Estomas

Los estomas son los poros ubicados en la parte inferior de las hojas y por donde entra el CO2 y sale el Oxígeno producido. La abertura o cierre de los estomas depende de la hidratación de la planta y de la temperatura.

Cloroplasto

Los cloroplastos tienen la función de realizar el proceso de fotosíntesis. Poseen doble membrana: la membrana externa y la membrana interna que se pliega formando los tilacoides. El conjunto de tilacoides forma los grana (areas más oscuras).

Fase Oscura: Ciclo de Calvin- Benson

La fase oscura ocurre en el estroma. Para generar una molecula de glucosa se necesita de dos ciclos (6 CO2). Un ciclo se inicia con la captura de CO2 por la Ribulosa bifosfato, 3 CO2 se unen a 3 moleculas de 5C-PP (Rubisco). Al unirse CO2 se transforma en 3 moleculas inestables de 6C-PP y luego se parte en dos, formandose 6 moléculas de 3C-P. Ocurre una nueva fosforilación quedando 6 moleculas de 3C-PP. luego entra NADPH y sale NADP solo para dar origen a otras 6 moleculas 3C-P. Una de estas sale del ciclo y entra a la formación de glucosa, mientras las otras 5 moléculas de 3C-P se transforman en 3 moleculas de 5C-P (la ribulosa fosfato) que al fosforilarse otra vez con ATP, se forma nuevamente la ribulosa bifosfato con 3 moleculas de 5C-PP. El ciclo continúa en presencia o ausencia de luz.

Si una planta no tiene luz, no produce ATP ni NADPH, y por lo tanto no puede fabricar glucosa ni otros azucares y la planta muere.

Durante los meses de verano, un árbol produce tantos azucares en exceso que en los mese de invierno, cuando caen sus hojas y no puede hacer fotosíntesis, de todas maneras puede sobrevivir con los nutrientes almacenados.

Estructura de la Clorofila

En general se llama pigmento a cualquier sustancia capaz de absorber luz visible. La clorofila absorbe longitudes de onda del violeta, azul y rojo y refleja la luz de color verde, que es el color que uno observa en la hoja o los tallos verdes. El patrón de longitudes de ondas que absorbe un pigmento, se conoce como espectro de absorción y la actividad fotosintetica de una planta es mayor a las longitudes de onda que coincide con su espectro de absorción.
Existen varios tipos de clorofila: clorofila a, clorofila b, clorofila d. En el centro de la molecula de clorofila existe un átomo de Magnesio.
Otros pigmentos son: Xantofilas, Ficoeritrina, Ficocianina y Carotenoides.
En algunos casos como el Ciruelo, la coloración de la hoja es rojiza, eso se debe a la presencia de otros pigmentos además de la clorofila que enmascara el verde.

Fase luminosa

La fotosíntesis se divide en una fase luminosa (dependiente de luz) y una fase oscura (independiente de la luz). La fase luminosa ocurre durante el día y ocurre en las membranas de los tilacoides del grana. La luz llega a unos pigmentos fotosensibles como carotenoides, xantofilas y clorofilas (fotosistema II o PSII), excita los electrones y los dirige mediante un aceptor primario hacia el H2O que se rompe en O2 y H+ (fotólisis del agua), los electrones son transportados de un complejo a otro, pasando por otro grupo de pigmentos fotosensibles (fotosistema I o PSI), hasta alcanzar un complejo que transformará NADP en NADPH, los H+ los obtiene del estroma mismo. Los protones provenientes del agua pasan por su gradiente de difusión a través de la enzima ATP sintetasa hacia el estroma, dando la energía suficiente para fosforilar ADP en ATP.

Una planta expuesta a oscuridad por demasiado tiempo no puede fabricar su energía y muere. Por otro lado, una planta durante el día fabrica suficiente cantidad de ATP y NADPH en el Estroma para que halla en exceso durante las horas de oscuridad.

Corte de hoja

Si hacemos un corte de una hoja podemos observar una epidermis superior impermeable al agua pero permeable al paso de la luz. Abajo hay otro epitelio con aberturas llamados Estomas que regulan la entrada de CO2 y salida de O2. En su interior la hoja posee vasos de conducción de agua y sales (nervadura) y el relleno está formado por células llamadas "células del mesofilo". Estas células son las que poseen cloroplastos y que son las responsables de la fotosíntesis. Cada celula puede tener hasta 50 cloroplastos.

Célula vegetal

Las celulas vegetales poseen cloroplastos, ribosomas, mitocondrias, vacuola, retículo endoplasmatico rugoso y liso, aparato de Golgi. Además de una membrana plasmatica posee una pared celular formada de celulosa. Carece de centríolos y lisosomas. Los Cloroplastos se parecen mucho a las mitocondrias, poseen un tamaño parecido al de las bacterias, una forma similar a las bacterias, posee ADN circular, se dividen independientemente, doble membrana como las bacterias; todo esto la hace protagonista en la hipótesis simbiotica. Alguna vez estos cloroplastos fueron bacterias que ingresaron a las celulas eucarioticas de plantas y comenzaron a tener una relación de ayuda mutua que se transformó en vital para la sobrevivencia de ambos.

Fotosíntesis

La fotosintesis es un proceso muy complejo por el cual las plantas capturan la energía luminosa y la convierten en energía química. A través de este proceso, las plantas (autótrofas) obtiene la energía necesaria para todas las reacciones relacionadas con su desarrollo, crecimiento y mantensión. La fotosíntesis consiste en tomar agua y dioxido de carbono y transformarlas en glucosa. La energía necesaría para cumplir este proceso proviene de la luz solar o artificial y como consecuencia se produce Oxígeno como desecho.

6H2O + 6 CO2 + Energía luminosa ---------> C6H12O6 + 6 O2

Vasopresina o ADH (Hormona antidiuretica)

Esta hormona peptídica de 9 aminoácidos, se secreta en la neurohipófisis y tiene el efecto de aumentar la permeabilidad del agua en los tubulos distales y colector, disminuyendo la diuresis. Hay dos factores que permiten la liberación de esta hormona:

a) una disminución de la presión sanguínea: Se estimulan baroreceptores en el riñón, se libera renina en el Aparato yuxtaglomerular, se transforma el Angiotensinogeno en Angiotensina, se activa la liberación de Aldosterona en la glándula suprarenal, se aumenta la reabsorción de sodio y por lo tanto de agua en los tubulos distal y colector.

b) el aumento de la osmolaridad del plasma (concentración total de solutos en el plasma): Los osmoreceptores en el hipotalamo envian señales nerviosas a la neurohipófisis para que secreten ADH que hace más permeable al agua a los túbulos colectores

Se puede inducir un bloqueo de la secreción de ADH con el alcohol de la cerveza; si esto ocurre, aumenta la diuresis considerablemente y la persona frecuenta más el baño. Un tumor en la hipófisis que produzca menos ADH o bloquee su secreción causa sintomas similares a la diabetes mellitus, ya que el paciente siente mucha sed y elimina gran cantidad de agua, excepto que no contiene azúcar. A esta condición se le denomina Diabetes Insipida.

Glomérulo

La sangre llega al Glomerulo a través de la arteriola aferente y sale del glomerulo a través de la arteriola eferente. La Mayor o menor filtración puede regularse mediante vasodilatación o vasocontricción de las arteriolas. por ejemplo si es necesario eliminar mayor cantidad de agua por la orina, se produce una vasodilatación de la arteriola aferente y simultáneamente una vasocontricción de la arteriola eferente, de modo que la presión en los capilares glomerulares aumente.

Nefrón

Un nefron esta constituido por varias regiones y permite llevar a cabo un Mecanismo de Contracorriente para concentrar la orina:

1. Glomérulo: conjunto de capilares que llevan sangre hacia el nefrón. La presión sanguínea permite su filtración a través de las paredes fenestradas de los capilares. La tasa de filtración glomerular es de 180 litros diarios, sin embargo se eliminan solo dos litros diarios.
2. Cápsula de Bowman: cápsula que rodea al glomérulo y que gracias a sus fenestraciones permite la filtración del plasma sanguíneo, con las particulas mas pequeñas, como agua, aminoácidos, glucosa y sales entre otras moleculas. Las células sanguíneas, las hormonas y enzimas más grandes no pueden salir debido a su tamaño.
3. Túbulo proximal: Componente tubular con máxima capacidad de reabsorción de nutrientes, debido a mecanismos selectivos y de transporte activo. Las paredes poseen microvellosidades y muchas mitocondrias. Este túbulo permite la reabsorción en un 100% de la glucosa, aminoácidos y gran parte de las sales y agua, de modo que el filtrado llega a ser isoosmótico respecto del plasma.
4. Asa descendente de Henle: Esta rama descendente se va haciendo permeable al agua y el filtrado se va haciendo cada vez más hiperosmótico.
5. Asa ascendente de Henle: Esta rama ascendente es permeable al Sodio y el filtrado se va haciendo cada vez más isoosmotico o hipoosmotico respecto al plasma. El Sodio que sale del filtrado hace más concentrado el plasma de los capilares peritubulares y obliga a salir al agua desde el asa descendente.
6. Túbulo distal: En este segmento se secreta potasio, protones, pigmentos, drogas y toxinas desde la sangre (capilares peritubulares). Al final del tubulo distal, el filtrado se transforma en orina hipertonica.
7. Túbulo colector: Este segmento es comun para muchos nefrones. La orina recién formada es concentrada aún más por reabsorción de agua y urea, esta última permite aumentar la concentración del plasma para permitir la salida de agua desde el asa descendente de Henle.

Corte de riñón

Un riñón esta formado por dos capas de Nefrones, la corteza renal y la medula renal.
Los nefrones conducen la orina formada hacia el calix renal (en color rosado) y desde aquí baja por la pelvis renal (forma de copa) hacia los ureteres.

Cada riñón está irrigado por la arteria renal que viene directamente desde la aórta y la sangre lo abandona por la vena renal que va hacia la vena cava inferior.

Sistema renal

Los riñones extraen el liquido desde la sangre por filtración y luego modifican su composición concentrandolo, reabsorbiendo nutrientes y secretando otros desechos, como sales, pigmentos, drogas y toxinas. La orina abandona cada riñon a traves de un conducto muscular fino, llamado uréter. Los dos ureteres desembocan en la vejiga urinaria donde se almacenen y desde allí se elimina hacia el exterior a través de la uretra. Su salida se encuentra en la parte superior de la vulva en las mujeres y en el pene en los hombres.
Cada riñón humano esta formado por más de un millón de Nefrones, que son la unidad estructural y funcional formadora de orina.

Sistema Excretor: Varios órganos

La eliminación de sustancias de desecho desde el líquido intracelular y desde la sangre es una necesidad debido a su potencial toxisidad. La acción de eliminar estos desechos desde la sangre se llama excreción. Los pulmones también actúan como órganos excretores eliminando el CO2 generado en la respiración celular. Las glándulas sudoriparas a través del sudor también excretan agua y sales, además que permite la perdida de calor. El Hígado excreta los pigmentos biliares que se producen por el procesamiento de la hemoglobina. Por último, los riñones excretan en la orina los desechos nitrogenados generados en el metabolismo hepático de los aminoácidos. La demostración de que la orina contiene sustancias toxicas, está en que si se inyectan 100 ml de orina en un conejo, su muerte se produce rápidamente. Por otra parte, un mal funcionamiento de los riñones provoca graves transtornos en el organismo.
La desaminación de aminoácidos ocurre por consumo excesivo de aminoácidos o durante la neoglucogenesis (conversión de aminoácidos en glucosa). Los grupos amino se convierten rápidamente en amoniaco (toxico), por ellos algunos animales lo eliminan tal cual. Los reptiles y las aves, lo transforman en ácido úrico; los anfibios y los mamíferos lo transforman en urea. Los riñones eliminan la urea, junto con regular el equilibrio hidrosalino del organismo.

Rendimiento energetico total de la glucosa

Glicolisis: aporta 2 ATP y 2 NADH

2 Fases intermedias: aporta 2 NADH

2 Ciclos de Krebs: aportan 6 NADH y 2 FADH2 y 2 ATP (indirectamente)

En la cadena transportadora cada NADH produce 3 H+, por lo tanto

2 NADH + 2 NADH + 6 NADH = 10 NADH x 3 = 30 H+

Los FADH2 es responsable del bombeo de 2 H+ cada uno, por lo tanto

2 FADH2 x 2 = 4 H+

Si cada H+ produce un ATP en la fosforilación oxidativa

tenemos 34 H+ que significan 34 ATP

a estos 34 ATP sumamos 2 ATP de glicolisis y 2 ATP del ciclo de Krebs = 38 ATP totales.

Respiración Celular: Fosforilación Oxidativa

Esta Cuarta etapa ocurre en las crestas mitocondriales y consiste en la existencia de una enzima: la ATP sintetasa, la que por la fuerza quimiosmotica de los protones (distribución de protones entre la matriz y el espacio intermembrana o hipotesis de Peter Mitchell), se genera la energía necesaria para que la enzima tome ADP y lo fosforile a ATP. Los protones pasan por la enzima como si esta fuese un tunel y le provoca cambios alostericos suficientes para producir energía.

Respiración Celular: Cadena transportadora de electrones

Esta Tercera etapa ocurre en la membrana interna de la mitocondria: Los NADH producidos en las etapas anteriores entregan su Hidrogeno en el complejo A (NADH deshidrogenasa), el electron pasa al complejo Q (Ubiquinona), al complejo B (citocromo b-c1), al complejo C (citocromo oxidasa) y finalmente al Oxigeno (aceptor final) quien al unirse con H+ se transforma en H2O. Mientras los protones son bombeados por los diferentes complejos hacia el espacio intermembrana. Los FADH2 entregan su hidrogeno al complejo B, el protón bombeado al espacio intermembrana y el electrón pasa del complejo B al C y luego al Oxígeno.
Los NADH son responsables del bombeo de 3H+, los FADH2 son responsables del bombeo de 2 H+.

Respiración Celular: Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs o Ciclo del acido citrico: es la segunda etapa y ocurre en la matriz mitocondrial.
El acido piruvico producido en la glicolisis se une a la Coenzima A (derivado de vitamina B) y forma el Acetil CoA, eliminando CO2 y NADH en esta etapa intermedia. El acetil CoA entra a la mitocondria y se une al Oxaloacetato formando citrato y comenzando un ciclo de reacciones. Se producen dos CO2, tres NADH y 1 FADH2. Como son dos Acidos piruvicos producido por molecula de glucosa, se producen también dos ciclos de Krebs.
La producción neta son 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2.

Respiración Celular: Glicolisis o via de Embden-Meyerhof

La glicolisis es la primera etapa de la respiracion celular. Ocurre en el citoplasma de la celula y comienza con la entrada de glucosa desde la sangre mediante un transportador especifico. En la primera parte superior se ocupan dos ATP para fosforilar. En la segunda parte o inferior se liberan dos ATP y un NADH. Sin embargo DHAF se transforma en G3F y esto provoca dos cascadas para producir Acido piruvico en consecuencia son 4 los ATP y 2 los NADH. La producción neta de la glicolisis es 2 ATP.

Alveolos

Los sacos alveolares son microscopicos y están rodeados por vasos sanguineos. El numero de alveolos por pulmon es de 300 millones y la superficie total estimada es de 200 m2. Su globularidad se mantiene gracias a la tensión superficial del líquido surfactante en su superficie interna. El saco se llena de aire y la pared que lo separa de la sangre de los capilares es sumamente delgada, por tanto el gas oxigeno que esta en un 21% en el aire entra a la sangre por difusión pasiva y el dioxido de carbono sale desde la sangre (en un 4%) hacia el saco alveolar (en un 0,03%). Por lo tanto, es en el alvéolo donde se produce el intercambio gaseoso.

Sistema respiratorio

El sistema respiratorio se subdivide en: a) Viás respiratorias: que involucra las fosas nasales, faringe, traquea y bronquios y b) Pulmones: que involucra bronquiolos y alvéolos. Los pulmones son dos organos en forma conica, elásticos y esponjosos. Su parte inferior es concava y se adapta al diafragma. El pulmón izquierdo (600g) es algo menor que el derecho (700g). El pulmón derecho se divide en tres lóbulos, mientras que el izquierdo sólo tiene dos lóbulos y tiene un hueco para alojar al corazón. Ventilación pulmonar La inspiración o inhalación ocurre activamente porque los músculos intercostales y el diafragma se contraen, aumentando el volumen de la caja toraxica, obligando al aire a entrar. La espiración o expulsión del aire se produce pasivamente al relajarse los musculos intercostales y diafragma, disminuyendo el volumen de la caja toraxica y obligando al aire a salir.

Sistema Linfático

El sistema linfático cumple dos funciones importantes: a) Participa en la defensa inmunológica del cuerpo b) Participa en el equilibrio hidrosalino del cuerpo c) Absorbe y transporta acidos grasos hacia diferentes tejidos.

a) Cuando tenemos una enfermedad infeccionsa, unas zonas de los vasos linfaticos llamados nodulos linfaticos se inflaman y participan en fagocitar microorganismos y restos de celulas muertas. Además los nodulos linfaticos producen globulos blancos tales como linfocitos y monocitos para atacar a los microorganismos. Estos nodulos se ubican en diversos lugares entre ellos, axilas e ingle.

b)La sangre oxígenada que llega a los capilares con mayor presión, permite que una fracción del plasma atraviese la pared capilar y forme el líquido interticial que baña a todas las celulas. Este líquido posee agua, oxígeno, glucosa, acidos grasos, aminoácidos, vitaminas, sales y hormonas para el alcance de las celulas. Este líquido interticial hidrata los tejidos y el exceso penetra a los capilares linfáticos en forma de Linfa. La linfa viaja por una red de capilares que se comunican nuevamente con vasos sanguíneos pequeños, de manera que constituye una via auxiliar para el retorno de fluido a la circulación general.