Célula Procariota: Estructura y Componentes

Las células procariotas presentan una estructura característica que incluye los siguientes componentes:

• Membrana plasmática: Una doble capa de lípidos con proteínas insertadas que regula el intercambio de sustancias.
• Citoplasma: Contiene todos los componentes celulares, incluyendo el citosol (una disolución acuosa).
• ADN: Un único cromosoma circular localizado en el nucleoide, una región del citoplasma sin membrana protectora.
• Ribosomas: Estructuras similares a las de las células eucariotas, pero de menor tamaño, encargados de la síntesis de proteínas.
• Pared celular: Rodea la membrana y protege la célula; su componente principal es el peptidoglucano.
• Pili: Filamentos que permiten el intercambio de material genético con otras bacterias.
• Fimbrias: Filamentos más pequeños que los pili, relacionados con la fijación celular.
• Cápsula: Algunas bacterias poseen una cápsula protectora que rodea la pared celular.
• Flagelo: Apéndice que parte de la membrana plasmática y proporciona movimiento a la célula.
• Plásmidos: Pequeñas moléculas circulares de ADN extracromosómico que complementan la información genética.

Célula Eucariota: Estructura y Orgánulos

La célula eucariota se caracteriza por:

• Membrana plasmática: Similar a la procariota, permite el intercambio de sustancias.
• Citoplasma: Disolución acuosa (citosol) que contiene los orgánulos celulares.
• Ribosomas: Adheridos al retículo endoplasmático (RE) o dispersos en el citoplasma, sintetizan proteínas.
• Núcleo: Contiene el ADN (cromatina o cromosomas), protegido por una doble membrana (envoltura nuclear) con poros para el transporte selectivo. Incluye el nucleoplasma y el nucléolo (síntesis de componentes ribosomales).
• Citoesqueleto: Red de filamentos que da forma y movimiento a la célula.
• Retículo endoplasmático (RE): Canales y sáculos desde la membrana nuclear. El RE rugoso (con ribosomas) sintetiza proteínas; el RE liso (sin ribosomas) sintetiza y transporta lípidos.
• Aparato de Golgi: Sáculos aplanados que modifican sustancias del RE y las empaquetan para transporte o secreción.
• Mitocondrias: Estructuras ovaladas de doble membrana (la interna con crestas). La matriz interna contiene enzimas, ribosomas y ADN. Su función es la obtención de energía mediante la respiración celular.
• Vesículas: Compartimentos para transporte o almacenamiento de sustancias.
• Lisosomas: Vesículas con enzimas digestivas para digerir partículas u orgánulos deteriorados.

Metabolismo Celular: Catabolismo y Anabolismo

Catabolismo

El catabolismo comprende rutas metabólicas degradativas, donde los compuestos se fragmentan en moléculas más pequeñas. Estas reacciones son exotérmicas (producen energía). En una ruta catabólica:

• Se obtiene energía química para diversos procesos celulares.
• Se obtienen moléculas sencillas como materia prima para construir moléculas más complejas.

Anabolismo

El anabolismo incluye rutas metabólicas de síntesis, donde se obtienen compuestos complejos a partir de moléculas sencillas. Estas reacciones son endotérmicas (requieren energía). En una ruta anabólica:

• La célula sintetiza moléculas estructurales y vitales.
• La célula construye complejos de moléculas con alto contenido energético como reserva.

Microscopía: Óptica y Electrónica

Microscopio Óptico

Utiliza un haz de luz que atraviesa la muestra. Las células se tiñen para resaltar estructuras. Los microscopios ópticos más potentes aumentan la resolución unas 1500 veces, permitiendo observar células y algunas estructuras (pared celular, núcleo, cromosomas, orgánulos grandes). El microscopio de fluorescencia usa colorantes fluorescentes (fluorocromos).

Microscopio Electrónico

Utiliza un haz de electrones. Aumenta la imagen hasta 1.000.000 de veces, permitiendo observar células, virus y moléculas grandes. Existen dos tipos:

• De transmisión (MET): Los electrones atraviesan la muestra.
• De barrido (MEB): Los electrones chocan y rebotan, permitiendo una visión detallada de la superficie.

Síntesis de Proteínas: Transcripción y Traducción

1. Transcripción: La información de un gen (fragmento de ADN) se copia en una molécula de ARN mensajero (ARNm). Se produce en el núcleo de las células eucariotas, catalizada por la ARN polimerasa. La copia se realiza según la complementariedad de bases (T es sustituida por U).
2. Traducción: Se sintetiza una proteína con una secuencia específica de aminoácidos, a partir de la información del ARNm. Ocurre en el citoplasma, en los ribosomas. La información del ARNm se codifica en tripletes de nucleótidos (codones). El ARN de transferencia (ARNt), con un anticodón complementario al codón del ARNm, se une a un aminoácido específico. El ribosoma une los aminoácidos según la secuencia del ARNm.

Funciones de las Proteínas

• Estructural: Forman parte de estructuras celulares (glucoproteínas de membrana, colágeno, queratina, histonas).
• Reserva: Aportan aminoácidos (ovoalbúmina, caseína).
• Transporte: Transportan sustancias (hemoglobina, lipoproteínas).
• Defensa: Anticuerpos, fibrinógeno, trombina.
• Contráctil: Permiten el movimiento (actina, miosina).
• Hormonal: Regulan procesos (insulina, glucagón, LH, FSH).
• Enzimática: Catalizan reacciones metabólicas (amilasa, lipasa).

Sales Minerales: Funciones y Tipos

Sales Disueltas

• Funciones reguladoras: Contribuyen a la homeostasis (estabilidad del medio interno):
  • Mantenimiento de salinidad y pH.
  • Regulación de la actividad enzimática.
  • Regulación de la presión osmótica y el volumen celular.
• Funciones específicas:
  • Contracción muscular (sodio, potasio, magnesio).
  • Coagulación sanguínea (calcio).
  • Transmisión del impulso nervioso (sodio, potasio, calcio).

Sales Precipitadas

Función esquelética: dan consistencia a estructuras (carbonatos en caparazones, fosfatos en huesos, silicatos en esponjas).

Funciones de los Glúcidos

Función Energética

• La glucosa es la principal fuente de energía celular (respiración celular). Otros monosacáridos, disacáridos y polisacáridos se transforman en glucosa.
• Polisacáridos de reserva energética: almidón (vegetal, en tubérculos y semillas) y glucógeno (animal, en hígado y músculo).

Función Estructural

• Celulosa: componente principal de las paredes celulares vegetales.
• Ribosa y desoxirribosa: forman parte de los ácidos nucleicos.

Otras Funciones

Algunos glúcidos son precursores de sustancias reguladoras (glucosa precursora de vitamina C). Glucoproteínas de membrana implicadas en el reconocimiento celular.

Disacáridos: Tipos y Ejemplos

Formados por dos monosacáridos unidos por enlace O-glucosídico.

• Sacarosa: Glucosa + fructosa (azúcar común).
• Lactosa: Glucosa + galactosa (azúcar de la leche).
• Maltosa: Glucosa + glucosa (producto de la digestión de polisacáridos).

Monosacáridos: Características y Ejemplos

Son los glúcidos más sencillos. Ejemplos: glucosa, fructosa, ribosa.

Características

• 3 a 7 átomos de carbono.
• Cada carbono unido a un grupo funcional:
  • Grupo carbonilo (aldehído en carbono terminal o cetona cerca del terminal).
  • Grupo hidroxilo en los carbonos restantes.
• A partir de 5 carbonos, en disolución forman estructuras cíclicas (furanosa: 5 carbonos; piranosa: 6 carbonos).

Polisacáridos: Tipos y Ejemplos

Formados por cientos o miles de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos.

• Celulosa: Vegetal, cadenas lineales de β-D-glucosa, estructura fibrosa.
• Almidón: Vegetal, amilosa (cadenas lineales helicoidales de α-D-glucosa) y amilopectina (cadenas ramificadas de α-D-glucosa).
• Glucógeno: Animal, cadenas ramificadas de α-D-glucosa.

Lípidos Insaponificables: Funciones

Esteroides

Derivados del esterano.

• Forman parte de la membrana celular (colesterol: rigidez).
• Regulan procesos (hormonas sexuales, vitamina D).

Terpenos

Derivados del isopreno.

• Participan en la fotosíntesis (xantofilas, carotenos).
• Regulan procesos celulares (β-caroteno: precursor de vitamina A).

Mitosis: Etapas y Características

Profase

• La cromatina se condensa, visualizándose los cromosomas.
• Cromosomas duplicados (dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero).
• Desintegración de la membrana nuclear.
• En células animales, los centriolos (duplicados) se sitúan en polos opuestos y forman los microtúbulos del huso acromático.
• En células vegetales, los filamentos del huso se forman a partir de centros organizadores de microtúbulos.

Metafase

Desaparición completa de la membrana nuclear. Cromosomas duplicados en su máxima compactación, formando la placa ecuatorial.

Anafase

Acortamiento de los filamentos del huso. Los cromosomas se escinden por el centrómero en sus dos cromátidas, que migran a polos opuestos. Las cromátidas individuales se convierten en cromosomas anafásicos (cromosomas simples).

Telofase

• Cada grupo de cromosomas alcanza un polo. Se forma una nueva membrana nuclear a partir del RE.
• Desaparición de las fibras del huso. Los cromosomas comienzan a descondensarse (cromatina).

Teoría Celular: Historia y Postulados

Antecedentes

• 1665: Robert Hooke observó tejido de corcho y denominó «célula» a las estructuras repetitivas.
• 1675: Anton van Leeuwenhoek realizó las primeras observaciones de protozoos, glóbulos rojos y espermatozoides.

Desarrollo de la Teoría

• 1838: Matthias Schleiden postuló que la célula es la unidad básica de las plantas.
• 1839: Theodor Schwann extendió la idea a los animales.
• 1858: Rudolf Virchow estableció que todas las células provienen de otra célula preexistente.

Meiosis: Etapas y Características

Metafase I: Parejas de cromosomas homólogos, unidos por quiasmas y sujetos por filamentos del huso, se sitúan en el ecuador.

Anafase I: Las fibras del huso se acortan, separando los cromosomas homólogos a polos opuestos. Se rompen los quiasmas, llevando fragmentos de cromátidas no hermanas (recombinación genética).

Telofase I: Los cromosomas llegan a los polos y se descondensan. Desaparece el huso y se regenera la membrana nuclear. Cada núcleo hijo es haploide (n).

Meiosis II

• Profase II: Los cromosomas se condensan, desaparecen las membranas nucleares y se forman nuevos husos.
• Metafase II: Los cromosomas se disponen aleatoriamente en la placa ecuatorial.
• Anafase II: Se acortan los filamentos del huso, se rompen los centrómeros y las cromátidas (ahora cromosomas anafásicos) migran a polos opuestos.
• Telofase II: Se reconstruye la membrana nuclear. Los cromosomas se descondensan (cromatina). Ocurre la citocinesis (reparto del citoplasma).

Fotosíntesis y Ciclo de Krebs: Ecuaciones Generales

Fotosíntesis: 6 CO₂ + 6 H₂O + energía luminosa → glucosa + 6 O₂

Fase luminosa: NADP⁺ + ADP + H₂O → NADPH + ATP + O₂

Fase oscura (Ciclo de Calvin): 6 CO₂ + 18 ATP + 12 NADPH → glucosa + 18 ADP + 12 NADP⁺

Ciclo de Krebs (ecuación neta): 2 Acetil-CoA + 4 H₂O + 2 FAD + 6 NAD⁺ + 2 ADP → 4 CO₂ + 2 FADH₂ + 6 NADH + 2 ATP + 2 CoA