La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

El ADN

Contiene la información genética que determina el desarrollo del individuo y sus características, en todas las especies salvo en los virus –ARN. En eucariotas, el ADN se encuentra en el núcleo y una pequeña cantidad en mitocondrias y cloroplastos.

Niveles estructurales:

Primaria:

Viene determinada por la secuencia de desoxirribonucleótidos a lo largo de la cadena polinucleótida. Viene definida por la secuencia de bases de la cadena polinucleótida.

Secundaria:

Watson y Crick (1953) establecieron un modelo para la estructura tridimensional del ADN a través del cual queda definida su estructura secundaria. El modelo supone la existencia de dos cadenas polinucleótidos enrolladas, una junto a la otra y se conoce como modelo de la doble hélice. La forma B.

Terciaria:

Corresponde al modo en que se almacena el ADN en un volumen reducido. En procariotas (bacterias) se pliega como una superhélice, también en mitocondrias y cloroplastos. En eucariotas, las grandes moléculas de ADN se empaquetan, espiralizándose al máximo, en los cromosomas.

Fotosíntesis

Cloroplastos. Fase luminosa: por la que obtiene ATP y poder reductor. Fase oscura: en la que emplea la energía obtenida en la fase anterior para la fijación del CO2 y en la síntesis de sustancias orgánicas.

Mitosis

El centrosoma, citocentro, está próximo al núcleo y es considerado como un centro organizador de microtúbulos (COMT). Su estructura consta de una zona interior donde aparece el diplosoma, formado por dos centriolos dispuestos perpendicularmente entre sí. De él derivan los cilios y flagelos (movimiento) y forma el huso acromático que facilita la separación de las cromátidas (cromosomas) durante la mitosis (división celular). En las células vegetales, interviene en la formación del tabique telofásico en la mitosis, y contribuye a la formación de la pared celular al sintetizar sus componentes.

El Agua

El agua es la molécula más abundante en la materia viva. Un 20 % en tejidos óseos o hasta un 80 % en determinadas células (cerebrales). La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces covalentes simples. Es eléctricamente neutra, aunque sus átomos tienen diferentes valores de electronegatividad o capacidad de atraer electrones. El desplazamiento de átomos da a un exceso de carga negativa sobre el átomo de oxígeno y un exceso de carga positiva sobre los dos átomos de hidrógeno (densidad de carga). Esta distribución de cargas eléctricas se concreta como momento dipolar y da lugar a una molécula caracterizada por la ausencia de carga neta en la que se establece un dipolo y que adquiere carácter polar. Las moléculas de agua pueden interaccionar entre sí, mediante enlaces o puentes de hidrógeno. Cada molécula de agua puede formar hasta cuatro enlaces de hidrógeno: 2 por medio de cada uno de sus átomos de hidrógeno y otros dos por su átomo de oxígeno. Igualmente pueden formar enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares o iones. A pesar de la relativa debilidad de los enlaces de hidrógeno, su presencia permite al agua explicar alguna de sus características más importantes. Por ejemplo, que sea un fluido en estado líquido a temperatura ambiente o que tenga un calor de vaporización tan elevado (100ºC).

Propiedades

El agua tiene propiedades por su estructura que permite la realización de funciones biológicas imprescindibles para la vida:

• Elevada cohesión molecular: al ser fluido dentro de un margen de temperatura permite al agua dar volumen a las células, turgencia a la plantas, también explica las deformaciones celulares y la función mecánica amortiguadora (líquido sinovial que evita el roce entre los huesos).
• Elevada tensión superficial: las moléculas de la superficie del agua experimentan fuerzas de atracción netas hacia el interior del líquido. Por lo que opone una gran resistencia a ser traspasada y origina la tensión superficial, que permite el desplazamiento sobre ella, y también ser prácticamente incomprensible.
• Elevada fuerza de adhesión: las moléculas tienen una gran capacidad de adherirse a las paredes de conductos de diámetros pequeños, ascendiendo en contra de la gravedad (Capilaridad), por ejemplo, a la ascensión de la savia bruta a través de los vasos leñosos.
• Elevado calor específico y alto calor de evaporación.
• Densidad: el agua es más densa en estado sólido (se forman todos los enlaces de hidrógeno posibles), esta propiedad permite la vida acuática en climas fríos, ya que al descender la temperatura se forma una capa de hielo en la superficie, que flota y protege al agua líquida que queda bajo ella, por lo tanto permite la supervivencia de muchas especies.
• Elevada capacidad disolvente: las moléculas de agua, debido a su carácter polar permite la disolución en forma de cationes y aniones (solvatación iónica). Un disolvente casi universal. Esta característica permite el transporte y la eliminación de sustancias en el interior de los seres vivos. Otra de sus funciones que deriva de ésta propiedad és que es el elemento en el que se realiza la mayoría de las reacciones bioquímicas, además de intervenir, en ocasiones, de forma activa en la reacción (hidrolisis).
• Bajo grado de ionización: en el agua líquida existe una pequeñísima cantidad de moléculas ionizadas (desvinculadas en sus iones).

Teoría Celular

La célula es la unidad más pequeña que existe. Es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, capaz de mantener una existencia propia e independiente. Todas las células se originan a partir de una existente. La teoría celular valió para la construcción de los microscopios que permitieron tener una visión muy amplia de las estructuras.

Métodos de estudio de la célula:

• Estudio morfológico: mediante microscopios.
• Estudio bioquímico: fraccionar la célula mediante centrifugación y ultracentrifugación.
• Autoradiografías: células marcadas radiactivamente para seguir su comportamiento.
• Cultivo celular.

Célula Procariota

Tras evolucionar la célula ancestral, dio origen a las células procariotas, luego a las eucariotas. Forma alargada o esférica. En general se reproducen por bipartición (fisión binaria). Carece de núcleo e incluye diversos tipos de bacterias: Arqueobacterias, bacterias anaerobias. Eubacterias, bacterias fotosintéticas y cianofíceas.

Estructura general:

• Flagelos.
• Capsula: algunas con una cubierta glucídica.
• Membrana plasmática.
• Nucleoide: molécula simple de ADN sin membrana que lo separe del resto de citoplasma, suficiente para codificar miles de proteínas.
• Fimbrias.
• Pili: función relacionada con el intercambio de ADN.
• El citoplasma: se encuentran ribosomas que participan en la síntesis de proteínas.
• Membrana externa: solo en bacterias.
• Pared celular: rígida, compuesta por polisacáridos y péptidos que rodea la membrana plasmática.
• Mesosomas: función contener algunas enzimas que intervienen en los procesos de respiración y división celular.

Osmosis

Difusión pasiva del disolvente a través de membranas semipermeables, la solución más diluida hacia la más concentrada. Dejar pasar el agua, pero no el soluto, esta se difunde fácilmente por las membranas a través de espacios o huecos transitorios que se producen en el empaquetamiento de las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos por efecto de su fluidez. Las soluciones separadas por una membrana semipermeable se llaman: isotónicas, misma concentración, hipertónica, mayor concentración respecto a la otra e hipotónica menor concentración con respecto a la otra.

Célula Eucariota

Características:

• Núcleo con doble membrana: envuelta nuclear. El núcleo está constituido por ADN asociado a histonas que forman la cromatina.
• Reproducción por mitosis y meiosis.
• Compartimentación del citoplasma, que permite que cada zona de la célula tenga una función.
• El espacio entre la doble membrana, el retículo endoplasmático (RE), cuyas membranas sintetizan lípidos. Una parte del retículo está recubierta por ribosomas (RER) que sintetizan proteínas y las vierten al interior de este. Desde este último son transferidas al aparato de Golgi, en el cual son procesadas y transportadas a distintos lugares.
• Lisosomas: función principal es la degradación de moléculas y orgánulos.
• Mitocondrias y cloroplastos son orgánulos de doble membrana que proporcionan la energía necesaria para las actividades fisiológicas celulares: Mitocondrias, respiración celular (excepto en protozoos anaerobios). Cloroplastos, realizar la fotosíntesis (excepto en hongos).
• El citoplasma o citosol contiene el citoesqueleto, confiere movilidad intracelular de la que carecen la procariotas. Constituido por: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios.
• Pared celular solo en células vegetales.

Efecto Invernadero

Fenómeno atmosférico natural que permite mantener una temperatura agradable en el planeta, al retener parte de la energía que proviene del sol. El aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) proveniente del uso de combustibles fósiles ha provocado la intensificación del fenómeno invernadero.

Principales gases:

• Dióxido de carbono/ CO2.

Ciclo del Carbono

Mediante la fotosíntesis. Luego el carbono es devuelto al ambiente:

• Mediante el proceso de respiración: durante la respiración, los animales y las plantas consumen materia orgánica y devuelven el CO2 a la atmósfera o al agua.
• Mediante los procesos de combustión: el carbono es incorporado a la atmósfera mediante los procesos de combustión que se generan en los incendios forestales, la actividad volcánica y el uso de petróleo, gas natural o carbón, en actividades industriales, de transporte y domésticas.
• Mediante la descomposición: los restos de los animales y vegetales son descompuestos por las bacterias. En este proceso, se libera el CO2 a la atmósfera o al agua, donde es utilizado nuevamente por las plantas.

Los Glúcidos

Los glúcidos son biomoléculas constituidas por átomos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) en la proporción que indica su fórmula empírica: CnH2nOn. También pueden contener excepcionalmente átomos de otros elementos, como el nitrógeno (N), azufre (S) o fósforo (P). Químicamente, los glúcidos son aldehídos y cetonas con múltiples grupos hidroxilo (-OH). Los más complejos contienen además otros grupos funcionales orgánicos.

Los Monosacáridos

(Aldo- o ceto- + n. de osas + -osa). Azucares. Entre 3 y 7 átomos de carbono: son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas (polialcoholes, varios grupos de -OH con un grupo de aldehído (-CHO) o cetona (-CO)).

• Aldosa: un grupo aldehído en el C1 y grupos hidroxilo en el resto de los carbonos.
• Cetosas: un grupo funcional cetona en un carbono interior de la cadena y grupos hidroxilo en el resto.
• Diasteroisometría/epímeros: forma D, -OH derecha. Forma L, -OH izquierda.
• Fórmulas cíclicas: las aldopentosas y las hexosas.
• Enlace hemiacetálico: la formación del ciclo se realiza mediante un enlace hemiacetal entre grupo aldehído y un alcohol, o un enlace hemicetal grupo de cetonas y un alcohol. Furanosas, pentágono, y monosacáridos piranosas si es un hexágono.
• Formas alfa y beta: alfa: el –OH hemiacetálico por debajo. Beta: por encima.

Monosacáridos de interés biológico:

Los monómeros constituyentes de todos los glúcidos.

• Ribosa: es un componente estructural de nucleótidos en estado libre, como el ATP y de ácidos nucleicos, como el ARN. Desoxirribosa, le falta el grupo alcohol en el C2 (ADN).
• Ribulosa: actúa como intermediario activo en la fijación del CO2 atmosférico en los organismos autótrofos. No presenta estructura cíclica.
• Hexosas: Glucosa. Galactosa: junto a la glucosa forma la lactosa, disacárido de la leche. Fructosa: sustancia que se encuentra en las plantas, sus frutos. En el hígado se transforma en glucosa. Junto con la glucosa forma en disacáridos sacarosa.

Los Disacáridos

(Enlace O-glucosídico) en realidad, en materia viva, por la unión de Glucosa, Fructosa o Galactosa.

• Maltosa: 2 glucosas unidas por enlace monocarbonílico.
• Lactosa: Galactosa + Glucosa. Unidas por enlace monocarbonílico.
• Sacarosa: Glucosa + Fructosa. Unión dicarbonílica.

Los Polisacáridos

Son insolubles en agua o forman soluciones coloidales. Por un solo tipo de monómero, homopolisacáridos, o diferentes tipos de monosacáridos, heteropolisacáridos. Soporte y protección.

• Celulosa: homopolisacáridos. Función estructural, formando parte de la pared celular, unión 1 beta--->4 millares de glucosa, lo que produce fibras muy resistentes.
• Almidón: reserva de glucosa de las células vegetales. Polímero de glucosa. Se encuentran en los plastos, abundante en los órganos de reserva.
• Glucógeno: se encuentra como material de reserva energética de las células animales (músculos y hepáticas). Polímero de glucosa.

Heterósidos

Glucolípidos

Son moléculas de membrana presentes en la superficie externa de las células del tejido nervioso. Se supone que intervienen en el reconocimiento celular, proporcionando a las células sus señas de identidad. Algunas bacterias y virus se unen a estas moléculas como paso previo a la infección de las células. Lípido + Monosacáridos (cerebrósidos) o Lípido + Oligosacárido (gangliósidos).

Glucoproteínas

Naturaleza proteica. Pueden actuar como receptores de mensajeros químicos, o en procesos de reconocimiento celular. Proteína en proporción alta. Proteína en proporción baja, en forma de péptido (peptidoglucanos) o proteína (proteoglucano).

Infección

La invasión de un ser vivo por agentes infecciosos patógenos como virus sida, bacterias tuberculosis, hongos y protozoos disentería.

Inmunidad

Es la capacidad que tiene el organismo de defenderse, de reacción, cuando es atacado por un determinado agente infeccioso con carácter antígeno.

Ciclo de Digestión

Ingestión: es el proceso por el cual se incorporan los alimentos al organismo, a través de la boca.

Digestión: es el mecanismo mediante el cual los alimentos ingeridos se transforman en sustancias simples, solubles y absorbibles. La digestión se divide en tres etapas:

• Bucal, donde los alimentos son triturados por los dientes (masticación) y humedecidos por la saliva (insalivación), formando el bolo alimenticio;
• Gástrica o estomacal, donde el bolo alimenticio recorre el esófago impulsado por movimientos peristálticos de contracción de los músculos de sus paredes, entra en el estómago a través del cardias, y una vez en el estómago, el alimento se mezcla con los jugos gástricos, ricos en ácido clorhídrico y enzimas digestivas, que lo degradan, hasta formar una papilla blanquecina llamada quimo;
• Intestinal, donde el quimo va pasando desde el estómago al primer tramo del intestino delgado, el duodeno, a través del píloro, y aquí el alimento, ya bastante degradado, es atacado por los jugos intestinales y por el jugo pancreático, rico en enzimas, y por la bilis, que contiene sales biliares, unas moléculas que hacen que las grasas se emulsionen, de modo que las enzimas pueden actuar sobre ellas.

Absorción: es el paso de las sustancias ya digeridas desde el intestino a la sangre y la linfa, para ser transportadas a todas las células del cuerpo.

Defecación o egestión: es la expulsión al exterior, a través del ano, de las sustancias de desecho o heces.

Ciclo Respiratorio

La respiración:

• Aportar oxígeno para las necesidades de energía del cuerpo.
• Eliminar el dióxido de carbono.
• Ayudar a mantener el pH del plasma sanguíneo.

La mecánica del ciclo respiratorio consiste en procesos alternados de inspiración y espiración. Durante la inspiración, los músculos esqueléticos como el diafragma e intercostales externos se contraen. Así, aumenta el volumen de la cavidad torácica, desciende la presión intrapleural, y entra aire en los pulmones.

Ciclo Cardíaco

El ciclo cardíaco es la secuencia de eventos eléctricos, mecánicos, sonoros y de presión, relacionados con el flujo de sangre a través de las cavidades cardiacas, la contracción y relajación de cada una de ellas (aurículas y ventrículos), el cierre y apertura de las válvulas y la producción de ruidos a ellas asociados.