Biología Celular Esencial: Estructura, Función y Procesos Vitales

Este documento detalla los componentes fundamentales de la célula, sus funciones esenciales y los procesos biológicos clave que sustentan la vida.

Orgánulos Celulares

Mitocondria

• Orgánulo energético de la célula.
• Presenta una doble membrana:
  • Membrana externa: Bicapa lipídica altamente permeable.
  • Membrana interna: Menos permeable y más selectiva.
• Espacio intermembranoso: Alta concentración de protones.
• Función: Obtener energía en forma de ATP, tanto en el ciclo de Krebs como en la fosforilación oxidativa.

Sistema de Membranas Internas

Retículo Endoplasmático

• Se encuentra cerca del núcleo y lo rodea.
• Retículo Endoplasmático Rugoso (RER):
  • Adosado a la membrana, con ribosomas.
  • Función: Síntesis de proteínas en los ribosomas que se introducen en el retículo y se glicosilan; se lleva a cabo en el lumen.
  • No presente en procariotas.
  • Trabaja en conjunto con el aparato de Golgi.
• Retículo Endoplasmático Liso (REL):
  • Formado por tubos interconectados.
  • No tiene ribosomas adheridos.
  • Función: Síntesis, almacenaje y transporte de lípidos; detoxificación de fármacos; conducción de impulsos; producción de pigmentos.
• Retículo Sarcoplásmico:
  • Tipo especializado de retículo endoplasmático liso.
  • Función: Almacén de calcio.
  • Formado por sacrotúbulos.
• Cuerpos de Nissl:
  • Acúmulos de retículo endoplasmático rugoso.
  • Función: Síntesis de proteínas para el crecimiento de la neurona.

Aparato de Golgi

• Sacos apilados conectados con el retículo endoplasmático.
• Formado por: dictiosomas y cisternas.
• Presenta:
  • Cara cis: Próxima al retículo endoplasmático.
  • Cara trans: Próxima a la membrana plasmática.
• Funciones: Procesos de secreción, glicosilación, formación de la pared celular y tabique telofásico.

Lisosomas

• Surgen a partir de la membrana del aparato de Golgi.
• En su interior, contienen enzimas capaces de degradar polímeros.
• Dos tipos:
  • Primarios: No han realizado digestión.
  • Secundarios: Sí han realizado digestión.
• Participan en la apoptosis (muerte celular programada).
• Función: Digestión celular.

Peroxisomas

• Similares a los lisosomas.
• Función: Digerir sustancias por medio de oxidación.

Vacuolas

• Comunes en células animales y vegetales.
• Funciones: Mantenimiento de la turgencia celular, digestión celular mediante hidrolasas y almacenamiento de sustancias.

Citoesqueleto

• Conjunto de filamentos que se encuentran en el citosol.
• Red de fibras que se extiende a través del citoplasma y sirve para mantener la forma de la célula y permitir su movimiento.

Filamentos Intermedios

• Formados por proteínas muy resistentes, específicas para cada tipo celular.
• Función: Estructura, prolongación de neuronas, soportar tensiones.
• Tipos: Citoplasmáticos y nucleares.

Filamentos de Actina

• Compuestos por actina.
• Estructura helicoidal.
• Función (depende del tipo de célula):
  • Muscular: La actina genera contracción y relajación muscular.
  • No muscular: La actina permite el movimiento celular.

Microtúbulos

• Estructuras cilíndricas dispersas en el citoplasma o formando parte de cilios, flagelos o centriolos.
• Estructura: La tubulina presenta dos isómeros que se repiten y forman microtúbulos.
• Se originan a partir del centrosoma.
• Función: Formación del huso mitótico (organiza el movimiento de los cromosomas), transporte intercelular y movimiento de la célula.

Derivados de Microtúbulos en Eucariotas

Centriolos

• Propios de la célula animal.
• Van siempre en parejas.
• Son 9 tripletes de microtúbulos, cada uno constituido por 3 microtúbulos que están a su vez formados por tubulina.

Huso Mitótico

• Aparece en la división celular.
• Los centriolos se unen por el huso.
• Está formado por microtúbulos a los que se unen los del cinetocoro.

Cilios y Flagelos

• Permiten el movimiento (ondular o de remo) de las células.
• Estructura: Axonema + corpúsculo basal.

Procesos Energéticos Celulares

Respiración Celular

La respiración celular es un proceso fundamental para la obtención de energía. Incluye la cadena de transporte electrónico y la síntesis acoplada de ATP.

Fosforilación Oxidativa

• Cadena iniciada por NADH: Paso de electrones de un complejo a otro, acompañado del paso de protones de la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, generando un gradiente de protones a ambos lados de la membrana interna de la mitocondria.
• Aceptor final de los electrones: El O2.
• El regreso de los protones a la matriz genera la fuerza motriz que permite la acción de la ATP sintasa y la síntesis de moléculas de ATP.
• Rendimiento: 3 ATP por NADH.
• Cadena de transporte por FADH2: Similar a la anterior, salvo que se obtienen 2 ATP por FADH2.

Etapas Previas a la Fosforilación Oxidativa

• Glucólisis:
  • Obtiene 2 moléculas de piruvato.
  • Rendimiento: 2 NADH y 2 ATP.
  • Localización: Citosol.
• Descarboxilación Oxidativa:
  • Obtiene 2 moléculas de acetil-CoA.
  • Rendimiento: 2 NADH.
  • Localización: Matriz mitocondrial.
• Ciclo de Krebs: Proceso metabólico central para la producción de energía.

Ciclo Celular y División

Ciclo Celular

• Etapas desde que una célula empieza a dividirse hasta que da lugar a dos células hijas.
• La célula madre reparte la información genética de forma equitativa.

Interfase

• Duplica el material celular y se prepara la célula para la división.
• Fase más duradera.
• Tres periodos:
  • G1: Duplica componentes celulares (excepto ADN).
  • S: Duplica el ADN.
  • G2: Síntesis de proteínas.

Mitosis

Proceso por el cual una célula madre forma dos células hijas idénticas, repartiendo el material hereditario de forma equitativa.

• Fases:
  • Profase: Dos pares de centriolos se dirigen a los polos; al mismo tiempo se forma el huso y las cromátidas se compactan para formar cromosomas.
  • Prometafase: El huso está completamente formado.
  • Metafase: Los cromosomas se sitúan en el ecuador de la célula y forman la placa metafásica.
  • Anafase: Las cromátidas de los cromosomas son arrastradas hacia los polos. Se inicia la separación de las cromátidas.
  • Telofase: Alrededor de las cromátidas se forma de nuevo la envoltura nuclear. Aparecen los nucléolos y los cromosomas empiezan a descondensarse.

Meiosis

Proceso de división celular que forma cuatro células hijas con la mitad de cromosomas (células haploides).

• Meiosis I:
  • Profase I: Cinco etapas; se forman tétradas.
  • Metafase I: Las tétradas se disponen en el plano ecuatorial y el centrómero de cada cromosoma se orienta hacia un polo.
  • Anafase I: Los pares de cromosomas homólogos se separan hacia los polos.
  • Telofase I: Reaparece la membrana nuclear; se obtienen dos células hijas con la mitad de los cromosomas, cada uno con dos cromátidas.
• Meiosis II:
  • Profase II: Desaparece la membrana nuclear, los cromosomas se condensan y se forma el huso.
  • Metafase II: Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial, cada uno formado por dos cromátidas unidas por el centrómero.
  • Anafase II: Las cromátidas (que han tenido sobrecruzamiento) se dirigen hacia los polos.
  • Telofase II: Se forma una nueva membrana nuclear. Se produce la citocinesis y se obtienen cuatro células hijas con la mitad de cromosomas de la célula madre.