FISIOLOGIA CELULAR

La Fisiología es una rama de las Ciencias Biológicas que estudia las funciones de los seres vivos. La célula realiza diversas funciones con el fin de poder alimentarse, crecer, reproducirse, sintetizar sustancias y relacionarse con el medio ambiente. Para lograr esos objetivos debe cumplir con tres importantes funciones: relación, nutrición y reproducción.

I. RELACIÓN CELULAR

Las células responden a los estímulos que reciben del medio que las rodea. Las respuestas más comunes a estos estímulos son: contractilidad, conductividad, sensibilidad (irritabilidad) y movimiento (locomoción).

1- CONTRACTILIDAD
Capacidad de las células para contraerse y cambiar de forma. Ejemplo: células musculares.

2- CONDUCTIVIDAD
Facultad que tienen algunas células, como las neuronas, de permitir el pasaje de una corriente eléctrica a través de sí.

3- SENSIBILIDAD
Capacidad de las células para reaccionar ante estímulos externos y/o internos. Algunas células reaccionan ante cambios lumínicos, de temperatura, de presión, de humedad, de gravedad y ante variaciones en la acidez o alcalinidad del medio (pH). Un tropismo es la respuesta producida por un vegetal frente a un estímulo externo. El tropismo es positivo cuando la planta crece hacia el estímulo, y negativo si lo hace en dirección contraria. Al crecer, la planta se dirige hacia la luz (fototropismo positivo) y se aleja de la tierra (geotropismo negativo). En los animales la irritabilidad se manifiesta a través de taxismos, que son movimientos direccionados frente a un estímulo. El taxismo es positivo o negativo si el movimiento se acerca o se aleja del estímulo, respectivamente.
Los organismos unicelulares presentan fototaxismos en relación a la luz, quimiotaxismos en relación a sustancias químicas y geotaxismos en relación a la gravedad. En individuos pluricelulares existen células que se encargan de detectar determinados estímulos. Las respuestas obtenidas son más complejas y dependen del grado de complejidad del animal. Cuanto más complejo es el individuo más elaborada será su respuesta. Cuando un vertebrado se enfrenta a una situación de estrés o peligro produce una sustancia llamada adrenalina. La adrenalina llega hasta receptores específicos en las células musculares que responden estimulando una serie de reacciones metabólicas que producen la oxidación o ruptura de la molécula de glucógeno y finalmente de glucosa, con lo cual el individuo obtiene la energía necesaria para realizar la contracción muscular y poder huir o reaccionar rápidamente.

4- MOVIMIENTO
Algunas células pueden moverse mediante contracción, pseudópodos, cilios y flagelos.
Contracción: muchos organismos unicelulares poseen la capacidad de trasladarse de un lugar a otro mediante simples contracciones de la célula, como Plasmodium sp.
Pseudópodos: son proyecciones de la membrana plasmática. La célula ejerce desplazamientos ameboides producidos por movimientos del citoplasma, como los glóbulos blancos y las amebas. Estos pseudópodos también son utilizados por organismos unicelulares para alimentarse, rodeando a las partículas hasta encerrarlas en una vacuola.
Cilios y flagelos: son movimientos vibrátiles utilizados por células que tienen cilios (Paramecio) y flagelos (espermatozoides, Trypanosoma). Estas estructuras permiten la locomoción en medios líquidos. Los cilios y flagelos son proyecciones del citoesqueleto limitadas por una membrana que es continuación de la membrana plasmática. Los cilios adoptan vibraciones sincronizadas que permiten el movimiento de la célula. El flagelo adopta movimientos ondulatorios y giratorios.
Funciones de relación
II. NUTRICIÓN CELULAR

Permite a la célula obtener, trasformar y aprovechar los alimentos suministrados por el medio, y posteriormente obtener la energía necesaria para poder realizar las demás funciones. No todos los seres vivos obtienen los nutrientes de la misma forma. Hay dos tipos de nutrición: la autótrofa y la heterótrofa. La nutrición autótrofa es propia de las plantas verdes, el fitoplancton, las algas verde azuladas y algunas bacterias, que son capaces de producir sus propios nutrientes a través de la fotosíntesis. La nutrición heterótrofa es utilizada por organismos consumidores como son los animales, los hongos y protozoarios, que al no poder producir sus alimentos necesitan tomarlos de otros organismos. A todos estos procesos que transforman la energía de los alimentos en el “combustible” necesario para la vida se los conoce con el nombre de metabolismo. El metabolismo es la suma de todos los procesos químicos que suceden en los organismos vivos. Se divide en anabolismo, cuando las células convierten las sustancias simples en sustancias más complejas, y en catabolismo, cuando las sustancias complejas son convertidas en compuestos más simples mediante la degradación para producir energía. Los procesos anabólicos necesitan el aporte de energía, mientras que los catabólicos liberan la energía. Durante el crecimiento de animales y vegetales hay anabolismo positivo. En el envejecimiento existe catabolismo positivo. Las reacciones anabólicas y catabólicas están muy relacionadas y dependen unas de otras.
La nutrición celular incluye los procesos de respiración, absorción, secreción y excreción.

1- RESPIRACIÓN
La respiración celular es un mecanismo mediante el cual las células de los organismos obtienen oxígeno del exterior y oxidan nutrientes de los alimentos para que liberen energía. Como resultado, el carbono presente en esos nutrientes (glucosa entre otros) queda oxidado, es decir, se transforma en agua y en dióxido de carbono que es eliminado hacia la atmósfera por medio de la respiración. La respiración celular tiene lugar dentro de las mitocondrias.

2- ABSORCIÓN
Es el mecanismo por el cual las células incorporan sustancias del medio externo (agua, gases, sales minerales, grandes moléculas) a través de la membrana plasmática, con el fin de utilizarlas para llevar a cabo las funciones metabólicas. Ese pasaje de moléculas pequeñas se realiza por transporte pasivo (sin gasto de energía) y por transporte activo (con gasto de energía). Las grandes moléculas ingresan a la célula por endocitosis y se expulsan por exocitosis.

- TRANSPORTE PASIVO
Es el movimiento de sustancias desde un lugar donde están más concentradas a otro de menor concentración. El transporte pasivo está representado por la difusión simple, la difusión facilitada, la ósmosis y la diálisis.
a. DIFUSIÓN SIMPLE: es la manera por la cual el oxígeno, el dióxido de carbono y pequeñas moléculas sin carga eléctrica atraviesan la membrana plasmática. La célula consume oxígeno, con lo cual entra por la membrana ya que hay mayor cantidad fuera de la célula que dentro de ella. Lo contrario ocurre con el dióxido de carbono, que sale por estar más concentrado en el citoplasma que fuera de él.
b. DIFUSIÓN FACILITADA: mediante esta forma se realiza el pasaje de pequeñas moléculas con carga eléctrica, azúcares, aminoácidos y metabolitos de la célula, desde una zona de mayor concentración a otra de menor concentración. La difusión facilitada necesita de proteínas, llamadas proteínas de canal y transportadoras. Las proteínas de canal establecen canales a manera de poros llenos de agua, que cuando se abren dejan pasar sustancias a la célula. Las proteínas transportadoras presentan cambios en su estructura para permitir que ingresen sustancias a la célula. En ambos casos, el transporte se realiza a favor del gradiente de concentración. Un gradiente de concentración es una zona donde varía en forma permanente la concentración de una sustancia entre dos extremos o puntos opuestos. Si la dirección de cualquier sustancia, por ejemplo sodio, es hacia la zona más concentrada de sodio (de menor a mayor), significa “en contra” del gradiente. Si el transporte es desde la zona más concentrada a la de menor concentración, es “a favor” del gradiente. En la primera situación hay gasto de energía, no así en la segunda.

c. ÓSMOSIS: es el pasaje o difusión de un solvente (agua) a través de una membrana semipermeable mediante un gradiente de concentración. La membrana plasmática permite el paso del agua de un sitio a otro pero no el de sustancias disueltas en ella (solutos). Toda vez que la célula tenga en su interior una concentración de solutos mayor que la del medio externo, la célula está en una solución hipotónica. Por lo tanto, el agua ingresa a la célula y provoca que se agrande. Por el contrario, si la concentración de solutos es mayor en su ambiente externo la célula está en un medio hipertónico, hecho que provoca la salida de agua intracelular y la crenación o arrugamiento de la célula. Cuando la concentración de solutos es igual a ambos lados de la membrana, la célula está en un medio isotónico (igual tonicidad) y no hay difusión de agua. En la difusión simple, en la facilitada y en la ósmosis no hay gasto de energía.

d. DIÁLISIS: cuando una membrana separa una sustancia con diferente concentración a ambos lados, el soluto (la sal) difunde desde el lugar de mayor concentración al de menor concentración, mientras que el agua lo hace desde el sitio donde está en mayor cantidad (solución diluida) hacia la de menor cantidad (solución concentrada de sal). Este proceso, denominado diálisis, se define como el pasaje de una sustancia disuelta a través de una membrana semipermeable a favor de un gradiente de concentración y sin gasto de energía.

- TRANSPORTE ACTIVO
Es el pasaje de una sustancia a través de una membrana semipermeable desde una zona de menor concentración a otra de mayor concentración. Este pasaje necesita un aporte de energía en forma de ATP y de proteínas transportadoras que actúen como “bombas” para vencer ese gradiente. La bomba de sodio y potasio cumple un rol muy importante en la producción y transmisión de los impulsos nerviosos y en la contracción de las células musculares. El sodio tiene mayor concentración fuera de la célula y el potasio dentro de la misma. La proteína transmembrana “bombea” sodio expulsándolo fuera de la célula y lo propio hace con el potasio al interior de ella. Este mecanismo se produce en contra del gradiente de concentración gracias a la enzima ATPasa, que actúa sobre el ATP con el fin de obtener la energía necesaria para que las sustancias puedan atravesar la membrana celular.

La forma de actuar de la bomba de sodio y potasio es la siguiente:
1: tres iones de sodio (3 Na+) intracelulares se insertan en la proteína transportadora.2: el ATP aporta un grupo fosfato (Pi) liberándose difosfato de adenosina (ADP). El grupo fosfato se une a la proteína, hecho que provoca cambios en el canal proteico.
3: esto produce la expulsión de los 3 Na+ fuera de la célula.
4: dos iones de potasio (2 K+) extracelulares se acoplan a la proteína de transporte.
5: el grupo fosfato se libera de la proteína induciendo a los 2 K+ a ingresar a la célula. A partir de ese momento, comienza una nueva etapa con la expulsión de otros tres iones de sodio.

La bomba de sodio y potasio controla el volumen de las eucariotas animales al regular el pasaje del sodio y del potasio. El gradiente generado produce un potencial eléctrico que aprovechan todas aquellas sustancias que debe atravesar la membrana plasmática en contra del gradiente de concentración.
A medida que sale sodio de la célula, el líquido extracelular adquiere un mayor potencial eléctrico positivo, lo que provoca atracción de iones negativos (cloro, bicarbonato) intracelulares. Al haber más iones de sodio y cloruros (Na+ y Cl-) en el medio extracelular, el agua tiende a salir de la célula por efecto de la ósmosis. De esta manera, la bomba de sodio y potasio controla el volumen celular.

ENDOCITOSIS
La célula utiliza la endocitosis para incorporar grandes moléculas. La membrana plasmática se invagina y rodea a las partículas. Luego se forman vesículas que transportan las sustancias al citoplasma. Hay tres formas de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptor.
En la fagocitosis, la célula absorbe grandes partículas mediante prolongaciones de la membrana plasmática (pseudópodos). Las partículas son encerradas en vesículas que luego se unen a los lisosomas (fagosomas). Estos digieren esas partículas y las transforman en sustancias más simples que se vuelcan al citoplasma para su utilización. Los glóbulos blancos utilizan la fagocitosis como método de defensa para eliminar cuerpos extraños, microorganismos y sustancias nocivas para el organismo. Las amebas, para alimentarse.
La pinocitosis es la forma en que la célula engloba líquidos extracelulares con nutrientes en suspensión como aminoácidos, glúcidos y ácidos grasos. La membrana proyecta finas prolongaciones que encierran la sustancia a incorporar. Ya en el citoplasma, se forman vesículas que más tarde se rompen y liberan el contenido. Las vesículas (ahora excretoras) mantienen los desechos en su interior para su posterior excreción. Para ello, se dirigen a la membrana plasmática, se fusionan con ella y eliminar el contenido fuera de la célula por exocitosis.
La endocitosis mediada por receptores es parecida a la pinocitosis, pero la membrana posee receptores para que la macromolécula a incorporar se una a los mismos. Luego se forma una vesícula, el endosoma, y en su interior se separan los receptores de la sustancia. Los receptores son devueltos a la membrana plasmática y la sustancia incorporada se fusiona a los lisosomas para ser degradada. Aunque la endocitosis mediada por receptores es una manera muy específica, puede ocurrir que sustancias extrañas utilicen a los receptores para ingresar a la célula, como sucede con el virus del sida con los receptores de algunos linfocitos.

3- SECRECIÓN
Proceso que realiza la célula para verter (segregar), a través de la membrana plasmática, sustancias útiles para el organismo como leche, hormonas o enzimas para la digestión. Existen dos tipos de secreción. Una de ellas es la secreción constitutiva, utilizada por todas las células y realizada en forma continua por las vesículas que proceden del complejo de Golgi. Dichas vesículas se forman cuando las sustancias transportadas atraviesan los dictiosomas y llegan a la cara trans. Luego se dirigen hacia la membrana plasmática donde se fusionan para descargar su contenido (lípidos, proteínas) sin señal previa. Este proceso se denomina exocitosis, y es inverso al de endocitosis El otro tipo de secreción es la regulada, propia de las células secretoras de las glándulas, que necesitan una señal de algún mensajero químico para verter su contenido (una hormona o enzima). A diferencia de la anterior, la secreción regulada no se realiza de manera continua. Ambos tipos de secreción vierten su contenido al medio extracelular por exocitosis.
Los órganos encargados de las diversas secreciones son las glándulas. Estas glándulas pueden ser endócrinas si segregan sustancias hacia la sangre, como las hormonas. Un ejemplo de este tipo es el páncreas. Cuando vierten su contenido hacia cavidades del organismo o hacia el exterior, las glándulas se denominan exócrinas. Son ejemplos las glándulas salivales, la glándula mamaria, las sudoríparas, etc. Además de ser endócrino, el páncreas es una glándula de secreción exócrina, ya que además de hormonas que van hacia la sangre como la insulina, elabora enzimas digestivas (tripsina, amilasa) vertidas en el intestino delgado. Es así que el páncreas es considerado como una glándula de secreción mixta.
Los vegetales también segregan sales y aceites a través de glándulas. Los nectarios son glándulas secretoras de néctar que se ubican en las flores (nectario floral) o en otra parte de la planta (nectario extrafloral).

4- EXCRECIÓN
Es la eliminación de sustancias de desecho del metabolismo celular hacia el exterior. La célula excreta desechos por transporte pasivo (dióxido de carbono), transporte activo y exocitosis.

Mecanismos de transporte a través de la membrana plasmática



III. REPRODUCCIÓN CELULAR
El proceso de reproducción celular se explica AQUÍ


Fuente: "CIENCIAS BIOLÓGICAS" - http://hnncbiol.blogspot.com

9 comentarios:

Anónimo dijo...

la osmosis y la dialisi es parte de la difucion facilitada o la difucion simple

DOCENTES DE LA PAGINA dijo...

Son formas de difusión simple, ya que no necesitan de proteínas para el transporte ni gasto de energía.

Anónimo dijo...

cual es la relacion entre la fisiologia celular y la fotosintesis, completa porfavor...

Anónimo dijo...

LA CELULA ES LINDA

Anónimo dijo...

Nice site ....)

Anónimo dijo...

Hi! Nice site ....)

Anónimo dijo...

¿Cómo impacta en la fisiología celular: la insuficiencia cardíaca, las varices y una dieta con escasa incorporación de vegetales?.

Anónimo dijo...

hola que tal me gustaría saber las referencias de la información que aquí se maneja gracias :D

Anónimo dijo...

me gustaria saber que relacion tiene la osmosis y difusion en la alimentacion celuar