Composición Química de la Célula

Toda la materia está constituida por la combinación de muchos elementos (carbono, oxígeno, cloro, calcio, hierro e hidrógeno).

Los átomos que constituyen los elementos pueden unirse y formar moléculas, por ejemplo: dióxido de carbono (CO₂), oxígeno (O₂), agua (H₂O). El cuerpo humano está formado mayormente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.

Moléculas de Importancia Biológica

Las sustancias que integran a los seres vivos se dividen en dos grupos:

1. Inorgánicas: Agua y sales minerales.
2. Orgánicas: Carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.

Las moléculas que forman las sustancias orgánicas se llaman biomoléculas y desempeñan una o varias de las siguientes funciones:

1. Función estructural: Son las que forman nuevas células y reemplazan estructuras dañadas.
2. Función energética: Son las que aportan energía para mantener la organización y el funcionamiento del organismo.
3. Función reguladora: Son las que controlan y regulan las diferentes reacciones químicas en las que intervienen.

Las moléculas de agua son el principal componente del organismo, pero también hay otros cuatro grupos de biomoléculas: lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y carbohidratos.

Macromoléculas y Reacciones Químicas

Las macromoléculas de los seres vivos se constituyen a partir de monómeros por una serie de reacciones químicas llamadas condensación, que hacen que se unan los monómeros (polímeros). Las reacciones de hidrólisis son aquellas en las que los polímeros se desarman y se obtienen las unidades que los formaban (monómeros).

Proteínas

Las proteínas se fabrican en las células por un proceso de condensación en la cual un aminoácido se une al otro mediante un proceso conocido como enlace peptídico.

Polipéptidos

La unión de varios aminoácidos forma una cadena proteica. Las proteínas constituyen el 50% del peso seco de las células. Tenemos alrededor de 10.000 clases de proteínas que cumplen funciones muy variadas, están formadas a partir de la unión de aminoácidos.

Los aminoácidos se forman a partir de la unión de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre, y algunas de ellas contienen hierro, zinc y cobre.

La fabricación de proteínas se lleva a cabo en estructuras especiales de la célula denominadas ribosomas.

Niveles de Organización de las Proteínas

• Estructura primaria: Es la secuencia de aminoácidos que constituye una proteína e indica cuáles son los aminoácidos y en qué orden se encuentran en las proteínas.
• Estructura secundaria: Es la forma que adopta la proteína en el espacio luego de unirse los aminoácidos, pueden ser hoja plegada o hélice.
• Estructura terciaria: Es la conformación final de la proteína, la que se enrolla y adopta una forma tridimensional o espacial.

Algunas proteínas tienen estructura cuaternaria debido a la forma en que varias cadenas polipeptídicas se unen entre sí o con moléculas no proteicas, que dan a las proteínas funciones específicas de transporte a catálisis.

Funciones de las Proteínas en las Células

• Estructural: Forman el material de construcción de las células y estructuras de protección.
• Enzimática: Catalizadores biológicos, aceleran reacciones químicas.
• De transporte: Unen otras moléculas y las transportan en el organismo.
• Nutritiva: Algunas proteínas tienen un valor nutritivo importante para el embrión y la cría que se origina.
• Reguladora: Controlan numerosas funciones del organismo, como el crecimiento y la reproducción.
• Contráctil: Tienen la capacidad de acortarse, lo que permite el movimiento del organismo.
• De defensa: Defienden al organismo de agentes extraños.

Desnaturalización

La proteína pierde su forma tridimensional, puede ser reversible o irreversible.

Carbohidratos

Sus moléculas están formadas por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, que se combinan en cantidades y formas variadas y dan lugar a la formación de una gran diversidad de sustancias.

Monosacáridos

Carbohidratos de estructura más sencilla, sus moléculas pueden tener entre 3 y 7 átomos de carbono. Se unen mediante reacciones de condensación que forman enlaces glucosídicos. Cuando se ensamblan dos monosacáridos se forma un disacárido.

Polisacáridos

Se forman a partir de la unión de muchos monosacáridos, son moléculas muy grandes que no tienen sabor dulce.

Funciones de los Glúcidos en los Seres Vivos

• Energética: Son la principal fuente de energía de las células. La glucosa es la sustancia a partir de la cual la mayoría de los seres vivos obtienen energía en forma inmediata a través de su degradación en el proceso de respiración celular y de fermentación.
• Reserva energética: Algunos glúcidos se almacenan en las células, y el organismo puede recurrir a ellos para usarlos como fuente de energía.
• Estructural: Algunos polisacáridos tienen una función importante como material de construcción y de sostén de las células.

Lípidos

Conjunto heterogéneo de sustancias en las que se encuentran las grasas, aceites, ceras, colesterol. Son insolubles en agua. Están conformados por átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno, y también fósforo y azufre.

• Grasas y aceites: Son la unión de tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerol.
• Triglicéridos: Largas cadenas de ácidos grasos formadas por átomos de carbono e hidrógeno, gracias a esto son hidrofóbicas. Son sólidas a temperatura ambiente.
• Fosfolípidos: Lípidos de estructura compleja. Tienen cola hidrofóbica formada por ácidos grasos y una cabeza hidrofílica. Son fundamentales en las membranas celulares.
• Ceras: Lípidos grasos blandos por el calor. Hay de origen vegetal y animal. Las vegetales forman una lámina que recubre las hojas y frutos de las plantas. En las animales está la lanolina (de la lana de ovejas) y la cera que producen las abejas.
• Esteroides: Lípidos que tienen gran importancia biológica. En ellos existen las hormonas sexuales, cortisol (hormona secretada por la glándula suprarrenal).

El colesterol forma parte de las membranas celulares, componente de la mielina que envuelve las prolongaciones de las células nerviosas. Es sintetizado en el hígado a partir de ciertos ácidos grasos. El exceso de colesterol es degradado en el hígado. Se transporta en la sangre envuelto en lipoproteínas: lipoproteína de alta intensidad (HDL) y baja intensidad (LDL). La primera lleva el colesterol al hígado, en cambio el LDL lo lleva a células del cuerpo.

Funciones de los Lípidos

• Reserva energética: Se almacenan en el tejido adiposo o graso de muchos animales. Son usados para la obtención de energía en aquellos casos que no hay glúcidos.
• Estructural: (fosfolípidos, colesterol, glucolípidos) Son fundamentales en la membrana plasmática y de toda membrana celular.
• Protección: Para animales que viven en frío, las grasas están en el tejido adiposo debajo de la piel y actúan como aislantes térmicos que regulan la temperatura.
• Reguladora: Lípidos que se usan para la fabricación de vitaminas y hormonas.

Ácidos Nucleicos

Son el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). Los dos cumplen tareas diferentes, pero ambos son responsables del almacenamiento, transmisión y expresión de la información genética de los seres vivos. Las moléculas que los constituyen son cadenas llamadas nucleótidos (formados por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada).

• En el ADN hay cuatro tipos de nucleótidos: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). El azúcar de estos es pentosa y se llama desoxirribosa.
• Una molécula de ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos enfrentados.
• La forma del ADN es como una escalera de caracol, las bases nitrogenadas de los nucleótidos se orientan hacia el interior de la molécula y forman los escalones que mantienen unidas ambas cadenas.
• Los escalones se forman: la base nitrogenada A (adenina) enfrentada a la base nitrogenada T (timina) y la base nitrogenada G (guanina) enfrente de C (citosina). Las uniones son débiles y se llaman puentes de hidrógeno (unión producida por la atracción que ejerce una base sobre átomos de hidrógeno de la base complementaria). Mantienen su estructura 3D gracias a las uniones. Esta estructura se llama doble hélice.
• El ADN porta la información genética, es la forma de transmisión de información de progenitores a hijos en la reproducción.

El ADN se encuentra en forma de cromosomas lineales dentro del núcleo de células eucariotas, como moléculas circulares en el citoplasma de células procariotas y en dos organelas citoplasmáticas: los cloroplastos y las mitocondrias.

Vitaminas

Constituyen un grupo heterogéneo de sustancias orgánicas que difieren unas de otras tanto en su estructura química como en su función. No se usan como fuente de energía ni como componente estructural, sino que cumplen una función reguladora. Hay más de 15 vitaminas diferentes que se pueden clasificar en dos grupos: los solubles en grasas o liposolubles y los solubles en agua o hidrosolubles.

Minerales

Son necesarios para la dieta, pueden estar presentes en sales inorgánicas, o pueden ser constituyentes de compuestos orgánicos.

El calcio, junto con el fósforo, es uno de los componentes del esqueleto de muchos organismos. El calcio suele estar presente en los lácteos y se absorbe en el intestino delgado, pero esto ocurre solamente si en el medio hay una cantidad adecuada de vitamina D.

Agua

Es la sustancia más abundante en todos los organismos. Se encuentra dentro de las células, en el líquido que las rodea, en la sangre, en la linfa y en los fluidos vegetales. Se encuentra en grandes cantidades en los organismos debido a sus propiedades físicas y químicas de las que depende las actividades de todo ser vivo en la Tierra.