Esteroides

Utilizan como molecula base, el ciclopentano-perhidro-fenantreno. De aquí surgen por modificaciones diversas moleculas que sirven de hormonas o vitaminas. Esta molécula es la base sobre la que se forma el colesterol, la testosterona, el estrogeno, la progesterona, el cortisol y otras hormonas, además de la vitamina D.

Esteres de Glicerol

Estan formadas por una molécula central de glicerol, en las que se pueden reemplazar sus hidrógenos por acidos grasos.

Reemplazos: (AG = Acido Graso)
H, H, H ............Glicerol
AG, H, H .........Monoglicerido
AG, AG, H ......Diglicerido
AG, AG, AG ....Triglicerido

También pueden formarse los Fosfolipidos si sustituimos un H por otra molécula:
AG, AG, Col .......Fosfatidil-colina
AG, AG, Et ........Fosfatidil-etanolamina
AG, AG, Inos ....Fosfatidil-Inositol
AG, AG, Ser ......Fosfatidil-Serina

Acidos grasos

Son cadenas hidrocarbonadas hidrofobicas, cuya estructura genral es CH3-(CH2)n-COOH.
Poseen entre 4 y 20 carbonos o más. Pueden clasificarse como Saturados (llenos de hidrógeno) e insaturados (con perdidas de átomos de hidrógeno y formación de enlaces dobles).

Lipidos

La función de los lipidos son:
1) Almacenar energía.
2) Estructural (conforman las membranas celulares)
3) Forman hormonas (Testosterona, Estradiol, Progesterona, Cortisol)
4) Forman el colesterol
5) Forman vitaminas (Vit. D)

Se clasifican en 6 grupos:
a) Acidos Grasos
b) Esteres de glicerol
c) Esfingolipidos
d) Ceras
e) Terpenos
f) Esteroides

Se caracterizan por ser hidrofóbicos.

Polisacaridos

Poseen muchos monosacaridos unidos. Cuando son azucares intermedios se les denomina "Oligosacaridos" y cuando son muy numerosos "Polisacaridos" (Ej. amilosa, celulosa, dextrina, glicogeno, almidón, etc.). Un monosacarido se une a otro mediante una "unión glucosidica" que es un puente de Oxígeno entre dos monosacaridos. Los enlaces pueden ser Alfa (1-4) si es un enlace directo, Beta (1-4) si es un enlace representado en forma "torcida" o Alfa (1-6) si es un enlace entre una rama principal una rama secundaria.

Disacaridos

Son azucares conformados por dos monosacaridos unidos:

Sacarosa (azucar de uva) = Glucosa + Fructosa
Lactosa (azucar de la leche) = Galactosa + Glucosa
Maltosa (azucar de la malta) = Glucosa + Glucosa

Monosacaridos

Son moleculas caracterizadas por grupos CHO o aldehidos, CO o cetonas y varios grupos OH o alcoholes. Su formula general es (CH2O)n. Existen Monosacaridos de 3, 4, 5, 6 y 7 carbonos.
Un ejemplo de monosacaridos de 3C son el gliceraldehido y la Dihidroxiacetona.
Un ejemplo de Hexosas son la glucosa y la fructosa.

Las hexosas y pentosas suelen tomar formas ciclicas (cerradas)

Niveles de organización de las Proteínas

Estructura Primaria: Es la unión de un aminoácido con otro en forma lineal, como un tren.

Estructura Secundaria: Es la disposición tridimensional de una estructura primaria, en forma de alfa-helice (espiral), lámina Beta (horquillas) y random coil (segmento al azar). Las dos primeras estructuras se estabilizan por puentes de hidrogenos entre oxigenos de un aminoácido e hidrógenos de aminoácidos lejanos. La estructura random coil no tiene una forma especifica y tiene por función unir estructuras secundarias y darles flexibilidad (bisagra molecular).

Estructura Terciaria: Son dos o más estructuras secundarias dispuestas tridimensionalmente. La estructura general se denomina "Dominio".

Estructura Cuaternaria: Son dos o más estructuras terciarias, unidas por puentes disulfuros.

Unión peptidica

En la unión peptidica, el OH de un grupo carboxilo del aminoácido 1, reacciona con un H del grupo amino del aminoácido 2, estableciendo una unión covalente entre C y N y eliminando agua (condensación).

Aminoácidos

Una proteína esta formada por una variedad de 20 aminoácidos, los que se caracterizan por poseer un carbono central, un hidrógeno, un grupo amino y un grupo carboxilo y una cadena lateral o radical, que varía entre un aminoácido y otro. El aminoácido mas simple de todos es la Glicina que posee un Hidrógeno como cadena lateral.

Exocitosis

La eliminación de desechos también puede ocurrir mediante vesículas provenientes del Golgi, que transportan proteinas como hormonas, o desde los lisosomas que llevan desechos hacia el exterior de la celula. En cualquiera de los casos, la vesicula se fusiona y expulsa el contenido.

Endocitosis

El intercambio de moleculas y sustancias entre la célula y el medio puede también ocurrir por medio de vesículas, mediante mecanismos denominados exocitosis y endocitosis. En ambos casos la membrana sufre modificaciones importantes.

La endocitosis que es la ingestión de sustancias, presenta dos mecanismos:

a) Fagocitosis: es la ingestión de partículas sólidas y grandes como bacterias y nutrientes. Esto se logra mediante la invaginación de la membrana plasmática, formando una vesícula, que se separa de la membrana, constituyendo una vacuola de pequeñas dimensiones.

Pinocitosis: Es la ingestión de materiales disueltos, en pequeñas gotas de líquidos. Las vesículas formadas son pequeñas.

Medios iso, hipo e hipertónico

(En la Foto: Globulo rojo en proceso de crenación)

a) Un medio isotónico posee igual concentración de sales que una célula o el plasma sanguíneo.
Una célula expuesta a este medio, se expone a la entrada y salida de agua en igual magnitud por lo tanto la celula se encuentra en equilibrio.

b)Un medio hipotónico posee una concentración de sales inferior a la de una celula o del plasma.
Una célula expuesta a este medio, se expone a la entrada de agua desde el medio hacia el citoplasma y la célula se hincha hasta correr el riesgo de reventar. Este fenómeno se llama "citolisis" y para una célula sanguínea se llama "hemólisis".

c) Un medio hipertónico posee una concentración de sales superior a la de una celula o del plasma. Una célula expuesta a este medio, se expone a la salida del agua desde el citoplasma y por lo tanto a una deshidratación. En el caso de un glóbulo rojo se llama "Crenación".

Transporte a través de las membranas

(En la Foto: Difusión del permanganato de potasio en agua)

1) Transporte Pasivo: Este mecanismo no requiere gasto energetico, porque las moleculas se mueven espontáneamente a favor de un gradiente electroquímico. Se clasifican en dos tipos: Difusión simple y difusión facilitada.

Gradiente quimico = es la diferencia gradual en la concentración de una sustancia química.
Gradiente eléctrico = es la diferencia gradual en la concentración de partículas cargadas.

1a )Difusión simple: El soluto se transporta a través de la membrana sin gasto energetico, de manera directamente proporcional a su concentración (sin saturación). Ej. paso del Oxígeno y Dioxido de carbono a través de la membrana.

Difusión = Es el movimiento aleatorio de las moleculas, que produce un movimiento neto desde una región de alta concentración a otra de baja concentración. Esto conduce finalmente a una distribución homogenea de las moleculas en un volumen determinado. Ver foto.

Osmosis = Es el paso del agua (solvente) a través de una membrana semi-permeable, desde una zona de mayor potencial hidrico (menor concentración de sales) a otra de menor potencial hidrico (mayor concentración de sales).

Potencial hidrico = Es la capacidad o potencialidad del agua para moverse. Si el agua tiene un soluto cargado disuelto, éste atrapará al agua y le dara menos movilidad (menor potencial hidrico). Por el contrario, si el agua no tiene o tiene baja cantidad de solutos cargados disueltos, el agua tendrá mayor libertad de movimiento (mayor potencial hidrico).

1b) Difusión facilitada: la difusión ocurre a través de unas proteínas específicas transportadoras o carriers que facilitan el transporte de moleculas cargadas. Este transporte no requiere gasto energético y es saturable. Ej. glucosa, aminoácidos, etc.

2. Transporte activo: Es el movimiento de partículas en contra de su gradiente de concentración. Para realizar este trabajo necesita hacer uso de energía aportada por el ATP.

2a) Transporte activo primario: Representado por la Bomba Na-K ATPasa. La proteína lleva el sodio fuera de la célula y al potasio hacia adentro de la celula, en una relación 3:2, es decir, cada vez que trabaja deja una carga positiva más afuera de la membrana.

2b) Transporte activo secundario: Representado por el co-transportador Na-Glucosa en el intestino delgado. La entrada de Na ocurrirá de forma permanente hacia la celula si el transportador esta asociado a un transporte primario que saca el Na hacia la sangre. La glucosa por su parte, pasa independientemente a la sangre por un transportador propio.

Dialisis = Es la difusión de un soluto a través de una membrana semi-permeable.

Presión osmotica = Es la tendencia que presenta el agua a moverse de un compartimiento a otro. En su movimiento ejerce una presión sobre un área determinada.

Movimiento Browniano (en honor a Robert Brown): es el camino recorrido por una partícula que se desplaza al azar en medio de un solvente.

Tamaño celular

La gran mayoría de las celulas son muy pequeñas y no observables a simple vista. Una celula promedio mide unos 7um (7 micrometros) de diámetro.
Algunas de las unidades más usadas en Biología son:
1 mm es 0,001 m
1 um es 0,000001 m
1 nm es 0,000000001 m
1 A (angstrom) es 0,0000000001 m

Una molecula mediana mide 1 nm, un virus 20nm, una bacteria 1um, una celula animal entre 7 y 10 um y una celula vegetal 100um. El ovocito humano mide excepcionalmente unos 100 um, un ovulo de picaflor 6 mm, un ovulo de gallina (huevo) 25 mm y un ovulo de avestruz 100 mm. Sorprendente.

Fotografía con Microscopio electrónico de Barrido

En la imagen se observa la superficie de un globulo blanco mostrando claramente los pseudopodos con los que atrapa a otras celulas y las ingiere.

Fotografía con Microscopio electrónico

La imagen corresponde a una celula de ratón productor de Oxido Nítrico. En la celula se observa mayor nitidez de los organelos como núcleo, vesículas y Retículo endoplasmatico.

Fotografía con un microscopio óptico

El tejido corresponde a las vellosidades intestinales en la sección del yeyuno del intestino delgado. Se puede observar los limites celulares y nucleos coloreados.

Organelos Celulares

Partes fundamentales de la célula
Una célula esta formada por una membrana plasmática, un citoplasma y un núcleo.

Membrana plasmática: Estructura formada por una bicapa de lípidos, formada por fosfolípidos dispuestos uno al lado de otro, formando una capa fluida, con proteínas insertadas dentro de este (proteínas integrales), proteínas periféricas (externas e internas). El centro de la membrana es hidrofóbico y los extremos internos y externos son hidrofilicos.

El citoplasma: Esta formado por el citosol (fracción liquida del citoplasma, que rodea a los organelos y tiene una consistencia como gelatinosa). El citoplasma posee un citoesqueleto, organelos e inclusiones. En el citoplasma están disueltas las proteinas, azucares, sales minerales, hormonas y enzimas.

Citoesqueleto: Formada por fibras filamentosas de proteínas. Estas estructuras son dinámicas, se construyen y se degradan constantemente y le dan la forma a las células, como también permite el movimiento de los organelos. Esta formado por Microtubulos (tubulina), filamentos intermedios y microfilamentos (actina).

Organelos:
a) Retículo endoplasmático Rugoso, RER: Es una red de sacos planos delimitados por una membrana, cuya rugosidad se debe a la presencia de ribosomas en su superficie. Su función es recibir en su interior las proteínas recién fabricadas por los ribosomas y pemite plegarlas. Normalmente este organelo es muy abundante en células secretoras.
b) Ribosomas: Son organulos sin membrana, formado por dos subunidades de ARN y proteinas. Se les puede encontrar libres o pegados al RER. Su función es sintetizar proteinas.
c) Retículo endoplasmatico Liso, REL: Red de sacos aplanados, como los del RER pero sin los ribosomas en su superficie, lo que le da un aspecto liso y no rugoso. Su función es sintetizar lípidos (colesterol, esteroides y fosfolípidos). En el hígado su función es destoxificar la celula de drogas y toxinas.
d) Aparato de Golgi: Es un apilamiento de cisternas aplanadas y paralelas entre sí. Se encuentra cerca del nucleo y esta muy desarrollado en celulas seretoras. Sus funciones son: recibir vesículas con proteínas, modificarlas químicamente con azucares, almacenarlas y distribuirlas a su sitios especificados (organelos, membrana plasmática, secreción, etc.), fabricas lisosomas, participan en la construcción de la pared celular de células vegetales y producir polisacaridos como el moco. Todo el proceso se hace mediante yemación por vesículas.
e) Lisosomas: Son vesiculas delimitadas por una membrana, que contienen grandes cantidades de enzimas hidroliticas y cuyo pH óptimo es ácido. Su pH ácido se debe a una bomba de protones existente en su membrana. Su función es la de digestión intracelular, digieren el material endocitado, incluyendo bacterias y virus. Participan tambien en la autofagia, es decir, rodea a los organelos envejecidos en grandes vacuolas y son hidrolisados. Participan en la Autólisis, es decir, se rompen lisosomas, como ocurre en la cola de los renacuajos.
f) Peroxisomas: Son vesículas esfericas, rodeados por membrana. Son organelos que se auto replican. Genera peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), el que es utilizado por una enzima (catalasa) para oxidar diversas sustancias. Además llevan a cabo el 30 del catabolismo de los ácidos grasos.
g) Mitocondrias: Son organelos envueltos en dos membranas. La membrana interna se invagina, formando plieges llamados crestas mitocondriales. Las mitocondrias tienen la forma y el tamaño de las bacterias, posee ADN propio y circular y se dividen independiente de la célula que los contiene. Dentro de la mitocondria ocurre la Respiración celular (ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa). Su objetivo último es sintetizar ATP para la célula.
h) Centríolo: Centro organizador de microtúbulos. Esta estructura forma las fibras del citoesqueleto, los cilios, flagelos y el huso mitótico.
i) Plastídios: Un ejemplo es el cloroplasto, que realiza la fotosíntesis. Posee doble membrana, al igual que la mitocondria y el núcleo. La membrana interna forma los tilacoides. El color verde de los cloroplastos se debe a la clorofila. En menor cantidad están también los pigmentos carotenos y xantofilas. Otros plastídios son los cromoplastos que acumulan pigmentos lipídicos de colores, los leucoplastos y amiloplastos que almacenan almidón.
j) Pared celular: Alrededor de la membrana vegetal hay una pared celular hecha de celulosa y pectina. Esta pared celular deja pasar libremente las sustancias que atraviesan las membranas. Su función es impedir que la célula estalle por acumulación de agua.
k) Vacuolas: Compartimientos esféricos llenos de líquidos en los vegetales. Es muy grande y contiene agua, nutrientes, desechos, iones y sales. Permite darle una presión osmótica para permitir el ingreso de agua a la célula vegetal. En su interior también pueden haber cristales, pegmentos (antocianos dan gamas entre azul y rojo) y taninos (dan el color café), alcaloides (cocaina, cafeína, teína, nicotina, quinina, estricnina, mezcalina, boldina y tetrahidrocanabinol el compuesto activo de la marihuana) y terpenos (con aromas como eucalipto y menta y el de muchas flores).

Historia de la Biología celular

En 1665, Robert Hooke observaba a través de pequeños lentes, un fragmento de corcho y notó que estaba constituido por pequeñas celdas (células). Hoy sabemos que lo que observó fueron los huecos dejados por la muerte de las células y cubiertas de pared celular.

1765, Anton Van Leewenhoek descubrió otras formas celulares, entre ellas las bacterias.

1824, Dutrochet concluyó que tanto animales como vegetales están formados por unidades llamadas células.

1830, Meyen sugiere que cada celula vegetal es una unidad independiente y aislada, capaz de nutrirse y construir sus propias estructuras internas.

1831, Brown comunica la existencia de los núcleos

1838, Mathias Schleiden y Theodor Schwann postularon que todos los seres vivos están hechos de células.

1858, Virchow afirma que las células provienen sólo de otras células y son el sitio primario de las enfermedades.

Teoría Celular:

La célula es la unidad estructural de los seres vivos.

La célula es la unidad funcional de los seres vivos. En su interior ocurren reacciones metabólicas.

La célula es la unidad de origen de los seres vivos; todas comienzan siendo una célula y se originan a través de células pre-existentes.

La célula tiene el material hereditario que permite la reproducción celular.

Tipos de células

Procariontes: Células sin núcleo, sin membranas internas con excepción de los mesosómas que son los plieges de la membrana interna. No posee organélos delimitados por membrana. Su ADN esta disperso en el citoplasma o unido a la membrana plasmática y tiene forma circular. no poseen Citoesqueleto y no forman organismos pluricelulares. Posee ribosomas libres para sintetizar proteínas. Están representados por las bacterias (reino Monéras)

Eucariontes: Posee núcleo y organelos con y sin membranas. Posee citoesqueleto. Es mayor en tamaño.