen grandes partculas slidas.Pinocitosis, cuando se introducen disoluciones.

EL METABOLISMO.Conjunto de reacciones qumicas, catalizadas por enzimas, que se producen en las clulas.Caractersticas comunes de las reacciones:Estn catalizadas por enzimas especficos.Forman reacciones encadenadas: rutas metablicas.Son procesos de oxidacin-reduccin (redox).

En la oxidacin una sustancia, dador de electrones o agente reductor, pierde electrones; mientras que en la reduccin se ganan electrones y la molcula que los acepta es el aceptor de electrones o agente oxidante.Frecuentemente, los electrones estn acompaados de tomos de H, por tanto, si se pierden H una sustancia se oxida y si se ganan, se reduce.

Tipos de metabolismoCatabolismo (fase destructiva). Reacciones exergnicas. Las molculas se oxidan. Por tanto, se liberan: energa, electrones e iones H. Ejemplos: respiracin celular y fermentaciones.Anabolismo (fase constructiva). Reacciones endergnicas. Se construyen molculas complejas y reducidas. Se requiere energa, electrones e iones H. Ejemplos: fotosntesis, quimiosntesis y sntesis de protenas.

Intermediarios del metabolismoLos procesos metablicos estn acoplados: la energa y el poder reductor (e y H) generados en el catabolismo se consumen en el anabolismo.Para ello se precisan unos intermediarios del metabolismo que transporten esa energa y poder reductor a los lugares de la clula que los precisan.Los intermediarios son: ATP y coenzimas transportadores de electrones

ATPRibonucletido de adenina con tres grupos fosfato.

Se encarga de almacenar la energa, liberada en los procesos catablicos, en los enlaces rico-energticos que unen los grupos P, para que sea utilizada en procesos anablicos.

Transportadores de electronesSon coenzimas que experimentan cambios reversibles en su estado de oxidacin.Los ms importantes son NADP/NADPH, NAD/NADH y FAD/FADH.Los electrones y el H liberados en el catabolismo son recogidos por los coenzimas, que se reducen.Posteriormente sern cedidos en las reacciones anablicas.

CATABOLISMOSu objetivo es la obtencin de energa.

Se utilizan molculas ricas en energa, como la glucosa, que se van oxidando sucesivamente, obtenindose electrones e iones H (que se acumulan en un aceptor final) y energa, que se almacena en el ATP.

La glucosa suele ser la molcula de partida y su oxidacin transcurre en dos etapas:

Gluclisis. Oxidacin del cido pirvico. Puede continuar su oxidacin:Por va anaerobia: fermentacionesPor va aerobia: respiracin celular

a. GluclisisTiene lugar en el citoplasma celular. La glucosa(6 C) se transforma en dos molculas de cido pirvico (3 C), liberndose:

- energa que se almacena en forma de ATP - poder reductor que se concentra en el coenzima NADH

b. Oxidacin del ac. pirvicoPuede ocurrir de dos formas:Por va anaerobia, sin O2, se producen as las fermentaciones. Ocurre en el citoplasma. El aceptor final de electrones es una molcula orgnica que aun contiene energa, por lo que la degradacin de la glucosa no es total. Ejemplos:Fermentacin lcticaFermentacin alcohlica

2. Por va aerobia, con O2, se produce en la mitocondria. Es la respiracin celular. En ella el aceptor final de electrones es el O2, que se reduce a H2O. Este proceso se produce en varias etapas, en las que los C del pirvico se eliminan progresivamente, en forma de CO2, y electrones e iones de H se transfieren a diferentes transportadores, liberando energa que se emplea para sintetizar ATP.

Al finalizar la respiracin celular se consigue una oxidacin completa de la glucosa que se transforma en molculas inorgnicas (CO2 y H2O), consiguiendo liberar la energa suficiente para sintetizar 38 molculas de ATP.C6H12O6 + CO2 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

ANABOLISMOEs el conjunto de procesos que conducen a la sntesis de molculas complejas.Existen rutas anablicas comunes para hetertrofos y auttrofos (p.ej. La sntesis de protenas), pero las clulas auttrofas tienen rutas especficas.En funcin de la fuente de energa utilizada, distinguimos dos tipos de clulas auttrofas:Fotoauttrofas. Energa de la luz.Quimioauttrofas. Energa de reacciones qumicas.

FotosntesisProceso por el que las clulas fotoauttrofas sintetizan materia orgnica a partir de materia inorgnica, utilizando la energa de la luz.En este proceso los pigmentos fotosintticos, como la clorofila, consiguen transformar la energa luminosa en energa qumica (ATP) y, se consigue poder reductor (NADPH) oxidando la molcula de agua.

La fotosntesis es un proceso redox en el que el agua se oxida y cede los electrones e iones de H al CO2, que se reduce formando glucosa, y produciendo O2 como desecho.Luz6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

Este proceso redox no se realiza espontnea ni directamente, sino a travs de un conjunto de reacciones complejas, que se producen en dos etapas:- fase luminosa, en presencia de luz. En la membrana de los tilacoides de los cloroplastos. Se consigue ATP y NADPH.- fase oscura, no depende de la luz. El proceso constituye el ciclo de Calvin. En el estroma de los cloroplastos. Se sintetiza glucosa a partir de CO2.

La fotosntesis es fundamental para el mantenimiento de la vida porque:Sintetiza materia orgnicaTransforma la energa luminosa en energa qumicaLibera oxgeno (cambi la composicin de la atmsfera primitiva)

QuimiosntesisProceso con el que los quimioauttrofos sintetizan materia orgnica a partir de materia inorgnica, utilizando como fuente de energa la que se desprende de reacciones exergnicas.Se divide en dos fases:Obtencin de energa y poder reductorSntesis de materia orgnica

a. Obtencin de energa y poder reductorSe obtiene energa, en forma de ATP, y coenzimas reducidos (NADH), a partir de la oxidacin de compuestos inorgnicos, NH3, H2S

Equivalente a la fase luminosa de la fotosntesis.

b. Sntesis de materia orgnicaSemejante a la fase oscura de la fotosntesis.Se utilizan la energa y el poder reductor de la fase anterior para reducir CO2 y obtener molculas orgnicas.

Las transformaciones de los quimioauttrofos, fundamentalmente bacterias, son muy importantes ecolgicamente hablando:Permiten la incorporacin de muchos elementos qumicos (N, S), comunes en sustancias inorgnicas, a los ciclos de la materia en los ecosistemas.