La célula eucariota

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Parte 1
La célula eucariota
Guía de Estudio
La célula, según la teoría celular promulgada por J.M.Shcleiden y T.
Schwann, es la unidad morfológica y funcional de los seres vivos. Así, un
organismo pluricelular es la suma de la acción coordinada de todas sus
células.
Otro principio fundamental de la teoría celular es que toda célula
proviene de otra anterior.
Los principales tipos de células eucariotas son la aninal y vegetal, cuyas
principales diferencias se ponen de manifiesto en la siguiente tabla:
Característica A N I M A L V E G E T A L
PARED CELULAR No tiene De celulosa y
hemocelulosa
VACUOLAS Pequeñas (vesículas) Muy grandes
CLOROPLASTOS No tienen Presentes en algunas
CENTRIOLOS Presentes Ausentes
CILIOS / FLAGELOS Presentes Sólo flagelos en
gametos
LAS MEMBRANAS CELULARES
Las membranas celulares que constituyen las diferentes partes de la
célula tienen la misma arquitectura básica en sus membranas: una doble
capa fluida de fosfolípidos con proteínas incluidas en la bicapa. Este
modelo, denominado mosaico fluido, fue propuesto por J. Singer y G.
Nicholson en 1972. Al microscopio electrónica esta membrana de 75
angstroms de diámetro presenta un aspecto trilaminar de banda oscura -
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clara - oscura que puede hacer pensar que son dos membranas aunque
sólo es una
Las proteínas de las membranas juegan un papel fundamental en la vida
de la célula y pueden ser integrales, si es que atraviesan la membrana o
bien periféricas si se encuentran adheridas a uno de los lados de la
bicapa.
Estas proteínas de membrana tienen múltiples funciones:
Receptores de señales provenientes del exterior, como hormonas,
factores de crecimiento o neurotransmisores. Cuando estás
moléculas encuentran el receptor adecuado en la célula que lo
tiene se unen a él y provocan cambios en dicha célula.
Transportadores de sustancias: que permiten a la células
introducir o sacar sustancias y lo mismo en el caso de las
membranas de las estructuras internas de la célula.
Enzimática. Muchas proteínas, sobre todo periféricas intervienen
catalizando reacciones metabólicas.
Marcadores antigénicos. Algunas proteínas de las membranas son
exclusivas de cada individuo de cada especie
Los lípidos y proteínas de la membrana plasmática pueden contener
cadenas de azúcares hacia el exterior. Estas cadenas de azúcares
constituyen el GLUCOCÁLIX.
El otro lípido que se puede encontrar en la membrana es el COLESTEROL
que regula su nivel de fluidez. Cuanto más colesterol tenga la membrana
de una célula menos fluida es.
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Para integrar conocimientos
EL NÚCLEO CELULAR
El núcleo es la principal característica que diferencia las células
eucariotas de las procariotas. Es el orgánulo más voluminoso de la célula
y se encarga de almacenar la información genética y de controlar la
replicación del ADN como su flujo hacia el citoplasma gracias al ARNm.
En general las células humanas poseen un sólo
núcleo aunque hay casos en los que puede haber
más o como en el caso de los eritrocitos,
ninguno. Su posición también es variable
dependiendo del tipo celular. En algunos casos
se sitúa en el centro, en otros, en posición basal,
como en la células secretoras, y también en la
periferia como sucede en las células vegetales y
en los adipocitos.
LA ENVUELTA NUCLEAR
La membrana que separa el material nuclear del
citoplasma en doble. La membrana nuclear
externa se continua con la del retículo
endoplasmático rugoso y también está tapizada
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por ribosomas. Entre ésta y la
membrana nuclear interna existe un espacio intermembranoso. Este
espacio desaparece en lugares en los que las dos membranas se funden y
junto con las proteínas forman los poros nucleares. Estos poros están
constituidos por un complejo proteico con un orificio interno que regula
el paso de moléculas entre el núcleo y citoplasma:
✴ La mayor parte de las proteínas que se transportan los hacen en
dirección citoplasma núcleo.
✴ Los ARNs se fabrican en el núcleo y su sentido de transporte es hacia
el citoplasma.
LA CROMATINA
Es una fibra de 30 nm
de grosor que contiene
el ADN que porta la
información genética y
las histonas, proteínas
que contribuyen al
empaquetamiento de
la información
genética en la
cromatina.
Al microscopio
electrónico se
distinguen dos tipos
de cormatina:
• Eucromatina: se encuentra poco empaquetada e indica que el ADN de
esta cromatina está activo, es decir, transcribe genes
• Heterocromatina: es la cromatina muy empaquetada e inactiva.
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EL NUCLEOLO
Es una región del núcleo que
se presenta más oscura y que
no está separada del resto
por la membrana. Tiene aspecto esponjoso formado por un componentes
granular y otro fibrilar.
Contiene ADN a partir del cual se va a transcribir el ARNr, proteínas y la
combinación de estos dos últimos que formarán partículas ribosómicas.
Por lo tanto, la función del nucleolo es la de construir ribosomas.
LOS CROMOSOMAS
Los cromosomas son las estructuras que forma la cromatina cuando la
célula se está dividiendo para conseguir el reparto adecuado de material
genético entre células hijas. Aunque estrictamente los crosomas sólo se
ven durante la división celular, es común entre los biólogos moleculares
y celulares hablar de “cromosomas” refiriéndose al ADN que contiene
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cada uno de ellos y que se encuentra
en el interior del núcleo durante la
interfase
Los cromosomas metafásicos (y así
no hay error en la nomenclatura)
están constituidos por un esqueleto
proteíco y lazos de cromatina que se
compactan a su alrededor. Se le
distinguen las siguientes partes:
✴Cromátidas. Son cada una de las
divisiones longitudinales iguales del
cromosoma que tienen idéntica
información genética.
✴Centrómero. Es el punto de
contacto entre las dos cromátidas y
en donde se insertan los
microtúbulos del huso acromático durante la división celular.
✴ Brazos.Son las unidades morfológicas que se encuentran a ambos
lados del centrómero. Según la posición del centrómero, los brazos
del cromosomas tienen una longitud más o menos desigual.
✴ Telómeros. Son los extremos de los cromosomas
EL CICLO CELULAR
Es el conjunto de etapas por las que pasa una célula desde que se ha
formado por una mitosis previa hasta que vuelve a entrar en división. Sus
fases:
‣ MITOSIS o del núcleo (cariocinesis) y a la que sigue la del citoplasma
(citocinesis)
‣ INTERFASE, tiempo entre dos mitosis sucesivas. Subdivide en:
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‣ Fase G1 o de crecimiento celular y gran actividad metabólica
‣ Fase S: o de duplicación del ADN
‣ Fase G2: o de preparación a la mitosis
Las células que una vez formadas dejan de dividirse se dice que están en
fase Go.
EL NÚCLEO EN DIVISIÓN: LA MITOSIS
La mitosis es el tipo de división celular más frecuente de las células
eucariotas. Con ella se consigue mantener la constancia del material
genético en las células hijas que se obtienen, tanto en cantidad como en
la información contenida en el ADN. Por lo tanto, su significado
biológico es la constancia.
Tradicionalmente, la mitosis se suele subdividir en las siguientes etapas.
PROFASE. Se inicia con la condensación de la cromatina de los
cromosomas hasta hacerse visibles las dos cromátidas. También se
forma el huso mitótico (acromático), un conjunto de microtúbulos que
unen los dos pares de centriolos que se van desplazando por los poros
celulares. Algunos de ellos terminan en los centrómeros de los
cromosomas, en concreto en una placa proteica que recibe el nombre
de cinetocoro. Esta etapa supone el 40 % del tiempo de duración de la
mitosis.
PROMETAFASE. Es una etapa de transición entre la profase y la
metafase. En ella comienza la desintegración de la membrana nuclear.
Durante esta etapa, los cromosomas van situándose en la línea
ecuatorial de la célula
METAFASE. Comienza cuando los cromosomas ya están situados en el
ecuador celular dejando una cromátida hacia cada polo. En esta etapa
los cromosomas alcanzan su mayor grado de empaquetamiento y es
cuando mejor se puede observar. Supone un 20 % de la duración de la
mitosis.
ANAFASE. Es la etapa en la que los cromosomas se dividen de modo que
cada cromátida comienza a ser transportada por el huso acromático
hacia los polos celulares. Durate este desplazamiento las cromáticas
adquieren forma de “V”. Gracias a esta etapa, cada célula hija recibe la
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Imágenes interactivas mitosis raíz de cebolla
misma información y cantidad de ADN ya que cada cromátida de cada
cromosoma posee la información genética que su cromátida hermana.
Esta etapa suma otro 20 % de duración.
TELOFASE. Comienza cuando las cromátidas o “cromosomas hijo” llegan
a su destino, los polos celulares. Estos cromosomas comienzan a perder
condensación hasta formar masas de cromatina que van quedando
envueltas en membrana nuclear que se va constituyendo a partir del
retículo endoplasmático rugoso. En esta estapa el nucleolo ya vuelve a
ser visible.
Durante el final de la telofase comienza la división del citoplasma o
citocinesis para indepedizar a las dos células hijas.
Este proceso es distinto según sea célula animal o vegetal.
✴ Células animales. Se produce por la estrangulación del citoplasma
en la región ecuatorial de la antigua célula debido a un anillo de
proteínas contráctiles que se crea para tal efecto.
✴ Células vegetales. La citocinesis se produce fabricando la pared
celular que separe las dos células hijas. Esto se consigue gracias a
vesículas que parten del complejo de Golgi llenas de celulosa,
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VÍDEO SOBRE MITOSIS
hemicelulosas, pectatos y algunas proteínas que se van situando en
el ecuador celular. Estas vesículas se van fundiendo hasta generar la
pared celular.
VÍDEO SOBRE MITOSIS 2
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TRANSPORTE A TRAVES DE
MEMBRANA
PARTÍCULAS PEQUEÑAS
PARTÍCULAS GRANDES: ENDOCITOSIS
A favor de gradiente
En contra de gradiente
Disueltas
Sólidas
Sin proteínas
Con proteínas
TRANSPORTE ACTIVO
PINOCITOSIS
FAGOCITOSOS
DIFUSIÓN SIMPLE
PROTEÍNAS EN CANAL
DIFUSIÓN FACILITADA

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Animación síntesis
proteínas
Parte 2 (célula)
EL CITOPLASMA
Guía de Estudio
EL SISTEMA
ENDOMEMBRANOSO
INTERNO, ORGÁNULOS y
CITOESQUELETO
EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Se trata de un conjunto de estructuras membranosas internas que se
subdivide en:
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
RUGOSO (RER)
Sons acos membranosos
interconectados entre sí y que están
tapizados por ribosomas.
Precisamente, estos ribosomas son
los que fabrican los ribosomas para
la célula. Estas proteínas se
acumulan en el interior de los sacos.
Los ribosomas están formados por
dos subunidades, una mayor y otra
menor, que se ensamblan en el
momento de leer la información del
ARNm para fabricar la proteína
adecuada.
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RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO (REL).
Son tubos membranosos que carecen de ribosomas. Su misión es la
síntesis de lípidos, como por ejemplo las hormonas esteroideas,
almacenar calcio, como en el caso de las células musculares, o neutralizar
sustancias tóxicas, como el alcohol, que entran al organismo.
COMPLEJO DE GOLGI
Es el otro gran sistema de endomembranas en el proceso de síntesis de
sustancias. Su función es la de acumular, madurar y empaquetar aquello
que la célula fabrica en otras estructuras subcelulares. En el Complejo de
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Tránsito vesículas
Golgi también se sintetizan
(=fabrican) oligosacáridos y
polisacáridos, como por
ejemplo los componentes del
fragmoplasto que formará la
pared celular de las células
vegetales.
Su estructura es de un
conjunto de conjuntos de
sacos apilados no interconectados. Tiene una zona, llamada RED CIS a la
que le llegan sustancias de otras partes de la célula, y otra denominada
RED TRANS que es desde la que se desprenden las vesículas (=bolsas de
membrana) con el contenido que sea.
Algunas de estas vesículas contienen
enzimas que pasarán a formar parte de los
lisosomas y otras contienen productos
que la célula secretará (=expulsará) al
exterior.
LISOSOMAS
Son bolsas de membrana simple que
contienen enzimas que funcionan a pH
ácido (< 7) y que se encargan de la
digestión intracelualr de partículas
propias o bien las que la célula ha
capatado desde el exterior. Al lisosoma le
llegan estas partículas desde otras bolsa
de membrana que previamente contiene
las partículas a digerir que se llama
ENDOSOMA (=el endosoma se funde con el
lisosoma).
Como se ha mencinado anteriormente, el
lisosoma se forma en el Complejo de Golgi
a partir de enzimas fabricados en el
retículo endoplasmático rugoso. Los
lisosomas en este estado se denominan
lisosomas primarios. Cuando éstos se
funden con el endosoma suelen pasar a
llamarse lisosoma secundario.
Las células del sistema de defensa con
una función fagocitaria y, en particular,
los macrofágos, poseen abundantes
lisosomas.
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Una preciosidad
Así se construye un
modelo 3D
ORGÁNULOS CON DOBLE MEMBRANA
MITOCONDRIAS
Son orgánulos de doble membrana cuya misión es la generación de la
mayor parte de la energía (ATP) para la célula, derivada de la oxidación
de glúcidos y ácidos grasos. Tienen forma de cilindro alargado con un
diámetro que oscila entre 0’5 y 1 µm.
Entre la membrana interna y la externa se encuentra un espacio
intermembranoso. La membrana mitocondrial interna presenta unos
pliegues hacia el interior, las crestas mitcondondriales, cuyo significado
biológico es el de aumentar la superficie sin que esto suponga un
aumento del volumen del orgánulo. Sobre esta superficie se sitúan
cientos de conjuntos de proteínas y enzimas que van a llevar a cabo los
procesos de obtención de ATP. Entre ellos se encuentra la ATPsintetasa,
un complejo enzimático que se encarga de la síntesis del ATP a partir del
ADP y un grupo fosfato.
El interior de la mitocondria está relleno de la matriz mitocondrial. Esta
matriz contiene ribosomas, algunos enzimas, gránulos de Ca 2+ y su propio
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genoma, muy parecido al de las
bacterias y cloroplastos pues es
circular.
Además de la síntesis de ATP, en la
mitocondria también se producen otras
reacciones metabólicas previas a este
proceso, como el ciclo de Krebs o la
oxidación de los ácidos grasos.
LOS PLASTOS
Son orgánulos exclusivos de algunas
células vegetales.
Existen varios tipos de plastos según las sustancias que almacenan. Así
encontramos
✴ cromoplastos, cuando almacenan pigmentos
✴ amiloplastos, si almacenan almidón
✴ elaioplastos, si su contenido lipídico
✴ cloroplastos, si están especializados en hacer la fotosítnesis.
EL cloroplasto es el
plasto que más
importancia tiene en la
actividad de las células
vegetales ya que en su
interior se lleva a cabo la
fotosíntesis. Se trata de
un orgánulo de entre 4 y
6 µm, que posee una
doble membrana y unas
láminas membranosas
internas llamadas
lamelas. Sobre estas
lamelas se apoyan unos
tilacoides, discos de unos
0’5 µm de diámetro que
se apilan unos encima de
otros formados por los
grana. En los tilacoides
de los grana se
encuentran la clorofila y
las proteínas que se
encargarán de trnsformar la energía de la luz en ATP para el proceso de
síntesis de compuestos orgánicos a partir de CO2.
El contenido interno que rellena el cloroplasto es el estroma. En él se
encuentra el genoma del cloroplasto que, al igual que en la mitocondria,
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Para aclararse con los tilacoides
consiste en un ADNcircular. Además
contiene abundantes enzimas
metabólicos y ribosomas.
Las similitudes entre cloroplastos y
mitocondrias son evidentes y
sugieren su origen bacteriano según
afirma la teoría endosimbiótica.
EL CITOESQUELETO
Es el conjunto de elementos que proporcionan sostén a las células e
intervienen en el trnasporte intracelular de diferentes estructuras. Está
formado por:
๏ Filamentos. El más abundante es el de la proteína actina, que se
organiza en fibras delgadas y flexibles de 7 nm de diámetro y varios
micrómetros de longitud. Éstas, a su vez, pueden formar haces o
redes. Otros grupo son los llamados filamentos intermedos, de 10
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nm de diámetro. Están compuestos de las proteínas queratina y
desmina.
๏ Microtúbulos. Son varillas rígidas de 25 nm de diámetro, con un
huevo en su interior, que se están
organizando y desorganizando
constantemente en la célula. Se
forman gracias a la polimerización de
una unidad proteica llamada tubulina.
Los microtúbulos desempeñarán un
papel fundamental eel movimiento de
los cromosomas durante la mitosis.
๏Centriolos. Son estructuras
celulares cilíndricas de entre
0’5-0’75 µm de longitud y 0’25
µm de diámetro. Están formados
por nueve tripletes de
microtúbulos. En las células
animales se ubican por aprejas en
el centrosoma que es una zona
próxima al núcleo desde donde
se organiza el entramado de
microtúbulos de la célula. Los
vegetales carecen de centrosoma
con centriolos aunque sí tienen
capacidad de organizar microtúbulos.
CILIOS Y FLAGELOS
Son estructuras que se proyectan hacia el exterior y que están
cubiertos por membranas plasmáticas, por lo que son
intracelulares. Se ocupan del desplazamiento de las células o
bien del de sustancias que fluyen por su superficie.
Esencialmente constan de un centriolo modificado en su base,
que se denomina cuerpo basal y de un conjunto de nueve
parejas de microtúbulos que se proyectan hacia el exterior y
con una pareja de ellos en el centro de la estructura. Los cilios
como los de algunos protozoos o determinadas células humanas
son cortos, numerosos, mientras que los flagelos suelen ser
largos y frecuentemente únicos.
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MAPA DEL SITIO DE LA LECCIÓN DE LA CÉLULA
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la MEIOSIS
Fisología celular 2º de bachillerato
CICLO BIOLÓGICO
Todas las especies que se reproducen sexualmente necesitan entrar en
meiosis (ellos o alguna de sus células ) para generar células diferentes
y haploides que tras la fecundación recuperen la condición diploide
de la especie.
El conocimiento y la comprensión de la meiosis tal vez sea uno de los
objetivos más importantes de un curso de Biología General.
Victor Vitoria
PROFESOR JANO
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★Significado
biológico
La meiosis es un sistema de
división celular gracias al cual se
reduce a la mitad la cantidad de
material genético en las cuatro
células descendientes que además
son todas genéticamente
diferentes.
Su significado biológico será, por
lo tanto la VARIABILIDAD
★ Localización
Lo más frecuente es que la meiosis
tenga lugar en células madre
diploides (2n) localizadas en las
gónadas (animales) o gametangios
(vegetales) que son los órganos
productores de gametos (n).
Precisamente, la meiosis es la
etapa fundamental en el proceso
de la formación de gametos o
gematogénesis.
En algunas especies haploides que
se reproducen sexualmente la
meiosis tiene lugar justo después
de la formación del cigoto (meiosis
cigótica). En otras especies son las
esporas las que entran en meiosis
(meiosis espórica).
No obstante la más frecuente es la
que produce gametos o meiosis
gamética.

LA PROFASE I
LEPTOTENO: es la primera etapa y
comienza, naturalmente con la
condensación de la cromatina para
formar cromosomas más
empaquetados
CIGOTENO: en esta etapa ocurre el
empearejamiento de los
cromosomas homólogos. Los
cromosomas homólogos son
aquellos cromosomas iguales
heredados del padre y de la madre.
Así, por ejemplo, el cromosoma nº1
heredado de la madre es el
homólogo del cromosoma nº 1
heredado del padre y videversa. A
la pareja de cromosomas
homólogos se le denomina
bivalente o tétrada y al
emparejamiento sinapsis
cromosómica
PAQUITENO: en este momento se
produce el fenómenos que más
variabilidad va a generar en las
células descendientes. Se trata del
SOBRECRUZAMIENTO o crossingover
que consiste en el
intercambio de material genético
entre cromátidas de cromosomas
homólogos. Dado que en cada
meiosis sucede en puntos
diferentes esto da lugar a que
prácticamente sea imposible
producir dos gametos iguales a lo
largo de la vida de un individio.
DIPLOTENO: en esta etapa se ha
terminado el sobrecruzamiento
pero se aprecia los puntos de
intercambio entre cromosomas.
Estos puntos visibles se denominan
QUIASMAS.
DIACINESIS: es la última etapa de
la profase I que termina con la
desaparición de la membrana
nuclear.
ETAPAS DE LA MEIOSIS
La meiosis son divisiones celulares consecutivas sin que haya un
periodo S de duplicación del ADN entre ambas.
Estas divisiones reciben el nombre de División Meiótica I y División
Meiotica II. Esta última es exactamente igual que una mitosis sólo
que tiene lugar sobre células con la mitad de cromosomas.
DIVISIÓN MEIÓTICA I
Consta de las mismas etapas que la mitosis pero los procesos
celulares que ocurren en cada una de ellas son diferentes
PROFASE I: se amplía en la columna de la izquierda. En esta etapa se
produce la mezcla de información genética o RECOMBINACIÓN entre
los cromosomas heredados del progenitor masculino y del progenitor
femenino.
METAFASE I: en esta etapa los bivalentes se sitúan en el ecuador de
la célula y es importante hacer notar que su disposición es al azar, es
decir, no todos los cromosomas paternos se orientan hacia un polo ni
todos los maternos al otro. Esta disposición al azar es el segundo
factor que genera variabilidad en la meiosis (= que las células
resultantes sean diferentes)
ANAFASE I: es la fase en la que se reduce a la mitad el matarila
genético ya que son cromosomas con dos cromátidas los que viajan a
cada polo celular. De este modo, cada futura célula hija recibirá la
mitad de los cromosomas. En el caso del ser humano viajarían 23
cromosomas a cada polo.
TELOFASE I: es similar a la telofase de la mitosis en la que en cada
polo celular se descondensan los cromosomas y se forma una
membrana nuclear alrededor de ellos.
A continuación se produciría la citocinesis que generará dos células
hijas haploides, es decir, con “n” cromosomas y en ese caso con dos
cromátidas cada uno.
Cada una de laas dos células hijas entrará en la II división meiótica
que como se ha dicho líneas arriba es como una mitosis. Por lo tanto
el resultado serán cuatro células hijas cada una también con “n”
cromosomas pero, en este caso, con una cromátida por cromosoma.
Conviene recordar que en la segunda división meiótica lo que va a
viajas a cada polo va a ser una cromátida por cromosoma.
Al final de la meiosis se obtendrán cuatro células cada una con n
cromosomas pero con una cromátida por cromosoma.

IMÁGENES DE APOYO

El metabolismo
celular
Célula: unidad fisiológica

Los tipos básicos
Segun tipo reaccion
INTERRELACIÓN
Anabolismo
Catabolismo
Biosintesis
Oxidacion
¿Se usa lo producido en el catabolismo en el anabolismo?
ATP

LA PRODUCCIÓN DE ATP
Anabolismo
consume
catabolismo
produce

MÁS CLASIFICACIONES DE METABOLISMOS
Segun origen materia organica
Según el consumo de oxígeno
HETERÓTROFOS
AUTÓTROFOS
AEROBIOS
ANAEROBIOS
¿Qué tipo de metabolismo tiene el ser humano?
Inorgánico
Orgánico
Anaerobios facultativos

FOTOSÍNTESIS

Acetil CoA
La respiración celular
Glucolisis
El Acetil CoA es la molécula central del catabolismo
y e´
Ácidos
grasos
Fosforilación
oxidativa