Biología Celular: Composición y Funciones

Biología Celular - Bloque 1: Introducción

• La unidad didáctica 2 se centra en la composición de las células.
• Se divide en secciones sobre moléculas celulares, membranas celulares y ácidos nucleicos.

2.1 Moléculas de las células

• Las células son estructuras complejas y variadas, capaces de replicarse y realizar una amplia gama de tareas especializadas en organismos pluricelulares.
• Las células están compuestas principalmente por agua, iones inorgánicos y moléculas orgánicas (con carbono).

El Agua

• Representa el 70% (o más) de la masa celular.
• Es una molécula polar, lo que le permite formar enlaces de hidrógeno entre sí y con otras moléculas polares, o interactuar con iones cargados positiva o negativamente.
• Los iones y las moléculas polares son solubles en agua (hidrófilas).
• Las moléculas no polares son escasamente solubles en agua (hidrófobas).

Iones Inorgánicos

• Representan aproximadamente el 1% de la masa total de la célula.
• Juegan un papel importante en numerosos aspectos del metabolismo celular y en algunas funciones celulares.
• Algunos iones inorgánicos importantes son Na+, K+, Mg2+, Ca2+, HPO42-, Cl-, y HCO3-.

Moléculas Orgánicas

• Constituyen entre el 80% y el 90% del peso seco de las células.
• Incluyen carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Estas macromoléculas están formadas por la polimerización de precursores de bajo peso molecular.

2.1 A) Carbohidratos

• Los monosacáridos son los nutrientes principales de las células.
• Los polisacáridos son formas de reserva de azúcares y componentes estructurales celulares.
• Los polisacáridos actúan como marcadores para diversos procesos de reconocimiento celular (incluida la adhesión celular y el transporte de proteínas).
• La fórmula básica de los monosacáridos es (CH₂O)n.
• El azúcar de 6 carbonos (glucosa) es la principal fuente de energía en las células.
• Otros azúcares simples pueden tener entre 3 y 7 carbonos.
• Los azúcares con 5 o más carbonos pueden formar estructuras anulares (a o β) según la configuración del C1.
• Los monosacáridos se unen mediante enlaces glicosídicos para formar oligosacáridos o polisacáridos (como el almidón y el glucógeno).
• La celulosa es otro polisacárido importante, con función estructural en las paredes celulares vegetales.

2.1 B) Lípidos

• Los lípidos cumplen funciones como fuente de energía, componentes de membranas celulares y en la señalización celular (como hormonas esteroideas).
• Los ácidos grasos son moléculas largas de hidrocarbonos con un grupo carboxilo terminal.
• Los ácidos grasos saturados no tienen dobles enlaces entre átomos de carbono, mientras los insaturados los tienen.
• Los lípidos más simples son los ácidos grasos, consistentes en largas cadenas hidocarbono con un grupo carboxilo en el extremo.
• Los triglicéridos son un tipo de lípido formado por la unión de una molécula de glicerol a tres ácidos grasos,
• almacenados en gotas de grasa citoplasmática.
• Los fosfolípidos son componentes principales de las membranas celulares; tienen una cabeza polar hidrofílica y dos colas hidrofóbicas.
• El colesterol también es un componente importante de las membranas; ayuda en la fluidez de la membrana. Diversos fosfolípidos como fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidilinositol y esfingomielina son los principales componentes de membranas celulares.

2.1 C) Ácidos nucleicos

• Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) son las principales moléculas de información de las células.
• El ADN contiene la información genética en las células eucariotas, principalmente en el núcleo.
• Existen diferentes tipos de ARN (ARNm, ARNr, ARNt) que cumplen funciones en la expresión génica y la síntesis de proteínas. Diversos tipos de ARN no codificantes cumplen otras funciones esenciales tales como el procesamiento y transporte de ARN como de proteínas.
• Los nucleótidos están compuestos de una base nitrogenada, un azúcar (pentosa) y uno o más grupos fosfato.
• El ADN y el ARN son polímeros de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster.

2.1 D) Proteínas

• Las proteínas son polímeros de aminoácidos (aa)
• Cada aa tiene una cadena lateral característica (R) que define sus propiedades. Existen 20 aa distintos.
• Se clasifican en aminoácidos no polares, polares, básicos y ácidos, según la naturaleza de la cadena lateral (R).
• Los aminoácidos se unen mediante enlaces peptídicos para formar cadenas polipeptídicas.
• La secuencia de aminoácidos (estructura primaria) determina la estructura tridimensional de la proteína (estructura secundaria, terciaria y cuaternaria).
• La estructura tridimensional de las proteínas es esencial para su función. La determinación experimental de la estructura 3D se basa en la cristalografía de rayos X.

2.2 Membranas celulares

• Las membranas celulares separan el interior de la célula de su entorno y definen compartimentos celulares.
• Están compuestas por una bicapa lipídica.
• Las proteínas de membrana realizan funciones especializadas, incluyendo transporte, señalización y adhesión celular.