Portada » Biología » Estructura y Función Celular: Una Perspectiva Biológica
Los seres vivos se caracterizan por:
De los 117 elementos químicos que podemos encontrar en la tabla periódica, aproximadamente unos 70 intervienen en la composición de los seres vivos. Estos elementos se conocen como bioelementos y se clasifican según su abundancia en:
Los bioelementos son capaces de combinarse entre ellos para formar biomoléculas, a las que llamaremos principios inmediatos (a partir de ellas se construyen todas las estructuras biológicas).
Las biomoléculas se clasifican en:
Representa entre el 50-95% del peso fresco de todo ser vivo. A pesar de su abundancia y de su simplicidad, no es un compuesto químico corriente, ya que presenta unas extraordinarias propiedades físicas y químicas responsables de su importancia biológica.
La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O mediante un enlace covalente. Además, ocurre que el O es más electronegativo que el H y por tanto, atrae con más fuerza a los electrones compartidos en cada enlace. Como consecuencia, el agua a pesar de tener carga total neutra, presenta una distribución asimétrica de sus electrones, es decir, presenta una densidad de carga + alrededor de H, y una densidad de carga – alrededor del O, lo que la convierte en una molécula polar.
Esta polaridad permite a las moléculas de agua interaccionar con otras moléculas de agua (mediante unos enlaces débiles llamados puentes de hidrógeno) y con otras moléculas polares y/o con iones.
Las propiedades son:
Están formados por átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno. Se clasifican en función del número de moléculas que posean en: monosacáridos, disacáridos, polisacáridos y conjugados.
Engloba a un conjunto muy heterogéneo de sustancias que se caracterizan por ser insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos (éter, cloroformo…). Tienen aspecto oleoso y son untuosos al tacto. Los lípidos se pueden clasificar de varias maneras. Así, según su estructura tenemos: ácidos grasos, lípidos saponificables y lípidos no saponificables.
Las proteínas son macromoléculas formadas por la unión de unas moléculas básicas llamadas aminoácidos (aa). Los aa se componen de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. En algunos casos también encontramos azufre.
Los aa se unen entre sí mediante un enlace covalente llamado enlace peptídico. La unión de dos aa da lugar a un dipéptido, si son tres un tripéptido. Si es inferior a diez hablamos de oligopéptido, mientras que si es superior es un polipéptido. Las proteínas son polipéptidos de más de 50 aa.
Las proteínas se caracterizan por:
Entre las funciones de las proteínas destacamos:
Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por la unión de unidades más sencillas a las que llamamos nucleótidos. Los nucleótidos se componen de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo.
A su vez, los nucleótidos están formados por la unión de tres subunidades:
Los nucleótidos se unen unos a otros a través de los grupos fosfato mediante enlaces fosfodiéster para formar largas cadenas de polinucleótidos. En cada polinucleótido la pentosa es siempre la misma, mientras que la base nitrogenada varía. Esto nos lleva a diferenciar dos tipos de ácidos nucleicos:
Puesto que los ácidos nucleicos son portadores de la información genética:
Las células representan el nivel de organización más pequeño con capacidad para realizar las tres funciones vitales. Para ello, es necesario que las biomoléculas se organicen de forma precisa y formen complejos supramoleculares y orgánulos capaces de realizar las actividades propias de los seres vivos.
El descubrimiento de la célula y su implicación como unidad básica de los seres vivos llevó al desarrollo de la teoría celular:
Todas las células se caracterizan por tener una estructura básica común:
Las células procariotas se caracterizan por:
Las células eucariotas se caracterizan por:
Las células pueden diferir mucho en su tamaño y forma. El tamaño de las células está limitado por la relación entre superficie y volumen; cuanto mayor es la superficie de una célula en proporción a su volumen, mayor será la cantidad de materiales que pueden entrar o salir de ella en un espacio de tiempo dado. El tamaño celular también está limitado por la capacidad del núcleo para regular las actividades celulares. Las células metabólicamente más activas tienden a ser pequeñas.
La función de nutrición permite a los seres vivos intercambiar materia y energía con el medio que las rodea.
El intercambio de materia se realiza a través de la membrana plasmática. Este transporte de sustancias puede ser de diferentes formas según la naturaleza de las partículas que deben atravesar la membrana.
El intercambio de energía se realiza a través de una serie de reacciones químicas que ocurren en el interior de la célula y que conocemos como metabolismo celular.
Las reacciones químicas del metabolismo se caracterizan por:
AMP + 2P + energía → ATP
ATP → AMP + 2P + energía
NAD + 2e– + 2H+ ↔ NADH + H+
NADP + 2e– + 2H+ ↔ NADPH + H+
FAD + 2e– + 2H+ ↔ FADH2
El metabolismo se organiza en dos tipos de procesos:
Las reacciones catabólicas consisten en la oxidación de moléculas energéticas (como los azúcares) a lo largo de una serie de etapas en las que se pierden electrones, que son transferidos a otras moléculas aceptoras. Según quien sea el último aceptor de los electrones al final del proceso distinguimos:
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 → energía + 6H2O + 6CO2
En este caso la glucosa se oxida a CO2, mientras que el O2 se reduce a H2O.
C6H12O6 (glucosa) → energía + Ácido láctico / Alcohol
Las reacciones anabólicas consisten en la reducción de moléculas a lo largo de una serie de etapas en las que se ganan electrones, procedentes de otras moléculas dadoras:
H2O + CO2 + luz → C6H12O6 (glucosa) + O2
Hay que tener en cuenta, que el catabolismo y el anabolismo son procesos antagónicos o contrarios, de modo que cuando fabricamos un compuesto en el anabolismo, podemos destruirlo en el catabolismo para obtener la energía que antes hemos empleado en fabricarlo.
La forma en que las células obtienen los distintos nutrientes para el metabolismo, nos permite diferenciar dos tipos de nutrición:
En ambos casos, una vez obtenidos los nutrientes necesarios para el metabolismo, estos se degradan en el catabolismo para obtener energía necesaria para las funciones vitales, así como para fabricar nuevos compuestos, partes corporales…