La sustancias que constituye a las células - componentes moleculares

Composición global de la célula

Las células eucariotas promedio está formada por agua en un 80% - 85%.La mayor parte de las sustancias sólidas consiste en proteínas, sales, polisacáridos  y ácidos nucleicos.

Las sales se encuentran, sobre todo, en forma disociada como iones. la proteínas se hallan en partes disueltas y en partes como componentes estructurales o componentes de la biomembranas. Estas ultimas están compuestas  principalmente pro lípidos, cuyo porcentaje en la célula global es muy variable, con dependencia de la dimensión de su sistema de endomembranas, de la presencia de abundantes plegamientos y proyecciones de la membrana plasmática y de la cantidad de lípidos que la célula almacena como material nutritivo.También la fracción correspondiente a los polisacáridos es muy variable, ya que las células almacenan cantidades muy diferentes de glúcidos. El contenido absoluto de DNA es relativamente estable, ya que cada una de nuestras células somáticas contiene la misma cantidad de material hereditario (genoma). En sus diversas formas, el RNA está vinculado con la transformación del genoma en moléculas codificadas por el DNA. Como en este sentido las células muestran actividad muy diferente, también es muy variable su contenidos de RNA.

• Fosfolípidos

Los fosfolípidos son un tipo de lípidos anfipáticos compuestos por una molécula de alcohol, a la que se unen dos ácidos grasos y un grupo fosfato. El fosfato se une mediante un enlace fosfodiéster a otro grupo de átomos, que generalmente contienen nitrógeno, como colina, serina o etanolamina y muchas veces posee una carga eléctrica. Todas las membranas plasmáticas activas de las células poseen una bicapa de fosfolípidos.

Los fosfolípidos se dividen en fosfoglicéridos (en que el alcohol es glicerol, un alcohol de cadena corta) y esfingolípidos (el alcohol es esfingosina, un alcohol de cadena larga). Los fosfolípidos más abundantes son la fosfatidiletanolamina (o cefalina), fosfatidilinositol, ácido fosfatídico, fosfatidilcolina (o lecitina) y fosfatidilserina.

Las funciones de los fosfolípidos son: 

-Componente estructural de la membrana celular: El carácter anfipático de los fosfolípidos les permite su autoasociación a través de interacciones hidrofóbicas entre las porciones de ácido graso de cadena larga de moléculas adyacentes de tal forma que las cabezas polares se proyectan fuera, hacia el agua donde pueden interaccionar con las moléculas proteicas y la cola apolar se proyecta hacia el interior de la bicapa lipídica. 

-Activación de enzimas: Los fosfolípidos participan como segundos mensajeros en la transmisión de señales al interior de la célula como el diacilglicerol o la fosfatidilcolina que activa a la betahidroxibutirato deshidrogenasa que es una enzima mitocondrial. 

-Componentes del surfactante pulmonar: El funcionamiento normal del pulmón requiere del aporte constante de un fosfolípido poco común denominado dipalmitoílfosfatidilcolina. Este fosfolípido tensoactivo es producido por las células epiteliales del tipo II e impide la atelectasia al final de la fase de espiración de la respiración. 

-Componente detergente de la bilis: Los fosfolípidos, y sobre todo la fosfatidilcolina de la bilis, solubilizan el colesterol. Una disminución en la producción de fosfolípido y de su secreción a la bilis provoca la formación de cálculos biliares de colesterol y pigmentos biliares. 

-Síntesis de sustancias de señalización celular: El fosfatidinol y la fosfatidilcolina actúan como donadores de ácido araquidónico para la síntesis de prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y compuestos relacionados.

• Aminoácidos y proteínas

Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación entre el grupo amino de uno y el carboxilo del otro, liberándose una molécula de agua y formando un enlace amida que se denomina enlace peptídico; estos dos "residuos" de aminoácido forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, hasta formar un polipéptido. Esta reacción tiene lugar de manera natural dentro de las células, en los ribosomas.

La unión de varios aminoácidos da lugar a cadenas llamadas péptidos o polipéptidos, que se denominan proteínas cuando la cadena polipeptídica supera una cierta longitud (entre 50 y 100 residuos aminoácidos, dependiendo de los autores) o la masa molecular total supera las 5000 uma y, especialmente, cuando tienen una estructura tridimensional estable definida.

Los aminoácidos sufren en los seres vivos tres reacciones principales que se inician cuando un aminoácido se une con el fosfato de piridoxal formando una base de Schiff o aldimina. De ahí en adelante la transformación depende de las enzimas, que tienen en común el uso del fosfato de piridoxal como coenzima. Las reacciones que se desencadenan pueden ser:

- La transaminación, que necesita la participación de un α-cetoácido,

- La descarboxilación;

- La racemización, que es la conversión de un compuesto L en D, o viceversa. Aunque en las proteínas los aminoácidos están presentes únicamente en la configuración L, en las bacterias podemos encontrar algunos D-aminoácidos formando parte de péptidos pequeños.

• Azucares

   Los azúcares, sacáridos o glúcidos, son alcoholes polivalentes con un grupo aldehído terminal y rara vez con un grupo cetona. Cuyas principales funciones en los seres vivos son el prestar energía inmediata y estructural.

La glucosa y el glucógeno son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de energía; la celulosa cumple con una función estructural al formar parte de la pared de las células vegetales, mientras que la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto de los artrópodos.

Los glúcidos pueden sufrir reacciones de esterificación, aminación, reducción, oxidación, lo cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad específica, como puede ser de solubilidad.

Los glúcidos desempeñan diversas funciones, entre las que destacan la energética y la estructural.

• Glúcidos energéticos

Los monosacáridos y los disacáridos, como la glucosa, actúan como combustibles biológicos, aportando energía inmediata a las células; es la responsable de mantener la actividad de los músculos, la temperatura corporal, la presión arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas. Los glúcidos aparte de tener la función de aportar energía inmediata a las células, también proporcionan energía de reserva a las células.

• Glúcidos estructurales

Algunos polisacáridos forman estructuras esqueléticas muy resistentes -Mureína o Peptidoglicano: Componente de las paredes celulares de bacterias. -Lipopolisacáridos: Componente de la membrana externa de bacterias Gram (-). -Celulosa: Componente de la pared celular vegetal. -Quitina: Compone el exo-esqueleto de artrópodos como los insectos y crustáceos y la pared de células de hongos. -Mucopolisacáridos: Forman parte de la matriz de tejidos conectivos. 

Además podemos encontrar glúcidos formando parte de la estructura de otras biomoléculas como proteínas, lípidos, y ácidos nucleicos.

Las principales rutas metabólicas de los glúcidos son:

-Glicólisis. Oxidación de la glucosa a piruvato.

-Fermentación. La glucosa se oxida a lactato (fermentación láctica), o etanol y CO2 (fermentación alcohólica).

-Gluconeogénesis. Síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos.

-Glucogenogénesis. Síntesis de glucógeno.

-Ciclo de las pentosas. Síntesis de pentosas para los nucleótidos.

En el metabolismo oxidativo encontramos rutas comunes con los lípidos como son el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria. Los oligo y polisacáridos son degradados inicialmente a monosacáridos por enzimas llamadas glicósido hidrolasas. Entonces los monosacáridos pueden entrar en las rutas catabólicas de la glucosa.

La principal hormona que controla el metabolismo de los glúcidos es la insulina.

• Bases purinas y pirimidina de los ácidos nucleicos

La purina es una base nitrogenada, un compuesto orgánico heterocíclico aromático. La estructura de la purina está compuesta por dos anillos fusionados, uno de seis átomos y el otro de cinco.

Dos de las bases de los ácidos nucleicos, adenina (también llamada 6-aminopurina) y guanina (o 2-amino-6-oxo-purina), son derivados de una purina. En el ADN (ácido desoxirribonucleico, almacenador principal y fundamental de la información genética en todos los seres vivos), estas bases se unen con sus pirimidinas complementarias, latimina (2,4-dioxi-5-metilpirimidina) y la citosina (2-oxi-4-aminopirimidina), a través de enlaces de hidrógeno.

En el ARN (ácido ribonucleico, encargado principalmente de copiar y transimitir la información genética en todos los seres vivos), la complementaria de la adenina es el uracilo (o 2,4-dioxipirimidina) en vez de la timina:

Referencia

Plattner. Hentschel. Biología celular, 4 edicion, editorial medica panamericana