Tipos de Células, Organelos, Membrana Celular y Metabolismo: Características y Funciones

Diferencias entre Célula Eucariota y Procariota

Célula eucariota: Posee un núcleo definido y diversos organelos. Es el tipo de célula presente en los seres humanos.

Célula procariota: Carece de núcleo. Contiene ribosomas, citoplasma, membrana, citoesqueleto, ADN y ARN. Las bacterias son un ejemplo de células procariotas y fueron las primeras células en habitar el planeta.

Organelos de la Célula Eucariota

Mitocondria: Proporciona energía a la célula. Posee dos membranas y ADN propio. Genera ATP, participa en la apoptosis y en diversas rutas metabólicas como el ciclo de Krebs, la betaoxidación y la cadena de transporte de electrones o de respiración celular.

Ribosomas: Se forman en el nucléolo. Sintetizan proteínas, aunque no las dejan completamente funcionales. Se encuentran libres en el citoplasma o adheridos al retículo endoplasmático rugoso (RER). Son los únicos organelos presentes en las células procariotas.

Retículo endoplasmático rugoso (RER): Se continúa desde el núcleo. Contiene ribosomas en su membrana y modifica las proteínas para que sean 100% funcionales.

Retículo endoplasmático liso (REL): Carece de ribosomas. Participa en el metabolismo de lípidos, desintoxica la célula y almacena calcio (Ca++). No produce proteínas.

Núcleo: Contiene el ADN y el nucléolo. Está rodeado por una membrana nuclear con poros nucleares.

Aparato de Golgi: Se encarga de la exportación de proteínas, enviándolas fuera de la célula. Crea vesículas, que son pequeñas esferas de membrana que contienen las proteínas. También produce lisosomas, que degradan bacterias.

Lisosomas: Son orgánulos vesiculares que digieren partículas extrañas que ingresan a la célula.

Citoesqueleto: Compuesto por tres tipos de estructuras: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. Proporciona soporte y forma a la célula, permite el movimiento interno de los orgánulos, protege a la célula de daños físicos y participa en la división celular.

Cloroplasto: Presente en células fotosintéticas como plantas y algas. Contiene ADN propio y clorofila, que les da el color verde y les permite captar la energía lumínica para la fotosíntesis.

Citoplasma: Proporciona tonicidad a la célula debido a su composición acuosa. En él se lleva a cabo la glucólisis.

Flagelo: Presente en los espermatozoides, les proporciona movilidad.

Membrana Celular

Funciones:

Delimita la célula, separando el líquido extracelular del intracelular.
Permite el intercambio selectivo de sustancias.
Participa en el reconocimiento celular.
Transporta sustancias.
Protege los orgánulos celulares.

Propiedades:

Flexibilidad: Conferida por la gran cantidad de lípidos que la componen. El colesterol, por otro lado, le da rigidez.
Permeabilidad: Es selectivamente permeable. Permite el paso de sustancias no polares, pero es impermeable a sustancias polares.

Composición:

Se define como una bicapa de fosfolípidos, con una capa orientada hacia el exterior y otra hacia el interior. El interior es no polar y los extremos son polares. Está compuesta por un 50% de lípidos (fosfolípidos), un 30-70% de proteínas y una pequeña cantidad de carbohidratos. La parte central de la membrana es la única parte del cuerpo que no contiene agua.

Fosfolípidos: Son antipáticos, con una parte polar (cabeza) y otra no polar (colas). La parte polar se puede mezclar con agua, mientras que la no polar se mezcla con lípidos. Los fosfolípidos se representan con una cabeza esférica (fósforo) y dos colas.

Apoptosis: Autodestrucción celular.

Sustancias no polares: No tienen carga eléctrica. Ejemplos: lípidos, CO2, vitaminas A, D, E, K y alcohol.

Sustancias polares: Tienen carga eléctrica. Ejemplos: glucosa (azúcar, carbohidratos), aminoácidos, agua, Na+, etc.

Proteínas de Membrana

Canales iónicos: Permiten el paso de iones.
Transportadoras: Facilitan el paso o la salida de aminoácidos o glucosa.
Receptores: Reciben señales químicas y las transmiten al núcleo.
Enzimas: Actúan como catalizadores digestivos, simplificando o reduciendo la respuesta del sistema inmune.
Marcadoras: Identifican las células propias del organismo mediante un código específico, evitando que sean destruidas por el sistema inmune.
De enlace celular: Unen las células entre sí.

Transporte Celular

Gradiente de concentración: Diferencia en la concentración de una sustancia entre dos regiones separadas por una membrana.

Difusión: Movimiento de una sustancia desde un área de mayor concentración a una de menor concentración hasta alcanzar el equilibrio. Se debe a la energía cinética de las partículas. Los gradientes de concentración son el resultado de la difusión.

Tipos de Transporte

Transporte pasivo: No requiere gasto de energía. La molécula se mueve de una zona de mayor concentración a una de menor concentración, a través de canales, proteínas transportadoras, etc.

Transporte activo: Requiere gasto de energía. La molécula se mueve de una zona de menor concentración a una de mayor concentración, en contra del gradiente de concentración.

Modalidades de Transporte Pasivo

Difusión simple: Una molécula atraviesa la membrana lipídica o los espacios entre ella, moviéndose de una zona de mayor a menor concentración (sustancias no polares).

Difusión por canales iónicos: Los iones pasan a través de canales específicos para cada tipo de ion, moviéndose a favor del gradiente de concentración.

Difusión facilitada: Se requiere la interacción de proteínas transportadoras que se unen a la molécula, permitiendo su paso de una zona de mayor a menor concentración.

Ósmosis: Paso de agua o solventes a través de una membrana selectivamente permeable desde una zona de mayor concentración de agua a una de menor concentración. El agua siempre se mueve hacia donde hay mayor concentración de solutos.

Soluciones

Isotónica: Igual concentración de solutos y agua a ambos lados de la membrana.

Hipotónica: Menor concentración de solutos que de solventes (ejemplo: agua destilada).

Hipertónica: Mayor concentración de solutos que de solventes (ejemplo: alcohol).

Transporte activo: Se realiza en contra del gradiente de concentración y requiere que la célula gaste energía.

Diferencias entre Células Vegetales y Animales

Células vegetales: Poseen cloroplastos, que contienen ADN propio y son el lugar donde se realiza la fotosíntesis. Tienen una pared celular que les da una forma más cuadrada o hexagonal. Además, tienen una vacuola que almacena agua y pigmentos.

Células animales: No tienen pared celular ni cloroplastos.

Metabolismo Celular

Conjunto de reacciones bioquímicas y procesos fisicoquímicos que ocurren en la célula. Se divide en dos fases:

Catabolismo: Degradación de compuestos con liberación de energía, la cual se encuentra almacenada en los enlaces químicos. Ejemplos: glucólisis y betaoxidación.

Anabolismo: Síntesis o construcción de compuestos, utilizando la energía liberada en el catabolismo.

Rutas Metabólicas

Secuencia de reacciones en la que un compuesto químico (sustrato) se transforma en otro (producto), el cual a su vez actúa como sustrato para generar otro producto, y así sucesivamente. Pueden ser aeróbicas (ocurren en la mitocondria) o anaeróbicas.

Aerobia: Requiere oxígeno.

Anaerobia: No requiere oxígeno.

Principales Rutas Metabólicas

Glucólisis: Anaerobia. Metaboliza la glucosa. Ocurre en el citoplasma. Comienza con una molécula de glucosa y termina con dos moléculas de piruvato y dos de ATP. Los piruvatos van a la mitocondria, liberan energía, se cargan con fósforo y regresan a la mitocondria.

Ciclo de Krebs: Aerobio. Ocurre en la mitocondria. Comienza con una molécula de piruvato y termina, por cada glucosa, con 2 GTP, 8 NADH y 2 ATP. Se expulsa dióxido de carbono como residuo. Es una ruta anfibólica, es decir, que construye y destruye moléculas.

Cadena de electrones (Fosforilación oxidativa): Aerobia. Ocurre en las dos membranas de la mitocondria. Produce ATP y desecha agua. Utiliza la energía del NADH (equivalente a 3 ATP) y del FADH (equivalente a 2 ATP) para transformarla en ATP.

Fermentación alcohólica: Anaerobia. Ocurre en levaduras y bacterias. La glucosa se transforma en alcohol. Se utiliza para generar energía. Al no haber oxígeno, el piruvato acepta hidrógenos para liberar NAD. Produce 2 moléculas de etanol y 2 ATP netos.

Fermentación láctica: Anaerobia. Ocurre en el citoplasma de las células animales. Permite que el músculo siga funcionando durante el ejercicio intenso cuando no hay suficiente oxígeno. Es una ruta de emergencia. Se acumula ácido láctico, lo que causa dolor muscular. Produce 2 ATP netos y 2 moléculas de ácido láctico.

Oxidación lipídica (Betaoxidación): Aerobia. Las grasas pueden generar ATP. Consta de dos partes:

Activación: El triglicérido se rompe, separando el glicerol de los tres ácidos grasos.
Betaoxidación: Para que un lípido entre en la mitocondria, se pierden 2 ATP y se necesita la unión a la carnitina. En cada ciclo se forman 2 acetil-CoA, 1 NADH y 1 FADH. La cantidad de ciclos depende del número de carbonos del ácido graso. Cada NADH equivale a 3 ATP, cada FADH a 2 ATP y cada acetil-CoA a 1 ATP.