Biología Celular: Composición y Funciones

Son los componentes básicos de los carbohidratos y proporcionan energía a las células.

Forman estructuras y almacenan energía en las células.

Los iones son átomos o moléculas que tienen una carga eléctrica. Pueden ser positivo (catión) o negativo (anión).

Participa en la producción de energía y en el equilibrio ácido-base.

Importante para el equilibrio hídrico y la transmisión de impulsos nerviosos.

Importante para el equilibrio hídrico y la transmisión de impulsos nerviosos.

Esencial para el equilibrio hídrico y la función muscular.

Participa en la regulación del pH sanguíneo.

Las células son unidades básicas de la vida, capaces de replicarse y realizar funciones especializadas en organismos pluricelulares.

Es el componente principal de las células, constituyendo aproximadamente el 70% de su masa. Su naturaleza polar le permite formar enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares.

Las moléculas no polares tienden a minimizar su contacto con el agua y se agrupan entre sí. Un ejemplo son las grasas.

Moléculas polares que se disuelven fácilmente en agua, como la sal. Juegan un papel importante en el metabolismo celular.

Representan un pequeño porcentaje de la masa celular, pero son esenciales para muchas funciones celulares. Se encuentran en diferentes concentraciones dentro y fuera de la célula, regulando el equilibrio celular.

Las células están compuestas por moléculas orgánicas que contienen carbono. Estas moléculas son cruciales para las funciones celulares.

Son un grupo de moléculas orgánicas que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno, y proporcionan energía a las células. Ejemplos son el azúcar y el almidón.

Son moléculas orgánicas que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Cumplen diversas funciones, desde la construcción de tejidos hasta la defensa del organismo.

Un polisacárido formado por dos componentes, la amilosa y la amilopectina, que se encuentran en una proporción de 1:3. Ambos componentes están compuestos por residuos de glucosa unidos por enlaces glucosídicos a (1→4).

Un polisacárido no ramificado compuesto por unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos a (1→4). A veces se puede considerar cómo una estructura lineal.

Un polisacárido ramificado compuesto por unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos a (1→4) y a (1→6). Estas ramificaciones hacen que sea una estructura más compleja.

Un enlace que se forma entre monosacáridos, donde el carbono 1 de una molécula de glucosa se une al carbono 4 de otra molécula de glucosa.

Un enlace que se forma entre monosacáridos, donde el carbono 1 de una molécula de glucosa se une al carbono 6 de otra molécula de glucosa.

Un polisacárido que forma la pared celular de las células vegetales. Compuesto por moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos  (1→4), formando largas cadenas.

Un polisacárido compuesto por unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos  (1→4), pero en este caso los residuos de glucosa presentan una conformación .

La unión de los residuos de glucosa en la celulosa se realiza mediante enlaces  (1→4), lo que da como resultado largas cadenas que se empaquetan entre sí para formar fibras fuertes y resistentes.

Los carbohidratos, como los polisacáridos, pueden estar unidos a proteínas y actuar como señales para que las proteínas se dirijan a la superficie celular o a diferentes orgánulos celulares.

Los carbohidratos unidos a proteínas en la superficie celular actúan como marcadores que permiten el reconocimiento celular y las interacciones entre las células en los tejidos y organismos multicelulares.

Los lípidos son una fuente de energía crucial para el metabolismo celular.

Los lípidos forman una capa que delimita y protege a las células, creando la membrana celular.

Algunos lípidos actúan como hormonas esteroideas (por ejemplo, el estrógeno y la testosterona) o como mensajeros moleculares que transmiten señales dentro de la célula.

Los ácidos grasos son moléculas de lípidos simples, formados por una cadena de carbono con un grupo carboxilo en el extremo.

Los ácidos grasos saturados contienen solo enlaces simples entre los átomos de carbono, mientras que los ácidos grasos insaturados contienen uno o más dobles enlaces.

Las largas cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos son hidrofóbicas, es decir, que no se mezclan fácilmente con el agua.

Los nucleótidos son las unidades que forman los ácidos nucleicos (ADN y ARN). Están formados por una base nitrogenada, un azúcar pentosa y un grupo fosfato.

El ATP es una molécula que almacena y libera energía en las células, necesaria para muchos procesos vitales.

AMPc es una molécula que participa en la transmisión de señales dentro de las células, controlando procesos como el crecimiento y la división celular.

Las proteínas son polímeros de aminoácidos que se pliegan en estructuras tridimensionales para realizar diversas funciones.

Las proteínas realizan muchas funciones en las células y los tejidos, desde construir estructuras hasta transportar moléculas.

Los aminoácidos son las subunidades que forman las proteínas. Cada aminoácido tiene una cadena lateral única que determina sus propiedades.

La hemoglobina es una proteína en la sangre que transporta oxígeno a todas las células del cuerpo.

Los anticuerpos son proteínas que se unen a patógenos (como bacterias o virus) y ayudan a combatir las infecciones.

Las proteínas adoptan formas tridimensionales específicas que son esenciales para su función. Estas formas se determinan por las interacciones entre sus aminoácidos constituyentes.

Christian Anfinsen descubrió que la estructura tridimensional de una proteína está determinada por la secuencia de sus aminoácidos.

La cristalografía de rayos X es una técnica utilizada para determinar la estructura tridimensional de las proteínas. Se basa en el patrón de difracción de los rayos X al interactuar con la proteína.

La mioglobina es una proteína que transporta oxígeno en los músculos. Su estructura tridimensional fue determinada mediante cristalografía de rayos X por John Kendrew en 1958.

La estructura primaria de una proteína se refiere a la secuencia de aminoácidos en su cadena polipeptídica.

La estructura secundaria de una proteína se refiere a los patrones regulares de plegamiento local dentro de la cadena

La hélice alfa y la hoja beta son dos estructuras secundarias comunes en las proteínas. Se mantienen mediante enlaces de hidrógeno entre los grupos CO y NH de la cadena polipeptídica.

El plegamiento de proteínas es un proceso complejo que determina su forma tridimensional. A pesar de que se conocen los principios que rigen este proceso, predecir la estructura final de una proteína a partir de su secuencia lineal es imposible.

Es la fórmula general que describe la composición de los monosacáridos. Cada molécula de monosacárido posee una unidad de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) en una relación 1:2:1. Es decir, por cada átomo de carbono hay dos de hidrógeno y uno de oxígeno.

La glucosa es un monosacárido con seis átomos de carbono y es una fuente de energía vital para las células. Representa el principal combustible metabólico y es la forma de azúcar que se utiliza en la respiración celular para generar energía para las funciones vitales.

Los monosacáridos con cinco carbonos o más pueden adoptar una forma circular. La glucosa, por ejemplo, se cicla creando una estructura hexagonal.

Para formar cadenas más largas, los monosacáridos se unen mediante un enlace glucosídico. Este enlace se forma cuando se elimina una molécula de agua (deshidratación).

Son polímeros formados por la unión de pocos monosacáridos (menos de 10). Estos se encuentran en variadas estructuras celulares, como en las membranas de células.

Son polímeros formados por la unión de muchos monosacáridos. Sostienen funciones estructurales y de almacenamiento de energía en las células.

El glucógeno sirve como principal reserva de energía para las células animales. Se almacena en el hígado y los músculos. El almidón es la reserva de energía principal en las plantas.

El enlace glicosídico se forma entre el carbono 1 de una molécula de glucosa y el carbono 4 de la segunda glucosa. Esto da lugar a una estructura repetitiva.

Son el componente principal de las membranas celulares, formando una capa que delimita y protege a la célula, y también participan en la señalización celular como hormonas o mensajeros moleculares.

Son moléculas con largas cadenas hidrocarbonadas que funcionan como fuente de energía. Pueden ser saturados (sin dobles enlaces) o insaturados (con dobles enlaces).

Son importantes para el reconocimiento celular y las interacciones entre las células en los tejidos y organismos multicelulares, actuando como marcadores en la superficie celular.

Pueden ser esteroideas (como el estrógeno o la testosterona) o mensajeros celulares que transmiten señales dentro de la célula.

Sirven como marcadores en la superficie celular, desempeñando papeles en el reconocimiento y en las interacciones entre células.

Los aa. no polares son hidrofóbicos, es decir, no les gusta el agua. Por esta razón, tienden a ubicarse en el interior de las proteínas, alejados del ambiente acuoso.

Los aa. polares pueden formar enlaces de hidrógeno con el agua, lo que los hace hidrofílicos o 'amantes del agua'. Estos aa. generalmente se encuentran en la superficie de las proteínas, en contacto con el ambiente acuoso.

Los aa. básicos tienen un pH alto y una carga positiva en su cadena lateral. Son hidrofílicos y pueden formar enlaces con moléculas con carga negativa.

Los aa. ácidos tienen un pH bajo y una carga negativa en su cadena lateral. También son hidrofílicos y pueden formar enlaces con moléculas con carga positiva.

La Gly es el aa. más simple, con una cadena lateral R = H. Otros aa. no polares como la Ala, Val, Leu e Ile tienen cadenas hidrocarbonadas de hasta 4 C.

La Pro tiene una cadena lateral que se une al grupo amino formando un anillo. Esto le da una flexibilidad única a la estructura de las proteínas.

La Ser, Thr y Tyr tienen grupos hidroxilo (OH) en sus cadenas laterales, que pueden formar puentes de hidrógeno. Asn y Gln tienen grupos amida (O=C-NH2).

Christian Anfinsen descubrió que la estructura tridimensional de una proteína está determinada por la secuencia de sus aminoácidos.

Las bicapas lipídicas son flexibles y permiten el movimiento de sus componentes (lípidos y proteínas) en el plano de la membrana.

La composición lipídica de la membrana, especialmente la longitud de las cadenas de ácidos grasos y la presencia de colesterol, influyen en la fluidez de la membrana.

El colesterol, con su estructura rígida, se inserta en la bicapa lipídica, limitando la movilidad de los fosfolípidos y aumentando la rigidez de la membrana.

Las membranas celulares están compuestas por lípidos, proteínas y carbohidratos. Los lípidos forman la bicapa lipídica, que es la estructura básica de la membrana.

Los fosfolípidos, los principales lípidos de membrana, tienen una cabeza hidrofílica (atraída por el agua) y una cola hidrofóbica (repelente al agua).

Las bicapas lipídicas se forman naturalmente porque las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos se agrupan en el interior de la bicapa, lejos del agua, mientras que las cabezas hidrofílicas se orientan hacia el exterior, en contacto con el agua.

La composición lipídica de las membranas varía según el tipo de célula y la función que desempeñan.

Las membranas plasmáticas de las células animales contienen mayor cantidad de colesterol que las membranas de plantas o bacterias.

Las proteínas también pueden estar ancladas a la membrana por lípidos que están ligados covalentemente a la cadena polipeptídica.

Las proteínas pueden estar ancladas a la vertiente citosólica de la membrana bien por la adición de un ácido graso de 14 C (ácido mirístico) a su extremo terminal, o por la adición de un ácido graso de 16 C (ácido palmítico) o de grupos prenilo de 15 ó 20 C a las cadenas laterales de los residuos de cisteína.

La permeabilidad selectiva de las membranas biológicas a las moléculas pequeñas permite a la célula controlar y mantener su composición interna.

Sólo las moléculas pequeñas no cargadas pueden difundir libremente a través de la bicapa de fosfolípidos.

Las moléculas pequeñas no polares, como el O2 y el CO2, son solubles en la bicapa lipídica y pueden cruzar fácilmente la bicapa lipídica.

Las moléculas polares pequeñas como el H2O, también pueden pasar libremente la membrana.

Las moléculas polares mayores (glucosa) o los iones cargados, son incapaces de difundir a través de la membrana plasmática.

Algunas proteínas de membrana pueden actuar como transportadoras de membrana para estas sustancias que no atraviesan la bicapa lipídica libremente.