Bioquímica y Metabolismo Celular

El Trifosfato de Adenosina (ATP)

El ATP (Trifosfato de Adenosina) es una molécula que actúa como fuente principal de energía en las células. Está compuesto por una base nitrogenada (adenina), un azúcar (ribosa) y tres grupos fosfato. Su función es almacenar y liberar energía química que se utiliza en los procesos celulares.

Anabolismo y Catabolismo

• El anabolismo es un proceso de construcción; el catabolismo es de destrucción.
• El anabolismo consume energía (usa ATP) y tiene procesos de reducción.
• El catabolismo produce energía (almacena ATP) y tiene procesos de oxidación.

Procesos de Obtención de Energía

Glucólisis

Es un proceso catabólico porque implica la degradación de moléculas de glucosa en compuestos más simples (piruvato). Ocurre en el citoplasma. La molécula inicial es la glucosa y la final es el ácido glucosafosfato. El piruvato producido en la glucólisis entra en el ciclo del ácido cítrico en la mitocondria para continuar generando energía a través de la respiración celular.

Fermentación y Respiración

• La fermentación es un proceso catabólico que transforma las moléculas mediante una oxidación incompleta, dando como resultado un compuesto orgánico.
• La respiración es el proceso por el cual las células utilizan los nutrientes para obtener energía.

Estructura y Función Celular

Comparación Celular: Eucariota vs. Procariota

Existen diferencias fundamentales entre los tipos de células:

• La célula eucariota tiene núcleo; la procariota no.
• La célula eucariota tiene numerosos orgánulos; la procariota solo tiene ribosomas.
• En la eucariota, el ADN es lineal y aparece en varios cromosomas; en la procariota, el ADN es circular y aparece en un solo cromosoma.
• La pared celular de la eucariota tiene celulosa (en plantas); la de la procariota está formada por peptidoglicano.

Comparación Celular: Animal vs. Vegetal

• La célula animal es heterótrofa; la vegetal es autótrofa.
• La célula animal no tiene cloroplastos; la vegetal sí.
• La célula animal tiene centrosomas; la vegetal no.
• La célula animal no tiene pared celular; la vegetal sí.

Orgánulos Celulares Clave

• Mitocondria: Bolsitas ovaladas de doble membrana distribuidas por todo el citoplasma. Su función es producir la energía para la célula.
• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): Tiene ribosomas y fabrica proteínas. Su función es transportar y almacenar sustancias.
• Cloroplasto: Orgánulo rodeado de una doble membrana que delimita el espacio interior. Su función es realizar la fotosíntesis.
• Aparato de Golgi: Conjunto de cuatro o cinco sacos aplanados y situados cerca del núcleo. Su función es fabricar glúcidos.

Membrana Plasmática

Capa fina que constituye el límite de la célula, separándola del medio externo. Su función es el transporte y el intercambio de sustancias que entran y salen, además de proteger a la célula.

Microbiología: Tinción y Transferencia Genética

Tinción de Gram

• Gram Positiva (Gram+): Es la que se tiñe de azul oscuro o lila. Su envoltura contiene una membrana citoplasmática y una pared celular gruesa compuesta por peptidoglicano. La pared celular se une a la membrana citoplasmática por moléculas de ácido lipoteicoico.
• Gram Negativa (Gram-): Es la que no se tiñe de azul oscuro ni lila, sino que se pone de color rosa (con la contratinción). Tiene dos membranas lipídicas donde se localiza una pared celular delgada de peptidoglicano.

Mecanismos de Transferencia Genética Bacteriana

• Transducción: Es un mecanismo de transferencia de genes a través de un virus bacteriófago.
• Transformación: Es la que permite a la bacteria recoger una molécula de ADN o un fragmento de ADN desnudo del medio.

Fisiología Vegetal: Nutrición y Fotosíntesis

Absorción de Agua y Sales Minerales

El agua y las sales minerales se incorporan a través de los pelos radicales, que son evaginaciones de las células epidérmicas que aumentan la superficie de contacto con el suelo.

Mecanismos de Absorción

• Agua: Se absorbe por el proceso de ósmosis. En el interior de la raíz existe mayor concentración de solutos y el agua tiende a entrar. Las células epidérmicas se hinchan y se vuelven hipotónicas con las que hay alrededor, y el agua pasa por ósmosis de célula a célula hasta llegar a los vasos conductores del xilema.
• Sales Minerales: Se incorporan con un transporte con gasto de energía (transporte activo). La mayoría se absorben en forma de iones. Trabajan gracias a las proteínas transportadoras localizadas en la membrana plasmática.

Transporte de Savia

La savia elaborada está formada por azúcares, aminoácidos y otras sustancias. Se transporta por el floema, que está formado por células alargadas, en fila, con los tabiques perforados formando unos tubos. La savia lleva una dirección ascendente y descendente, desde las hojas (zonas fuente) hasta los sumideros.

Mecanismo de Transporte

Las células fotosintetizadoras producen savia elaborada. En la zona fuente hay alta concentración de azúcares y en las zonas sumidero hay baja concentración. El agua entra por ósmosis y ayuda al transporte de los nutrientes, que son extraídos por las células que los necesitan para almacenarlos, haciendo que la concentración de nutrientes disminuya.

Fotosíntesis

Proceso vital que ocurre en los cloroplastos.

• Fase Luminosa: Ocurre en los tilacoides de los cloroplastos, con presencia de luz. La materia prima que utiliza es el agua y produce ATP.
• Fase Oscura: Ocurre en el estroma de los cloroplastos. No requiere luz directa. La materia prima que utiliza es el dióxido de carbono (CO₂) y produce glucosa.

Regulación Estomática

Elevación de la Temperatura

Provoca la apertura de los estomas. Esto puede llevar a una mayor tasa de transpiración, lo que induce la necesidad de un mayor flujo de CO₂ hacia las células fotosintéticas. Para mantener un equilibrio de CO₂ (entrada) y H₂O (pérdida), los estomas se abren para un mayor intercambio gaseoso.

Entrada de K⁺ en las Células Oclusivas

La entrada de iones de potasio (K⁺) en las células oclusivas de los estomas tiene un papel crucial en su apertura. Cuando los niveles de K⁺ aumentan, las células se vuelven hipertónicas y absorben agua por ósmosis, lo que lleva a la hinchazón de las células y la apertura de los estomas.

Bioquímica: Macromoléculas

Ácidos Nucleicos

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

Dos cadenas de nucleótidos antiparalelas. En el interior se encuentran las bases nitrogenadas y en el exterior las pentosas y los grupos fosfato. Las dos cadenas de nucleótidos se mantienen unidas por puentes de hidrógeno. Su función es portar información hereditaria; la información codificada está en las bases nitrogenadas. Tiene capacidad de duplicarse y fabrica sus proteínas.

ARN (Ácido Ribonucleico)

Formado por una sola cadena de nucleótidos. Tiene tres tipos:

• ARNm (mensajero): Copia la información del ADN y la lleva a los ribosomas.
• ARNr (ribosómico): Forma parte de la estructura de los ribosomas.
• ARNt (transferencia): Forma moléculas que transportan los aminoácidos para formar la cadena de proteínas.

El Agua

Es la unión de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno (H₂O). Es una molécula dipolar, ya que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae a sus electrones. Al ser dipolar, se forman enlaces de hidrógeno. Las moléculas se mantienen unidas, lo que permite que el agua sea líquida a temperatura ambiente.

Propiedades del Agua

• Fluidez y Cohesividad: El agua no es viscosa, sino fluida, y tiene una elevada cohesividad.
• Elevado Calor Específico: Se necesita suministrar mucha energía para elevar su temperatura, ya que se deben romper los puentes de hidrógeno.
• Elevada Tensión Superficial: Producida por la unión de moléculas de agua en la superficie.
• Disolvente Universal: Permite que las sustancias sean transportadas en el organismo disueltas en agua.
• Elevada Fuerza de Cohesión y Adhesión: Importante en conductos de pequeño diámetro (capilaridad).

Lípidos

Grasas (Acilglicéridos)

Formadas por la unión tipo éster de la glicerina con una, dos o tres moléculas de ácidos grasos. Pueden ser:

• Saturadas: No hay dobles enlaces. Abundan en los animales y son sólidas a temperatura ambiente.
• Insaturadas: Contienen dobles enlaces. Son los aceites vegetales, líquidos a temperatura ambiente.

Su función principal es energética.

Fosfolípidos

Formados por una molécula de alcohol (glicerina) unida a un grupo fosfato y a ácidos grasos. Tienen una estructura bipolar (cabeza hidrofílica y cola hidrofóbica). Forman bicapas lipídicas que son la base de las membranas. Su función es estructural.

Ceras

Parecidas a las grasas, pero en vez de tener un trialcohol, tienen un monoalcohol de cadena larga. La cutina y la suberina son lípidos asociados formando una cubierta hidrófoba. Su función es estructural y protectora.

Esteroides

Estructura compleja formada por varios anillos hidrocarbonados. Son insolubles en agua. Su función es reguladora (ejemplos: vitaminas D y colesterol).

Fisiología Animal

Sistema Circulatorio

Funciones esenciales del sistema circulatorio:

• Transporte de oxígeno desde las superficies respiratorias hasta las células.
• Transporte de nutrientes desde el aparato digestivo hasta las células del organismo.
• Retiro y transporte de productos de excreción de las células.
• Transporte de hormonas desde las glándulas endocrinas hasta los órganos diana.
• Transporte de anticuerpos y células especializadas en la defensa del cuerpo.
• Mantenimiento de la temperatura corporal.

Respiración

Respiración Externa e Intercambio Gaseoso

La respiración externa es el intercambio de gases entre el organismo y el medio que le rodea: se toma O₂ y se libera CO₂.

Los pulmones están alojados en la cavidad torácica, cuyo incremento y disminución de volumen se debe a la acción del diafragma y de los músculos intercostales y pectorales.

Intercambio Alveolar y Tisular

• En los pulmones (alvéolos): El O₂ del aire que ha entrado a los alvéolos está más concentrado que el O₂ que lleva la sangre. Por lo que tiende a entrar al capilar y se une a la hemoglobina formando oxihemoglobina. Al CO₂ le ocurre lo contrario (sale de la sangre al alvéolo).
• En los tejidos: El O₂ de la sangre que llega a los tejidos está más concentrado que el que hay en las células, por lo que entra en ellas. El CO₂ al estar más concentrado en las células que en los capilares, pasa a estos.

Respiración Celular

Conjunto de reacciones oxidativas que se realiza en el interior de la célula para obtener energía.

Sistema Digestivo

El proceso digestivo comienza en la boca, cuando masticamos y comemos, y termina en el intestino delgado.

Los nutrientes absorbidos incluyen glucosa, galactosa y fructosa.

Los músculos del intestino delgado mezclan los alimentos con jugos digestivos del páncreas, hígado e intestino, y empujan la mezcla hacia adelante para continuar el proceso de digestión.