CAPÍTULO 6 / TEMA 2

La célula: unidad estructural y funcional

La célula puede definirse como la unidad fundamental de los organismos vivos capaz de reproducirse independientemente. Esto no sólo quiere decir que con ella se inicia la vida, sino que además su presencia es requisito esencial para el desarrollo de otros seres vivos más complejos.

FUNCIONES VITALES

Dentro de una célula se llevan a cabo una gran cantidad de funciones vitales en las que participan los distintos elementos que la conforman al servicio de tareas particulares tales como la reproducción, la respiración, la nutrición y el crecimiento.

¿De quién se heredan las mitocondrias?

 

La mitocondrias son las células responsables de la respiración celular y son un organelo que se hereda únicamente de la madre.

En este sentido, puede decirse que cada una de ellas es una unidad funcional de la vida, de hecho, las células son los elementos más pequeños que pueden considerarse vivos.

¿CUÁL ES LA ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR?

Cada célula está contenida dentro de una membrana puntuada con puertas, canales y bombas especiales. Estos dispositivos permiten la entrada o salida de moléculas seleccionadas. Su propósito es proteger cuidadosamente el entorno interno de la célula: el citosol.

¿Sabías qué?
Las membranas plasmáticas tienen un espesor de 5 a 10 nm. Al comparar, los glóbulos rojos tienen alrededor de 8 μm de ancho, es decir, aproximadamente 1.000 veces más que la membrana plasmática.

La membrana celular es una capa externa semipermeable que se compone de una mezcla de proteínas y lípidos. La estructura de la membrana plasmática se puede describir con el modelo del mosaico fluido.

¿Quién describió el modelo del mosaico fluido?

 

El modelo de mosaico fluido fue propuesto por primera vez por S.J. Singer y Garth L. Nicolson en 1972 para explicar la estructura de la membrana plasmática, y aunque ha evolucionado un poco a lo largo del tiempo, aun así representa la mejor estructura descrita.

El modelo de mosaico fluido describe la estructura de la membrana plasmática como un mosaico de componentes que incluye fosfolípidos, colesterol, proteínas y carbohidratos. Las proporciones de proteínas, lípidos y carbohidratos en la membrana plasmática varían con el tipo de célula.

Membrana plasmática.

Componentes de la membrana plasmática

  • Fosfolípidos: tejido principal de la membrana.
  • Colesterol: incrustados dentro de los fosfolípidos y la bicapa lipídica.
  • Proteínas integrales: incrustados en la capa de fosfolípidos, pueden o no penetrarla.
  • Proteínas periféricas: en la superficie interna o externa de la bicapa lipídica.
  • Glucoproteínas: incrustadas en la superficie externa de la bicapa lipídica.
  • Glucolípidos: incrustados en la superficie externa de la bicapa lipídica.

¿CÓMO ES EL TRANSPORTE EN LA CÉLULA?

Transporte pasivo

Es el mecanismo a través del cual las sustancias son transportadas dentro y fuera de la célula sin la necesidad de utilizar energía. Debido a esto, el paso sólo es posible cuando las partículas se mueven a favor de un gradiente de concentración, desde una zona de mayor concentración hasta una de menor concentración. De acuerdo a esto, existen tres tipos de transporte pasivo:

– Difusión simple: es un tipo de transporte pasivo que permite el paso de pequeñas moléculas hidrofóbicas desde una región de concentración más alta a una de concentración más baja.

– Difusión facilitada: transporte pasivo de moléculas a través de la membrana plasmática con la ayuda de proteínas o canales transportadores.

– Osmosis: consiste en el transporte de agua a través de la membrana desde la zona más diluida, es decir, con poca concentración de solutos, hasta la zona más concentrada, es decir, con alta concentración de solutos con el fin de tener el mismo grado de concentración en ambos lados.

 

Osmosis.

Transporte activo

Proceso de intercambio de sustancias a través de la membrana celular en el que es necesario el uso de energía en forma de adenosin trifosfato (ATP). El gasto de energía es necesario ya que, a diferencia del transporte pasivo, éste se realiza en contra de un gradiente de concentración, es decir, la concentración de la sustancia dentro de la célula es mayor que en el medio extracelular o viceversa.

¿DE QUÉ ESTÁ COMPUESTO EL CITOPLASMA?

El citoesqueleto y las proteínas motoras asociadas

El citoesqueleto es una red de estructuras proteicas filamentosas dentro del citoplasma. Está formado por tres tipos de filamentos: microtúbulos, filamentos intermedios y filamentos de actina. Algunas de las funciones son las de mantener la configuración de la célula, fijar sus organelas e intervenir en la movilidad celular al formar la parte central de cilios y flagelos. Además, participa en la división celular ya que constituye las fibras del huso acromático que dirigen a los cromosomas durante dicho proceso.

Los microtúbulos están formados por subunidades de la proteína tubulina y tienen como función proporcionar estructura y forma a la célula. Los filamentos de actina son los que están compuestos por subunidades de actina, ellos intervienen en los procesos de motiliad y división celular, y también son utilizados por la célula para mantener su estructura o modificarla. Los filamentos intermedios están conformados por proteínas fibrosas, mantienen la estructura de la membrana nuclear desde donde pueden asociarse a los microtúbulos.

La actina en la contracción muscular

 

La actina es una proteína globular que puede crear filamentos, y además de darle estructura al citoesqueleto, participa en la contracción muscular y relajación muscular. Junto con la miosina forman el 90 % de las proteínas musculares.

EL NÚCLEO CELULAR

El núcleo es un organelo membranoso presente únicamente en las células eucariotas. Se encuentra delimitado por una membrana doble nuclear. Su tamaño es variable, pero en general guarda relación con la célula.

El núcleo celular por lo general se encuentra en el centro de la célula.

El núcleo tiene tres funciones primarias, todas ellas relacionadas con su contenido de ADN. Ellas son: almacenar la información genética en el ADN, recuperar la información almacenada en el ADN en la forma de ARN, y ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas a través del producto de la expresión de los genes: las proteínas.

¿CÓMO SE ORGANIZA EL ADN EN EL NÚCLEO?

En el núcleo de cada célula, la molécula de ADN se empaqueta en estructuras parecidas a hilos llamadas cromosomas. Cada cromosoma está compuesto por ADN firmemente enrollado, muchas veces alrededor de proteínas llamadas histonas que soportan su estructura.

Cada cromosoma tiene un punto de constricción llamado centrómero que lo divide en dos brazos: el brazo corto se conoce como brazo p y el brazo largo como brazo q. La ubicación del centrómero en cada cromosoma permite definir qué tipo es.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “La célula”

En este enlace encontrará información más amplia sobre la célula, sus funciones, tipos de organismos y los diferentes tipos.

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Artículo “organelos celulares”

Este artículo contiene información más amplia sobre los organelos que componen la célula.

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Artículo “Membrana plasmática: transporte activo”

En este artículo encontrará información sobre el transporte activo y sus tipos.

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Artículo “Membrana plasmática: trasporte sin gasto de energía”

Este artículo contiene información sobre el transporte pasivo y sus tipos.

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Respiración aerobia y respiración anaerobia

Se define como respiración al conjunto de procesos bioquímicas mediante los se obtiene oxígeno energía a partir de sustancias alimenticias, como por ejemplo, la glucosa. Existen dos tipos de respiración: la aerobia o aeróbica y la anaerobia o anaeróbica. 

Respiración aerobia  Respiración anaerobia
Definición Tipo de respiración celular en la que se necesita oxígeno para extraer energía de los alimentos. Tipo de respiración celular en la cual no es necesario el oxígeno para degradar la glucosa.
¿Dónde se lleva a cabo? Mitocondria. Citoplasma.
¿Cómo es el proceso? Entra oxígeno a través del torrente sanguíneo y se libera CO2, H2O y ATP. Todo el proceso engloba las siguientes etapas: glucolisis, descarboxilación oxidativa del piruvato, ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y fosforilazión oxidativa. Se lleva a cabo el proceso de glucólisis y las reacciones en una cadena transportadora de electrones similar a la de los organismos aerobios.
Aceptor final de electrones Oxígeno. Nitrato, sulfato  y dióxido de carbono, entre otros.
Fórmula  C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía (ATP) Depende del tipo de aceptor de electrones.
¿Cuántos ATP se forman? 2 36
¿Qué organismos la realizan? Microorganismos como bacterias y levaduras. La mayoría de los organismos eucariotas.

 

Vertebrados e invertebrados

En el planeta Tierra la diversidad de animales es gigantesca y, aunque puedan lucir muy distintos entre sí, existen varias maneras de distinguirlos. A grandes rasgos, los animales pueden ser clasificados de acuerdo a la presencia de esqueleto y columna vertebral. En base a esto pueden ser: vertebrados o invertebrados. 

Vertebrados  Invertebrados
Presencia de esqueleto y columna vertebral Poseen un esqueleto óseo constituido por huesos y cartílagos. No poseen esqueleto óseo ni columna vertebral, pero algunos presentan un exoesqueleto que los recubre.
Tamaño  Variable, pero generalmente grandes. Variable, pero generalmente pequeños.
Tipo de reproducción  Sexual (ovípara y vivípara). Sexual (ovípara) y asexual.
Tipo de respiración  Pulmonar, branquial y cutánea, de acuerdo con cada grupo. Pulmonar, branquial, traqueal, cutánea y por difusión simple, de acuerdo con cada grupo.
Tipo de simetría  Bilateral. Bilateral y radial.
Metamorfosis   Sólo ocurre en anfibios. Está presente en muchos grupos.
Estructura del cuerpo  Bien diferenciado en cabeza, tronco y extremidades. Cuerpo de forma variable, de acuerdo con cada fila.
Número de especies descritas  Alrededor de 60 mil. Más de 2 millones.
Tipo de circulación sanguínea  Cerrada. Abierta.
Grupos más comunes  Mamíferos, aves, reptiles, anfibios y peces. Artrópodos, moluscos, equinodermos, nematodos y platelmintos.
Ejemplos 

 

Fotosíntesis y respiración celular

Existe una estrecha relación entre la fotosíntesis y la respiración celular ya que, los productos de un sistema son los reactivos del otro. Ambos consumen y crean las mismas sustancias como agua, glucosa, oxígeno y dióxido de carbono, pero de diferentes maneras. Juntos, permiten que la vida en la Tierra reúna energía para su uso en otras reacciones.

 

Fotosíntesis Respiración celular
Utiliza Luz solar, agua y dióxido de carbono. Glucosa y oxígeno.
Producto Glucosa y oxígeno. Dióxido de carbono y agua.
Ocurre en: Plantas y otros organismos fotosintéticos. Todos los seres vivos.
Propósito Capturar, convertir y almacenar la energía. Liberar energía.
Función en común Sintetizar y usar ATP Sintetizar y usar ATP
Proceso metabólico Anabólico Catabólico
Ubicación Cloroplasto Citoplasma y mitocondrias
Fuente de energía Luz solar Glucosa
Portadores de electrones NADPH NADH y FADH2
Etapas Reacciones de luz y ciclo de Calvin. Glucólisis, oxidación del piruvato, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.

 

Respirar bien, fuente de salud

En casos excepcionales una persona puede estar hasta 250 días sin comer o 18 días sin comer ni beber, pero nadie puede estar más de varios minutos sin respirar. Las células de nuestro cuerpo necesitan oxígeno para quemar y asimilar los nutrientes. Además de ser esencial para la vida, la respiración constituye un medio para realizar ejercicios de relajación.

La respiración es un proceso involuntario y automático, en que se extrae el oxígeno del aire inspirado y se expulsan los gases de desecho con el aire espirado. Aunque podemos controlar de manera voluntaria el ritmo o las pausas de la respiración, en condiciones normales no podemos permanecer pendientes de ello. Cuando estamos durmiendo, por ejemplo, no tenemos conciencia real de lo que hacemos. Lo mismo ocurre con el bombeo de la sangre que realiza el corazón. Todos los procesos esenciales que requieren una actividad constante son controlados por centros específicos del cerebro.ngloban las realizadas en el césped del estadio: lanzamientos y saltos.

¿Sabías qué...?
Respiramos unos 5-6 litros de aire por minuto.

¿Cómo respiramos?

Las fosas nasales son las que permiten el ingreso del aire, están ubicadas en el interior de la nariz y encima de la boca. En el interior de las fosas nasales se encuentra la membrana pituitaria, que calienta y humedece el aire que inspiramos para que no llegue demasiado frío a los pulmones o reseque la garganta. El aire desde aquí pasa a la faringe, sigue por la laringe y penetra en la tráquea.

La tráquea se divide en dos conductos de aire denominados bronquios, que están conectados a los pulmones. En el interior de los pulmones, los bronquios se ramifican en bronquios más pequeños e incluso en conductos más pequeños denominados bronquiolos. Estos últimos terminan en minúsculas bolsas de aire denominadas alvéolos, donde tiene lugar el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono. Cada pulmón alberga alrededor de unos 300 ó 400 millones de alvéolos.

Los pulmones están llenos de aire, y su estructura es elástica y esponjosa; son los encargados del intercambio de gases entre la sangre y la atmósfera. El aire llena los pulmones, los cuales, a su vez, dejan que el oxígeno pase a la sangre. Luego de la inspiración, se realiza la expiración, durante la cual los pulmones extraen el dióxido de carbono de la sangre y lo envían hacia la atmósfera.

El aire que respiramos

Respiramos aire, éste es una mezcla de varios gases, principalmente nitrógeno y oxígeno. Además, en muy pequeña cantidad, hay otros gases conocidos como gases raros o inertes. De modo que, si tenemos en cuenta la cantidad, debemos decir que el nitrógeno es el componente más abundante del aire, y le sigue el oxígeno que se encuentra en menor proporción.

La atmósfera contiene también muchas otras sustancias, en gran parte causadas por la acción humana, y algunas de ellas perjudiciales para nuestra salud.

Los principales gases contaminantes atmosféricos son:

Óxido de azufre, se origina en las refinerías de petróleo.
Monóxido de carbono, producto de las estufas y coches.
Óxido de nitrógeno, consecuencia de los puntos de energía nuclear y de vehículos de combustión interna.
Dióxido de carbono, proviene de industrias y de la actividad de deforestación.

Como ya dijimos el aire es un recurso que está expuesto a la contaminación. El espacio que existe entre las moléculas del aire puede ser ocupado por otros gases. Si bien puede parecer lógico que un ambiente cerrado se encuentre menos expuesto a los gases contaminantes, esto no es así. Sobre todo en los países en desarrollo se sigue cocinando o utilizando calefacción mediante combustibles sólidos como: madera, carbón, residuos vegetales, etc. De este modo, los combustibles sólidos, las estufas ineficientes o los sistemas de ventilación inadecuados pueden perjudicar considerablemente las condiciones del aire.

En la India, donde el 80 por ciento de las casas utilizan combustibles sólidos, se estima que mueren cada año medio millón de niños debido a la contaminación interior, en especial de infecciones respiratorias agudas. En iguales condiciones se encuentra África Subsahariana. En Latinoamérica, donde un cuarta parte de los hogares usan combustibles de este tipo, 30.000 personas mueren anualmente.

Efectos del smog sobre la salud

La contaminación del aire que reduce la visibilidad se conoce con frecuencia como niebla o smog. Originalmente el término smog significaba una combinación de humo (en Inglés, smoke) y niebla (en Inglés, fog), pero actualmente se refiere a cualquier mezcla visible de agentes contaminantes del aire.

Se distinguen dos tipos de smog:

• Smog Industrial: Apareció con el apogeo de las industrias, en las grandes ciudades donde se consumían combustibles fósiles a gran escala, como el petróleo y el carbón. El azufre que se genera en su combustión se mezcla con las partículas en suspensión formando esta niebla perjudicial para la salud de las personas.
• Smog fotoquímico: Es el producido por la mezcla de Nitrógeno y otros hidrocarburos volátiles. Surge al incidir la luz solar sobre ellos, provocando una reacción que forma gases altamente tóxicos como el ozono. El principal culpable de este tipo de contaminación por Smog, es la gran cantidad de vehículos circulando por las ciudades.

Inhalar smog resulta perjudicial para nuestro sistema respiratorio, la gente sensible puede experimentar síntomas después de permanecer solamente una o dos horas al aire libre en medio de un ambiente contaminado.

Por su parte, los ancianos son los más propensos a sufrir complicaciones cuando ya presentan enfermedades pulmonares o cardiacas. Los niños, también se encuentran dentro del grupo de los más afectados, porque ellos respiran más rápido y gastan más tiempo al aire libre.

En general, las afecciones más comunes por consecuencia del smog son: irritación de las vías respiratorias y de las mucosas de los ojos, cansancio y dolor de cabeza.

El humo del cigarrillo

El humo del cigarrillo contiene miles de sustancias químicas también llamados “emisiones del humo”; alguno de estos componentes son: nicotina, monóxido de carbono, alquitrán, oxidantes e irritantes.

La nicotina es el compuesto químico más característico del tabaco, es un alcaloide que se encuentra únicamente en esta planta; es la sustancia responsable de provocar la adicción por el cigarrillo.

El monóxido de carbono es un gas que se forma en el humo del tabaco, ha sido identificado como una de las principales causas de las enfermedades cardiovasculares (enfermedades cardíacas) de los fumadores.

El alquitrán está presente en el humo del tabaco y se compone de numerosas sustancias químicas muy cancerígenas entre las cuales están los hidrocarburos, el benceno y los compuestos inorgánicos.

La acetona, los fenoles y el ácido cianhídrico son irritantes que provocan lesiones en las paredes de los bronquios y de la nariz e irritación a nivel de los ojos.

¿Por qué es difícil respirar en lugares altos?
Hay lugares en los que es más difícil respirar, como por ejemplo en lo alto de una montaña porque el aire es más ligero y al respirar se absorbe menos oxígeno de lo normal, por esa razón las personas que escalan grandes alturas tienen que prepararse bien y llevar siempre oxígeno de reserva.

Problemas respiratorios frecuentes

El sistema respiratorio es propenso a contraer determinadas enfermedades y los pulmones tienen tendencia a padecer una amplia variedad de trastornos causados por los contaminantes del aire.

Estas enfermedades alcanzan a personas de todas las edades y de ambos sexos; las consultas al médico por este tipo de problemas ocupan el primer lugar. Los inconvenientes respiratorios pueden afectar desde la nariz, hasta los pulmones.

¿Sabías qué...?
El pulmón derecho es más grande que el izquierdo; este debe dejar espacio al corazón.

Si bien hay múltiples causas; las más frecuentes son las infecciones, es decir, las causadas por microbios (virus o bacterias). También pueden existir otras causas relacionadas con los contaminantes en el ambiente de trabajo y por la exposición continua a sustancias químicas e irritantes que se encuentran en el aire y que al respirarlas afectan la función de las vías respiratorias.

Una de las enfermedades más frecuentes relacionadas con la respiración es la bronquitis. Se trata de la inflamación de las principales vías aéreas hacia los pulmones. Puede aparecer de modo agudo o crónico.

La bronquitis aguda es ocasionada por un número de virus que pueden infectar el tracto respiratorio y atacar los conductos bronquiales. Se presenta con dificultad para respirar, jadeo, presión en el pecho y tos con mucosidad.

Otra afección muy popular es el asma, generalmente la padecen los niños. Es un trastorno que provoca que las vías respiratorias se hinchen y se estrechen, lo cual hace que se presente dificultad para respirar, opresión en el pecho y tos.

La respiración y la relajación

La respiración completa o profunda es fundamental para conseguir una adecuada relajación. Realizarla de modo adecuado implica tener en cuenta que la respiración sólo debe ejecutarse por la nariz, de manera pausada y profunda, y nunca por la boca. De este modo, conseguiremos optimizar el proceso de oxigenación de la sangre y como consecuencia beneficiaremos el funcionamiento de todo nuestro organismo.

Es importante indicar que el aire presente en nuestros pulmones contiene aire residual con dióxido de carbono proveniente de la anterior respiración, por eso si no realizamos una espiración completa presentamos menos oxígeno en nuestros pulmones y células. Por lo tanto, si hacemos una respiración lenta y prolongada quedará menos aire residual y entrará más oxígeno.

El dióxido de carbono, contenido en la sangre venosa, debe ser descargado y sustituido por oxígeno. La sangre insuficientemente oxigenada afecta negativamente nuestro estado de ansiedad, depresión o posible estrés. Incluso nos imposibilita actuar con calma ante situaciones de presión.

Por el contrario, un buen suministro de oxígeno activa la circulación de la sangre y hace que nos sintamos mucho más seguros y calmos. Es por eso que cualquier ejercicio de relajación empiece siempre con una respiración profunda y regular.

Eso explica también por qué el deporte es tan relajante: el esfuerzo físico hace que, automáticamente, la respiración se vuelva más profunda, es decir, que se inhale mayor cantidad de oxígeno.

Es recomendable:
• Realizar actividad física con frecuencia.
• Procurar pasar tiempo al aire libre, en zonas que no se encuentran expuestas a focos contaminantes.
• Estar el menor tiempo posible en lugares cerrados con mucha aglomeración de personas.
• Interiorizarse e involucrarse en actividades de protección ambiental.
• Utilizar mascaras cuando trabaje con químicos, o donde se produzca polvo, humo o vapores.
• No fumar.
• Respirar siempre por la nariz y no por la boca.

Beneficios de una buena respiración:
• Disminución del cansancio y estrés.
• Proporciona tranquilidad.
• Mayor oxigenación en la sangre.
• Aumenta el volumen respiratorio.

Los ciclos de la naturaleza

Los ciclos en los ecosistemas son de vital importancia para su funcionamiento, y es que cada ser vivo depende de los nutrientes que éstos le aportan para realizar sus funciones vitales; por lo que una variación en ellos generaría cambios drásticos a corto y largo plazo.

Un ciclo es definido por la Real Academia Española como una “serie de fases por las que pasa un fenómeno periódico”; por lo que al aplicarlo a los ciclos de la naturaleza podemos decir que son eventos o procesos naturales que ocurren continuamente.

Los seres vivos, tanto plantas como animales, están formados por elementos químicos (oxígeno, fósforo, carbono, entre otros) que funcionan como nutrientes esenciales para su funcionamiento normal y además el del ambiente circundante.

Dichos nutrientes se encuentran en las capas de la Tierra (atmósfera, hidrósfera y geósfera) durante un período de tiempo, pero pronto siguen una trayectoria hasta la superficie terrestre (suelo, agua) y a los individuos que en ella se encuentran, para posteriormente regresar a las capas de la Tierra y continuar el ciclo, formando lo que se conoce como ciclos biogeoquímicos.

Los nutrientes van circulando entre la superficie terrestre y las capas de la Tierra a través de diferentes procesos (lluvias, evaporación, condensación, transpiración, etc.).
Ciclos biogeoquímicos
bio”: organismos vivos.
geo”: capas de la Tierra (rocas, aire, agua).
químicos”: elementos químicos.

Si decimos que los nutrientes siguen un ciclo constante en la Tierra, podemos calificarla entonces como un sistema cerrado, en el que los nutrientes están siendo aprovechados primero por los organismos y luego por los ecosistemas o viceversa.

Los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes que circulan constantemente en la naturaleza son:

Ciclo del Carbono (C): El carbono es, si se quiere, el elemento principal del esqueleto de las biomoléculas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) que constituyen a los seres vivos; lo encontramos en el aire, en el suelo o disuelto en el agua.

Atmósfera: capa de gas que rodea la Tierra.

Hidrósfera: capas de agua que se encuentran debajo o cubriendo la superficie de la Tierra.

Geósfera: capa de rocas (sólidas o fluidas) que se encuentra en la Tierra.

La forma en la que principalmente se presenta el carbono es como dióxido de carbono (CO2).

El dióxido de carbono (CO2) que se encuentra en la atmósfera es utilizado por las plantas para realizar la fotosíntesis. De igual forma, durante la respiración éstas tomarán oxígeno para convertirlo en moléculas de CO2 que serán devueltas a la atmósfera.

La superficie terrestre, específicamente el suelo, presenta grandes cantidades de carbono producto de la descomposición de los desechos orgánicos de plantas y animales (excremento, hojas secas, etc.); de este proceso de descomposición realizado principalmente por bacterias, se produce CO2.

En el subsuelo, por su parte, existen los llamados combustibles fósiles, que no son más que yacimientos de carbón, gas natural y petróleo. Al extraerlos del suelo y realizar la combustión desprenden CO2 como un subproducto.

Las rocas, la acción de las industrias, los vehículos, las erupciones volcánicas y los incendios son fuentes de carbono, que es liberado a la atmósfera para que continúe el ciclo.

Ciclo del carbono.
En la naturaleza se presentan varios ciclos geoquímicos.

Ciclo del Oxígeno (O2): Este ciclo va de la mano del ciclo del carbono, ya que, producto de la fotosíntesis, a pesar de que se invierte CO2, se produce oxígeno que es liberado a la atmósfera. Caso contrario al proceso de respiración, donde se consume oxígeno por los animales y plantas.

¿Sabías qué...?
El dióxido de carbono representa el 0,03% de los compuestos gaseosos que están presentes en la atmósfera.

El oxígeno es indispensable para los seres vivos, debido a ello lo podemos encontrar como parte de las siguientes moléculas:

Ciclo del oxígeno.

Ciclo del agua o ciclo hidrológico: El 71 % de la superficie terrestre y el 65-75 % del peso corporal del hombre está formado por agua, por lo que la circulación de esta molécula es de gran importancia en los ecosistemas.

En la Tierra la podemos encontrar en forma líquida, sólida (glaciares, iceberg) o en forma de vapor, dependiendo de la fase del ciclo en la que se encuentre.

El ciclo del agua está condicionado principalmente por la energía emitida por el Sol y por la fuerza de gravedad.

En la atmósfera el agua se encuentra en forma de vapor (gas) proveniente de la transpiración de las plantas, animales y de la evaporación de esta en los océanos. Cuando desciende la temperatura, este vapor de agua se condensa y se forman las nubes, las cuales llegado el momento precipitan a la superficie terrestre (ríos, lagos, mares, suelo) en forma de granizo, nieve o lluvia.

En este punto el agua presente en la superficie se infiltra en el subsuelo, originando depósitos de aguas subterráneas, también puede evaporarse por el calor generado por acción del sol a medida que sigue su trayectoria hacia los océanos.

Ciclo del Nitrógeno (N): El nitrógeno es uno de los componentes principales de los aminoácidos, constituyentes de las proteínas de todos los seres vivientes; aunque este elemento se encuentra en gran abundancia en la atmósfera no es tan sencillo de aprovechar por los organismos vivos, debido a su carácter inerte (no es químicamente reactivo puesto que posee sus capas de valencia saturadas).

Ciclo del nitrógeno.

Sin embargo, para poder emplearlo, la naturaleza ha evolucionado de tal forma que el nitrógeno atmosférico debe fijarse en el suelo con otros elementos, ya sea por acción de un grupo de bacterias especializadas (de vida libre o asociadas a raíces de las plantas) o en menor medida por acción de los relámpagos.

Para esto las bacterias presentes en el suelo convierten parte del nitrógeno que se encuentra en los desechos de los animales y plantas (excremento, hojas secas, etc.) en proteínas, y los restos de nitrógeno lo liberan al suelo en forma de amoniaco (NH3) o amonio (NH4+), proceso conocido como amonificación; o como nitrato (NO3) , generando la nitrificación.

En dicho caso, el nitrato es absorbido por las plantas para formar las proteínas que servirán de alimento a los animales. Posteriormente este nitrógeno regresa al suelo a través de los desechos de los animales o al morir éstos, y vuelven a la atmósfera producto de la desnitrificación, proceso en el que las bacterias transforman el nitrato en nitrógeno gaseoso.

Bacterias como Enterobacter, Rhizobium y Klebsiella transforman el nitrógeno para que este pueda ser aprovechado por plantas y animales.

Ciclo del Fósforo (P): El fósforo a diferencia de los elementos químicos anteriores, no se encuentra en la atmósfera sino más bien en el suelo, específicamente en las rocas o sedimentos en forma de fosfato inorgánico (Pi). Allí, como producto de la erosión por el agua, es liberado y tomado por los productores primarios (plantas, bacterias) para formar biomoléculas, las cuales servirán de alimento para organismos superiores, que podrán incorporar de esta forma el fósforo a su sistema, el cual posteriormente regresará al suelo cuando estos organismos mueran.

La degradación y transporte del suelo (erosión) proporciona el medio ideal para la movilización del fosfato inorgánico (Pi) a los diferentes ecosistemas.
Sedimento: partículas de rocas o suelo que son arrastrados por el agua y que tienden a depositarse en ríos, lagos, mares, océanos.

En la naturaleza, los nutrientes nunca se encuentran distribuidos de forma homogénea ni se encuentran presentes en la misma forma química en todo el ecosistema; he aquí donde radica la importancia de los ciclos para el ecosistema y para los seres vivos que lo componen.

Actualmente los avances en las actividades humanas han generado desequilibrios en la proporción de estos elementos y sus diferentes formas químicas presentes en los ecosistemas, trayendo como consecuencia el calentamiento global, que no es más que el aumento de la temperatura de la Tierra.

¿Sabías qué...?
La mayor cantidad de agua en la Tierra se encuentra en los mares y océanos (95 %).

Las actividades humanas que contribuyen con el desequilibrio en la dinámica de los ciclos biogeoquímicos son: la deforestación, algunas actividades agrícolas (principalmente por el uso de fertilizantes), emanación de gases por las industrias y los automóviles, vertidos de aguas contaminadas (sin tratamiento) a los ecosistemas acuáticos, entre otras.

Una de las mayores consecuencias del aumento de la temperatura es el derretimiento acelerado de los glaciares y icebergs, lo que genera un aumento del nivel del mar.
Los productos químicos (fertilizantes) utilizados en la agricultura aceleran y alteran el flujo del carbono y el nitrógeno a la atmósfera.

Estas actividades no sólo causan variaciones en los ciclos, sino también en los organismos (plantas, animales, bacterias) que los necesitan para realizar sus funciones vitales.

Los animales dependen de los ciclos biogeoquímicos para realizar sus funciones vitales.

Ciclo de Krebs: respiración celular

Después de la glucólisis, sigue otro mecanismo de la respiración celular que consta de múltiples etapas: el ciclo de Krebs, también conocido como el ciclo del ácido cítrico o el ciclo de ácido tricarboxílico.

¿Qué es el ciclo de Krebs?

Ciclo de ácido tricarboxílico, también conocido como ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico, es la segunda etapa del proceso de respiración celular, mecanismo mediante el cual las células vivas descomponen moléculas de combustible orgánico en presencia de oxígeno para recoger la energía que necesitan para crecer y dividirse.

 

Se lleva a cabo en las mitocondrias, específicamente en la matriz, a excepción de las bacterias.

El ciclo de Krebs desempeña un papel central en la descomposición o catabolismo de moléculas de combustible orgánico, es decir, la glucosa, los ácidos grasos y algunos aminoácidos. Antes de que estas moléculas puedan entrar en el ciclo, deben ser degradadas en un compuesto de dos carbonos llamado acetil coenzima A (acetil CoA).

El ciclo de Krebs se produce en la mayoría de los organismos, tanto animales como vegetales.

¿Qué es el acetil CoA?

Es una molécula sintetizada a partir del piruvato e imprescindible para la síntesis de sustancias como: ácidos grasos, colesterol acetilcolina. Está formado por un grupo acetil unido a la coenzima A, el cual finalmente es degradado en CO2 H2O a través del ciclo de Krebs, la síntesis de ácidos grados o la fosforilación oxidativa.

El acetil CoA, es una molécula sumamente energética.

Etapas del ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs consiste en ocho etapas catalizadas por ocho enzimas diferentes. Se inicia cuando el acetil CoA reacciona con un compuesto denominado oxaloacetato para formar citrato y liberar coenzima A (CoA-SH).

¿Sabías qué...?
El ciclo de Krebs en total forma 1 molécula de GTP, NADH y FADH2, las cuales en su paso por la cadena transportadora de electrones, realizada en la mitocondria, serán transformadas por ATP sumamente energética. 

Luego, el citrato se reordena para formar isocitrato; el cual posteriormente pierde una molécula de dióxido de carbono y sufre oxidación para formar alfa-cetoglutarato; seguidamente éste pierde una molécula de dióxido de carbono y se oxida para formar succinil CoA; el succinil-CoA se convierte en succinato y se oxida a fumarato, el cual se hidrata para producir malato, finalmente el malato se oxida a oxaloacetato.

Reacciones del ciclo de Krebs.

Reacción 1: citrato sintasa

La primera reacción del ciclo de Krebs es catalizada por la enzima citrato sintasa, durante esta etapa, el oxaloacetato, un intermediario metabólico, se une con el acetil-CoA para formar ácido cítrico. Una vez unidas las dos moléculas, una de agua ataca al acetilo para provocar la liberación de la coenzima A.

Reacción 2: acontinasa

La siguiente reacción del ciclo del ácido cítrico es catalizada por la enzima acontinasa. En esta reacción, una molécula de agua se retira del ácido cítrico y se coloca en otra ubicación. El efecto de esta conversión es que el grupo -OH se mueve de la posición 3′ a la posición 4′ sobre la molécula, esto trae como consecuencia la transformación de citrato a isocitrato.

Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa

En esta etapa ocurren dos eventos dependientes de la enzima isocitrato deshidrogenasa, localizada en la mitocondria. En la primera fase dicha enzima cataliza la oxidación del isocitrato, el cual se transforma en oxalsuccinato (un intermediario), lo que libera una molécula de NADH formada a partir de NAD.

Seguidamente, se produce la descarboxilación (liberación del CO2) del oxalsuccinato, lo que conlleva a la formación de alfa-cetoglutarato, una molécula compuesta por dos grupos carboxilos en los extremos y una cetona en posición alfa a uno de los carboxilos.

Reacción 4: alfa-cetoglutarato deshidrogenasa

Durante esta reacción se produce otra descarboxilación, el alfa-cetoglutarato es quien pierde la molécula de dióxido de carbono y en su lugar se añade la coenzima A. Esta descarboxilación se produce con la ayuda de NAD, quien es transformado durante el proceso en NADH.

La enzima catalizadora de esta reacción es la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa u oxoglutarato deshidrogenasa, como resultado de esta etapa se forma la molécula succinil CoA.

Reacción 5: succinil CoA sintetasa

La enzima succinil-CoA sintetasa es la protagonista de esta reacción y se encarga de catalizar la síntesis de trifosfato de guanosina o GTP. El GTP es una molécula muy similar en estructura y propiedades energéticas al ATP, por lo que puede ser utilizado por las células de la misma manera.

El GTP es formado por la adición de un grupo fosfato libre a una molécula de GDP. En esta reacción, el grupo fosfato libre ataca primero a la molécula de succinil-CoA lo que provoca la liberación de la coenzima A. Después de que el fosfato se une a la molécula, se transfiere al GDP para formar GTP, el producto final es una molécula denominada succinato.

Reacción 6: succinato deshidrogenasa

La enzima succinato deshidrogenasa cataliza la eliminación de dos hidrógenos del succinato en la sexta reacción del ciclo del ácido cítrico. En esta etapa, una molécula de FAD, se reduce a FADH2 debido a que recibe los hidrógenos provenientes del succinato, de esta reacción se genera el fumarato.

Reacción 7: fumarasa

Esta reacción se produce gracias a la catálisis de la enzima fumarasa, la cual genera la adición de una molécula de agua en forma de OH al fumarato para dar lugar a la molécula L-malato.

Reacción 8: malato deshidrogenasa

Es la reacción final del ciclo, en ella es regenerado el oxaloacetato mediante la oxidación del L-malato, se utiliza otra molécula de NAD como aceptor de hidrógeno y se forma un NADH.

Energía en los alimentos

La mayor parte de nuestra energía la obtenemos de nuestros alimentos, los cuales por varias reacciones metabólicas nos permiten obtener moléculas energéticas como el ATP, FADH2 y el NADH, por ejemplo, el ciclo de Krebs logra aprovechas el 62 % de la energía contenida en la glucosa.

 

Paro cardiorrespiratorio

Durante un paro cardiorrespiratorio el corazón deja de latir y la respiración cesa unos segundos después. La sangre deja de circular y por lo tanto deja de haber suministro de oxígeno al cerebro, corazón y pulmones.

¿Cuáles son las causas?

Las principales causas del paro cardiorrespiratorio son:

  •  Ataque cardíaco.
  •  Hipotermia profunda.
  •  Shock.
  •  Traumatismo en la cabeza.
  •  Electrocución.
  •  Hemorragias severas.
  •  Deshidratación.

¿Cómo está la persona?

Cuando alguien sufre un paro cardiorrespiratorio presenta los siguientes síntomas:

  • No respira.
  • Piel pálida o morada, especialmente en labios y uñas.
  • Pérdida de conocimiento
  • Pupila dilatada parcialmente. A los 2 o 3 minutos la dilatación es total y no hay reacción a la luz.

¿Qué hacer?

Si una persona sufre un paro cardiorrespiratorio, además de llamar inmediatamente al servicio de emergencias, las maniobras de reanimación cardiopulmonar (RCP) pueden salvarle la vida y evitar posibles lesiones.

RCP en bebes y niños pequeños:

  1. Coloque 2 dedos en el pecho del bebé entre las tetillas, en el centro del esternón (no en el extremo) y aplique presión hacia abajo, comprimiendo unos 5 cm de profundidad.
  2. Aplique 30 compresiones, de manera RÁPIDA (a un ritmo de 2 por segundo) y fuerte, sin pausa.
  3. Cubra firmemente con su boca la boca y nariz del bebé.
  4. Dé 2 ventilaciones por la boca de 1 segundo, haciendo que el pecho del bebé se eleve.
  5. Dé 2 ventilaciones más. Compruebe que el pecho se eleve.
  6. Continúe realizando RCP (30 compresiones cardíacas, seguidas de 2 ventilaciones) por 5 ciclos (2 minutos de RCP).
  7. Si el bebé o niño aún no presentan respiración normal, tos o algún movimiento, llame al número local de emergencias, y repita las respiraciones y las compresiones hasta que el bebé se recupere o llegue la ayuda.
  8. Si comienza a respirar de nuevo por sí mismo, siga verificando periódicamente la respiración hasta que llegue la ayuda.

RCP en niños mayores, adolescentes y adultos:

  1. Coloque a la víctima sobre el suelo. Abra la vía aérea: extienda la cabeza de la persona hacia atrás y ábrale la boca. Retire los cuerpos extraños que pudieran obstruir la respiración.
  2. Localice el centro del esternón entre los senos, en el medio del pecho. Coloque el talón de una mano, luego la otra mano encima y entrelace los dedos (cuidando de no apoyarse sobre las costillas).
  3. Adopte una postura erguida para que los hombros permanezcan perpendicularmente encima del esternón del accidentado y con las manos aplique presión suave, cargando el peso del cuerpo sobre los brazos rectos de manera que el esternón baje unos 5 cm. Es importante no doblar los codos para ejercer la presión suficiente y reducir el cansancio.
  4. Realice 30 compresiones, a un ritmo de 2 por segundo.
  5. Tape la nariz de la persona con sus dedos y sople suavemente sobre su boca 2 veces (ventilaciones) de 1 segundo cada una.
  6. Repita la secuencia: 30 compresiones y 2 ventilaciones (5 ciclos o 2 minutos) hasta que la víctima recupere la consciencia o llegue el servicio de emergencias.

Fuente: Ministerio de Salud – Presidencia de la Nación (Argentina)

http://msal.gob.ar/index.php/component/content/article/48-temas-de-salud-de-la-a-a-la-z/432-rcp#sthash.wYwQ2S7x.dpuf

Quemaduras

La quemadura es una lesión en la piel que puede ser causada por distintos factores: algo caliente, fuego, agentes químicos, electrocución, entre otros.


Las quemaduras se clasifican en tipo A, B, AB según las capas de la piel y los tejidos profundos lesionados
Una quemadura grave puede poner en peligro la vida y requiere atención médica inmediata.

Se consideran quemaduras graves:
• Las que dificultan la respiración.
• Las que cubren más de una parte del cuerpo.
• Las quemaduras en la cabeza, cuello, manos, pies o genitales.
• Las quemaduras en un niño o un anciano.
• Las quemaduras AB (las más profundas).
• Las quemaduras causadas por electricidad, sustancias químicas o explosiones.

¿Qué hacer?

• Eliminar la causa de la quemadura. Si la persona tiene el cuerpo en llamas, se la debe hacer rodar por el piso para apagarlas.
• Si no hay roturas en la piel, refrescar la zona quemada con agua fría en abundancia durante al menos 15 minutos. Una toalla limpia, húmeda y fría también ayuda a reducir el dolor.
• Envolver la lesión con gasas o paños limpios, humedecidos en agua. El vendaje tiene que estar flojo.
• Si el dolor persiste, aparecen ampollas, un aspecto “carbonizado”, o el tamaño de la quemadura es superior al de la palma de la mano, es necesario llevar a la víctima a un centro de salud o llamar al servicio de emergencias.

¿Qué NO hacer?

Hay ciertas acciones que en ningún caso se deben llevar a cabo, porque pueden perjudicar el cuadro del paciente. Por eso es importante frente a quemaduras graves:
• No aplicar ungüentos, manteca, hielo, medicamentos, cremas, pomadas, aceites en aerosol, pasta dental ni cualquier otro remedio casero sobre la quemadura. Sólo agua.
• No soplar sobre la quemadura, ni retirar la ropa o cualquier otro elemento que esté pegado a la piel.
• No tocar la piel muerta ni romper las ampollas, pues el líquido que contienen protege de una posible infección.
• No intentar apagar las llamas sobre el cuerpo con agua. Siempre se deben apagar haciendo que la persona ruede o cubriéndolas con una manta.
• No sumergir una quemadura grave en agua fría, pues esto puede causar shock.
• No colocar una almohada debajo de la cabeza de la persona si hay quemaduras de las vías respiratorias, porque esto puede cerrarlas.

Fuente: Ministerio de Salud – Presidencia de la Nación (Argentina)
http://msal.gob.ar/index.php/component/content/article/48-temas-de-salud-de-la-a-a-la-z/435-quemaduras#sthash.O7YfZtlE.dpuf

 

Enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC)

El término «enfermedad pulmonar obstructiva crónica» (EPOC) se refiere a ciertas enfermedades pulmonares, como la bronquitis crónica y el enfisema, que dificultan la respiración y producen obstrucción de las vías aéreas de forma progresiva y en general no reversible.

El 90% de los casos se deben al tabaquismo (fumadores activos y pasivos) y uno de cada cuatro fumadores la desarrolla. Dejar de fumar disminuye el riesgo de tener EPOC.

¿Cuáles son los síntomas?

Los síntomas característicos son:

  • Disnea (falta de aire).
  • Expectoración anormal.
  • Tos crónica.
  • Silbidos en el pecho.

A medida que la enfermedad avanza, las actividades cotidianas como subir las escaleras, pueden volverse muy difíciles.

¿Cuáles son las causas?

La principal causa es el tabaquismo.

Otros factores de riesgo son:

  • La contaminación del aire de interiores (por ejemplo, la derivada de la utilización de combustibles sólidos en la cocina y la calefacción).
  • La contaminación del aire exterior.
  • La exposición laboral a polvos y productos químicos (vapores, irritantes y gases).
  • Las infecciones repetidas de las vías respiratorias inferiores en la infancia.
  • En casos infrecuentes, la EPOC puede ser hereditaria.

¿Cómo se diagnostica?

A través de la Espirometría. Este es un estudio no invasivo que mide los volúmenes de aire de la espiración y confirma el diagnóstico.

¿Cuál es el tratamiento?

Es esencial dejar de fumar para reducir el daño pulmonar.

Existen varios tratamientos para aliviar los síntomas, entre ellos, el uso de broncodilatadores y corticoides inhalados para mejorar la disnea, aumentar la capacidad al ejercicio y tener menos exacerbaciones (crisis)Vacunas (para la gripe y para la neumonía).

Programa de ejercicios supervisado (Rehabilitación respiratoria)

¿Cómo puede prevenirse?

No fumar o dejar de fumar es la mejor forma de prevenir la EPOC.

Evitar la contaminación dentro del hogar.

Evitar la contaminación ambiental

Fuente: Ministerio de Salud – Presidencia de la Nación (Argentina) http://www.msal.gob.ar/index.php/component/content/article/48-temas-de-salud-de-la-a-a-la-z/512-enfermedad-pulmonar-obstructiva-cronica-epoc#sthash.h5A3IWoC.dpuf