Estructura y Tipos Celulares

Diferencias Fundamentales

• Célula Eucariota: Posee una membrana que encierra el núcleo, separándolo del citoplasma. Contiene estructuras internas con membranas (orgánulos).
• Célula Procariota: Carece de estructuras con membranas en su interior; su contenido intracelular está esparcido en el citoplasma.

Orgánulos Característicos

Célula Animal: El Centrosoma

El centrosoma es un orgánulo exclusivo de la célula eucariota animal, formado por dos centriolos. Sus funciones principales son:

• Participar en el proceso de división celular, permitiendo la formación del huso acromático.
• Facilitar el desplazamiento de los cromosomas hacia los polos de la célula.
• Intervenir en el movimiento celular.

Célula Vegetal: Pared Celular y Plastos

• Pared Celular: Formada por celulosa, su función es proteger a las células vegetales de los cambios de presión osmótica.
• Plastos: Pueden acumular almidón, carotenos, proteínas o clorofila. Cuando contienen clorofila, reciben el nombre de cloroplastos.

Transporte a Través de la Membrana Plasmática

Transporte de Moléculas Pequeñas

El movimiento de partículas a través de la membrana se clasifica según el gradiente de concentración y el requerimiento energético:

Transporte Pasivo

Las partículas se mueven a favor de su gradiente de concentración (desde la zona más concentrada a la menos concentrada), sin requerir energía (ATP).

• Difusión Simple: A través de la bicapa lipídica o a través de canales proteicos.
• Difusión Facilitada: Requiere proteínas transportadoras específicas.

Transporte Activo

Las moléculas atraviesan la membrana contra el gradiente de concentración (de la zona más diluida a la más concentrada). Requiere proteínas transportadoras específicas y un aporte de energía, que se traduce en un consumo de ATP (proceso de “bombeo”).

Transporte de Macromoléculas

Permite a la célula incorporar o expulsar compuestos de mayor tamaño:

• Endocitosis: Incorpora partículas mediante una invaginación de la membrana en la que quedan incluidas.
  • Pinocitosis: Si el material captado es líquido.
  • Fagocitosis: Si las partículas captadas son sólidas de mayor tamaño.
• Exocitosis: Proceso mediante el cual se expulsan sustancias contenidas en una vesícula, al unirse esta a la membrana plasmática y abrirse al exterior.

Orgánulos Celulares Clave

El Centrosoma y los Centriolos

El centrosoma es una estructura característica de las células animales, generalmente localizada cerca del núcleo y ausente en células vegetales. Su componente principal son dos centriolos (diplosoma).

• Centrosfera: Material denso y amorfo que rodea al diplosoma, del cual emerge el áster.
• Áster: Formado por microtúbulos en crecimiento que se disponen en forma de radios a partir de la centrosfera.
• Centriolos: Estructuras cilíndricas formadas por microtúbulos. Están compuestos por nueve grupos de tres microtúbulos, conectados entre sí por una proteína llamada nexina.

Aparato de Golgi

El aparato de Golgi recibe y almacena gran cantidad de moléculas procedentes de otros lugares de la célula, especialmente del Retículo Endoplasmático (RE). En el interior de sus cavidades, las moléculas se procesan o ensamblan, resultando en macromoléculas completamente estructuradas y funcionales.

Retículo Endoplasmático (RE)

RE Rugoso (RER)

Está formado por sáculos aplanados y lleva ribosomas unidos a la cara de la membrana que da al hialoplasma. Los ribosomas se fijan gracias a unas proteínas llamadas riboforinas, que actúan como canales por donde penetran las proteínas sintetizadas.

Funciones del RER:

• Síntesis, almacenamiento y transporte de proteínas.
• Modificación de proteínas una vez formadas.
• El transporte de proteínas hacia el aparato de Golgi se realiza a través de vesículas formadas por fragmentos de membrana del RER.

RE Liso (REL)

No lleva ribosomas y sus cavidades tienen forma de tubos sinuosos.

Funciones del REL:

• Síntesis de lípidos, que son transportados e introducidos en vesículas dirigidas a la membrana, a un órgano concreto o al aparato de Golgi.
• Detoxificación de sustancias tóxicas liposolubles.
• Intervención en la contracción del músculo estriado mediante la liberación de calcio.

División Celular: Mitosis y Meiosis

Mitosis (División Somática)

1. Profase: Los cromosomas se condensan; desaparecen la envoltura nuclear y el nucleolo. Se forma el huso mitótico.
2. Metafase: Los cromosomas, unidos a las fibras del huso, se alinean en la placa ecuatorial.
3. Anafase: Las fibras del huso se acortan, y las cromátidas de cada cromosoma se separan y se dirigen a polos opuestos.
4. Telofase: Los cromosomas (formados por una sola cromátida) alcanzan los polos y comienzan a descondensarse. Vuelve a formarse la membrana nuclear y reaparece el nucleolo.

Meiosis (División Reproductora)

División de células reproductoras en la que el número de cromosomas se reduce a la mitad. Ocurre en dos etapas:

• Meiosis I: Se produce el sobrecruzamiento (recombinación genética). Se obtienen células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre (división reduccional).
• Meiosis II: Es similar a una mitosis.

Al final del proceso, se obtienen cuatro células haploides.

Metabolismo Celular y Producción de Energía

Conceptos Fundamentales del Metabolismo

• Catabolismo: Fase degradativa del metabolismo. Moléculas grandes y complejas se rompen para producir moléculas más sencillas, liberando energía que se conserva en forma de ATP.
• Anabolismo: Fase constructiva o biosintética. A partir de moléculas simples, y con consumo de energía aportada por el ATP, se forman moléculas complejas.

Respiración Celular

En este proceso, el sustrato se oxida completamente, convirtiéndose en compuestos inorgánicos reducidos pobres en energía. Se libera mucha energía que se almacena en forma de ATP. En función de cuál sea la molécula que se reduce, se diferencian dos tipos de respiración: aerobia y anaerobia.

El Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico)

El ciclo comienza con la unión del oxalacético con una molécula de Acetil-CoA, formando ácido cítrico. Los pasos clave son:

1. El oxalacético se une con Acetil-CoA, formando ácido cítrico (se libera CoA-SH y se consume H₂O).
2. El ácido cítrico se transforma en ácido isocítrico.
3. El ácido isocítrico sufre una descarboxilación oxidativa, transformándose en α-cetoglutárico (se desprende CO₂ y se forma NADH).
4. El α-cetoglutárico sufre una nueva descarboxilación oxidativa en presencia de CoA, transformándose en succinil-CoA (se desprende CO₂ y se forma NADH).
5. El succinil-CoA se hidroliza, liberando CoA-SH y transformándose en ácido succínico. En esta hidrólisis se libera suficiente energía para formar GTP (fosforilación a nivel de sustrato), cuya energía se transfiere al ADP para formar ATP.
6. El ácido succínico se oxida, transformándose en ácido fumárico (se forma FADH₂).
7. El ácido fumárico se hidrata, transformándose en ácido málico.
8. El ácido málico se oxida, regenerándose el oxalacético del que se partió (se forma NADH).

La Fotosíntesis: Conversión de Energía Lumínica

La fotosíntesis es el proceso por el que los organismos fotoautótrofos o fotolitótrofos captan la energía de la luz solar y la transforman en energía química (ATP) que utilizan para sintetizar materia orgánica a partir de compuestos inorgánicos más sencillos.

Estos organismos fotosintéticos (bacterias, algas, plantas), a partir de la luz del sol, producen energía química (ATP) y poder reductor (NADPH), transformando el agua y el dióxido de carbono de la atmósfera en glúcidos. También se produce oxígeno, que será utilizado en la respiración de plantas y animales.

Además, el ATP y el NADPH se utilizarán para reducir y asimilar otros bioelementos, como el Nitrógeno (N) y el Azufre (S).

Mecanismo de Transferencia de Electrones

La energía de la luz solar provoca el paso de electrones de unas moléculas a otras. El agua es el primer donante de electrones, y el CO₂ es el que recibirá estos electrones. El CO₂ se combina con otras moléculas y forma un glúcido de tres carbonos (gliceraldehído-3-fosfato), a partir del cual se originarán otras moléculas orgánicas que las plantas necesitan como fuente de energía y para su desarrollo.

Comparativas Biológicas Clave

Comparación de Procesos de División Celular

1. Entrecruzamiento: Es el intercambio de material genético entre cromosomas homólogos. Ocurre en la Profase I de la meiosis.
2. Repercusiones: Genera variabilidad genética entre los individuos, obteniendo gametos diferentes.
3. Diferencias en Anafase y Metafase:
   • En la Anafase de la mitosis, van hacia los polos opuestos cromátidas hermanas.
   • En la Anafase I de la meiosis, van cromosomas enteros.
   • En la Metafase de la mitosis, se disponen los cromosomas individualmente en el plano ecuatorial.
   • En la Metafase I de la meiosis, se disponen parejas de cromosomas homólogos en el plano ecuatorial.
4. Recombinación Genética: En la mitosis no hay recombinación genética, mientras que en la meiosis sí.

Diferencias entre Tipos Celulares

5. Célula Procariota vs. Eucariota:
   • Procariota: Carece de membrana nuclear y orgánulos, excepto ribosomas. Forma organismos unicelulares.
   • Eucariota: Tiene membrana nuclear y orgánulos. Forma organismos unicelulares y pluricelulares.
6. Célula Animal vs. Vegetal:
   • Animal: No tiene cloroplastos, ni gran vacuola, ni pared celular. Puede tener cilios y flagelos.
   • Vegetal: Tiene cloroplastos, gran vacuola y pared celular. Generalmente no tiene cilios ni flagelos.

Resumen de Mitosis (MI) y Meiosis (ME)

1. La mitosis se da en células somáticas y la meiosis en células sexuales.
   • MI: A partir de una célula diploide se originan dos células hijas iguales a la progenitora.
   • ME: A partir de una célula diploide se originan cuatro células haploides.
   • En la MI no hay recombinación genética y en la ME sí.
   • La ME consta de dos divisiones, y una de ellas es reduccional (Meiosis I).
   • En la MI hay una citocinesis y en la ME hay dos.

Diferencias entre Respiración y Fotosíntesis

1. La respiración interna ocurre en las mitocondrias. La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos.
   • La respiración interna es un proceso catabólico; la fotosíntesis es anabólico.
   • En la respiración se consume oxígeno; en la fotosíntesis se desprende oxígeno.
   • En la respiración se libera energía; en la fotosíntesis se consume energía.

Clave de Respuestas (Posiblemente de un ejercicio previo)

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