Composición Química y Biomoléculas Fundamentales

Los organismos vivos están formados principalmente por los bioelementos Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N), que se combinan para formar las biomoléculas esenciales:

• Hidratos de Carbono (Carbohidratos): Formados por C, O y H. Se encuentran como moléculas individuales, unidas entre sí o conjugadas con otras biomoléculas. Función: Estructural y principal fuente de energía.
• Proteínas: Formadas por C, O, H y N. Son polímeros de aminoácidos. Función: Principalmente estructural, aunque también enzimática, de transporte, hormonal, etc.
• Lípidos: Insolubles en agua. Pueden ser simples o complejos. Función: Estructural (membranas) y energética (reserva).
• Ácidos Nucleicos: Moléculas complejas (ADN y ARN), formadas por la unión de un azúcar (pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato (H₃PO₄).

Metabolismo

El Metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en el organismo, esenciales para mantener la vida.

Funciones Vitales de la Célula

• Respiración Celular: Proceso que permite a las células generar energía química (ATP).
• Absorción: Incorporación de sustancias del medio externo mediante diversos mecanismos de transporte.
• Secreción: Generación y expulsión de sustancias útiles al medio (hormonas, enzimas, etc.).
• Excreción: Eliminación de los productos de desecho metabólico.
• Reproducción: División celular para la transmisión del contenido genético.

Especialización y Tipos Celulares

Propiedades de las Células Especializadas

• Irritabilidad: Capacidad de responder a un estímulo eléctrico o químico.
• Conductividad: Capacidad de transmitir un estímulo (típico de neuronas).
• Contractilidad: Capacidad de cambiar su forma o longitud en respuesta a un estímulo (típico de miocitos).
• Automatismo: Capacidad de generar estímulos eléctricos de forma espontánea (típico de células cardíacas).

Ejemplos de Células Especializadas

• Neurona: Genera y transmite impulsos nerviosos.
• Miocito: Célula muscular, responsable de la contracción.
• Hepatocitos: Células del hígado, encargadas de la producción de enzimas y la destrucción de sustancias tóxicas.
• Glóbulos Rojos (Eritrocitos): Células sanguíneas que transportan gases (O₂ y CO₂) gracias a la proteína hemoglobina.

La Membrana Plasmática: Estructura y Transporte

La membrana plasmática (mb) separa la célula de su entorno, regulando el intercambio de sustancias. Posee una función permeable y permite la relación con el exterior, gracias a su modelo de Mosaico Fluido.

Estructura de la Membrana

Está formada por una doble capa de fosfolípidos y colesterol. Los fosfolípidos son lípidos con una cabeza polar hidrófila (que mira hacia el medio acuoso) y dos colas apolares hidrofóbicas de ácidos grasos (que se orientan hacia el interior de la bicapa).

Mecanismos de Intercambio Celular

El transporte de sustancias a través de la membrana se clasifica en:

1. Mecanismos Pasivos (Sin Gasto de Energía)

Movimiento de sustancias de una zona de mayor concentración a una de menor concentración (a favor del gradiente).

• Difusión Simple: Paso directo a través de la bicapa lipídica.
• Difusión Facilitada: Intercambio a través de proteínas transportadoras o canales.
• Ósmosis: Movimiento del agua a través de la membrana.
• Ultrafiltración: Movimiento de agua y solutos debido a una diferencia de presión.

2. Mecanismos Activos (Con Gasto de Energía)

• Transporte Activo: Ocurre en contra del gradiente de concentración, obteniendo energía del ATP.
• Endocitosis: Proceso de incorporación de sustancias mediante prolongaciones citoplasmáticas. Tipos:
  • Fagocitosis: Incorporación de partículas sólidas grandes.
  • Pinocitosis: Incorporación de sustancias disueltas (líquidos).

Excitabilidad Celular y Potencial de Acción

La excitabilidad de células como las neuronas o las miocárdicas se debe a un potencial de reposo inestable. La entrada de iones como el sodio (Na⁺) y el cloro (Cl⁻) provoca que las cargas eléctricas se inviertan, generando el Potencial de Acción. Esta corriente eléctrica es fundamental para la contracción cardíaca y la transmisión del estímulo nervioso.

El Núcleo Celular y la Información Genética

Estructura Nuclear

El núcleo está separado del citoplasma por una membrana nuclear doble y muy porosa. En su interior se encuentra:

• Cromatina: Material genético que se condensa para formar los cromosomas.
• Nucléolos: Estructuras donde se sintetizan los ribosomas.

Cromosomas y Genes

Las células somáticas (no sexuales) humanas contienen 46 cromosomas (23 pares), mientras que las células sexuales (gametos) contienen 23 cromosomas.

El ADN está formado por secuencias de bases nitrogenadas que contienen la información necesaria para sintetizar proteínas; estas secuencias son conocidas como genes. Aunque cada par de cromosomas homólogos contiene los mismos genes, la información específica puede ser distinta; esta variación se conoce como alelo.

División Celular: Mitosis

Las células somáticas se dividen mediante el proceso de Mitosis, que consta de las siguientes fases:

1. Profase: Los cromosomas se condensan, la membrana nuclear desaparece y ocurre la duplicación de los centriolos.
2. Metafase: Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial (centro) de la célula. Los centriolos se desplazan a polos opuestos, formando el huso acromático.
3. Anafase: Las fibras del huso acromático se contraen, separando las cromátidas hermanas (que ahora son cromosomas individuales) por el centrómero y dirigiéndolas hacia los polos opuestos.
4. Telofase: Se forman nuevas membranas nucleares alrededor de los grupos de cromosomas en cada polo. El citoplasma comienza a dividirse.
5. Citocinesis: División final del citoplasma, resultando en dos células hijas idénticas, cada una con un nuevo núcleo y 46 cromosomas.

Tejidos Biológicos Especializados

Tejido Nervioso

El tejido nervioso está formado por neuronas, que generan y transmiten impulsos eléctricos, y por células de neuroglía (o glía), que proporcionan soporte, protección y nutrientes a las neuronas.

Las neuronas son la unidad fundamental y son capaces de generar y transmitir un impulso nervioso gracias a la inestabilidad de su membrana plasmática. Se comunican con otras neuronas o con células musculares a través de una unión especializada denominada sinapsis.

Componentes de la Neurona

• Soma (Cuerpo Celular): Contiene el núcleo y la mayoría de los orgánulos.
• Dendritas: Prolongaciones que reciben y transmiten el impulso eléctrico hacia el soma.
• Axón: Prolongación larga que transmite el impulso desde el soma. Varios axones forman haces nerviosos, y varios haces nerviosos constituyen un nervio.
• Células de Schwann: Células gliales que, en algunas neuronas, rodean el axón y contienen mielina (sustancia aislante).
• Botón o Pie Sináptico: Extremo del axón que forma parte de la sinapsis, donde se acumulan vesículas secretoras que contienen neurotransmisores.

Tejido Muscular

El tejido muscular presenta poca sustancia intercelular. Sus células son los miocitos (fibras musculares), que contienen en su membrana un conjunto de proteínas contráctiles que permiten modificar la longitud y el movimiento del músculo. Es un tejido que consume mucha energía y está sometido a un fino control nervioso.

Los miocitos son células alargadas y finas que se agrupan en haces y se intercalan para formar unidades funcionales llamadas sarcómeros (en el músculo estriado).

Tipos de Tejido Muscular

• Músculo Estriado Esquelético: Presenta una forma estriada debido a la presencia de sarcómeros. Son músculos voluntarios (ej. músculos esqueléticos).
• Músculo Liso: No se observan sarcómeros. Constituye los músculos viscerales y es involuntario (ej. paredes de vasos sanguíneos, intestino).
• Músculo Cardíaco: Es estriado, pero no está bajo control voluntario. Posee automatismo, ya que los miocitos cardíacos tienen una elevada inestabilidad de membrana que les permite generar su propia contracción rítmica.