16.1: La energía y la célula viva
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- Conocer las similitudes y diferencias entre células vegetales y animales.
- Conocer las funciones de las partes principales de las células vegetales y animales.
La bioquímica, a veces llamada química biológica, es el estudio de los procesos químicos dentro y relacionados con los organismos vivos. Los procesos bioquímicos dan lugar a la complejidad de la vida. La bioquímica se enfoca en comprender cómo las moléculas biológicas dan lugar a los procesos que ocurren dentro de las células vivas y entre las células, lo que a su vez se relaciona en gran medida con el estudio y comprensión de los tejidos, órganos y estructura y función del organismo. Gran parte de la bioquímica se ocupa de las estructuras, funciones e interacciones de macromoléculas biológicas, como proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos, que proporcionan la estructura de las células y realizan muchas de las funciones asociadas a la vida. Los mecanismos por los cuales las células aprovechan la energía de su entorno a través de reacciones químicas se conocen como metabolismo. Los hallazgos de la bioquímica se aplican principalmente en medicina, nutrición y agricultura. En medicina, los bioquímicos investigan las causas y curaciones de enfermedades. En nutrición, estudian cómo mantener la salud y el bienestar y estudian los efectos de las deficiencias nutricionales. En la agricultura, los bioquímicos investigan suelos y fertilizantes, y tratan de descubrir formas de mejorar el cultivo de cultivos, el almacenamiento de cultivos y el control de plagas.
Las partes principales de las células vegetales y animales (Figura\(\PageIndex{1}\)) incluyen la membrana plasmática, el núcleo, los ribosomas y las mitocondrias.
La membrana plasmática está compuesta por una bicapa de fosfolípidos con proteínas incrustadas que separa el contenido interno de la célula de su entorno circundante. Un fosfolípido es una molécula lipídica compuesta por dos cadenas de ácidos grasos, una cadena principal de glicerol y un grupo fosfato. La membrana plasmática regula el paso de algunas sustancias, como moléculas orgánicas, iones y agua, impidiendo el paso de algunas para mantener las condiciones internas, al tiempo que trae o elimina activamente otras. Otros compuestos se mueven pasivamente a través de la membrana.
Núcleo
Por lo general, el núcleo es el orgánulo más prominente en una célula. El núcleo (plural = núcleos) alberga el ADN de la célula en forma de cromatina y dirige la síntesis de ribosomas y proteínas.
Ribosomas
Los ribosomas son las estructuras celulares responsables de la síntesis de proteínas. Cuando se ven a través de un microscopio electrónico, los ribosomas libres aparecen como racimos o pequeños puntos individuales que flotan libremente en el citoplasma. Los ribosomas pueden unirse al lado citoplásmico de la membrana plasmática o al lado citoplásmico del retículo endoplásmico. La microscopía electrónica ha demostrado que los ribosomas consisten en subunidades grandes y pequeñas. Los ribosomas son complejos enzimáticos que son responsables de la síntesis de proteínas.
Debido a que la síntesis de proteínas es esencial para todas las células, los ribosomas se encuentran en prácticamente todas las células, aunque son más pequeños en las células procariotas. Son particularmente abundantes en glóbulos rojos inmaduros para la síntesis de hemoglobina, que funciona en el transporte de oxígeno por todo el cuerpo.
Mitocondrias
Las mitocondrias (singular = mitocondrias) a menudo se llaman las “centrales eléctricas” o “fábricas de energía” de una célula porque son responsables de producir trifosfato de adenosina (ATP), la principal molécula portadora de energía de la célula. La formación de ATP a partir de la descomposición de la glucosa se conoce como respiración celular. De acuerdo con nuestro tema de la función de seguimiento de la forma, es importante señalar que las células musculares tienen una concentración muy alta de mitocondrias porque las células musculares necesitan mucha energía para contraerse.
Figura\(\PageIndex{1}\): Esta figura muestra (a) una célula animal típica y (b) una célula vegetal típica.
Animal Cells versus Plant Cells
Despite their fundamental similarities, there are some striking differences between animal and plant cells. Animal cells have centrioles, centrosomes (discussed under the cytoskeleton), and lysosomes, whereas plant cells do not. Plant cells have a cell wall (made of cellulose), chloroplasts, plasmodesmata, and plastids used for storage, and a large central vacuole, whereas animal cells do not.
Energy in Biological Systems
Green plants are capable of synthesizing glucose (C6H12O6) from carbon dioxide (CO2) and water (H2O) by using solar energy in the process known as photosynthesis:
\[\ce{6CO_2 + 6H_2O} + \text{686 kcal} \rightarrow \ce{C_6H_{12}O_6 + 6O_2} \label{\(\PageIndex{1}\)} \]
(The 686 kcal come from solar energy.) Chloroplasts function in photosynthesis and can be found in cells of plants and algae. The chloroplasts contain a green pigment called chlorophyll, which captures the energy of sunlight for photosynthesis. Plants can use the glucose for energy or convert it to larger carbohydrates, such as starch or cellulose. Starch provides energy for later use, perhaps as nourishment for a plant’s seeds, while cellulose is the structural material of plants. We can gather and eat the parts of a plant that store energy—seeds, roots, tubers, and fruits—and use some of that energy ourselves. Carbohydrates are also needed for the synthesis of nucleic acids and many proteins and lipids. This is the major difference between plants and animals: Plants are able to make their own food, like glucose, whereas animals must rely on other organisms for their organic compounds or food source.
Summary
The major parts of plant and animal cells (Figure \(\PageIndex{1}\)) include the plasma membrane, nucleus, ribosomes, and mitochondria.
Animal cells have centrioles, centrosomes (discussed under the cytoskeleton), and lysosomes, whereas plant cells do not.
Plant cells have a cell wall (made of cellulose), chloroplasts, plasmodesmata, and plastids used for storage, and a large central vacuole, whereas animal cells do not.
Green plants are capable of synthesizing glucose (C6H12O6) from carbon dioxide (CO2) and water (H2O) by using solar energy in the process known as photosynthesis.
Contributors and Attributions
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- Libretext: The Basics of GOB Chemistry (Ball et al.)
- Wikipedia