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ANATOMIA PARA INGENIERIA BIOMEDICANIVELES DE ORGANIZACION
Leonardo Medina OspinaEsp. en Medicina Familiar Universidad JaverianaDocente Facultad de Salud UMB
2017-1
UNICELULARES PLURICELULARES
SIN TEJIDOS CON TEJIDOS CON ÓRGANOS CON APARATOS Y SISTEMAS
Los seres vivos pueden ser organismos más o menos complejos,dependiendo de cuántas células los forman y de cómo se organizan esas células.
SERES VIVOS
ORGANISMOS UNICELULARES
• Están formados por una sola célula que realiza todas las funciones vitales.
• Algunos organismos unicelulares pueden vivir agrupados formando colonias para aumentar su capacidad de obtener alimentoy su supervivencia.
ORGANISMOS UNICELULARES
Bacterias
Protozoos
Algas coloniales
Hongos unicelulares(levaduras)
ORGANISMOS SIN TEJIDOS• Estos organismos están compuestos por células agrupadas entre sí y todas ellas realizan todas las funciones.• Pertenecen a este tipo de organismos pluricelulares:
Las algas pluricelulares
Los hongos que forman setas
Los mohos
Las esponjas
ORGANISMOS CON TEJIDOS• Las células de estos organismos se agrupan formando diferentes tejidos, cada uno de los cuales desarrollan una función en concreto.• Pertenecen a este tipo de organismos pluricelulares:
Los musgos
Las medusas
Los pólipos
ORGANISMOS PLURICELULARES• Están formados por muchas células que funcionan como un todo integrado. • Existen distintos tipos de organismos pluricelulares según los niveles de organización de sus células:
Sin tejidos
Con tejidos
Con órganosCon aparatos y sistemas
ORGANISMOS CON ÓRGANOS• Las células de estos organismos se agrupan en tejidos que a su vez forman órganos con unas funciones determinadas. Por ejemplo, en una planta, los órganos son:
Hojas(Captación de luzy fabricación de nutrientes)
Tallo(Sostén y transporte)
Raíces(Captación de aguay sales minerales)
Flores(Reproducción de la planta)
ORGANISMOS CON ÓRGANOS• En este grupo se incluyen:
Los gusanos platelmintos
Los helechosLas gimnospermas Las angiospermas
ORGANISMOS CON APARATOS Y SISTEMAS• Estos organismos presentan el mayor nivel de organización. Tienen complejos conjuntos de órganos relacionados, que realizan tareas diferentes dentro de una función común. Por ejemplo, uno de los aparatos de un mamífero es…
…el aparato digestivo…
Esófago(transporte al estómago)
Estómago (Digestión química de los alimentos)
Intestinos(absorción de nutrientes)
Boca(masticación y trituradode alimentos)
Ano(expulsión de desechos)
…cuyos órganos son:
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
• Descritos por Noedhan científico holandés en 1936
• NIVELES ABIÓTICOS: sin vida propia• SUBATÓMICO• ATÓMICO• MOLECULAR“MACROMOLECULAR”
• NIVELES BIÓTICOS: con vida• CELULAR• ORGÁNICO• POBLACIONAL• ECOSISTEMA
Características de los diferentes niveles de organización
NIVEL SUBATÓMICO: • Protones• Neutrones • Electrones
NIVEL ATÓMICO:• Formado por los ÁTOMOS que son la parte más pequeña que
puede intervenir en una reacción química
NIVEL MOLECULAR:• MOLÉCULAS: agrupación de dos o más átomos.
– Las moléculas que están presentes en la materia viva se
las denomina BIOMOLÉCULAS O PRINCIPIOS
INMEDIATOS
Organización Atómica y Molecular
Moléculas inorgánicas Moléculas orgánicas
Agua Sales minerales Lípidos
Glúcidos
Ácidos nucleicos
Proteínas
Compuestas por carbono
Bases químicas de la vida
• NIVEL MACROMOLECULAR: son asociaciones de moléculas que dan origen a diferentes polímeros (la unidad que se repite se denomina monómero)– ALMIDÓN (polímero de glucosa)– PROTEÍNAS (polímero de aminoácidos)– GRASAS (polímeros de ácidos grasos)– ÁCIDOS NUCLEICOS (polímeros de nucleótidos)
• VARIAS MACROMOLÉCULAS PUEDEN ASOCIARSE PARA DAR ORIGEN A UN COMPLEJO SUPRAMOLECULAR– GLUCOPROTEÍNAS– LIPOPROTEÍNAS– GLUCOLÍPIDOS– PROTEOLÍPIDOS
• Las células contienen numerosos complejos macromoleculares.• célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. • Muchos organismos son unicelulares. • Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó la existencia de
este nuevo nivel de organización: la célula viva.
Sin embargo, cada vez son más las evidencias en favor de la hipótesis que postula que las células vivas se autoensamblaron espontáneamente a partir de moléculas más simples.
CELULAS
- Membrana celular: estructura y composición.
- Transporte a través de la membrana.
Transporte pasivo.
Difusión simple.
Difusión facilitada.
- Transporte activo.
- Endocitosis y exocitosis.
- Comunicación intercelular: mensajeros y receptores.
Funciones de las membranas celulares: Paso de sustancias. Mensajeros químicos. Receptores.
1. Membrana plasmática• Barrera física entre el LIC y el LEC• Funciones de transporte, comunicación, reconocimiento, adhesión
Fosfolípidos mayoritarios en las membranas eucariotas
Membrana plasmática
COLESTEROL
Membrana plasmática
• El colesterol amortigua la fluidez de la MP (= menos deformable)• Disminuye la permeabilidad de la MP al agua
La mayoría de las membranas celulares constituyen un “mosaico fluido” de fosfolípidos y proteínas.
Membrana plasmática
• Las características funcionales de la MP dependen de las proteínas que contiene.• Muchas proteínas de membrana son glucoproteínas.• Tipos (por la forma en la que están dispuestas en la MP):
- Periféricas: incluidas de manera parcial en una de las superficies de la membrana, unidas covalentemente a lípidos o asociadas a ellos mediante un dominio hidrofóbico.
- Integrales: abarcan todo el espesor de la membrana. Son anfipáticas.
Membrana plasmática
Segmento hidrófoboBarriles formados por diferente número de
cadenas que configuran un canal o
poroGlicosilación de
proteínas y formación depuentes disulfuro
entre cisteínas
Membrana plasmáticaEjemplos de estructuras de proteínas de membrana
1. Transporte a través de la membrana.
• La MP tiene una permeabilidad selectiva.• A ↓ tamaño y ↑ hidrofobicidad, ↑difusión a través de la bicapa.• Moléculas hidrosolubles y cargadas no pueden atravesar la bicapa (la mayoría).• Es necesario un sistema de transporte para las moléculas impermeables a la bicapa: proteínas transportadoras de membrana
Movimiento de moléculas y el medio ambiente:
Soluto: Molécula que se disuelve en una solución. Solvente: Sustancia capaz de disolver las moléculas de soluto (generalmente agua).Medio hipertónico: Mayor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro.Medio hipotónico: Menor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro. Medio isotónico: igual cantidad de moléculas de soluto fuera y dentro de la célula
Difusión: El movimiento de una sustancia de un área de mayor concentración a una de menor concentración. Este proceso tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes.
Factores que afectan la tasa de difusión
La magnitud del gradiente de concentración: A mayor gradiente, difusión más rápida
Tamaño de la molécula: Moléculas pequeñas, difusión más rápida
Temperatura: A mayor temperatura, difusión más rápida ( energía cinética de las moléculas)
Osmosis: sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde un punto en que hay mayor cantidad (de H2O) a uno de menor.
Ósmosis y tonicidad
Solución sacarosa 2%
1 L de agua destilada
1 L de soluciónsacarosa al 10%
1 L soluciónsacarosa al 2%
hipotónico hipertónico isotónico
citólisis crenación normal
Transporte a través de la membrana.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE PASIVO
DIFUSIÓN SIMPLE DIFUSIÓN FACILITADA
Tipos de transporte:
• T Pasivo: No necesita energía (ATP).• La difusión simple ocurre a través de la bicapa (inespecífico) o por poros (específico).• Ocurre a favor de gradiente.• La capacidad de difundir a través de la bicapa depende de:
- La diferencia de concentración a través de la membrana - La permeabilidad de la membrana a la sustancia (hidrofobicidad = lipofilia)- La Tª: determina la energía cinética de las moléculas- La superficie de la membrana
• Ej.: O2 y CO2, EtOH, NH3, fármacos liposolubles
a. Transporte pasivo: difusión simple.
• Agua: aquaporinas (permiten el paso por ósmosis).
• Iones (Na+, K+). La apertura del canal está regulada por:
- Ligando, su unión a una determinada región del canal provoca la transformación estructural que induce la apertura.
- Voltaje.
Transporte pasivo: difusión simple.
Difusión simple a través de canales:
Transporte pasivo: difusión facilitada.
• T Pasivo: No necesita energía.• Ocurre a favor de gradiente.• La difusión facilitada es específica y saturable: mediada por proteínas transportadoras.• Implica un cambio conformacional en la proteína.• Ejemplos: glucosa, algunos aminoácidos…
b. Transporte activo
• Necesita energía (ATP) y proteínas transportadoras (receptor + ATPasa).
• Es contra gradiente (“contracorriente”).• Mantiene las diferencias de concentración entre el LEC y el LIC (p.e. K+, Na+, Ca+2…), permite la absorción de micronutrientes en intestino y la reabsorción en el riñón… y la generación y transmisión del impulso nervioso
•Tipos:
- TA primario: la energia procede directamente del ATP…- TA secundario o acoplado: la energía procede del gradiente generado por el TA primario.
Transporte activo primario
Bomba de Ca+2 Bomba de Na+/K+
Mantiene ↓[Ca+2]LIC
Mantiene ↓[Na+]LIC
↑[K+]LIC
LEC
LIC
• Transporte de iones: Na+, K+, Ca+2, H+, Cl-…
• Ocurre en todas las células, fundamental en miocitos y neuronas
Transporte activo primario
- Proporciona energía para el transporte 2º de otras moléculas.
- Las células nerviosas y musculares utilizan el gradiente K+/Na+ para producir impulsos eléctricos.
- La salida activa de Na+ es importante para mantener el equilibrio osmótico celular.
Funciones de la bomba de Na+/K+ :
Transporte activo secundario• La difusión de Na+ hacia el interior celular (a favor de gradiente) impulsa el movimiento de otra molécula en contra de su gradiente.
- Simporte: la otra molécula se mueve en la misma dirección que el Na+
- Antiporte: en dirección opuesta
• Ejemplos: transporte acoplado al Na+ de glucosa y AAs en células epiteliales del intestino delgado y de los túbulos renales, antiporte de H+ y Ca+2
Transporte activo secundario
Transporte activo secundario
c. Endocitosis y exocitosis: transporte masivo
Endocitosis
Exocitosis
• Transporte de moléculas grandes• Ingestión de partículas y microorganismos (fagocitosis)
Liberación (secreción) de hormonas y neurotransmisores
EXOCITOSIS
FAGOCITOSIS
Endocitosis del colesterol
MEMBRANA CELULARCOLESTEROL
ULTRAESTRUCTURA
NUCLEO
MITOCONDRIA
RETICULO ENDOPLASMICO
RIBOSOMAS
APARATO DE GOLGI
LISOSOMAS
• Los tejidos están formados por células.•
Los tejidos se encuentran unidos estructuralmente y funcionan de manera coordinada
. • Algunos organismos sólo alcanzan el nivel de
organización de tejidos.
TEJIDOS
• Los órganos están formados por distintos tipos de tejidos.
•Los órganos tienen una estructura tal que les permite realizar diversas funciones en forma integrada
. • Estas funciones contribuyen al funcionamiento
del sistema y del organismo completo.
ORGANOS
• Los sistemas de órganos están constituidos por órganos particulares.
•Los sistemas de órganos trabajan en forma integrada y desempeñan una función particular
.• Los sistemas de órganos, en conjunto,
forman el organismo completo, que interactúa con el ambiente externo. • Sin embargo, no todos los organismos
multicelulares alcanzan el nivel de organización de sistemas de órganos o de órganos.
SISTEMAS
• Los individuos multicelulares están formados por sistemas de órganos.
•Los individuos multicelulares pueden alcanzar el nivel de organización de tejidos, de órganos o de sistemas de órganos
. • En cada caso, están formados por grupos de estructuras que trabajan en forma coordinada.
INDIVIDUOS
• Las poblaciones están formadas por individuos.•Las poblaciones son grupos de organismos de la misma especie que se cruzan entre sí y que conviven en el espacio y en el tiempo
.• El conocimiento de la dinámica de
poblaciones es esencial para los estudios de las diversas interacciones entre
los grupos de organismos.
POBLACIONES
• NIVEL INDIVIDUO: formado por varios aparatos y sistemas. Por ejemplo una planta o un animal.
• NIVEL POBLACION: en este se consideran todos los organismos que pertenecen a la misma especie que viven en un mismo
lugar, al mismo tiempo. Por ejemplo la población de conejos de la zona central de Chile.
• NIVEL COMUNIDAD O BIOCENOSIS: está formada por un conjunto de poblaciones distintas que comparten un mismo
espacio y entre las que se establecen relaciones. Por ejemplo todos los animales de un bosque.
FIN ! leonardo.medina@docentes.umb.edu.co
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