INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

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INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

La química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios que esta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la química.

METODO CIENTÍFICO

El método científico es un proceso que tiene como finalidad establecer relaciones entre hechos para enunciar leyes y teorías que expliquen y fundamenten el funcionamiento del mundo.

El método científico predomina y se puede extrapolar a casi todas las ciencias ya que se basa en dos pilares fundamentales: la falsabilidad y la reproducibilidad:

• Falsabilidad. Cualidad que poseen las proposiciones, leyes o teorías (que el método científico considera como verdaderas) de ser reevaluadas como falsas.
• Reproducibilidad. Capacidad que posee un determinado conocimiento científico de ser replicado por otra persona y en otro momento bajo las mismas condiciones obteniendo el mismo resultado.

REPRODUCCIÓN CELULAR

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Se conoce como reproducción celular o división celular a la etapa del ciclo celular en la que cada célula se divide para formar dos células hijas distintas. Es un proceso que se da en todas las formas de vida y que garantiza la perpetuidad de su existencia, así como el crecimiento, la reposición de tejidos y la reproducción en los seres pluricelulares.

Tipos de reproducción celular

• Mitosis. Es la forma más común de división celular de células eucariotas. En este proceso, la célula replica su material genético completamente.
• Meiosis. Es un proceso más complejo, que produce células haploides (con la mitad de la carga genética), tales como las células sexuales o gametos, dotadas de variabilidad genética. 

Fases de la mitosis

• Interfase. La célula se prepara para el proceso de reproducción
• Profase. La envoltura nuclear comienza a romperse (hasta disolverse paulatinamente).  
• Anafase. Los dos grupos de cromosomas (que son idénticos entre sí) se alejan gracias a los microtúbulos hacia los polos opuestos de la célula
• Telofase. Se forman dos nuevas envolturas nucleares. 
• Citocinesis. La membrana plasmática estrangula la célula y la divide en dos.

Fases de la meiosis

La meiosis involucra dos fases diferenciadas: meiosis I y meiosis II. 

Meiosis I.  Conocida como fase reductiva, resulta en dos células con la mitad de la carga genética 

• Profase I. Los cromosomas homólogos se separan y la envoltura del núcleo desaparece.
• Metafase I. Cada cromosoma, compuesto por dos cromátidas cada uno, se alinea sobre el plano medio de la célula 
• Anafase I. Los cromosomas homólogos apareados se separan y se mueven hacia polos opuestos. 
• Telofase I. Uno de cada par de cromosomas homólogos está en cada polo. 

Meiosis II. Es la fase duplicativa: se dividen las células provenientes de la meiosis I, lo que resulta en la duplicación del ADN.

• Profase II. Los cromosomas se condensan. La envoltura del núcleo desaparece.
• Metafase II. Los cromosomas se alinean sobre los planos medios de sus células.
• Anafase II. Las cromátidas se separan y se mueven hacia polos opuestos.
• Telofase II. Las cromátidas que llegan a cada polo de la célula son ahora los cromosomas.  Cada célula haploide resultante tiene una diferente combinación de genes.

DIFUSIÓN

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Es el proceso de transporte de las sustancias de las células del interior al exterior y viceversa, con el propósito de igualar sus magnitudes en cuanto a densidad, temperatura, etc.

Puede hablarse de difusión simple cuando cualquier lugar de la membrana celular sirve para que la sustancia pase libremente por ella. Cuando se requiere la participación de una proteína en el proceso para diluir la sustancia, se habla de una difusión facilitada.

Diálisis

Es el proceso de separación de las sustancias de distinta densidad para que su transporte a través de la membrana celular sea posible.

Endocitosis

Ocurre cuando se forma una vacuola con el material a transportar hacia el interior de la célula. Existen tres tipos: fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptores.

EXCRECIÓN CELULAR

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La excreción celular es el proceso mediante el cual las células expulsan, a través de su membrana, las sustancias de desecho o tóxicas. El dióxido de carbono, el agua y el amoniaco son las sustancias de desecho que, por lo general, producen las células. 

Cómo se produce la excreción celular

Este proceso se puede dar por:

Ósmosis:

Durante este proceso, el agua (o el líquido de desecho), atraviesa una membrana semipermeable.

La osmorregulación revela su importancia cuando se analizan estas tres condiciones:

• Si el citoplasma es hipertónico
• Si el citoplasma es hipotónico
• Un citoplasma isotónico

RESPIRACIÓN CELULAR

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La respiración celular es el proceso por el cual la célula obtiene energía a partir de azúcares u otras moléculas orgánicas, al reaccionar los carbonos e hidrógenos en presencia de oxígeno.

El resultado de la respiración celular es dióxido de carbono, agua y adenosintrifosfato ATP. 

El dióxido de carbono se elimina de la célula, y el ATP es la molécula que la célula utiliza como energía química para realizar sus funciones.

La respiración celular consiste en varias reacciones químicas que tienen lugar en el citoplasma y en la mitocondria. Las reacciones químicas son llevadas a cabo por enzimas, proteínas especializadas en cada reacción.

Etapas de la respiración celular

La respiración celular consta de una serie de reacciones que se pueden agrupar en tres etapas.

1. Glucólisis o glicólisis es la primera etapa de la respiración. Se produce en el citoplasma de la mayoría de las células. 

2. Ciclo del ácido cítrico es la segunda etapa de la respiración celular que se lleva a cabo en la mitocondria de las células eucariotas. 

3. Fosforilación oxidativa es la etapa final de la respiración celular donde participa directamente el oxígeno.

Tipos de respiración celular

Los procesos de la respiración celular dependen de la participación del oxígeno.

Respiración aeróbica

En la respiración aeróbica, el piruvato, que fue producido en la glicólisis a partir de azúcares en el citosol, es transportado a la mitocondria en las células eucariotas. 

Respiración anaeróbica

Es la respiración celular en ausencia de oxígeno. La respiración anaerobia empieza con la transformación de la glucosa a través de la glicólisis, al igual que la respiración aeróbica. Sin embargo, el piruvato pasa a ser transformado en otros compuestos por medio de fermentación.

La respiración anaeróbica produce mucha menos energía que la respiración en presencia de oxígeno.

NUTRICIÓN CELULAR

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La nutrición celular comprende el conjunto de procesos mediante los cuales las células intercambian materia y energía con su medio. Las partículas sólidas que han ingresado en la célula por endocitosis están formadas por moléculas cuyos átomos están unidos entre sí por enlaces químicos.

El proceso de digestión, la absorción de nutrientes, el metabolismo y la obtención de energía son procesos vitales para mantener nuestras células funcionando adecuadamente. Una alimentación equilibrada y suficiente es un factor importante para conseguir una nutrición celular adecuada.

La nutrición autótrofa: es aquella que produce su propio alimento; los seres autótrofos tienen la capacidad de sintetizar sustancias esenciales para sus metabolismos a partir de sustancias inorgánicas. La nutrición heterótrofa: necesita de otros organismos para subsistir.

¿Cómo ocurre la nutrición celular?

Existen  varias fases de la nutrición celular:

• Incorporación de sustancias: mediante estructuras específicas, como las vacuolas, las células llevan los nutrientes a su interior.

• Digestión de sustancias: una vez los nutrientes están dentro de la célula, en forma de vacuolas, son descompuestos en unidades aún más simples gracias a las enzimas

• Metabolismo: Tiene lugar en el citoplasma. Consiste en una serie de reacciones químicas que llevan a la producción de energía que necesita la célula para funcionar y, además, se sintetizan sustancias orgánicas esenciales para nuestro cuerpo. El metabolismo celular cuenta con dos procesos fundamentales:

• Catabolismo: con el oxígeno que incorporamos del medio y parte de la materia orgánica generada durante la digestión se produce la energía bioquímica. En este proceso también se generan compuestos que la célula tiene que expulsar porque son tóxicos, como el dióxido de carbono. El catabolismo también es conocido por el término de respiración celular.
• Anabolismo: con la energía creada y las sustancias orgánicas sencillas, se sintetizan grandes moléculas orgánicas.

• Eliminación de residuos: ya mencionamos que en las fases anteriores no solo se producen sustancias y energías indispensables para la vida, sino además compuestos que pueden resultar tóxicos y que se expulsan al exterior a través de la membrana celular.

TRANSPORTE ACTIVO

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El transporte activo es el transporte de moléculas a través de la membrana celular utilizando proteínas transportadoras y energía procedente de procesos metabólicos en forma de ATP.

Las proteínas transportadoras son proteínas de membrana que permiten el paso de moléculas específicas a través de la membrana celular. Se utilizan tanto en la difusión facilitada como en el transporte activo.

En el transporte activo, las proteínas transportadoras utilizan ATP para cambiar su forma conformacional, lo que permite que una molécula unida atraviese la membrana en contra de su gradiente químico o eléctrico. En cambio, en la difusión facilitada, el ATP no es necesario para cambiar la forma de la proteína transportadora.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR

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Funciones de la membrana celular

- Sirve como elemento de sostén y protección

- Constituye un elemento de selección de sustancias que deben entrar y salir de la célula.

- Es permeable, quiere decir que deja pasar líquidos y gases a través de sus poros.

- Acumula sustancias que defienden a la célula de infecciones

Transporte de sustancias a través de la membrana celular

Se realiza por movimiento de entrada y salida de moléculas, la importancia de estos movimientos radica en que permite eliminar los desechos e ingresar los nutrientes para el correcto funcionamiento de la célula

Existen dos tipos de transporte: pasivo y activo

Transporte pasivo: no requiere ningún gasto energético por parte de la célula, y consiste en la difusión de una sustancia a través de la membrana a favor de su gradiente de concentración.  

ESTRUCTURA CELULAR

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La célula cuenta con diferentes estructuras que le permiten llevar a cabo sus actividades básicas, entre ellas están la membrana celular, el citoplasma y el núcleo.    

La estructura celular se refiere a las partes o componentes que posee una célula y cómo están organizadas. Aunque existen muchos tipos de células especializadas (en organismos multicelulares como los humanos y las plantas), la estructura de la célula se diferencia principalmente entre los dos tipos de células básicas que existen: procariotas y eucariotas.

MEMBRANA CELULAR

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En la clase de hoy aprendimos sobre la membrana celular, deben escribir lo consignado en el blog, y realizar la tarea.

La membrana celular es un fina envoltura exterior de la célula; es una capa delgada que cubre y delimita la célula, y permite comunicarse e intercambiar materiales con su medio ambiente. A través de la membrana, entran a la célula los nutrientes y el agua y salen las sustancias de desechos.

La membrana celular está compuesta por un doble capa de lípidos, proteínas y carbohidratos.

Los lípidos: debido a la característica que tienen de no disolverse en el agua, separan a la célula del medio; así le permiten tener características propias, diferentes a las de su entorno.

Las proteínas: forman poros a través de los cuales entran y salen sustancias.

Los carbohidratos: se encargan del reconocimiento de moléculas que llegan a la célula, de esta forma, le permiten relacionarse con su entorno.

En las células vegetales, la membrana está cubierta y reforzada por una estructura llamada pared celular.

Pared celular: es la que da rigidez a los tejidos vegetales, por lo cual las plantas pueden crecer muchos metros de altura sin doblarse.

TAREA: 

1- Consulta en el diccionario el significado de las palabras proteína y celulosa. Escribe una oración con cada una de ellas

2- Los poros de la membrana celular permiten el intercambio de sustancias. Para la célula ¿ qué importancia tiene esta función?

3- Las células animales no tienen pared celular. si tuvieran, ¿ qué dificultades presentarían los animales?

TEMAS PRIMER PERIODO

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Temas

- La membrana celular

Estructura 

Funciones

Transporte de sustancias a través de la membrana.

-Funcionamiento celular

Nutrición celular

Respiración celular

Excreción celular

Reproducción celular

-Introducción a la química

Método científico.

Desarrollo histórico de la química.

¿Qué es la química?

Ramas de la química

Reconocimiento laboratorios del área de ciencias.

-Fuerza

Medida de la fuerza

El equilibrio de los cuerpos

El principio de inercia

Relación entre fuerza, masa y aceleración

La fuerza de rozamiento

Efectos de la fuerza

Peso y masa