Teoría Celular

Postulados de la Teoría Celular

• Unidad Estructural y Funcional: Constituyen la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos.
  • Estructural: Todos los organismos vivos poseen células.
  • Funcional: En las células se llevan a cabo todas las funciones vitales.
• Origen Celular: Todas las células se originan a partir de células preexistentes. Las teorías celulares consideran a la célula como la unidad de vida más pequeña que puede existir, donde se manifiestan todas las características asociadas.

Diferencias Fundamentales entre Células Eucariotas y Procariotas

La diferencia fundamental radica en la presencia del núcleo. Las células eucariotas poseen un núcleo definido, donde el material hereditario está separado del resto de la célula por una membrana doble. En contraste, en las células procariotas, el material genético está disperso en el citoplasma, en una zona llamada nucleoide.

ADN en Procariotas (Bacterias)

• Disperso en el citoplasma.
• No está asociado con proteínas.
• Cada célula tiene una molécula de ADN.
• Menor tamaño.

ADN en Eucariotas

• Se encuentra en el núcleo.
• Está asociado a proteínas.
• Cada célula tiene varias moléculas de ADN.
• La asociación entre las moléculas de ADN y proteínas constituye los filamentos de cromatina.
• Mayor tamaño.

Técnicas de Tinción

Previamente, se debe coagular el protoplasma (fijación). Para bacterias, la fijación por calor es común, pero también se pueden usar sustancias químicas. La tinción aumenta el tamaño aparente de la célula. Los colorantes, en su mayoría compuestos orgánicos, poseen afinidad específica por diversos materiales celulares. Generalmente, son moléculas cargadas positivamente que interactúan con constituyentes celulares cargados negativamente (ej: ácidos nucleicos). Otros colorantes son moléculas cargadas negativamente y se combinan con las positivas (ej: proteínas). Algunos colorantes funcionan mejor después de un tratamiento químico específico.

Tinción Catiónica

La sustancia interactúa con constituyentes celulares negativamente cargados (ej: azul de metileno para detectar bacterias).

Tinción Negativa

Se colorea el medio que rodea la célula, en lugar de la célula misma.

Reacciones Químicas en las Células Vivas

Las células realizan procesos gracias a las enzimas (catalizadores biológicos) que aumentan la velocidad de las reacciones. Son capaces de regular la síntesis y degradación de sus propias biomoléculas y enzimas para maximizar la eficacia y economía. En esencia, la célula es un sistema abierto autoensamblante y autorregulado, que opera bajo el principio de máxima economía de partes y procesos. Promueven reacciones ligadas a transformaciones energéticas, ya sea síntesis, degradación o autorregulación, mediante catalizadores orgánicos que produce.

Aminoácidos, Péptidos y Proteínas

Las cadenas con menos de 50 aminoácidos se llaman péptidos, mientras que el término «proteínas» se usa para cadenas más largas.

Clasificación de Proteínas

Según su Composición:

• Proteínas Simples: Por hidrólisis, producen solo aminoácidos.
• Proteínas Conjugadas: Por hidrólisis, producen aminoácidos y otros componentes orgánicos o inorgánicos llamados grupos prostéticos.

Según su Grado de Solubilidad:

• Proteínas Fibrosas: Insolubles en agua y soluciones diluidas, físicamente resistentes, constituidas por fibras ordenadas a lo largo de un eje, con estructura secundaria (ej: queratina del pelo).
• Proteínas Globulares: Solubles en agua y soluciones salinas diluidas, con estructura terciaria, desempeñan funciones dinámicas (ej: enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte como la hemoglobina).

Algunas proteínas son fibrosas pero solubles en agua, como el fibrinógeno, responsable de la formación de coágulos sanguíneos. Ante una herida, la trombina transforma el fibrinógeno en fibrina, una red que sella los coágulos y contiene las plaquetas.

Según su Estructura:

• Estructura Primaria: Determinada por la secuencia de aminoácidos.
• Estructura Secundaria: Adopta forma de alfa-hélice o beta-laminar.
  • Conformación Alfa-Hélice: Estructura polipeptídica compacta en forma de cilindro, grupos R proyectados hacia el exterior, mantenida por puentes de hidrógeno. Su estructura es estable y compacta (ej: queratina del cabello, miosina del músculo).
  • Conformación Beta-Plegada: Cadenas polipeptídicas paralelas dispuestas en láminas, unidas transversalmente por puentes de hidrógeno (ej: fibroína de la seda).
• Estructura Terciaria: Disposición plegada y compacta de la cadena polipeptídica, adoptan formas esféricas. Su extensión es limitada por uniones entre las cadenas laterales: fuerzas electrostáticas, puentes de hidrógeno, presencia de cadenas hidrofóbicas o hidrofílicas, y puentes disulfuro (ej: enzimas y anticuerpos).
• Estructura Cuaternaria: Disposición espacial de las cadenas polipeptídicas individuales para constituir una mayor jerarquía de organización (protómeros). Las uniones son similares a la estructura terciaria, destacando los puentes disulfuro (ej: hemoglobina, tetrámero relacionado con un grupo hemo).

Carbohidratos

Desempeñan funciones tanto en vegetales como en animales, y pueden ser metabólicos o estructurales. En vegetales, la glucosa se sintetiza por fotosíntesis y se almacena como almidón. Los animales pueden sintetizarlos a partir de lípidos y proteínas.

Importancia

El azúcar es el combustible principal del cuerpo. Circula en la sangre como glucosa o se convierte en otros carbohidratos en el hígado.

Clasificación

• Monosacáridos: Carbohidratos que no pueden ser hidrolizados en moléculas más sencillas (ej: glucosa, fructosa). Se subdividen en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas u octosas. Según su estructura, pueden ser aldosas o cetosas.
• Disacáridos: Producen dos moléculas de monosacáridos, iguales o diferentes, al hidrolizarse (ej: maltosa, sacarosa).
• Oligosacáridos: Por hidrólisis, dan de 2 a 10 moléculas de monosacáridos (ej: maltotriosa).
• Polisacáridos: Al hidrolizarse, dan más de 10 moléculas de monosacáridos (ej: almidón, dextrinas).

Solubilidad

Los polisacáridos son insolubles en agua, mientras que los monosacáridos sí lo son debido a sus grupos OH que forman puentes de hidrógeno con el agua.

Lípidos

Importantes en la alimentación por su valor energético, vitaminas liposolubles y ácidos grasos esenciales. Son relativamente insolubles en agua, pero solubles en solventes no polares como éter, cloroformo y benceno. Los lípidos saturados no poseen dobles enlaces, mientras que los insaturados sí. Sirven como fuente de energía, aislante térmico y están formados por C, H y O en distintas proporciones.

Clasificación

• Lípidos Simples: Ésteres de ácidos grasos con diversos alcoholes.
  • Grasas: Ésteres de ácidos grasos con glicerol.
  • Ceras: Ésteres de ácidos grasos con alcoholes monohidroxílicos.
• Lípidos Complejos: Ésteres de ácidos grasos que contienen otros grupos además de alcohol y ácidos grasos.
  • Fosfolípidos: Contienen un residuo de ácido fosfórico, bases nitrogenadas, ácidos grasos y un alcohol.
  • Glucolípidos: Poseen ácidos grasos, esfingosina y carbohidratos.
  • Otros Lípidos Complejos: Sulfolípidos, amino lípidos y lipoproteínas.

Esteroles, vitaminas liposolubles y terpenos se consideran lípidos precursores y derivados. Tienen la misma solubilidad que los lípidos (en solventes orgánicos no polares).

Ácidos Nucleicos

Compuestos aislados de material rico en núcleos celulares. Depositan y transmiten la información genética, y sintetizan proteínas, dirigiendo el ensamblaje de aminoácidos. Formados por C, H, O, N y P.

Nucleótido

Unidad estructural de los ácidos nucleicos (base nitrogenada, aldopentosa y ácido fosfórico). Bases pirimidínicas: timina, citosina y uracilo. Bases púricas: adenina y guanina. Monosacáridos: ribosa (ARN) y desoxirribosa (ADN).

Nucleósido

Unión de una base nitrogenada y una pentosa. Los nucleótidos son ésteres fosfóricos de los nucleósidos.

Diferencias entre ARN y ADN

• Estructura: ADN es de doble cadena, ARN es monocatenario.
• Composición: ADN contiene desoxirribosa y timina, ARN contiene ribosa y uracilo.
• Función: ADN almacena y transmite información genética, ARN actúa como intermediario entre el ADN y las proteínas.