Es la disciplina encargada del estudio del conjunto de reacciones químicas principalmente relacionadas con el material genético y que permiten mantener las células con vida.
Componentes Químicos (Protoplasma) de la Célula
- Agua (la más abundante)
- Proteínas (la segunda más abundantes)
- Ácidos Nucleicos
- Lípidos
- Glúsidos (carbohidratos)
- Iones o Electrolitos.
Agua: Su función más importante dentro de la célula es mantener disponible los diferentes compuestos que le proveen energía a la célula y le permite formar diferentes estructuras, además permite que se lleven a cabo las reacciones enzimáticas.
Proteínas: Están formadas por cadenas largas de aminoácidos. Se encuentran de dos formas: Proteínas Estructurales y Proteínas Funcionales.
Los aminoácidos de las estructurales están unidos de manera lineal. Se encargan de formar fibras y filamentos en el interior de la célula, con la finalidad de dar soporte estructural, de ahí su nombre. Son como las varillas, inmóviles, no permiten que la célula pierda su forma. Forman principalmente tres organelos: Microfilamentos, Microtúbulos y FIlametos Intermedios.
Las funcionales tienen estructura globular. Las principales son las enzimas.
Las enzimas son proteínas encargadas de realizar las reacciones químicas.
Ácidos Nucleicos: Son las moléculas que representan el material genético y su función es dirigir todas las funciones que ocurren en la célula, principalmente la formación de proteínas. Hay dos grandes tipos: ADN y ARN. El ADN da las ordenes y el ARN las transmite.
Lípidos: (Grasas) Sustancias insolubles en agua y solubles en disolventes no polares. Son reservas de energía. Principalmente se encarga de formar membranas. Hay tres grandes principales: Colesterol, Fosfolípidos y Trigliceridos.
Trigliceridos son los que actúan como energía de reserva (grasa que se acumula)
Colesterol y Fosfolípidos actúan para formar membranas.
La única célula en la que el agua no es el principal componente son las células de grasa, los Adipositos. En éstos el principal componente son los Trigliceridos. En los Adipositos, del 95-98% son trigliceridos, grasa, el núcleo es muy pequeño.
LDL: Colesterol malo, va del hígado a los tejidos.
HDL: Colesterol bueno, va de los tejidos al hígado.
El colesterol se encarga de sintetizar la Vitamina D, las Sales Biliares y Hormonas Sexuales (Estrógeno y Testosterona, encargada de las características sexuales secundarias de las mujeres y los hombres, respectivamente).
Las Sales Biliares permiten degradar las grasas para que se absorban.
Vitamina D: sirve para absorber calcio en los intestinos.
Fosfolípidos su función es estructural y son los principales encargados de la formación de membranas.
Glúsidos: (Carbohidratos) Casi no tienen función estructural, sino que se encarga de proporcionar energía inmediata a la célula. Si una célula quiere formar una proteína de manera instantánea a la célula. Si una célula quiere formar una proteína de manera inmediata utilizará como fuente de energía a los carbohidratos o glúsidos.
Forman el glucocaliz, una pequeña capa que permite al sistema inmunológico identificar las células de nuestro cuerpo.
Iones o Electrolitos: Son pequeñas partículas con carga eléctrica y una de sus funciones es actuar como coadyubante de las enzimas.
Coadyubante es como un reactivo. Es parte de la "Teoría de la llave". Un ión o electrolito activa a la enzima para que empiece a trabajar.
Permiten la formación de los impulsos eléctricos especialmente en las células del sistema nervioso y también en el músculo.
Ejemplo:
Potasio (K+)
Magnesio (Mg+)
Fosfato (PO4+)
Sodio (Na+)
Cloro (Cl-)
(Los signos van arriba de los símbolos de los elementos y los números son subíndices)
Célula
Se ven dos porciones importantes: Núcleo y Citoplasma.
La Membrana Celular separa el interior del exterior, también se llama Plasmalema. Separa el compartimiento intracelular del extracelular. También se llama Citoplasmática.
Membrana Nuclear es aquella que separa el núcleo del citoplasma.
Organelos Celulares
- Núcleo
- Ribosomas
- Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)
- Retículo Endoplasmático Liso (REL)
- Aparato de Golgi
- Mitocondria
- Lisosomas
- Peroxisomas
- Membrana Celular
- Citoesqueleto
- Moléculas de Adhesión
Núcleo: Tiene varios componentes estructurales: Membrana nuclear, Lámina Nuclear, Nucleolo y Cromatina.
Membrana Nuclear: Es una doble capa lípidica (doble membrana de lípidos) con la presencia de pequeños poros en ella. Los poros son para entrada y salida de moléculas. Los únicos organelos con doble membrana son las Mitocondrias y el Núcleo.
Lámina Nuclear: Es una red entrecruzada de proteínas. La cual le proporciona soporte estructural al núcleo y es la encargada de permitir la división del núcleo durante la división celular.
Nucleolo: Su función es ensamblar los ribosomas.
Cromatina: Mezcla de Proteína y ADN en el interior de la célula cuando no hay división celular. Si hay división, se convierten en cromosoma. Histonas son las proteínas presenten en las cromatinas que están mezcladas con el ADN.
Ribosomas: Están formados por dos subunidades: Subunidad Mayor (60s) y Subunidad Menor (40s).
Los números representan la capacidad de condensación.
Algunos están libres en la célula, otros están pegados al RER.
Son los principales encargados de formar las proteínas que van al núcleo, las mitocondrias y los peroxisomas.
Casi siempre un grupo de ribosomas sintetiza las proteínas, a éste grupo se le llama Polisomas.
Retículo Endoplásmico Rugoso (RER): Es una membrana aplanada a manera de discos con ribosomas incrustados en su pared.
Se encarga de sintetizar proteínas pero éstas se dirigen fuera de la célula, Lisosomas y la Membrana Celular.
Retículo Endoplásmico Liso: El retículo endoplasmático es un complejo sistema de membranas dispuestas en forma de sacos aplanados y túbulos que están interconectados entre sí compartiendo el mismo espacio interno.
En el retículo endoplasmático liso se sintetizan numeroso lípidos de las membranas, es un centro metabólico de destoxificación, almacén de calcio, etcétera.
Aparato de Golgi (AG): El Aparato de Golgi (AG) es un sistema mixto de cisternas apiladas y de vesículas que se localiza en el citoplasma de las células.
Una célula contiene más de un AG y puede llegar ha haber hasta 50.
Hay varias diferencias entre el Aparato de Golgi y el retículo endoplásmico rugoso:
- Las cisternas del AG están muy próximas entres si, las del RER están más separadas.
- Las cisternas del RER forman complejos que se extienden por gran parte del citoplasma, mientras que las cisternas del AG ocupan un espacio discreto del citoplasma
- El AG contiene vesículas asociadas , el RER no.
- Las membranas de las cisternas del AG no se asocian a ribosomas por lo que presentan un aspecto menos granuloso y oscuro que las de las cisternas del RER.
- Las cisternas del AG no están comunicadas entre sí.
Consta de una cara Cis, la más próxima al núcleo (N).
una región medial y una cara trans, la más alejada del núcleo.
una región medial y una cara trans, la más alejada del núcleo.
La principal función del aparato de Golgi es la secreción de las proteínas producidas en los polisomas del retículo endoplasmático rugoso, las cuales se incorporan por la cara ‘cis’ procedentes de las vesículas de transición. A continuación emigran a la cara "trans"; desde aquí pasan a las vesículas secretoras para ser eliminadas por un proceso de exocitosis al medio extracelular. En este proceso las membranas de las vesículas se fusionan con la membrana plasmática, de tal forma que ésta se regenera.
Mitocondrias: son organelos granulares o filamentosos que se encuentran en el citoplasma de las células.
Aproximadamente el 90% de la energía se mantiene gracias a las reacciones químicas mitocondriales. Por ello se les llama: La central de energía de la célula. Producen ATP.
Está rodeada por dos membranas:
- La exterior: es lisa y encierra al organelo.
- La interior: se dobla en pliegues o dobleces, llamados crestas mitocondriales.
Las Mitocondrias son más abundantes en las células con actividad metabólica intensa y aquí ocurren la mayor parte de las actividades respiratorias de la célula.
Lisosomas: son vesículas procedentes del Ap. De Golgi que contienen enzimas digestivas como hidrolasas ácidas.
Son organelas esféricas u ovalados que se localizan en el citosol, de tamaño relativamente grande, los lisosomas son formados por el retículo endoplasmático rugoso (RER) y luego empaquetados por el complejo de Golgi.
El pH es de 5 en el interior del lisosoma. Para mantener este pH, los lisosomas poseen en su membrana una proteína transmembrana que bombea protones hacia el interior del lisosoma. El pH 5 es el óptimo para la actuación de las enzimas.
Las enzimas lisosomales son capaces de digerir partículas grandes como por ejemplo bacterias y también otras sustancias que entran en la célula ya sea por fagocitosis, u otros procesos de endocitosis.
Tipos: Los lisosomas primarios son aquellos que sólo contienen las enzimas digestivas, mientras que los lisosomas secundarios, por haberse fundido con una vesícula con materia orgánica, contienen también sustratos en vía de digestión: vacuolas digestivas oheterofágicas, cuando el sustrato procede del exterior, y vacuolas autofágicas, cuando procede del interior.
Funciones lisosomales:
Los lisosomas participan en la muerte celular. Contribuyen a la desintegración de células de desecho. Queda entonces un espacio que puede ser ocupado por otra célula nueva.
Peroxisomas: Es el organelo celular en el que asientan algunas vías del metabolismo lípidico y de algunos aminoácidos y, de forma destacadas, numerosas actividades enzimáticas de tipo exidasa.
Contiene una matriz más o menos finamente granulada, en la que se encuentra una masa relativamente densa denominada nucleoide.
Tiene una esructura muy regular similar a un cristal con aspecto variable.
El análisis bioquímico muestra la presencia de peroxidasa, catalasa, uratooxidasa y aminoácidooxidasa, es decir, enzimas.
Produce catabolismo de ácidos grasos de cadena larga, ácidos pipécolicos, dicarboxílicos y biliares.
Membrana Celular: la membrana celular, plasmática o citoplasmática es una estructura laminar formada principalmente por lípidos y proteínas que recubre a las células y define sus límites.
Los lípidos forman una capa fina que impermeabiliza la membrana del medio externo, funcionando como una barrera firme para las sustancias hidrosolubles.
Las proteínas se encuentran suspendidas individual o grupalmente dentro de la estructura lipídica y se encargan de formar canales que permiten el ingreso de ciertas sustancias de manera selectiva.
Moléculas de Adhesión Celular (MAC): Las moléculas de adhesión celular son glicoproteínas que se encuentran en la superficie de la mayoría de las células, median la adhesión célula a célula o la adhesión de la célula con la matriz extracelular Por ser receptores fluctúan entre estados de alta y baja afinidad con sus respectivos ligandos, los que tienen características de especificad para cada molécula de adhesión.
Todas las moléculas estructuralmente tienen un dominio extracelular, un dominio transmembrana, y un dominio intracelular.
Las moléculas de adhesión al unirse a su ligando o receptor específico, producen un cambio conformacional en el dominio extracelular que afecta la función de las células, produciendo cambios intracelulares en el citoesqueleto o en su composición química.
Las moléculas de adhesión comprende cuatro grandes familias:
a. receptores de la familia de integrinas,
b. receptores de la superfamilia de inmunoglobulinas,
c. receptores de la familia de las selectinas y
d. receptores de la familia de las cadherinas.
Glicoproteínas: Son proteínas con cadenas de azúcar ligadas a ellas.
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