Lo que debes saber para el examen de ingreso a la UNAM: Biología -Unidad 1- "Célula"

*Teoría Celular

La celular es la unidad de estructura y función de todo ser.

1-. Descubrimiento de la célula

Son diversos científicos que contribuyeron as u conocimiento y entendimiento. Robert Hooke observó por primera vez los espacios celulares en un corcho a los que llamo "celdillas" o "células".

A principios del siglo xx, M. Schleiden,T. Schwann y R. Virchow construyen la teoría celular, la cual se resume en tres postulados:

* Anatómico. Todos los seres vivos están formados por una o mas células.

*Filosófico. En las células se llevan a cabo todas la reacciones metabólicas.

*Origen. Las nuevas células se forman por división de células que ya existen.

*Estructura celular

La materia siempre esta interaccionando con la energía. Todo está conformado por articulas diminutas y, a su vez, los seres vivos están integrados por bioelementos o elementos biogenésicos, de los cuales los mas importantes son el carbono, el hidrógeno, el oxigeno, y el nitrógeno, los cuales constituyen el casi 95% de la materia viva; 4.5 % esta representado por azufre,fósforo,magnesio, calcio,sodio,potasio y cloro. La interacción de estos bioelementos da como resultado la formación de las moléculas biológicas indispensables para el metabolismo de los seres vivos.

1-. Función y clasificación de las moléculas orgánicas

En esta sección analizaremos como funcionan y se clasifican las siguientes moléculas orgánicas: carbono, lípidos, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos y vitaminas.

Carbohidratos (glúcidos, azúcares o Hidratos de carbono)

Son compuestos fomados por C (carbono), H (hidrogeno), O (oxigeno); son de rapida absorcion y forman estructuras celulares como las membranas; se utilizan como combustibles en el proseso respiratorio y constituyen a los acidos nucleicos. Se clasifican en:

-Monosacaridos o azúcares simples

Estructuralmente están constituidos por 3 o siete átomos de carbono. Como ejemplos tenemos la glucosa (C6H12O6), la fructuosa, la ribosa y las desoxirribosa.

-Disacáridos

Son el resultado de la unión, por medio de un enlace glucosidico, de dos azúcares sencillos; por ejemplo:

-Sacarosa. Se deforma de la unión entre glucosa mas fructuosa (dela cual esta formado el néctar de las flores).

-Lactosa. Se forma de la unión entre glucosa mas galactosa (Azúcar de leche).

-Maltosa. Se forma de la union en tre glucosa mas glucosa (se usa en la elaboración de bebidas como el whisky y la cerveza).

-Polisacáridos

Son moléculas constituidas por varios monosacaridos y esto les concede propiedades diferentes. Sus funciones son estructuralmente energéticas de reserva. Incluimos moléculas como:

♦Almidones. Constituidos por amilosa y amilopectina; es la forma de almacenamiento enérgico mas importante del reino vegetal y se encuentra en semillas (chícharo y frijol) y tubérculo.

♦Celulosa. Principal polisacárido estructural que constituye las paredes celulares de los vegetales, proporcionando resistencia y sosten a la planta. Es el principal compuesto del papel, madera y algodón. Pocos organismos son capaces de digerirla, como las vacas y otros rumiantes, las termitas, y cucarachas, las cuales la utilizan como fuente de energía.

♦Glucogeno. Es la forma de almacenamiento de carbohidratosen celulas animales;lo tenemos en el tejido moscular donde proporciona energia para la contraccion y el higado en forma de glucogeno hepatico.

Lípidos

Son compuestos orgánicos de consistencia oleosa o aceitosa que almacenan gran cantidad de energía, insoluble en agua, soluble en compuestos orgánicos (cloroformo, éter, alcohol, etcétera.). En las células se almacenan y fungen como reserva energética, son aislantes térmicos, protegen estructuras y forman parte de la membrana celular en animales y vegetales.

De acuerdo con sus propiedades físicas y químicas, los lípidos se clasifican en: grasas (ésteres de ácidos grasos y glicerol), fosfolípidos, esfingolípidos, glucolípidos, esteroides y ceras.

Los cuales presentan las siguientes características:

♦ Cada molécula de grasa está formada por una molécula de glicerina (glicerol) y tres de ácido graso

Los ácidos grasos más importantes son palmitato (aceite de palma), araquidato (de cacahuate), el butírico (de mantequilla), oleico (de oliva).

♦ Los Jbsfolípidos, como la lecitina (yema de huevo) y cefalina (tejido cerebral) están compuestos de cadenas de ácidos grasos unidas a un esqueleto de glicerol en el cual hay un grupo fosfato, son componentes importantes de las membranas celulares.

♦ Los esfingolípidos se representan como las esfingomielinas, las cuales se encuentran en el cerebro y tejido nervioso.

♦ Los glucolípidos también llamados cerebrósidos, se localizan a nivel del sistema nervioso.

♦ Esferoides: el colesterol, el cortisol y las hormonas sexuales (estradiol, progesterona, testosterona, androsterona) pertenecen a este grupo, el primero da rigidez a las membranas y evita su congelamiento a bajas temperaturas, es sintetizado en el hígado a partir de ácidos grasos saturados; el segundo es muy similar a la cortisona, la cual se utiliza en el tratamiento de la artritis. Otro grupo de hormonas importantes son las prostaglandinas, que actúan como productos farmacéuticos para tratar la presión sanguínea, artritis reumatoide o asma.

♦ Las ceras forman cubiertas protectoras, lubricantes (lanolina) e impermeabilizantes sobre la piel, pelaje, plumas, y en plantas se encuentran sobre las hojas y frutos, asimismo son producidas por las abejas como parte estructural de sus panales.

Aminoácidos

Cada uno de ellos está compuesto por un grupo carboxilo (COOH"), y un grupo amino (N ^ - ). Los aminoácidos se unen por medio de enlaces peptídicos, para formar polipéptidos que, a su vez, formarán proteínas. En la naturaleza existen 20 aminoácidos importantes para la vida.

Proteínas

Son polímeros constituidos por C, H, O y N, algunos con P, S, Fe. Son los compuestos orgánicos más abundantes (alrededor de 50% del peso seco de la célula) (Valdivia, 2002). Con base en la estructura de las proteínas, éstas se dividen en dos grupos:

♦ Proteínas fibrosas: se encuentran en forma de cables o hebras, como la queratina y colágeno, proporcionan soporte mecánico a las células, y como componente de tendones, piel y hueso

♦ Proteínas globulares: con formas esféricas, participan en los procesos vitales de los organismos como enzimas y anticuerpos

Por su composición química, las proteínas se dividen en:

♦ Simples: formadas sólo por aminoácidos, como la albúmina (clara de huevo), globulinas (proteí na de defensa), escleroproteínas (colágeno de tendones y ligamentos).

♦ Conjugadas: constan de aminoácidos unidos a un grupo prostético (formado de metales, lípidos, azúcares, etc.). Por ejemplo, nucleoproteínas (proteínas combinadas con ácidos nucleicos), fosfoproteínas (combinaciones con fósforo), etcétera.

Las proteínas sufren cambios drásticos cuando se les expone a cambios en el pH o en la temperatura, ya que se rompen los puentes de hidrógeno y los enlaces de las proteínas, lo que provoca que la proteína pierda su estructura tridimensional. Este proceso conocido como desnaturalización, puede ocasionar graves trastornos en los organismos, incluso la muerte.

Las proteínas son esenciales para la vida, porque desempeñan funciones básicas como:

♦ Estructurales, como el colágeno, elastina y queratina

♦ Catalizadoras, como las enzimas

♦ Hormonales, como la insulina y la oxitocina

♦ De defensa, como las globulinas

♦ Materiales contráctiles, como la miosina y actina

♦ Transporte, como la hemoglobina

♦ Elemento de coagulación, como la fibrina

♦ Material de reserva, como la albúmina, caseína, ferritina

♦ En la división celular, como las histonas

♦ Neurotransmisores, como la encefalina y endorfina

Ácidos nucleicos

Son polímeros formados por nucleótidos, cada nucleótido está constituido por un azúcar, un ión de fosfato y una base nitrogenada, su función principal es formar parte del código genético y síntesis de proteínas. Existen dos categorías, ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).

Vitaminas

Son nutrientes orgánicos esenciales, sirven como coenzimas, con funciones catalíticas y usadas una y otra vez en las reacciones metabólicas (Campbell, 2001).

2.-Estructura y función de los organelos celulares

(Tienes que conocer muy bien la estructura y la función)

Ahora analicemos la estructura y función de los organelos celulares:

Citoplasma. Es la región de la célula que se localiza entre la membrana celular y el núcleo; en él se realiza la mayor parte de las funciones metabólicas de la célula.

Citoesqueleto. Formado por microfibrillas y microtúbulos dispersos en el citoplasma, da forma y sostén a la célula.

Membrana celular o plasmática. Es la cubierta externa que da a la célula protección y forma, permite mantener su integridad e individualidad y regula la entrada y salida de sustancias. A esto se le conoce con el nombre de transporte celular. Esta entrada o salida de sustancias está determinada por los siguientes factores:

♦ Tamaño de la partícula

♦ Concentración de las partículas

♦ Disolución de la partícula

♦ Polaridad

De manera que algunas partículas pasan libremente, otras con dificultad y otras más no pueden pasar; esta característica de la membrana se conoce como semipermeabilidad o permeabilidad selectiva.

A continuación se describen sencillamente los dos tipos de transporte:

♦ Transporte pasivo. Durante éste las sustancias pasan de un lado a otro de la membrana, movidas por una diferencia en la concentración de la sustancia que las desplaza de una zona de mayor a otra de menor concentración (gradiente de concentración), esto no implica un gasto de energía para la célula.

Existen a su vez, dos casos de transporte pasivo;

♦ Difusión simple. Es el movimiento de átomos, moléculas o iones de un área de mayor a otra de menor concentración, por ejemplo, O2, CO2 etcétera.

♦ Osmosis. Es el movimiento de agua a través de una membrana, desde una región de mayor a otra de menor concentración de este líquido; existe, además, otro factor que determina el paso de agua, la presión osmótica (fuerza del agua para atravesar una membrana con permeabilidad selectiva) que es directamente proporcional a la concentración de la solución.

♦ Transporte activo. El movimiento de moléculas o iones en la célula ocurre en contra del gradiente de concentración, es decir, de una región de menor a otra de mayor concentración. Esto implica un gasto energético, suministrado en forma de ATP (adenosin trifosfato). Un ejemplo de transporte activo lo constituyen las bombas de iones que impulsan o fuerzan a las partículas a pasar a través de la membrana plasmática. Entre las bombas más comunes se encuentran las de intercambio de Na+ y K+, las de Ca2+, así como iones de H+.

Pared celular. Es una capa rígida, externa a la membrana plasmática, formada por celulosa en vegetales y de quitina en hongos, sus principales funciones son proporcionar rigidez, forma y sostén a las células.

Núcleo. Es el rector de las funciones celulares, contiene a los cromosomas (cromatina) y al nucléolo, y presenta una envoltura nuclear; controla la herencia (ADN) y dirige la división celular. Se presenta en todas la células eucariotes, aunque en algunas estructuras se pierden al madurar, como es el caso de los glóbulos rojos (eritrocitos).

Nucléolo. No tiene membrana propia; es un conglomerado de ARN y proteínas, cuya función es formar los ribosomas.

Centriolos. Filamentos formados por nueve pares de microtúbulos a su alrededor, formadores de cilios y flagelos.

Retículo endoplásmico. Red membranosa que comunica a la membrana plasmática con el núcleo. Es de dos tipos: liso (participa en síntesis y transporte de lípidos) y rugoso (asociado a los ribosomas y la síntesis de proteínas).

Ribosomas. Gránulos densos formados de ARN, sintetizan proteínas.

Aparato de Golgi. Es la continuación del retículo endoplásmico; en él se distinguen vesículas y cisternas membranosas. Su principal función es almacenamiento, modificación y empaque de sustancias de secreción.

Lisosomas. Estructuras esféricas que contienen enzimas digestivas, efectúan la degradación o digestión de nutrientes, bacterias, organelos dañados, etcétera

Peroxisomas. Estructuras casi esféricas, muy pequeñas, que contienen enzimas, principalmente catalasas. Participan en procesos oxidativos, como la degradación del peroxido de hidrógeno (H20 2).

Vacuolas. Son huecos en el citoplasma, dentro de las que se encuentran diversas sustancias. Funcionan como almacén de sustancias y liberan exceso de agua (en protistas).

Mitocondrias. Cuerpos ovoides con doble membrana, la membrana interna se pliega para formar crestas; contienen ADN, ribosomas y sustancias requeridas para la cadena respiratoria. Son los sitios donde se realiza la respiración celular y, por lo tanto, donde se produce la energía (ATP) para las funciones celulares.

Cloroplastos. Organelos exclusivos de células vegetales, con doble membrana, contienen clorofila. Son el sitio donde se efectúa la fotosíntesis

Plástidos. Exclusivos de células vegetales, de doble membrana, que contienen diversos pigmentos que le proporcionan color a la planta, flores y frutos, otros almacenan almidón (amiloplastos), lípidos (eleoplastos) o proteínas (proteinoplastos).

Diferencias entre células procarióticas y eucariótica

Las células procariotes presentan las siguientes características:

♦ Pequeñas, generalmente entre una y 10 mieras

♦ Núcleo no delimitado por membrana

♦ El ADN se encuentra en un cromosoma único en el citoplasma

♦ Con plásmido (fragmento circular de ADN, que utiliza los ribosomas de la célula, el ARN y las enzimas para sintetizar sus propias proteínas y duplicarse a sí mismo) (Biggs, 2000)

♦ Organelos transitorios si llegan a estar presentes

♦ Inmóviles o con flagelos simples

Ejemplos

bacterias y cianobacterias

Las células eucariotes presentan las siguientes características:

♦ Grandes, generalmente entre 10 y 1000 mieras

♦ Núcleo delimitado por membrana

♦ El ADN se ubica en varios cromosomas localizados en el núcleo

♦ Sin plásmido

♦ Organelos permanentes, presentan cloroplastos y mitocondrias con membrana

♦ Cuando son móviles, presentan cilios o flagelos complejos

♦ Pared celular formada por celulosa o quitina, los animales carecen de ella