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Célula En el ámbito de la biología, es la unidad más pequeña que puede vivir por sí sola. Forma todos los organismos vivos y los tejidos del cuerpo. Las tres partes principales de la célula son la membrana celular, el núcleo y el citoplasma. Dentro de las células ocurren una serie de procesos vitales como el metabolismo, doblamiento de proteínas, comunicación extracelular, secreción de sustancias, excreción de componentes que ya no son útiles, asimilación de sustancias en crecimiento y división celular. Todos estos procesos son estudiados por la biología celular y están relacionados directamente con los componentes celulares, que son quienes llevan a cabo los mencionados procesos. Los componentes celulares varían según el tipo de célula ya que existen diferentes tipos células:
- La eucariota.
- La procariota.
- La animal.
- La vegetal.
- La fungal.
- La protista. Al tener cada una de las características particulares, la investigación celular puede especializarse en cada una de ellas. Algunas de las estructuras que pueden ser estudiadas son la membrana celular, núcleo, aparato de Golgi, peroxisomas, retículo endoplasmático, ribosomas, mitocondria, cloroplastos, vacuolas, lisosomas, pared celular y microtúbulos. Biomoléculas Las biomoléculas o moléculas biológicas son todas aquellas moléculas propias de los seres vivos, ya sea como producto de sus funciones biológicas o como constituyente de sus cuerpos. Se presentan en un enorme y variado rango de tamaños, formas y funciones. Las principales biomoléculas son los carbohidratos, las proteínas, los lípidos, los aminoácidos, las vitaminas y los ácidos nucleicos. El cuerpo de los seres vivos está conformado principalmente por combinaciones complejas de seis elementos primordiales: el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Esto se debe a que estos elementos permiten:
- La formación de enlaces covalentes (que comparten electrones) sumamente estables (simples, dobles o triples).
- La formación de esqueletos tridimensionales de carbono. - La construcción de múltiples grupos funcionales con características sumamente distintas y particulares. Grupos funcionales
Las biomoléculas son indispensables para el nacimiento, desarrollo y funcionamiento de todas las células que conforman a los organismos vivos. Cumplen funciones vitales de sostén, de regulación de procesos y de transporte de sustancias en cada una de las células que forman los tejidos, órganos y sistemas de órganos. La falta de determinada biomolécula en algún organismo vivo puede provocar deficiencias y desequilibrios en su funcionamiento, provocando su deterioro o la muerte. Enlaces químicos Los enlaces químicos son las uniones que se forman entre átomos cuando comparten o transfieren sus electrones. Pueden formar nuevas moléculas (intramoleculares) o mantener unidas diferentes moléculas que forman compuestos o moléculas más grandes (intermoleculares).
Antes de entrar de lleno a los enlaces bioquímicos veremos en detalle los diferentes tipos de enlaces químicos:
Enlaces intramoleculares
Enlaces intermoleculares
Para los enlaces bioquímicos, veremos los que se forman entre las biomoléculas orgánicas:
1. Enlaces o-glucosídicos
2. Enlaces peptídicos
3. Enlaces éster
4. Enlaces fosfodiéster
Nutrientes La nutrición es el proceso biológico mediante el cual los organismos asimilan los alimentos y los líquidos necesarios para el funcionamiento, el mantenimiento y el crecimiento de sus funciones vitales. Se conoce como nutrición, por otra parte, al estudio de la relación entre los alimentos con la salud.
glucosa es insuficiente. La glucosa también puede sintetizarse a partir de precursores distintos de los carbohidratos por medio de reacciones denominadas gluconeogénesis. Lípidos Los lípidos son un grupo heterogéneo de sustancias, encontradas tanto en tejidos vegetales como animales, se caracterizan por ser relativamente insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos, como el éter, cloroformo y benceno. Los lípidos son una fuente importante de energía metabólica (ATP). De hecho de todos los nutrientes, los lípidos son los compuestos más energéticos, el valor energético global comparativo es: Lípidos 9.5 Kcal/g Proteínas 5.6 Kcal/g Carbohidratos 4.1 Kcal/g De aquí que los lípidos se pueden utilizar como energía, de modo tal que las proteínas, nutrientes mucho más valuables, se destinen exclusivamente para el crecimiento. En particular, los ácidos grasos libres, derivados de los triglicéridos (grasas y aceites) representan la principal fuente de combustible aeróbico para el metabolismo energético del músculo del pez. Los lípidos son componentes esenciales de todos las membranas celulares y subcelulares (el tipo de lípidos involucrados incluye a los ácidos grasos poli-insaturados conteniendo fosfolípidos y ésteres del esterol). Los lípidos sirven como vehículo biológico en la absorción de vitaminas liposolubles A, E, E y K. Los lípidos son fuente de ácidos grasos esenciales, mismo que son indispensables para el mantenimiento e integridad de las membranas celulares. Se requieren para el óptimo transporte lipídico (ligados a fosfolípidos como agentes emulsificantes) y son precursores de la hormona prostaglandina. Se considera que los lípidos juegan un papel importante como colchón mecánico para el soporte de los órganos vitales y ayudan en el mantenimiento de la flotabilidad neutra. Son fuente de esteroides esenciales, mismo que desempeñan una amplia gama de funciones biológicas importantes (p. ej. el colesterol está involucrado en el mantenimiento de los sistemas de membrana, en el transporte lipídico y como precursor de la vitamina D3, los ácidos biliares y hormonas esteroidesandrógenos, estrógenos, hormonas adrenales y corticosteroides).
Desde el punto de vista de tecnología de alimentos, los lípidos actuán como lubricante, que ayuda en el paso del alimento a través del dial de la peletizadora; además ayudan a reducir el polvo en los alimentos y juegan un importante papel en la palatabilidad del alimento. Proteínas Las proteínas son moléculas grandes y complejas que cumplen muchas funciones importantes en el cuerpo. Son vitales para la mayoría de los trabajos que realizan las células y son necesarias para mantener la estructura, función y regulación de los tejidos y órganos del cuerpo. Una proteína está formada por una o más cadenas largas, plegadas de aminoácidos (cada una llamada polipéptido), cuyas secuencias están determinadas por la secuencia de ADN del gen que codifica la proteína. Las proteínas tienen una función que es esencial para el crecimiento, y se motiva fundamentalmente por el contenido de nitrógeno que no está presente en ninguna de las otras moléculas que se incorpora a través de la alimentación: los hidratos de carbono y las grasas. A diferencia de estas dos, las proteínas no tienen una función de reserva de energía, pero sí tienen un rol fundamental en la síntesis y el mantenimiento de algunos tejidos o componentes del cuerpo como los jugos gástricos, la hemoglobina, las vitaminas y algunas enzimas. Del mismo modo, ayudan a trasportar diversos gases dentro de la sangre, y funcionan como amortiguadores. Entre las funciones de las proteínas, por otra parte, se encuentran la de proporcionar los aminoácidos esenciales fundamentales para la síntesis tisular, y además actuar como catalizadores biológicos acelerando la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo. Por último, puede decirse que las proteínas actúan con un mecanismo de defensa, ya que los anticuerpos son proteínas de defensa natural contra infecciones o agentes extraños. Tipos de proteínas
Su composición química:
Proteínas simples. También conocidas como holoproteínas, están conformadas solo por aminoácidos o sus
derivados.
Proteínas conjugadas. También conocidas como heteroproteínas, su estructura está formada, además de
por aminoácidos, por otras sustancias como metales, iones, entre otras.
Su forma tridimensional (distribución en el espacio de su estructura):
Proteínas fibrosas. Su estructura tiene forma de fibras largas y son insolubles en agua.
Proteínas globulares. Su estructura es enrollada y compacta, con casi forma esférica y suelen ser solubles en
agua.
El proceso de digestión en los humanos consta de numerosas etapas e intervienen numerosos órganos:
1. Inicio digestión: El alimento llega a la boca y se forma el bolo alimenticio. En su formación actúan los molares y
las glándulas salivales. El bolo viaja hacia la faringe y luego hacia el esófago.
2. Esófago : El esófago empuja el bolo alimenticio hacia el estómago gracias a los movimientos peristálticos.
3. Estómago : Mediante la acción muscular y los jugos gástricos producidos en el estómago el bolo se deshace y se
inicia la formación del quimo.
4. Glándulas digestivas : El hígado y el páncreas segregan sustancias (enzimas) que ayudan a descomponer los
alimentos.
5. Intestino delgado : El quimo , la bilis y los jugos digestivos llegan al intestino delgado, aquí se produce la
transición del quimo en nutrientes.
6. Intestino grueso : Los alimentos que no se han aprovechado se transforman en heces y son eliminados por
el ano.
Absorción de proteínas El cuerpo no puede absorber las proteínas tal y como las ingerimos, necesita realizar una serie de procesos de digestión y degradación en el estómago e intestino para descomponerla en elementos más pequeños (aminoácidos y péptidos) que ahora si pueden ser absorbidos y aprovechados por nuestro cuerpo. Una vez son absorbidos en el intestino por los enterocitos, pasan al torrente sanguíneo y a través de la vena porta llegan al hígado. El hígado es el encargado de realizar las funciones de transaminación, desaminación oxidativa y ciclo de la urea. A través de estos procesos metabólicos podemos utilizar las cadenas carbonatadas de los aminoácidos para producir energía, sintetizar lípidos o realizar la glucólisis (a través de una molécula de glucosa producimos energía en forma de ATP) y cetogénesis (catabolismo de ácidos grasos para formar cuerpos cetónicos utilizados en el ciclo de Krebs para producir energía). Durante la metabolización de los aminoácidos se produce NH3 (amoniaco) muy toxico para nuestro organismo que es transformado en Urea a través del ciclo de urea. La urea menos tóxica viaja hasta los riñones encargados de filtrar las sustancias toxicas de la sangre para finalmente convertirse en orina.
Ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos son macromoléculas o polímeros biológicos presentes en las células de los seres vivos, es decir, largas cadenas moleculares compuestas a partir de la repetición de piezas más chicas (monómeros). En este caso, son polímeros de nucleótidos unidos mediante enlaces fosfodiéster. Existen dos tipos conocidos de ácido nucleico: ADN y ARN. Dependiendo de su tipo, pueden ser más o menos vastos, más o menos complejos, y pueden presentar diversas formas. Estas macromoléculas están contenidas en todas las células (en el núcleo celular en el caso de los eucariotas, o en el nucleoide en el caso de las procariotas). Incluso agentes infecciosos tan simples como los virus poseen estas macromoléculas estables, voluminosas y primordiales. Los ácidos nucleicos fueron descubiertos a finales del siglo XIX por Johan Friedrich Miescher (1844-1895). Este médico suizo aisló del núcleo de distintas células una sustancia ácida que inicialmente llamó nucleína, pero que resultó ser el primer ácido nucleico estudiado. Gracias a eso, científicos posteriores pudieron estudiar y comprender la forma, estructura y funcionamiento del ADN y el ARN, cambiando para siempre el entendimiento científico sobre la transmisión de la vida. Tipos de ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos pueden ser de dos tipos: Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y Ácido Ribonucleico (ARN). Se diferencian por: Sus funciones bioquímicas. Mientras uno sirve de “contenedor” de la información genética, el otro sirve para transcribir sus instrucciones. Su composición química. Cada uno comprende una molécula de azúcar pentosa (desoxirribosa para el ADN y ribosa para el ARN), y un conjunto de bases nitrogenadas levemente distinto (adenina, guanina, citosina y timina en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN). Su estructura. Mientras el ADN es una cadena doble en forma de hélice (doble hélice), el ARN es monocatenario y lineal.
