Nucleótidos: Estructura y Funciones Esenciales

Funciones de los Nucleótidos

• Constituyen los ácidos nucleicos (ADN y ARN), portadores de la información genética.
• Almacenan y transfieren energía (ej. ATP, principal moneda energética celular).
• Actúan como coenzimas en diversas reacciones metabólicas.
• Funcionan como mensajeros celulares (ej. AMP cíclico, mediador de señales hormonales en la membrana).

Composición Molecular de los Nucleótidos

• Están formados por una base nitrogenada, una pentosa y uno o más grupos fosfato.
• Un nucleósido es la unión de una base nitrogenada y una pentosa, sin el grupo fosfato.
• Las bases nitrogenadas se agrupan en dos clases: Purinas y Pirimidinas.
• Las pentosas pueden ser ribosa o desoxirribosa.
• Los grupos fosfato son esenciales para la unión y la función energética.

La Membrana Celular: Estructura, Composición y Funciones

Características de la Membrana Celular

• Rodea la célula, separando el medio intracelular del extracelular.
• Formada principalmente por una bicapa lipídica de fosfolípidos y colesterol.
• Las proteínas son componentes cruciales: suelen tener carácter anfipático y no están estáticas, sino en constante movimiento, lo que confiere fluidez a la membrana (modelo de mosaico fluido).

Tipos de Proteínas de Membrana

• Integrales o transmembrana
• Periféricas o globulares

Hidratos de Carbono en la Membrana

• Se encuentran siempre orientados hacia el medio extracelular.
• Confieren un carácter asimétrico a la membrana.
• Participan en el reconocimiento celular y la señalización.

Composición Molecular Promedio de la Membrana

• Proteínas: 55%
• Lípidos: 42%
• Hidratos de carbono: 3%

Retículo Endoplasmático: Estructura y Funciones

El retículo endoplasmático es una extensa red de membranas interconectadas que se extiende por el citoplasma. Constituye una continuación de la membrana nuclear. Su cantidad varía según la actividad metabólica de la célula.

Tipos de Retículo Endoplasmático

• Retículo Endoplasmático Liso (REL): Formación de cisternas aplanadas, sin ribosomas.
• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Cisternas con ribosomas adosados. El RER rodea el núcleo, y su membrana es continua con la envoltura nuclear. Los poros nucleares son estructuras que permiten el paso de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.

Funciones del Retículo Endoplasmático

• Interviene en el metabolismo proteico (principalmente RER):
  • Síntesis de proteínas en los ribosomas adosados.
  • Glucosilación de proteínas.
  • Plegamiento y compactación de proteínas.
• Sintetiza lípidos de membrana (principalmente REL): colesterol y fosfolípidos.
• Participa en la detoxificación celular y otras actividades enzimáticas.

Aparato de Golgi: Estructura y Funciones Clave

El aparato de Golgi está formado por un conjunto de sacos membranosos aplanados llamados cisternas, apiladas y organizadas en dictiosomas. Su función está estrechamente ligada a la del retículo endoplasmático.

Funciones del Aparato de Golgi

• Síntesis de grandes polisacáridos (ej. proteoglucanos).
• Procesamiento, clasificación y empaquetamiento de proteínas y lípidos provenientes del RE para su destino final, incluyendo la formación de:
  • Vesículas secretoras
  • Lisosomas
  • Peroxisomas

Transporte a Través de la Membrana Celular

La membrana celular es selectivamente permeable, permitiendo el paso libre solo a moléculas muy pequeñas y liposolubles (como O₂ y CO₂), que se mueven a favor de su gradiente de concentración.

Tipos de Transporte a Través de la Membrana

Transporte Pasivo (Difusión)

No requiere consumo de energía metabólica (ATP).

• Difusión simple: Paso directo a través de la bicapa lipídica (ej. O₂, CO₂).
• Difusión a través de canales iónicos: Paso de iones a través de proteínas de canal específicas.
• Difusión facilitada: Requiere proteínas transportadoras, pero no consume energía.

Factores que Influyen en la Difusión Pasiva

• Permeabilidad de la membrana a la sustancia.
• Superficie disponible de la membrana.
• Gradiente de concentración (diferencia de concentración).
• Gradiente eléctrico (diferencia de potencial eléctrico), relevante para iones y en órganos como el riñón.
• Gradiente de presión.

La ósmosis es un tipo específico de difusión pasiva, el movimiento de agua a través de una membrana semipermeable.

Transporte Activo

Requiere consumo de energía (ATP) para mover sustancias en contra de su gradiente de concentración o electroquímico.

Bomba de Sodio-Potasio (Na⁺/K⁺)

Funciones de la Bomba Na⁺/K⁺

• Control del volumen celular: Al bombear Na⁺ fuera de la célula, previene la acumulación excesiva de agua y el estallido celular (lisis osmótica).
• Mantenimiento del potencial de membrana: Contribuye a establecer y mantener el gradiente electroquímico necesario para el potencial de membrana en reposo, fundamental para la excitabilidad de células nerviosas y musculares.

Potencial de Membrana: Fundamentos y Factores Clave

El potencial de membrana es la diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana celular. Células excitables, como neuronas y células musculares, son capaces de generar y transmitir información mediante cambios en este potencial, conocidos como potenciales de acción.

El potencial de membrana se establece por la distribución desigual de iones (principalmente K⁺, Na⁺, Cl^–) a ambos lados de la membrana y su permeabilidad selectiva a través de canales iónicos. Los aniones orgánicos intracelulares (proteínas, fosfatos) no pueden atravesar la membrana, contribuyendo a la electronegatividad interna. La alta permeabilidad de la membrana al K⁺ es un factor clave en el establecimiento del potencial de reposo.

Factores Determinantes del Potencial de Membrana

Permeabilidad Selectiva a Iones (especialmente K⁺)

• El gradiente de concentración de K⁺ impulsa su salida de la célula.
• El gradiente eléctrico (debido a los aniones intracelulares no difusibles) impulsa la entrada de K⁺.
• El equilibrio entre estas fuerzas (gradiente químico y eléctrico) determina el potencial de equilibrio para el K⁺. Dado que el gradiente químico es ligeramente mayor, hay una pequeña fuga neta de K⁺ hacia el exterior.

Actividad de la Bomba de Sodio-Potasio (Na⁺/K⁺)

• Expulsa 3 iones Na⁺ e introduce 2 iones K⁺ por cada ciclo.
• Su acción electrogénica contribuye directamente a la electronegatividad del interior celular.

Permeabilidad al Sodio (Na⁺)

• Tanto el gradiente químico como el eléctrico impulsan la entrada de Na⁺ a la célula.
• Sin embargo, la baja permeabilidad de la membrana al Na⁺ en reposo y la acción constante de la bomba Na⁺/K⁺ mantienen una baja concentración intracelular de Na⁺.
• La entrada de Na⁺ tiende a despolarizar la membrana, haciéndola menos electronegativa»