Fundamentos de la Biología Celular: Membrana, Transporte y Metabolismo Energético

Membrana Plasmática: Estructura y Composición

Lípidos de Membrana

La membrana está compuesta por bicapas de fosfolípidos anfipáticos y asimétricos.

• En células animales, el colesterol reduce el movimiento y la fluidez.
• Los esfingolípidos son componentes importantes de las membranas biológicas, especialmente en el tejido nervioso.

Glúcidos

Se presentan como glucoproteínas o glucolípidos.

• Función principal: Reconocimiento celular.
• Los proteoglicanos integran el glucocálix, proporcionando protección a la superficie celular.

Proteínas

Las proteínas que atraviesan la membrana se denominan proteínas intrínsecas o integrales.

La unión de Proteína + Oligosacárido forma una Glicoproteína.

Mecanismos de Transporte a Través de la Membrana

Transporte Pasivo (Difusión)

Ocurre a favor del gradiente de concentración (de mayor a menor concentración). No gasta energía (ATP).

Difusión Simple

Ocurre sin resistencia. Típico de sustancias pequeñas no polares (ejemplo: O₂, CO₂).

Difusión Facilitada

Requiere la asistencia de proteínas integrales y canales. Ejemplo: Transporte de Glucosa (a menudo acoplado con Na+).

Transporte Activo

Implica gasto de energía (ATP) y ocurre en contra del gradiente de concentración. Estos sistemas son saturables.

Transporte Activo Primario (por Bomba)

Transporta iones. Ejemplo: La bomba Na+/K+ (saca Na+, ingresa K+). Es una proteína integral de la membrana plasmática con actividad ATPasa.

Transporte en Masa (Vesicular)

Es independiente del gradiente de concentración y siempre implica gasto de energía.

• Exocitosis: Libera material al exterior. La vesícula se fusiona con la membrana.
• Endocitosis: Ingreso de material.
  • Pinocitosis: Ingreso de líquidos o fluidos.
  • Fagocitosis: Ingreso de macromoléculas (formación de vesícula).
  • Endocitosis mediada por receptores: Ejemplo: Captación de LDL (colesterol).

Ósmosis

Movimiento del H₂O a través de la membrana.

• Hipotónica: Menor concentración de solutos. Causa hemólisis (hinchazón celular).
• Hipertónica: Mayor concentración de solutos. Causa crenación o achicamiento celular.
• Isotónica: Equilibrio de concentraciones.

Respiración Celular: Procesos Catabólicos y Energéticos

Es un proceso catabólico y exergónico basado en reacciones de óxido-reducción. La energía contenida en los alimentos es captada para formar ATP.

Respiración Aeróbica

Requiere la presencia de O₂.

1. Glucólisis

   Ubicación: Citoplasma. Ruptura del azúcar. La molécula es parcialmente oxidada a ácido pirúvico.

2. Oxidación del Piruvato

   Ubicación: Matriz Mitocondrial. El ácido pirúvico penetra la matriz mitocondrial.

3. Ciclo de Krebs

   Ubicación: Matriz Mitocondrial. Utiliza glucosa, proteínas y grasas para generar energía (ATP). Se oxida el Acetil-CoA. Libera cofactores reducidos (NAD+ → NADH). Hay liberación de CO₂.

4. Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa

   Ubicación: Membrana Interna Mitocondrial. Reobtención de NAD y FAD mediante la reoxidación de NADH y FADH₂. El O₂ es el receptor final de los electrones. La transferencia de electrones libera energía para sintetizar ATP.

Gradiente de Protones (Mitocondria)

Acoplamiento entre un proceso de transporte a favor de gradiente y una reacción química que requiere la energía liberada. Este concepto se describe en el Modelo Quimiosmótico.

Respiración Anaeróbica (Fermentación)

Ocurre sin O₂. Oxida la glucosa a través de la glucólisis.

La Fermentación es el mecanismo alternativo para reoxidar NADH₂ y mantener el poder oxidante del NAD+, permitiendo obtener ATP en ausencia de O₂.