Biología Celular: Transporte de Sustancias

Biología Celular - Bloque 1: Introducción - Unidad Didáctica 2: Composición 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 fundamentalmente por: agua, iones inorgánicos y moléculas orgánicas (contienen carbono)

Moléculas de las células - El Agua

• Representa el 70% (o más) de la masa celular
• Es una molécula polar
• Forma enlaces o puentes de hidrógeno entre sí y con otras moléculas polares
• Puede interaccionar 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 medio acuoso (hidrófobas)

Moléculas de las células - Iones inorgánicos

• Representan el 1% (o menos) de la masa total de la célula.
• Participan en numerosos aspectos del metabolismo celular y juegan un papel importante en algunas funciones celulares
• Iones importantes que destacan: sodio (Na+), potasio (K+), magnesio (Mg2+), calcio (Ca2+), fosfato (HPO42-), cloro (Cl-), bicarbonato (HCO3-)

Moléculas de las células - Moléculas orgánicas

• Pertenecen a cuatro clases: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos
• Las proteínas, ácidos nucleicos y la mayoría de los carbohidratos (polisacáridos) son macromoléculas formadas por la polimerización de cientos o miles de precursores de bajo peso molecular: aminoácidos, nucleótidos o azúcares simples.
• Constituyen entre el 80% y el 90% del peso seco de la mayoría de las células

Moléculas de las células - Carbohidratos (A)

• Lo componen: azúcares simples (monosacáridos) y polisacáridos.
• Los monosacáridos son los nutrientes principales de las células, y su degradación proporciona energía y material inicial para la síntesis de otros compuestos celulares
• Los polisacáridos actúan como reservas de azúcares y como componentes estructurales de la célula, marcadores en variedad de procesos de reconocimiento celular, adhesión entre células y el transporte de proteínas entre células.
• La fórmula básica de los monosacáridos es (CH₂O)n
• El azúcar más importante es la glucosa, una fuente principal de energía
• Otros azúcares comunes tienen entre 3 y 7 carbonos, pero los azúcares con 3 a 5 carbonos son los más comunes
• Los azúcares con 5 o más carbonos pueden ciclarse en forma de estructuras anulares: alfa (α) y beta (β)
• Los monosacáridos se unen mediante reacciones de deshidratación para formar enlaces glicosídicos
• Los polímeros formados por pocos azúcares se denominan oligosacáridos
• Los polímeros formados por cientos o miles de azúcares se denominan polisacáridos
• Dos polisacáridos importantes son el glucógeno y el almidón que son formas de depósito de carbohidratos en células animales y vegetales, respectivamente.
• El almidón está compuesto por amilosa y amilopectina
• La celulosa está compuesta por moléculas de glucosa unidas mediante enlaces β(1→4), lo que la hace extremadamente resistente
• Los carbohidratos también participan en la señalización celular y en el reconocimiento celular

Moléculas de las células - Lípidos (B)

• Desempeñan funciones fundamentales en las células: proporcionan una importante fuente de energía, son el componente principal de las membranas celulares, participan en la señalización celular (como hormonas esteroideas).
• Los lípidos más simples son los ácidos grasos, consistentes en largas cadenas hidrocarbonadas, con un grupo carboxilo COO- en un extremo
• Los ácidos grasos se almacenan como triglicéridos, insolubles en agua
• Los triglicéridos se acumulan en forma de gota de grasa en el citoplasma
• El colesterol es una molécula anfipática que está compuesta de cuatro anillos hidrocarbonados, e intensamente hidrófoba pero el grupo hidroxilo (OH) la hace ligeramente hidrófila
• Las hormonas esteroides, como la testosterona y el estradiol, derivan del colesterol y juegan un papel importante en la señalización intercelular.
• Los fosfolípidos son los principales componentes de las membranas celulares, compuestos por dos moléculas de ácidos grasos y un grupo polar de cabeza

Moléculas de las células - Ácidos nucleicos (C)

• Son las moléculas principales de información de la célula
• El ADN desempeña un papel vital como material genético en las células eucariotas, ubicándose en el núcleo (y también en las mitocondrias)
• Existen distintos tipos de ARN, cada uno con funciones específicas en la célula - ARN mensajero: transporta información del ADN a los ribosomas - ARN ribosómico y ARN de transferencia: implicados en la síntesis de proteínas - Otras formas de ARN participan en el procesamiento y transporte, así como en reacciones químicas específicas - Regulan la expresión génica
• Los nucleótidos, bloques formadores de los ácidos nucleicos, también tienen funciones importantes en otros procesos biológicos
• El ATP es la principal fuente y transmisor de energía en la célula
• Algunos nucleótidos como el AMPc, funcionan como integrantes de rutas de señalización intercelular

Moléculas de las células - Proteínas (D)

• Son las macromoléculas más variadas, con miles de proteínas definidas en cada célula
• Las proteínas realizan una amplia gama de funciones - Constituyen componentes estructurales de células y tejidos. - Transportan y almacenan moléculas (e.g., hemoglobina transporta oxígeno) - Actúan como transmisores de información entre células (e.g., hormonas proteicas) - Proporcionan defensa ante infecciones (e.g., anticuerpos)
• Las proteínas están formadas por la unión de 20 aminoácidos diferentes mediante enlaces peptídicos.
• Los aminoácidos se clasifican en cuatro grupos principales según sus propiedades químicas: no polares, polares, básicos y ácidos.
• La secuencia de aminoácidos, la estructura primaria, determina la compleja estructura tridimensional de la proteína.
• Existen varios niveles de organización estructural, incluyendo: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.
• La estructura tridimensional de las proteínas es esencial para su función

Membranas celulares (2.2)

• Separan el interior de la célula de su entorno y definen compartimentos internos
• Compuestas por bicapas de fosfolípidos y proteínas.
• Las proteínas desempeñan funciones cruciales: transporte, receptores de membrana, interacciones entre células.
• Los lípidos de membrana son moléculas anfipáticas, con regiones hidrofílicas e hidrofóbicas, que forman una bicapa.
• La bicapa lipídica es fluida y bidimensional, donde las moléculas pueden rotar y moverse lateralmente.
• El colesterol regula la fluidez de la membrana.
• Existen proteínas integrales (que atraviesan la membrana) y periféricas (que se unen a la superficie de la membrana)
• El transporte a través de la membrana puede ser pasivo (sin gasto de energía) o activo (con gasto de energía) utilizando proteínas transportadoras o canales.

Este cuestionario explora el transporte pasivo y activo en las membranas celulares, así como la función de los lípidos y carbohidratos en las células. Las preguntas abordan los tipos de moléculas que pueden atravesar las membranas y la importancia del ATP en estos procesos. Evalúa tus conocimientos sobre la estructura y función de componentes celulares clave.