Fundamentos de Biología Celular y Molecular: Estructura, Función y Procesos Clave

1. Diferencias Celulares

Célula animal: No presenta pared celular, no posee cloroplastos, posee vacuolas de tamaño reducido, presentan glucógeno, generalmente tienen forma irregular, poseen centriolos, su tamaño varía desde las 10 hasta las 30 micras.

Célula vegetal: Presenta pared celular que rodea a la membrana plasmática, contienen cloroplastos, poseen vacuolas de gran tamaño, presentan almidón, frecuentemente presentan una forma regular, su tamaño varía desde las 10 hasta las 100 micras.

2. Transporte a través de la Membrana

Transporte pasivo

Se trata de un proceso que no requiere energía, pues las moléculas se desplazan espontáneamente a través de la membrana a favor del gradiente de concentración, es decir, desde una zona de alta concentración de solutos a otra zona de más baja concentración de solutos. Aquellas moléculas pequeñas y sin carga eléctrica como el oxígeno, dióxido de carbono y el alcohol difunden rápidamente a través de la membrana mediante este mecanismo de transporte.

El transporte pasivo puede ser mediante difusión simple y difusión facilitada. En el primero, la difusión de las sustancias es directamente a través de las moléculas de fosfolípidos de la membrana plasmática. Y en el segundo, difusión facilitada, el transporte de las moléculas es ayudado por las proteínas de la membrana plasmática celular.

Transporte activo

En este caso, el transporte ocurre en contra del gradiente de concentración y, por lo tanto, la célula requiere de un aporte energético (en forma de ATP, molécula rica en energía). En el transporte activo participan proteínas transportadoras, que reciben el nombre de «bombas», y que se encuentran en la membrana celular, cuya función es permitir el ingreso de la sustancia al interior o exterior de la célula.

Transporte de agua

A través de la membrana plasmática ocurre por un mecanismo denominado osmosis, donde esta sustancia se desplaza libremente a través de la membrana sin gasto de energía, ya que lo hace de una zona de mayor concentración a una de menor concentración, es por esto que a la osmosis se le considera como un mecanismo de transporte pasivo. Pero este movimiento está determinado por la presión osmótica, la que es producida por la diferencia de concentraciones de soluto entre el medio intracelular y extracelular.

Transporte en masa

Las células pueden obtener líquido o nutrientes mediante un proceso llamado endocitosis, donde la membrana plasmática engloba una partícula y forma una vesícula y la lleva al interior del citoplasma.

3. Funciones de las Proteínas

Función ESTRUCTURAL

  • Algunas proteínas constituyen estructuras celulares.
  • Ciertas glucoproteínas forman parte de las membranas celulares y actúan como receptores o facilitan el transporte de sustancias.
  • Las histonas, forman parte de los cromosomas que regulan la expresión de los genes.
  • Otras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos y tejidos.

Función ENZIMÁTICA

Las proteínas con función enzimática son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo celular.

Función HORMONAL

Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre) o las hormonas segregadas por la hipófisis como la del crecimiento o la adrenocorticotrópica (que regula la síntesis de corticosteroides) o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).

Función REGULADORA

Algunas proteínas regulan la expresión de ciertos genes y otras regulan la división celular (como la ciclina).

Función HOMEOSTÁTICA

Algunas mantienen el equilibrio osmótico y actúan junto con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno.

Función DEFENSIVA

  • Las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos frente a posibles antígenos.
  • La trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos para evitar hemorragias.
  • Las mucinas tienen efecto germicida y protegen a las mucosas.

Función de TRANSPORTE

  • La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados.
  • La mioglobina transporta oxígeno en los músculos.
  • Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre.

Función CONTRÁCTIL

La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular.

Función DE RESERVA

  • La ovoalbúmina de la clara de huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada, constituyen la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión.
  • La lactoalbúmina de la leche.

Quarks: Es la menor unidad de átomo

Electrones: partícula subatómica con carga eléctrica (-)

Átomo: Porción material menor de un elemento químico, interviene en reacciones químicas. Unidad constituyente de molécula.

Molécula: unión de dos o mas átomos por medio de enlaces químicos. constituye a la porción más pequeña de sustancia pura y conserva sus propiedades.

Elemento: sustancia que no puede descomponerse en otra sustancia mediante reacciones químicas. Constituye la base de una cosa. Se lo encuentra en la tabla periódica.

Electrones: partícula subatómica con carga eléctrica (-)

4. Estructuras

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5. Respiración Celular

Las células procariotas llevan a cabo la respiración celular dentro del citoplasma o en las superficies internas de las células. Aquí se hará mayor hincapié en las células eucariotas, en donde las mitocondrias, son el lugar donde se produce la mayoría de las reacciones.

6. Grasas

Omega 3: Aceite de lino, Semillas de lino, Salmón, Caballa, Nueces, Sardinas, Atún. Omega 6: Aceite de girasol, Semillas de girasol, Nueces, Aceite de lino, Almendras, Aceite de oliva, Semillas de calabaza, Avellanas, Semillas de lino.

7. Ácidos grasos

Unácido grasoes una biomolécula de naturaleza lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada lineal, de diferente longitud o número de átomos de carbono, en cuyo extremo hay un grupo carboxilo (son ácidosorgánicos de cadena larga).

Saturados, sólo tienen enlaces simples y suelen encontrarse en grasas animales.

Insaturados, tienen un doble enlace, suelen encontrarse fundamentalmente en grasas de origen vegetal

Poliinsaturados, contienen dos o más dobles enlaces.

8. Ácidos grasos esenciales

A partir de ciertos elementos, el organismo puede fabricar ácidos grasos saturados y  monoinsaturados, pero los ácidos grasos esenciales (que son poliinsaturados) debemos ingerirlos a partir de la dieta.

Omega 3: Los alimentos más ricos en Omega 3 son los pescados grasos de aguas frías como el salmón, el atún, las sardinas y la caballa. También contienen Omega 3 algunos vegetales de hoja verde, frutos secos y semillas oleaginosas. Muy especialmente las semillas de lino.

Omega 6: Los alimentos más ricos en Omega 6 son aceites vegetales como el de girasolborrajaonagracarnes magras y víscerascereales integrales, y semillas y frutos secos oleaginosos como las nueces o las semillas de sésamo.

Omega 9: Los alimentos más ricos en Omega son los aceites vegetales de olivaalmendracanola y nuez

9. Enlaces Químicos

Un enlace químico corresponde a la fuerza que une o enlaza a dos átomos, sean estos iguales o distintos.

Enlace iónico: Un enlace iónico se puede definir como la fuerza que une a dos átomos a través de una cesión electrónica. Una cesión electrónica se da cuando un elemento electropositivo se une con un elemento electronegativo. Mientras mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los elementos, más fuerte será el enlace iónico.

Enlace Covalente: El enlace covalente es la fuerza que une dos átomos mediante la compartición de un electrón por átomo. Dentro de este tipo de enlace podemos encontrar dos tipos: el enlace covalente polar y el enlace covalente apolar.

El primer sub-tipo corresponde a todos aquellos compuestos en donde la diferencia de electronegatividad de los átomos que lo componen va desde 0 hasta 1.7 (sin considerar el 0). Los compuestos que son polares se caracterizan por ser asimétricos, tener un momento dipolar (el momento dipolar es un factor que indica hacia donde se concentra la mayor densidad electrónica) distinto a 0, son solubles en agua y otros solventes polares, entre otras características.

Por su parte, los compuestos que se forman por medio de enlaces covalentes apolares, no presentan momento dipolar, la diferencia de electronegatividad es igual a 0, son simétricos, son solubles en solventes apolares (como el hexano), entre otras cosas. La diferencia de electronegatividad cero se da cuando dos átomos iguales se unen entre sí.

10. Leyes de mendel

1ª Ley de Mendel: Ley de la uniformidad

3ª Ley de Mendel: Ley de la segregación independiente

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