Bioquimica

Biología celular, citología (citos = célula) y logos estudio o tratado.

La biología celular es una ciencia que se encarga de estudio de las células en cuanto a sus propiedades, estructura, funciones, orgánulos que contienen, su interacción con el ambiente y su ciclo vital. Es decir estudia la organización única de un organismo vivo.

Las células fueron visibles hasta el siglo XVII, cuando se inventó el microscopio.

El descubrimiento de la célula se acreditó a Robert Hooke, un microscopista inglés.

Hooke llamó a estas estructuras células debido a que se asemejaban a las celdas habitadas por los monjes de un monasterio.

Leeuwenhoek fue el primero en examinar una gota de agua estancada bajo el microscopio, observó gran cantidad de “animáculos” en el campo del microscopio.

Schwann concluyó que las células de plantas y animales son estructuras similares y propuso dos de los principios de la TEORÍA CELULAR:

 Todos los organismos están compuestos de una o más células

 La célula es la unidad estructural de la vida.

Para 1855, Rudolf Virchow había formulado un argumento convincente para el tercer postulado de la TEORÍA CELULAR:

 Las células sólo pueden originarse por división de una célula preexistente.

Al microscopio óptico le han seguido la microscopía con contraste de fase, microscopía de fluorescencia, microscopía de barrido, microscopía electrónica de transmisión, microscopía electrónica de barrido y hasta la microscopía de fuerza atómica.

Las células son las unidades fundamentales de la vida y mediante la biología celular debemos encontrar la respuesta a la pregunta de qué es la vida y cómo funciona.

Todos los organismos vivos están formados por células que son unidades pequeñas rodeadas de una membrana que contienen una solución acuosa concentrada de sustancias químicas dotadas de la extraordinaria capacidad para crear copias de sí mismas mediante el crecimiento y la división en dos células.

Las células aisladas son las formas de vida más simples.

Los organismos superiores, como el hombre, son comunidades de células que derivan del crecimiento y la división de una célula fundadora única.

Cada animal, vegetal y hongo es una colonia extensa de células individuales que efectúan funciones especializadas.

Las células varían unas a otras en tanto a su forma, tamaño o función.

Pese a la gran variación que puede existir entre las células, tienen similitudes.

Las células se parecen en los detalles de sus procesos químicos y comparten la misma maquinaria para la mayoría de las funciones básicas.

Aquéllas células que tienen núcleo son denominadas eucariotes ó eucariontes (del griego eu que significa “bien” o “verdadero” y carion que significa núcleo).

Los organismos cuyas células no tienen núcleo diferenciado son denominados procariontes o procariotes (del griego pro que significa “antes”).

Células procariotes tienen una cubierta protectora resistente alrededor de la membrana plasmática llamada pared celular.

Este tipo de células se reproducen con rapidez en dos partes (fisión).

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Aunque la mayoría de los procariotes viven como organismos unicelulares, algunos se unen para formar cadenas, grupos, u otras estructuras multicelulares organizadas.

Los procariotes se pueden clasificar en dos dominios diferentes denominados eubacterias (o simplemente bacterias) y archaea.

La mayoría de los procariotes de la vida cotidiana pertenecen a las eubacterias.

Las células eucariotes son en general más grandes y más complejas que las células procariotes.

Algunas llevan vida independientes como organismos unicelulares como las levaduras.

Otras forman agrupaciones pluricelulares.

Los organismos pluricelulares más complejos como los animales están formados por células eucarióticas.

Por definición todas las células eucariotes tienen un núcleo definido.

Tienen también orgánulos intracelulares la mayoría de los cuales son comunes para todos los organismos eucariotes.

Así, el núcleo tiene como función principal almacenar el ADN. Las mitocondrias generan energía.

El retículo endoplásmico tiene como función producir la mayoría de los componentes de la membrana celular.

El aparato de Golgi modifica las moléculas producidas en el retículo endoplásmico y las expulsa de la célula o hacia otras localizaciones.

Los lisosomas llevan a cabo la digestión intracelular.

Las células eucarióticas tienen una longitud 10 veces mayor y un volumen 1000 veces mayor que los procariotas.

Características de las células eucarióticas y procarióticas:

CARACTERÍSTICAS COMUNES:

Membrana plasmática de estructura similar.

Información genética codificada en el ADN mediante códigos genéticos idénticos. Rutas metabólicas compartidas.

Aparato similar para conservar la energía en forma de ATP.

Mecanismos parecidos para sintetizar e insertar proteínas de membrana.

CARACTERÍSTICAS PRESENTES SÓLO EN EUCARIÓTAS:

Presentan una marcada división en núcleo y citoplasma, separados por una envoltura nuclear que contiene estructuras complejas de poros.

Cromosomas complejos y compuestos por ADN.

Poseen organelos citoplasmáticos.

Tres enzimas diferentes sintetizan ARN.

Reproducción sexual que requiere meiosis y fecundación.

Sistema complejo de citoesqueleto (microtúbulos, microfilamentos). Características presentes solo en células vegetales

Contienen pared celular además de la membrana plasmática.

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Poseen plástidos, cloroplastos y vacuolas.

Estructura de las Membranas Biológicas

Las células están delimitadas por una membrana, que es una estructura fina, resistente y flexible, constituida por lípidos, proteínas y carbohidratos.

Las membranas definen los límites externos de las células y separan compartimentos dentro de ellas.

Son componentes esenciales de todas las células vivas.

Están formadas por una unidad estructural básica llamada bicapa lipídica y muchas proteínas embebidas en ella.

Las proteínas controlan el transporte de iones y de moléculas que entran y salen de las células. Las membranas generan y mantienen la concentración de gradientes esenciales para la producción de ATP.

Son indispensables en la adhesión intercelular y en la comunicación celular.

La membrana plasmática esta formada por:

Lípidos (anfipáticos, por presentar regiones hidrófilas e hidrófobas la misma molécula). Proteínas

Carbohidratos

Lípidos: los fosfolípidos en las membranas están distribuídos en dos monocapas formando una bicapa, estructura base de las membranas biológicas.

En esta bicapa de fosfolípidos también está presente la esfingomielina, así como el colesterol. La presencia de colesterol en las membranas es indispensable para la fluidez de las membranas. La distribución de los fosfolípidos en las membranas biológicas es variable de acuerdo al tipo de célula e incluso en los diferentes organelos de las mismas células:

Membrana plasmática del eritrocito Monocapa externa

Fosfatidilcolina

Esfingomielina

Monocapa interna

Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina Fosfatidilinositol

Hepatocitos

Membrana plasmática

Fosfatidilcolina Fosfatidilserina 30% Esfingomielina 15% Colesterol 30%

Membranas intracelulares

Fosfatidilcolina Fosfatidilserina 75%

Membrana mitocondrial interna

Cardiolipina (prácticamente ausente en otras membranas) Las proteínas están embebidas en la bicapa lipídica y pueden ser:

Integrales o intrínsecas.- Atraviesan la bicapa lipídica.

Periféricas o extrínsecas.- Están asociadas no covalentemente a la bicapa lipídica. Carbohidratos.- pueden estar unidos a la bicapa lipídica y reciben el nombre de glucolípidos, o unidos a las proteínas transmembrana y reciben el nombre de glucoproteínas. Generalmente esta en la monocapa externa de la membrana plasmática.

Las proteínas integrales están ubicadas de manera asimétrica a través de la membrana.

Estas proteínas desempeñan múltiples funciones:

Función estructural Funcionan como bombas Portadoras

Conductoras Enzimáticas

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Receptores

Las proteínas periféricas están unidas débilmente a una sola monocapa. Sus Funciones pueden ser:

Recibir información.

Ligar substancias que han de penetrar a la célula. Participar en reacciones bioquímicas.

Los lípidos están en constante movimiento, por lo tanto la fluidez de la membrana depende principalmente de la composición de los lípidos.

Tipo de movimiento de los lípidos en las membranas:

Difusión lateral (un fosfolípido se intercambia por otro dentro de la misma monocapa). Difusión transversal flip-flop (un fosfolípido se intercambia por otro dentro de una monocapa a otra).

Rotación.

La fluidez de la membrana afecta de manera significativa sus funciones.

Las membranas son barreras de permeabilidad selectiva que restringen el paso libre de la mayor parte de las moléculas, y ese tránsito molecular se lleva a cabo a través del transporte celular.

El transporte celular es el intercambio de sustancias entre el interior celular y el exterior a

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