Membrana Plasmática

Tanto la incorporación como la eliminación de sustancias se llevan a cabo a través de la membrana celular o plasmática, que es la puerta de entrada y salida que asegura el flujo de sustancias entre la célula y su ambiente. El tránsito de moléculas hacia dentro y fuera depende de:

• La permeabilidad de la célula.
• Los tipos de moléculas que han de atravesarla.
• La concentración que hay de las moléculas a ambos lados de la membrana.

La Célula: Sistema Abierto

Se consideran sistemas abiertos porque intercambian materia, energía e información con el exterior. Los nutrientes que entran en la célula tienen que:

• Ser proveedores de materia prima para el crecimiento, reparación y multiplicación celular.
• Ser fuente de energía para que la célula realice distintos trabajos (mecánico, químico, eléctrico).

Pasaje de Sustancias por la Membrana Plasmática

El paso está regulado por el tamaño, carga eléctrica, afinidad con el agua y su concentración.

Diferencias entre Transporte Pasivo y Activo

• Pasivo: Las sustancias entran y salen de la célula sin gastar energía (difusión).
• Activo: El pasaje de otras sustancias implica un gasto de energía (bombas y transporte de masa).

Gradiente de Concentración, Difusión, Difusión Facilitada y Ósmosis

• Difusión: Las partículas que forman las soluciones se mueven en todas direcciones, tienden a distribuirse y a ocupar el espacio de manera uniforme. Esto hace que las partículas se muevan de una región más concentrada a otra menos concentrada.
• Gradiente de concentración: Diferencia de concentración de una sustancia en diferentes puntos.
• Cuando las partículas alcanzan un estado de distribución homogéneo, están en equilibrio dinámico.
• Ósmosis: Difusión de moléculas de agua a través de una membrana de permeabilidad selectiva.

Diferencias entre Solución Isotónica, Hipotónica e Hipertónica

• Isotónica: Soluciones que tienen igual número de partículas disueltas por unidad de volumen.
• Hipotónicas: Soluciones que tienen menos soluto.
• Hipertónicas: Solución que tiene más soluto.

Cadena Respiratoria

La energía que nuestro cuerpo necesita proviene de los alimentos y se almacena en moléculas de ATP. Para que esto suceda, se produce en el interior de las células un conjunto de reacciones químicas que se llaman respiración celular.

Glucólisis

Se lleva a cabo en el citoplasma, sin oxígeno. Una molécula de glucosa (6 carbonos) es captada por la célula. Se rompe la glucosa y se forman dos moléculas de ácido pirúvico (3 carbonos). Se desprenden hidrógenos que son tomados por una sustancia aceptora de H (NAD+), formando NADH.

Oxidación del Ácido Pirúvico

Sucede en la matriz mitocondrial, con oxígeno. El ácido pirúvico se oxida y se forma una sustancia de dos carbonos (acetil). Las dos moléculas de acetil se unen a una enzima formando dos acetil-CoA.

Ciclo de Krebs

Ocurre en la matriz de la mitocondria. Las dos moléculas de acetil-CoA se combinan con una sustancia de cuatro carbonos (oxalacetato) y se forma el ácido cítrico (6 carbonos), comenzando un proceso cíclico. Como resultado se obtienen: dos moléculas de dióxido de carbono (CO2) y 34 moléculas de ATP.

Cadena Respiratoria

Ocurre en las crestas mitocondriales. Los átomos de H liberados en pasos previos se combinan con oxígeno y forman agua. La energía liberada en este proceso permite la formación de 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.

Transporte Activo y Transporte Pasivo

En el transporte activo se requiere un gasto de energía, porque el transporte de partículas se realiza en contra del gradiente de concentración.

Difusión Facilitada

Las sustancias polares y los iones no difunden por sí mismas a través de la membrana debido a que no son afines a los lípidos que conforman el interior de la bicapa. Estas sustancias cruzan la barrera lipídica a través de canales que son proteínas que forman poros en ella. Este mecanismo brinda un medio afín al pasaje de iones y sustancias hidrofílicas.

Gradiente de Concentración

El pasaje de sustancias se realiza según este gradiente, no requiere gasto de energía por parte de la célula y es facilitada por las proteínas asociadas a la bicapa de lípidos.

Proteínas Transportadoras

Estas participan en el transporte de sustancias de gran importancia para el funcionamiento de la célula como la glucosa y los aminoácidos.

Transporte Mediado por “Bombas”

Es un transporte en contra del gradiente de concentración. Está formado por proteínas asociadas a la membrana e intercambian iones sodio que se encuentran en el interior de la célula en menor concentración. Para realizar este intercambio en contra de ambas gradientes las células gastan energía.

Transporte en Masa

Las moléculas grandes, las que se incorporan en mucha cantidad y las células pequeñas son transportadas hacia o desde la célula mediante vesículas. Cuando el transporte es hacia el interior, el proceso es llamado endocitosis, cuando es hacia el exterior se habla de exocitosis.

Energía de Activación

Es la energía que necesita un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso. La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química dada.

ATP – ADP + P + Energía

La energía que se libera en cualquier proceso catabólico se usa para formar moléculas de ATP a partir de ADP y un grupo fosfato. Incluso aquellas reacciones que están acopladas con reacciones anabólicas ceden su energía al ADP en primera instancia.

ADP + P + Energía – ATP

La síntesis de ATP a partir de ADP recibe el nombre de fosforilación. El sistema ATP/ADP como medio de intercambio de energía entre las reacciones exergónicas y las endergónicas se verifica en todos los seres vivos.

Energía de Activación

Es la cantidad de energía necesaria para superar una barrera de energía entre los reactivos y los productos.

Los Catalizadores Biológicos

Un catalizador es una sustancia que disminuye la energía de activación necesaria para que una reacción se produzca. Las células usan como catalizador a un tipo especial de proteínas llamadas enzimas. Las enzimas permiten que las reacciones químicas ocurran a gran velocidad y a temperaturas compatibles con la vida. Algunas son moléculas orgánicas, no proteicas, a las que se llaman coenzimas.

Muchas enzimas requieren de sustancias adicionales para poder funcionar, estas se llaman cofactores. La molécula sobre la que actúa una enzima recibe el nombre de sustrato. Las enzimas que actúan en las reacciones en las que se degradan lípidos se llaman lipasas y a las que catalizan las reacciones en las que intervienen proteínas se las denomina proteasas.

¿Cómo Actúa una Enzima?

• Primer etapa: La enzima reconoce una molécula de sustrato. Este se fija en un lugar definido de la enzima, que se denomina sitio activo. Se forma el complejo enzima-sustrato.
• Segunda etapa: Se produce una reacción química. Las sustancias finales que se forman en las reacciones químicas son los productos.
• Tercer etapa: La enzima se libera del producto, su estructura se mantiene igual que antes de comenzar la reacción y por lo tanto puede ser reutilizada.