Biología Celular: Uniones, Replicación, Transcripción, Traducción y Metabolismo Energético

Uniones Celulares

Uniones celulares

Ocluyentes o estrechas: formadas por ocludina y claudina; están presentes en células que separan dos medios de composición diferente.

Anclaje:

• Adherentes: cadherinas y microfilamentos; unión célula-célula.
• Desmosomas: desmogleínas y filamentos intermedios; unión célula-célula.
• Hemidesmosomas: integrina, laminina y filamentos intermedios; unión célula-matriz extracelular (MEC).

Replicación

Replicación ocurre en el núcleo, en la fase S, una sola vez por ciclo.

Componentes: ADN polimerasa, helicasa, topoisomerasa, ligasa, primasa, SSB (proteínas de unión a cadena simple), hebra líder y retrasada, primer y molde.

• ADN polimerasa I: editora.
• ADN polimerasa II, IV y V: reparan.
• ADN polimerasa III: replica.

Iniciación: formación de la burbuja de replicación y del primer en la hebra líder y retrasada.
Elongación: adición de nucleótidos y separación de nucleosomas.
Terminación: unión de horquillas y síntesis de telómeros.

Transcripción

Transcripción ocurre siempre en el núcleo. Participan la ARN polimerasa, el promotor (caja TATA y caja CG), exones e intrones, la hebra molde y el espliceosoma.

Tipos de ARN:

• ARNm: transporta la información del núcleo al citoplasma.
• ARNt: lleva los aminoácidos al ribosoma.
• ARNr: forma parte del ribosoma, lugar de síntesis de proteínas.

Etapas:

1. Iniciación: unión ARN polimerasa-promotor (complejo de inicio), estable, y libera el promotor.
2. Elongación: adición de nucleótidos hasta el codón de stop.
3. Terminación: dependiente o independiente de Rho.

Secuencias reguladoras: promotor, secuencia potenciadora (📈) y secuencia silenciadora (📉).

Traducción

Traducción ocurre siempre en los ribosomas.

1. Activación: aminoácido + ARNt específico, mediado por la aminoacil-ARNt sintetasa.
2. Inicio: ensamblaje del complejo de iniciación con el ribosoma, el ARNm y el ARNt guía del aminoácido.
3. Elongación: el anticodón del ARNt se complementa con los codones del ARNm.
4. Terminación: en los codones STOP (UAG, UAA, UGA), el factor de liberación reconoce el codón, se hidroliza el enlace y se libera la cadena.

Ribosoma: sitios A (aminoacil, entra el ARNt), P (peptidil) y E (exit, sale el ARNt).

Modificaciones postraduccionales:

• Eliminación del residuo de metionina inicial.
• Modificación de aminoácidos: fosforilación en serina, treonina y tirosina.
• Ubiquitinación en lisina (regula funciones).
• N-glicosilación en asparagina.
• O-glicosilación en serina y treonina.

Mutaciones:

• Sin sentido: el nuevo codón es STOP.
• Pérdida de sentido: cambio de aminoácido.
• De marco: inserción o deleción de uno o más nucleótidos.
• Silenciosa: cambio de nucleótido sin cambio de aminoácido.

Organelos y Transporte

Organelos

Transporte regulado (núcleo-citoplasma): no hay barrera; ocurre a través del poro nuclear.
Transporte pasivo y activo.
Transporte transmembrana: separación por membrana; las proteínas deben translocarse.
Transporte vesicular: transporte mediante vesículas.
Señales de proteína: péptido señal (aminoácidos), degradado por peptidasa.

REL (retículo endoplasmático liso): síntesis de lípidos (membranas, lisosomas), desintoxicación, red de túbulos, formación de la pared celular y membranas, hormonas esteroideas y enzimas en la cara citosólica. Presente en adipocitos, hepatocitos y músculo esquelético.

RER (retículo endoplasmático rugoso): síntesis y modificación de proteínas, control de calidad (degrada proteínas con N-glicosilación defectuosa), transporte, cisternas (sacos), biogénesis de membranas y glicosilación inicial.

Translocación cotraduccional (REL/RER): durante la síntesis en ribosomas adheridos al RER, las proteínas se translocan a medida que se sintetizan.
Postraduccional: las proteínas ya sintetizadas se transportan hacia organelos mediante señales.

Péptido señal: emerge del ribosoma durante la síntesis de la proteína y es degradado por peptidasa.

SRP (partícula de reconocimiento de señal): en el citoplasma, reconoce el péptido señal y forma un complejo que detiene la traducción temporalmente y dirige el ribosoma al RE; después, la SRP se libera y la traducción continúa en el RE.

Translocación: las proteínas solubles, no insertadas en membrana, se transportan a su destino.

• Tipo 1: secuencia señal en NH2.
• Tipos 2 y 3: secuencia señal interna.
• Tipo 4: secuencia interna; atraviesa la membrana dos veces.

Chaperonas: supervisan y ayudan al plegamiento.
Proteasoma: degrada proteínas.
Las proteínas mal ensambladas son retrotranslocadas y marcadas con ubiquitina.

Aparato de Golgi

Golgi: modifica lípidos y proteínas sintetizados en el RE, las marca para su destino. Formado por cisternas, ubicado perinuclearmente.

• Cis: cara interna, modificación inicial.
• Medial: zona de transición.
• Trans: modificación final.

Funciones: modifica sustancias sintetizadas en el RE, empaqueta sustancias, forma lisosomas y forma el acrosoma del espermatozoide.

Tráfico Vesicular

Tráfico vesicular: exocitosis constitutiva, secreción regulada y vía lisosomal.

Lisosoma: el «estómago» celular; descompone y recicla materiales.

Comunicación Celular

Comunicación celular: 1. síntesis, 2. secreción, 3. transporte, 4. detección, 5. transducción de la señal, 6. eliminación.

Vía de señalización: señal → receptor → efector → mediador → respuesta celular.

Tipos de señalización:

• Por contacto: dependiente de contacto directo entre células.
• Paracrina: de corta distancia; libera ligando en el espacio extracelular.
• Sináptica: en sinapsis neuronales.
• Endocrina: de larga distancia; libera hormonas a la sangre.
• Autocrina: la célula se autoestimula.

Receptores:

1. Intracelulares: ubicados en el interior de la célula.
2. De membrana: anclados a la membrana; se unen al ligando y envían la señal.

Receptores de membrana:

• Canal iónico: el canal reconoce al ligando y se activa (abre).
• Metabotrópicos: proteína, enzima o receptor acoplado a proteína G.
• Asociados a enzima: forman dímeros; el ligando activa y une el dímero, produciendo autofosforilación (tirosina quinasa).

Mitocondria y Metabolismo

Mitocondria: central energética; síntesis de ATP.

• Membrana externa: permeable a iones, metabolitos y polipéptidos gracias a las porinas.
• Membrana interna: selectiva; forma las crestas mitocondriales. Contiene proteínas exclusivas como la ATP sintasa.
• Matriz: contiene ribosomas y ADN mitocondrial.

Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que ocurren en un ser vivo, catalizadas por enzimas.

• Anabolismo: formación de moléculas; captura energía.
• Catabolismo: degradación de moléculas; libera energía.

Oxidación y reducción: traspaso de electrones. La sustancia oxidada cede electrones; la reducida los capta. El NADH es un poder reductor.

Glucólisis (citoplasma): produce 2 NADH, 2 ATP y 2 piruvatos (3C). Es aerobia si hay oxígeno (glucólisis) o anaerobia (fermentación).

Oxidación del piruvato: piruvato → acetil-CoA; produce 2 NADH.

Ciclo de Krebs: produce ATP, FADH2 y 3 NADH por vuelta.

Cadena transportadora de electrones: el complejo I recibe electrones y usa su energía para bombear protones (H+); los complejos II, III y IV reciben electrones y también bombean protones. El O2 es el último aceptor de electrones, que llegan a la cadena por el NADH, y los protones pasan de un transportador a otro.

Fosforilación oxidativa: la ATP sintasa utiliza la energía de la cadena para sintetizar ATP.

Balance Energético

• Glucólisis: +8 ATP (2 piruvatos, 2 NADH, 2 ATP)
• Oxidación: +6 ATP (2 acetil-CoA, 2 NADH)
• Ciclo de Krebs: +24 ATP (6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP)
• Cadena respiratoria: 38 ATP
• −2 ATP por el reingreso de NADH de la glucólisis.

Total: 36 ATP