Conceptos Clave de Biología Celular y Metabolismo Energético

Nutrición y Metabolismo Celular

Diferencias entre Organismos Autótrofos y Heterótrofos

• Autótrofos: Producen su propio alimento transformando materia orgánica a partir de la luz solar (en monocelulares). Tienen células con cloroplastos, realizan fotosíntesis y requieren energía lumínica/química.
• Heterótrofos: No producen su propio alimento; toman materia orgánica fabricada por otros y, a través de la digestión, la convierten en monómeros.

Catabolismo y Anabolismo

• Catabolismo: Es el metabolismo de degradación de sustancias con liberación de energía.
• Anabolismo: Es el metabolismo de construcción de sustancias complejas con necesidad de energía en el proceso.

¿La fotosíntesis es un proceso anabólico o catabólico? Es anabólico debido a que a partir de moléculas sencillas se dan moléculas más complejas, sintetizando moléculas y gastando ATP, al contrario que el catabolismo, que degrada moléculas para obtener ATP.

Respiración Celular y Fermentación

• Fermentación: Es una ruta metabólica que ocurre en el citoplasma. Las células obtienen energía en condiciones anaeróbicas por oxidación parcial de compuestos orgánicos, produciendo el producto final de la degradación de la glucosa.
• Vía aerobia: Produce entre 36 y 38 ATP, dependiendo de la "lanzadera" que se utilice.
• Vía anaerobia: Produce 2 ATP por fosforilación.

Consiste en la oxidación de nutrientes para producir ATP a través del transporte de electrones, la formación del gradiente y la síntesis de ATP realizada en la membrana mitocondrial interna.

Organismos Aerobios y Anaerobios

• Aerobios: Organismos que necesitan oxígeno ($O_2$) para vivir.
• Anaerobios: No utilizan oxígeno en su metabolismo.

Mitocondrias

Los procesos mitocondriales realizan el catabolismo aerobio, que es la continuación del catabolismo anaerobio produciéndose una oxidación completa. Tienen membrana doble.

Estructura mitocondrial: Se compone de ribosomas, cresta mitocondrial, matriz mitocondrial, membrana interna, espacio intermembranoso y membrana externa.

Fases de la Fotosíntesis

Fase Luminosa

Ocurre en presencia de luz, en la membrana tilacoidal, donde los fotorreceptores captan energía y transfieren ATP y NADPH.

• Complejo antena: Predominan pigmentos fotosintéticos sobre proteínas. Solo puede captar energía lumínica y transmitirla a otro tipo de pigmento.
• Centro de reacción: Predominan proteínas sobre pigmentos. Se encuentran los pigmentos diana a los cuales va a parar toda la energía captada por los pigmentos antena.

Fase Oscura

Segunda fase del proceso fotosintético. Se produce un cúmulo de reacciones que no necesitan luz solar directa y convierten el $CO_2$, entre otros compuestos, en azúcares. No necesita luz solar de forma directa, pero sí está regulada de forma indirecta por la misma, debido a que algunas enzimas implicadas dependen de la luz. Las plantas absorben CO2 del aire mediante los estomas de las hojas. Dentro del estroma del cloroplasto se reduce el carbono de forma cíclica.

Quimiosíntesis

Consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía desprendida por sustancias inorgánicas de las reacciones de oxidación. Todos los organismos que la realizan son bacterias.

Ciclo Celular y Genética

Ciclo Celular

Conjunto de sucesos que conducen al crecimiento y división durante el ciclo vital de una célula (replicación - interfase / transcripción - interfase / traducción - interfase / reparto del material genético - mitosis).

Gen y Cromosoma

• Gen: Fragmento de ADN que contiene la información necesaria para que funcione la célula.
• Cromosoma: Es la duplicación de una cromátida que está unida por un centrómero y formada por cromatina.

Las células somáticas del cuerpo humano son diploides (diplo) y los gametos son haploides (haplo).

Mitosis

Proceso de división nuclear que supone el reparto de la información genética completa replicada:

• Profase: Condensación de la cromatina, los cromosomas emigran a los polos, desaparece el nucléolo y se forma el huso mitótico.
• Metafase: Los cromosomas condensados se disponen en el plano ecuatorial del huso mitótico.
• Anafase: Las cromátidas de cada cromosoma se separan por el centrómero y migran hacia polos opuestos por los microtúbulos.
• Telofase: Desaparición de los microtúbulos, descondensación de los cromosomas y formación de la nueva envoltura nuclear.

Meiosis

Es necesaria en individuos diploides para la formación de gametos durante la reproducción sexual, el mantenimiento del número cromosómico de cada especie y como fuente de variabilidad genética por recombinación y segregación de cromosomas procedentes de los parentales que ocurren al azar. La meiosis consta de dos divisiones sucesivas del núcleo y se produce una duplicación del material genético.

Recombinación Genética

Proceso por el cual una hebra de material genético se rota y se une a otra diferente. Se produce durante la meiosis.

Diferencias entre Meiosis y Mitosis

• La mitosis es asexual; la meiosis es sexual.
• La mitosis divide la célula madre en 2; la meiosis la divide en 4.
• En la meiosis, las células hijas sólo poseen la mitad de los cromosomas de la célula original; en la mitosis, la cantidad de cromosomas es igual tanto en la célula madre como en las hijas.
• La mitosis se da en todos los organismos con células eucariotas; la meiosis sólo en organismos con reproducción sexual.

Citocinesis y Cariocinesis

• Citocinesis: Separación física del citoplasma en 2 células hijas durante la división celular. En meiosis y mitosis se produce al final de la telofase.
• Cariocinesis: Proceso de reproducción que consiste fundamentalmente en la división longitudinal de los cromosomas y en la división del núcleo y citoplasma. El resultado constituye 2 células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética que la célula madre.

Relación entre ADN, Herencia Biológica y Meiosis

La herencia biológica es la transmisión de caracteres de una generación a otra. Para ello es necesario obtener una copia de ADN mediante la replicación, siendo la meiosis un tipo de división celular que permite transmitir dicho ADN.

Relación entre Retículo Endoplasmático y Aparato de Golgi

El retículo endoplasmático liso (REL) funciona en el transporte de sustancias dentro de la célula, y el aparato de Golgi funciona en el almacenamiento de sustancias sintetizadas para luego ser utilizadas.