CÉLULA

Descubrimiento de la célula

Robert Hooke: Empleó la palabra célula para definir los espacios vacíos que encontró en el corcho.

Antonie van Leeuwenhoek: Descubrió microbios en el agua.

H. Dutrochet: Postuló que las plantas y animales están formados por células.

Robert Brown: Identificó el núcleo celular.

Jan E Purkinje: Acuñó el término de protoplasma.

Boveri: Describió el centriolo.

Altmann: Señaló lo que son las mitocondrias.

Camillo Golgi: Descubrió el aparato de Golgi.

De Duve: Descubrió los lisosomas.

Células procariotas

Muy pequeñas.

Núcleo no delimitado por membrana.

El ADN se encuentra en un único cromosoma.

Con plásmido (fragmento circular de ADN que utiliza los ribosomas de la célula, el ARN y las enzimas para sintetizar proteínas y duplicarse.

Organelos transitorios (si están presentes).

Inmoviles o con flagelos simples.

Células eucariotas

Generalmente grandes.

Núcleo delimitado por una membrana.

El ADN se encuentra en varios cromosomas.

Sin plásmido.

Organelos permanentes (cloroplastos o mitocondrias con membranas).

Cilios o flagelos complejos (si se presentan).

Pared celular de quitina o celulosa (hongos y plantas).

Estructura celular

Citoplasma: Región entre la membrana y el núcleo. En el citoplasma se realiza la mayor parte de las funciones metabólicas.

Citoesqueleto: Firmado por microfibrillas y microtúbulos que sostienen a la célula.

Membrana celular: Cubierta externa que protege y define a la célula. Regula la entrada y salida de sustancias (transporte celular). 1. Transporte pasivo: Las sustancias pasan de un lado a otro debido a las diferencias de

concentraciones (de mayor a menor concentración). No requiere energía. (Difusión y ósmosis)

2. Transporte activo: Las partículas se mueven en contra del gradiente de concentración. Requiere suministros energéticos (ATP).

Pared celular: Exclusivo de plantas (celulosa) y de hongos (quitina). Proporciona rigidez, forma y sostén a las células.

Núcleo: Contiene los cromosomas y el nucléolo. Controla la herencia (ADN). Dirige la división celular.

Centriolos: Filamentos formados por nueve pares de microtúbulos. Forman cilios y flagelos.

Retículo endoplásmico: Red membranosa que comunica la membrana celular con el núcleo. 1. R. e. liso: Síntesis y transporte de lípidos. 2. R. e. rugoso: Síntesis de proteínas.

Ribosomas: Granulos densos formados de ARN. Sintetizan proteínas.

Aparato de Golgi: Continúa al retículo endoplásmico. Almacena, modifica y empaca sustancias secretables.

Lisosomas: Estructuras esféricas que contienen enzimas digestivas. Degradan y digieren nutrientes, bacterias, organelos dañados, etc.

Vacuolas: Huecos en el citoplasma. Almacenan diversas sustancias y liberan excesos de agua.

Mitocondrias: Cuerpos ovoides de doble membrana. Contienen ADN, ribosomas y sustancias requeridas para la respiración. En ellas se produce la energía (ATP) necesaria para llevar a cabo las funciones celulares.

Cloroplastos: Exclusivos de células vegetales. Tienen doble membrana y contienen clorofila. En ellos se efectúa la fotosíntesis.

Plastidos: Exclusivos de células vegetales. Tienen doble membrana y contienen pigmentos que proporcionan color a las plantas. Algunos almacenan almidón (amiloplastos), lípidos (oleoplastos) o proteínas (proteínoplastos).

Carbohidratos

Compuestos formados por C, H y O. Se consideran derivados aldehídicos y cetónicos de alcoholes polivalentes. Se absorben rápidamente y constituye n la principal fuente de energía celular.

Monosacaridos: Azúcares simples (fructuosa, galactosa, glucosa)

Disacáridos: Azúcares complejas. 1. Sacarosa = Glucosa + fructuosa 2. Lactosa = Glucosa + galactosa 3. Maltosa = Glucosa + glucosa

Polisacáridos: Tres o más azucares. 1. Almidones = 10-20% amilasa + 80-90% amilopectina (son la formas de almacenamiento

más importantes de las células vegetales. 2. Celulosa = Sirve de sostén a las plantas. Son poco digeribles. 3. Glucógeno = Almacen de carbohidratos en los animales.

Lípidos

Compuestos oleosos. Almacenan grandes cantidades de energía. Son insolubles en agua y solubles en compuestos orgánicos. Son reservas energéticas, aislantes térmicos y agentes protectores (presentes en las membranas celulares).

Cada molécula de grasa está formada por una molécula de glicerina (glicerol) y tres de ácido graso (palmitato = aceite de palma; araquidato = de cacahuate; butírico = de mantequilla; oleico = de oliva).

Fosfolípidos. Lecitina (yema de huevo), cefalina (tejido cerebral). Componentes de las membranas.

Esfingolípidos. Esfingomielinas (cerebro y tejido nervioso).

Glucolípidos. Cerebrosidos (sistema nervioso).

Esteroides. Colesterol, cortisol, hormonas sexuales (estradiol, progesterona, testosterona, androsterona), prostaglandinas (vitaminas A, B, D, E y K). Dan rigidez a la celula y evitan que se congelen.

Ceras. Forman cubiertas protectoras, lubricantes e impermeabilizantes.

Aminoácidos

Compuestos por un grupo carboxilo (COOH-) y un grupo amino (NH2-). Se unen por medio de enlaces

peptídicos para formar polipéptidos que formarán proteínas.

Existen 20 aminoácidos esenciales (no se sintetizan en el cuerpo). Glicina, alanina, cisteína, metionina, valina, lisina, leucina, arginina, isoleucina, histidina, fenilalanina, triptófano, prolina, ácido aspártico, serina, ácido glutámico, treonina, aspargina, tirosina y glutamina.

Proteínas

Polímeros formados por C, H, O y N. Algunos tienen P, S y Fe. Representan el 50% del peso seco de la célula.

Por su estructura están las:

Proteínas fibrosas. En forma de cables o hebras (queratina y colágeno). Brindan soporte y componen tendones, piel y huesos.

Proteínas globulares. Con forma esférica (enzimas y anticuerpos).

Por su composición química:

Simples. Formadas por aminoácidos (albúmina = clara de huevo; globulinas = proteínas de defensa; escleroproteínas = colágeno).

Complejas. Formados por aminoácidos y un grupo prostético.

La desnaturalización (desarreglo de la secuencia producido por cambios en el pH o la temperatura) puede ocasionar graves daños a la salud.

Desempeñan funciones:

Estructurales. Colágeno, elastina y queratina.

Catalizadoras. Enzimas

Hormonales. Insulina y oxitocina.

Defensivas. Globulinas.

Contráctiles. Miosina y actina.

Transporticias. Hemoglobina.

Coagulantes. Fibrina.

Reservales. Albúmina, caseína, ferritina.

Divisionales. Histonas.

Neurotransmisoras. Encefalina y endorfina.

Ácidos nucleicos

Polímeros formados por nucleótidos (azúcar + fosfato + base nitrogenada). Forman parte del código genético y ayudan a sintetizar proteínas. ADN y ARN.

Vitaminas

Nutrientes esenciales. Actúan como coenzimas (funciones catalíticas) y son usadas en las reacciones metabólicas.

B1. Tiamina. Forman coenzimas para el ciclo de Krebs. Su deficiencia produce beri-beri (desorden neurológico) e insuficiencia cardiaca.

B2. Riboflavina. Forman coenzimas para el transporte de electrones. Su deficiencia produce fisuras en la piel y queilosis (descamasión de labios y comisuras).

B5. Niacina. Forman coenzimas para el transporte de electrones (NAD, nicotin-adenin-dinucleótido, y NADP nicotin-adenin-dinucleótido-fosfato). Su deficiencia produce pelagra (alteraciones dérmicas y nerviosas).

B6. Piridoxina. Metaboliza aminoácidos y ácidos grasos. Su deficiencia produce trastornos nerviosos.

B12. Cianocobalamina. Madura los globulos rojos. Su deficiencia produce anemia.

C. Ácido ascórbico. Sintetiza colágeno y dentina. Su deficiencia produce escorbuto, debilidad y ostealgia.

K. Naftoquinona. Sintetiza factores de coagulación hepáticos. Su deficiencia produce coagulaciones sanguíneas pobres.

E. Tocoferol. Antioxidante, mantiene la resistencia a la hemolisis. Su deficiencia produce fragilidad de glóbulos rojos y membranas celulares deficientes.

D. Calciferol. Favorece la absorción de calcio. Su deficiencia produce raquitismo, huesos blandos y deformes.

A. Retinol. Forma pigmentos visuales y mejora la calidad dérmica. Su deficiencia produce xerolftalmia, problemas dérmicos y visión nocturna deficiente.

METABOLISMO CELULAR

Anabolismo

Producción de sustancias complejas a partir de sustancias sencillas, con un gasto energético (fotosíntesis y síntesis de lactosa).

Catabolismo

Descomposición de sustancias complejas para formar sustancias simples, con una liberación de energía (respiración e hidrolisis de lactosa).

Enzimas

Son proteínas que actúan como catalizadores (aumentan la velocidad de reacción).

Fotosíntesis

Proceso por el cual los organismos autótrofos vegetales convierten la energía solar en energía química.

6 CO2 + 6 H2O + energía → C6H12O6 + 6 O2

Fase luminosa

Se lleva a cabo en los tilacoides (dentro de los cloroplastos, que son entre 25 y 75). Los pigmentos (clorofilas a y b) captan la luz y la transforman en energía química. La mejor absorción lumínica se da en los espectros rojos y azules. La raíz de la planta absorbe agua y transporta sales. El agua, en presencia de la luz, se rompe en H (que unido al NADP formará NADPH) y libera O2. Con la energía del sol también se sintetiza ATP a partir de ADP.

Fase oscura

Conocido como ciclo de Calvin, se lleva a cabo en los estromas de los cloroplastos. Se utiliza el ATP y el NADPH para convertir el CO2 y el agua en glucosa.

CO2 + NADPH + H + ATP → C6H12O6 + NADP + ADP + Pi (fosfato inorgánico)

Respiración aerobia

Glucolisis

En el citoplasma, la molécula de glucosa se rompe en dos moléculas de ácido pirúvico.

C6H12O6 → 2 C3H4O3 + 4 H

Ciclo de Krebs

En las crestas mitocondriales se sintetiza el ácido cítrico necesario para reiniciar el proceso. El ácido pirúvico obtenido tras la glucolisis sufre nueve reacciones, controladas por enzimas, para liberar H, O, H2O y energía.

2 acetil CoA + 6 NAD + 2 FAD + 2 ADP + 2 Pi → 6 NADH + H + 2 FADH2 + 2 ATP + 4 CO2

Transporte de electrones (cadena respiratoria)

En la membrana interna de la mitocondria, las moléculas transportadoras de electrones transfieren a estos a través de una serie de reacciones redox. El receptor de electrones es el oxígeno (por lo que se llama respiración aerobia, o sea, que involucra oxígeno). Cuando el oxígeno acepta electrones se combina con dos hidrógenos para formar agua. El movimiento de protones de un lado a otro de la mitocondria genera la energía necesaria para fosforilar el ADP en ATP (fosforilación quimiosmótica).

Balance energético

C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O + 38 ATP → 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP

Así, se obtienen 2 ATP de la glucolisis, 2 del ciclo de Krebs y 34 del transporte de electrones.

Respiración anaerobia

Glucolisis

La glucosa se degrada en ausencia del oxígeno, para producir dos moléculas de ácido pirúvico.

C6H12O6 + 2 ATP + 4 ADP + 2 Pi + 2 NAD → 2 C3H4O3 + 2 ADP + 4 ATP + 2 NADH + 2 H + 2 H2O

Fermentación alcohólica y fermentación láctica

El ácido pirúvico puede convertirse en etanol o en ácido láctico.

Balance energético

Al final de todo el proceso, se forman sólo dos ATP.

REPRODUCCIÓN

Ciclo celular

Fase G1 (cinco horas). La célula hija crece, cada cromosoma posee solo un ADN.

Fase S (ocho horas). Se duplica o sintetiza el ADN. Al final cada cromosoma posee dos cromatidas.

Fase G2 (seis horas). Se incrementa la síntesis proteica y la celula se prepara para la fase M.

Fase M (50-90 minutos). División celular por mitosis.

Mitosis

La realizan células somáticas, cuando se dividen y forman células hijas con información idéntica a la original (diploides). El crecimiento, la reparación de tejidos y el remplazo de células muertas son resultado de divisiones mitóticas.

Profase. La cromatina se enrolla y forma cromosomas visibles. La membrana nuclear y el nucléolo desaparecen. En células animales los centriolos se mueven hacia los polos opuestos y forman un huso cromático y una estructura en forma de estrella (áster). Las células vegetales no tienen ni centriolo ni áster pero si un huso cromático.

Metafase. Los cromosomas se ordenan uniéndose a las fibras del huso cromático.

Anafase. Los cromosomas se separan por sus centrómeros y las cromatides se dirigen a los polos opuestos. En animales aparece un surco de separación y en las plantas una placa celular.

Telofase. Se reintegra la membrana nuclear y el nucléolo. Los cromosomas se alargan y regresan a su forma original. Desaparece el huso cromático. El citoplasma se divide en dos partes y la membrana celular estrangula el centro para formar dos células hijas (citocinesis).

Meiosis

La realizan células germinales. Forma células haploides (características diferentes). Permite la recombinación (intercambio genético). Después de la primera división ocurre la segunda.

Profase 1. La cromatina se condensa y aparece el huso cromático. El nucléolo y la membrana nuclear desaparecen. Se aparean los cromosomas homólogos (sinapsis).

Metafase 1. Los cromosomas homólogos se acomodan en el ecuador junto al huso cromático.

Anafase 1. Los miembros del par se dirigen a polos diferentes. Aparece el surco de división.

Telofase 1. Los cromosomas llegan a los polos y se reconstruyen los dos núcleos nuevos. Reaparecen el nucléolo y la membrana nuclear. El citoplasma se divide y se tienen dos células haploides

ADN

Se considera como la base molecular de la vida. Están codificadas todas las características del nuevo individuo. Se encuentra en los cromosomas, dentro del núcleo. Controla actividades celulares y de división. Está formado por dos cadenas que a su vez están constituidas por nucleótidos (azúcar desoxirribosa + grupo fosfato + base nitrogenada) unidos por enlaces covalentes.

Bases nitrogenadas formadas por anillo simple (pirimídicas). Timina y citosina.

Bases nitrogenadas formadas por anillo doble (púricas). Adenina y guanina.

La adenina y la timina se unen por medio de dos puentes de hidrógeno; la guanina y la citosina se unen por tres puentes de hidrógeno.

ARN

Se produce a partir del ADN. Esta constituido por una sola cadena de nucleoticos. Se encuentra en el citoplasma y en los ribosomas, además de en el nucléolo. Las bases nitrogenadas son A, G, C y U (uracilos en lugar de timina).

ARN mensajero (ARNm). Transporta la información desde el ADN hasta los ribosomas, donde la información es traducida en secuencias de aminoácidos.

ARN transferencia (ARNt). Traduce el mensaje que lleva el ARNm al lenguaje de los aminoácidos. Convierte el codón de los ácidos nucleicos en términos de aminoácidos proteicos (anticodón).

codón A – anticodón U | codón G – anticodón C

ARN ribosomal (ARNr). Junto con las proteínas, formará los ribosomas.

Reproducción sexual

Ciclo menstrual

La maduración del óvulo se da cada 28 días. El proceso se divide en cuatro fases.

Menstrual. Disminuye el nivel de progesterona. Se expulsan tejido epitelial y vasos sanguíneos (endometrio).

Folicular. Se secretan esctrógenos y folículo estimulante (HFE). El folículo del ovario madura y crece el endometrio.

Ovular. El nivel hormonal de luteinizante (HL) aumenta. Se libera el ovulo maduro del ovario.

Luteínica. Se produce hormona luteotrópica (HLT), progesterona y estrógenos. Incrementa el suministro de sangre y se acumulan grasas y líquidos.

Desarrollo embrionario

La unión del óvulo y del espermatozoide se lleva a cabo en el tercio superior de las trompas de Falopio. El desarrollo presenta tres procesos fundamentales.

Segmentación. Divisiones mitóticas. Al tercer dia se forma una esfera sólida llamada mórula que se confierte en una esfera hueca de células (blástula o blastocito) que se implantará en la pared uterina.

Gastrulación. El blastocito forma la gástrula y esta se divide en tres capas de células llamadas germinales, embrionarias o blastodérmicas (ectodermo, mesodermo, endodermo). 1. Ectodermo.- Forma piel, uñas, glándulas, órganos sensitivos y SNC. 2. Mesodermo.- Forma músculos, huesos, sistema circulatorio, gónadas y riñones. 3. Endodermo.- Forma pulmones, hígado, páncreas, tiroides, timo y sistema digestivo.

Diferenciación u organogénesis. Las células germinales se diferencian y especializan para formar órganos y tejidos.

Reproducción asexual

Bipartición o esquizogénesis. Un organismo se divide en dos células del mismo tamaño (bacterias, amibas, algas.

Gemación. Un nuevo organismo se forma a partir de una yema o brote (anémonas, hidras, corales).

Esporulación. Forma esporas que se liberan al romperse la pared celular (hongos, musgos, helechos).

Reproducción vegetativa. Estructuras especiales de la madre dan lugar a nuevos serse (bulbos = cebolla, ajos; estacas = vid, rosal; tubérculos = papa; estolones = fresas).

Fragmentación o división multiple. Un organismo al separarse regenera cada una de las partes faltantes (estrellas de mar, gusanos)