Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen

Y 0 flashcards y 11 preguntas más en el documento.

Texto del documento

APUNTES BIOLOGÍA CELULAR Y GENÉTICA Grado en Biotecnología Universidad Ramon Llull AprenAI 2026-2027 Repasa biomoléculas, fisiología de membrana, procariotas, ultraestructura eucariota, ciclo celular, leyes de Mendel y genética molecular para tus exámenes. APREN.AI Índice 1 Introducción — Características de la vida, teoría celular y evolución Propiedades esenciales de los seres vivos Desarrollo histórico y postulados de la teoría celular Evolución, especiación y barreras reproductivas Taxonomía general y los tres dominios Bases moleculares 2 Glúcidos y lípidos en la estructura celular 1. Química de la vida: bioelementos y versatilidad del carbono 2.

Carbohidratos: clasificación, polimerización y función biológica 3. Lípidos: ácidos grasos, grasas neutras y clasificación general 4. Fosfolípidos, autoensamblaje de membranas y lípidos no saponificables 3 Proteínas, catálisis enzimática y ácidos nucleicos 1. Bloques de construcción proteicos y niveles de conformación 2. Dinámica del plegamiento, control de calidad y funciones proteicas 3. Catálisis enzimática y enzimas hidrolíticas 4. Estructura de los ácidos nucleicos: ADN y ARN 5. El código genético y sus propiedades canónicas 4 Fisiología de membrana — Transporte pasivo, activo y vesicular 1. Organización molecular de la membrana: el modelo de mosaico fluido 2.

Dinámica y propiedades físicas de la bicapa 3. Transporte pasivo: difusión simple y facilitada 4. Transporte activo primario 5.

Tráfico vesicular: endocitosis y exocitosis 5 Mundo procariota — Estructura bacteriana, fisiología y arqueas Organización celular procariota y componentes citoplasmáticos La envoltura celular: peptidoglicano y tipos de pared Apéndices superficiales, motilidad y endosporas Fisiología, metabolismo y reproducción asexual Mecanismos parasexuales de transferencia genética horizontal Arqueas: divergencia de membrana y cubiertas Célula eucariota 6 Diversidad protista, fúngica y sistema endomembranoso Diversidad en el dominio Eukaryota: Protistas y Hongos Envoltura nuclear y la fábrica de ribosomas Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 1 El Retículo Endoplasmático: RER y REL Aparato de Golgi y la ruta vesicular Lisosomas, autofagia y fisiología vacuolar 7 Orgánulos energéticos, citoesqueleto y uniones intercelulares Orgánulos de conversión energética y metabolismo oxidativo Citoesqueleto: organización estructural y motilidad Matriz extracelular e interacciones celulares Complejos de unión celular y matriz-célula 8 Ciclo celular — Regulación, mitosis y meiosis 1.

Organización cromosómica y cariotipo 2. La interfase y sus periodos de preparación 3. Maquinaria de regulación: complejos ciclina-CDK 4. Mitosis: reparto equitativo del material nuclear 5. Citocinesis: división del citoplasma 6. Meiosis y variabilidad genética 9 Genética clásica — Principios mendelianos, extensiones y ligamiento Principios fundamentales de la herencia mendeliana Extensiones del mendelismo y patrones no clásicos Determinación del sexo y herencia ligada al cromosoma X Ligamiento génico y cartografía cromosómica Mutaciones génicas y cromosómicas estructurales Biología molecular 10 Mecanismo de replicación y reparación del ADN 1. Naturaleza semiconservativa de la replicación 2.

Maquinaria enzimática del replisoma y horquilla de replicación 3. Asimetría de la horquilla, fragmentos de Okazaki y el problema de los extremos 4.

Fidelidad de replicación y sistemas de reparación del ADN 11 Transcripción y maduración del ARN Naturaleza y propiedades de la transcripción Maquinaria enzimática: procariotas frente a eucariotas Fases del proceso transcripcional y terminación bacteriana Maduración postranscripcional eucariota y splicing alternativo 12 Mecanismo de traducción y modificaciones postraduccionales Maquinaria molecular: el ARN transferente y su activación Estructura del ribosoma y organización transcripcional Fases del proceso de traducción: iniciación, elongación y terminación Modificaciones postraduccionales (PTM) 13 Resumen para repasar Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 2 1.

Bases químicas y biomoléculas 2. Fisiología celular y mundo procariota 3. Célula eucariota y ciclo celular 4. Genética clásica y flujo de la información genética Soluciones de las preguntas de repaso Estos apuntes pueden contener errores u omisiones. Son un material de apoyo y no sustituyen al temario oficial ni al profesorado: contrasta la información importante. Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 3 1 Introducción — Características de la vida, teoría celular y evolución AL ACABAR SABRÁS Diferenciar las rutas anabólicas de las catabólicas según su requerimiento energético y balance material.

Enunciar los postulados fundamentales de la teoría celular y asociarlos a sus autores clave. Distinguir los mecanismos de aislamiento reproductivo precigóticos de los postcigóticos en la especiación biológica. PIÉNSALO ANTES DE LEER 1 ¿Por qué un organismo individual no puede evolucionar durante su propia vida, a pesar de adaptarse al entorno? La biología estudia las entidades vivientes partiendo de principios compartidos que integran organización estructural, flujos energéticos y continuidad generacional.

Para abordar esta disciplina, resulta imprescindible conocer las propiedades biológicas fundamentales, el marco conceptual de la célula y los mecanismos evolutivos que originan la biodiversidad.

ESQUEMA Estructura general de la biología introductoria Seres vivos Propiedades que definen la vida biológica Organización y homeostasis Células y estabilidad interna Metabolismo Vías catabólicas y anabólicas Teoría celular Unidad estructural, funcional y genética Evolución y especiación Cambio poblacional y barreras reproductoras Aislamiento precigótico Temporal, conductual, hábitat y gamético Aislamiento postcigótico Inviabilidad y debilidad del híbrido Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 4 Propiedades esenciales de los seres vivos Los seres vivos exhiben una serie de características que los diferencian de la materia inanimada.

La primera de ellas es la organización celular: la célula constituye la entidad viva más elemental. Los organismos pueden consistir en una única célula autosuficiente (unicelulares) o constituir sistemas de células coordinadas dependientes entre sí para sobrevivir (pluricelulares). El funcionamiento de cualquier ser vivo exige un intercambio incesante de materia y energía.

El conjunto de estas transformaciones químicas corresponde al metabolismo, organizado en dos vertientes complementarias: Característica Catabolismo Anabolismo Naturaleza química Degradación de compuestos complejos a moléculas simples Síntesis de macromoléculas a partir de precursores simples Balance energético Reacciones exergónicas (liberan energía utilizable) Reacciones endergónicas (requieren aporte de energía) Moléculas mediadoras Produce ATP y equivalentes reducidos como NADH Consume ATP y cofactores como /NADH Para preservar sus reacciones biológicas frente a las fluctuaciones del entorno, los organismos cuentan con la homeostasis, definida como la habilidad de sostener estables sus parámetros internos.

Asimismo, responden ante estímulos fisicoquímicos del medio gracias a la irritabilidad. La perpetuación biológica se fundamenta en la reproducción. Esta puede ejecutarse de forma asexual (un único progenitor origina réplicas sin intervención de otro organismo) o mediante reproducción sexual (concurrencia y fusión de dos células especializadas o gametos). Todo individuo atraviesa fases de crecimiento y desarrollo, moduladas por adaptaciones que pueden ser estructurales (morfológicas), fisiológicas (ajustes funcionales y metabólicos internos) o conductuales (pautas de comportamiento orientadas a la supervivencia o el éxito reproductivo).

COMPRUEBA 2 ¿En qué se diferencian el catabolismo y el anabolismo respecto a la transformación de moléculas y energía? Desarrollo histórico y postulados de la teoría celular El descubrimiento de la célula dependió del perfeccionamiento de la microscopía. La convergencia de distintas investigaciones consolidó los principios estructurales que hoy rigen la biología moderna. NAD+ Zacharias Janssen (ca. 1595): diseña el primer microscopio compuesto, permitiendo aumentos ópticos inéditos. 1 Robert Hooke (1665): introduce por primera vez el vocablo célula al observar los poros poliédricos del corcho en su obra Micrographia.

2 Anton van Leeuwenhoek: perfecciona lentes simples de gran aumento y describe microorganismos acuáticos y bacterias por vez primera. 3 Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 5 POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR CLÁSICA Y MODERNA 1. Todo organismo vivo está constituido por una o más células. 2. La célula es la unidad morfológica, funcional y estructural indispensable de la vida. 3. Toda célula se origina exclusivamente a partir de la división de otra célula previa. 4. La información hereditaria reside en las células y se transmite íntegra de la célula progenitora a la progenie durante la división celular. 5.

La totalidad del flujo de energía metabólica del organismo acontece en el interior celular. COMPRUEBA 3 ¿Qué implicación biológica tuvo el principio de Virchow («omnis cellula e cellula»)? Evolución, especiación y barreras reproductivas La biodiversidad actual deriva de procesos evolutivos prolongados. La teoría de la evolución establece que las formas de vida derivan de un ancestro común universal y que los atributos de las especies sufren variaciones heredables de una generación a otra, mediadas centralmente por la selección natural. ERROR FRECUENTE Un error muy común en los exámenes es afirmar que los individuos evolucionan para adaptarse a su entorno.

La evolución ocurre en las poblaciones a lo largo de las generaciones mediante cambios en sus frecuencias génicas; el individuo aislado no evoluciona, solo nace, madura y muere con su dotación genética particular. Desde la perspectiva ecológica y poblacional, el concepto biológico de especie agrupa a aquellos individuos capaces de reproducirse entre sí en condiciones naturales y dejar descendencia fértil. La formación de nuevas especies o especiación ocurre cuando subgrupos de una población quedan reproductivamente aislados, acumulando peculiaridades genéticas propias.

Matthias Schleiden y Theodor Schwann: postulan que tanto las plantas como los animales se estructuran a partir de células, erigiendo a la célula como la unidad básica de organización viviente. 4 Rudolf Virchow: sienta la premisa omnis cellula e cellula, descartando la generación espontánea y certificando que toda célula procede siempre de otra célula preexistente.

5 Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 6 Tipo de aislamiento Mecanismo Manifestación concreta Precigótico (impide la fecundación) Temporal o estacional Discrepancia en periodos de celo, floración o ritmos de apareamiento Conductual o etológico Incompatibilidad en cantos nupciales, danzas o rituales de cortejo Hábitat o ecológico Ocupación de microambientes distintos en una misma área geográfica Gamético Incapacidad molecular de los gametos para reconocerse y fusionarse Postcigótico (actúa tras la fecundación) Inviabilidad híbrida Muerte prematura del embrión antes de llegar a la madurez reproductiva Taxonomía general y los tres dominios La taxonomía biológica clasifica a los seres vivos en tres dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya.

Tabla comparativa de las particularidades biológicas de Archaea, Bacteria y Eukarya. Tanto Bacteria como Archaea son microorganismos unicelulares desprovistos de compartimentos membranosos internos; no obstante, Archaea presenta una arquitectura membranosa exclusiva que le faculta para habitar en nichos extremos. De este modo, existen especies adaptadas a temperaturas extremas (hipertermófilos), medios con pH ácido (acidófilos), medios alcalinos (alcalífilos) o concentraciones elevadas de salinidad (halófilas).

Por el contrario, Eukarya comprende organismos cuyas células contienen orgánulos membranosos y un núcleo delimitado por doble membrana (para una profundización en membranas y orgánulos, véase «Fisiología de membrana — Transporte pasivo, activo y vesicular» y «Célula eucariota — Diversidad protista, fúngica y sistema endomembranoso»). Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 7 COMPRUEBA 4 ¿En qué categoría de aislamiento reproductivo clasificarías la incompatibilidad bioquímica entre un óvulo y un espermatozoide? IDEAS CLAVE La homeostasis es la facultad biológica de mantener estables las constantes fisicoquímicas del medio interno celular.

El metabolismo engloba al catabolismo degradativo (exergónico, productor de energía) y al anabolismo biosintético (endergónico, consumidor de energía). La teoría celular consagra a la célula como la unidad morfológica, funcional, energética y hereditaria de todo ser vivo. La selección natural actúa sobre la variación poblacional; las poblaciones evolucionan a lo largo del tiempo, no los individuos. El aislamiento reproductivo precigótico impide la formación del cigoto, mientras que el postcigótico causa inviabilidad o infertilidad del híbrido. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 5. ¿Por qué un virus no encaja dentro de los postulados de la teoría celular clásica? 6.

¿Cuál es la diferencia crítica entre un mecanismo de aislamiento precigótico temporal y uno gamético? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 7. ¿Qué hito histórico corresponde a la aportación de Robert Hooke en 1665? 8. ¿Cuál es una manifestación directa de aislamiento reproductivo postcigótico?

Observación pionera de bacterias vivas a) Acuñación del concepto de célula b) Invención del microscopio compuesto c) Formulación de 'omnis cellula e cellula' d) Inviabilidad del híbrido antes de madurar a) Incompatibilidad de cortejos nupciales b) Épocas de apareamiento divergentes c) Ocupación de microhábitats disjuntos d) Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 8 9. ¿Qué par de conceptos define correctamente las transformaciones catabólicas?

Reacciones endergónicas y ensamblaje molecular a) Consumo de equivalentes reducidos acumulados b) Rutas degradativas y reacciones exergónicas c) Biosíntesis y requerimiento neto de ATP d) Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 9 2 Glúcidos y lípidos en la estructura celular AL ACABAR SABRÁS Diferenciar la reactividad de los principales grupos funcionales en carbohidratos y lípidos. Explicar la formación del enlace glucosídico y comparar polisacáridos de reserva y estructurales. Clasificar lípidos saponificables e insaponificables según su composición molecular. Distinguir el comportamiento de fosfolípidos al ensamblar micelas, liposomas y bicapas lipídicas.

PIÉNSALO ANTES DE LEER 10 ¿Por qué el aceite forma gotas dispersas en agua mientras que los fosfolípidos pueden estructurar la membrana de una célula viva? 1. Química de la vida: bioelementos y versatilidad del carbono De los 92 elementos naturales descritos en la tabla periódica, 25 son indispensables para sostener la vida celular. La materia viva concentra de forma mayoritaria cuatro bioelementos primarios: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Junto a ellos, la célula requiere bioelementos como sodio (Na), magnesio (Mg), fósforo (P), azufre (S), cloro (Cl), potasio (K) y calcio (Ca).

El átomo de carbono constituye el esqueleto central de las biomoléculas gracias a su capacidad de constituir cuatro enlaces covalentes estables. A estas cadenas carbonadas se incorporan los grupos funcionales, conjuntos específicos de átomos que determinan el comportamiento y las propiedades fisicoquímicas de cada compuesto.

Grupo funcional Fórmula resumida Propiedad en biomoléculas Hidroxilo Aporta polaridad y solubilidad en medios acuosos Aldehído Carbonilo terminal característico de aldosas Cetona Carbonilo interno presente en cetosas Bases moleculares 2 Glúcidos y lípidos en la estructura celular 3 Proteínas, catálisis enzimática y ácidos nucleicos OH CHO CO Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 10 Grupo funcional Fórmula resumida Propiedad en biomoléculas Carboxilo -COOH Carácter ácido en ácidos grasos y aminoácidos Amino Carácter básico, presente en monómeros modificados Fosfato Carga neta negativa, clave en lípidos polares Sulfhidrilo Reactividad y puentes de unión intermolecular COMPRUEBA 11 ¿Por qué la tetravalencia del carbono es fundamental para la complejidad estructural de las biomoléculas?

2. Carbohidratos: clasificación, polimerización y función biológica Los carbohidratos o glúcidos son biomoléculas formadas primordialmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Su unidad elemental son los monosacáridos, cadenas compuestas por 3 a 7 átomos de carbono que presentan un grupo carbonilo (como aldosa si es un aldehído o cetosa si es una cetona) y múltiples grupos hidroxilo. En disolución acuosa, las hexosas (monosacáridos de 6 carbonos) adoptan estructuras cíclicas estables: las aldosas forman típicamente anillos de tipo piranosa (anillo de seis miembros), mientras que las cetosas, como la fructosa, cierran estructuras de tipo furanosa (anillo de cinco miembros).

DEFINICIÓN El enlace glucosídico es la unión covalente que conecta monosacáridos entre sí mediante una reacción de condensación, liberando una molécula de agua durante el proceso. Esquema de síntesis de sacarosa mediante formación de enlace glucosídico. Según el grado de polimerización, los glúcidos se clasifican en: NH 2 PO 4 2 SH Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 11 Monosacáridos: unidades simples no hidrolizables, como la fructosa o la glucosa. Oligosacáridos: asociaciones cortas de 2 a 10 monómeros. Entre los disacáridos destacan la sacarosa (unión de glucosa y fructosa) y la maltosa (formada por dos moléculas de glucosa).

Polisacáridos: polímeros lineales o ramificados que agrupan desde más de 10 hasta miles de unidades enlazadas covalentemente. Los polisacáridos desempeñan dos grandes cometidos celulares: Estructura química de la quitina formada por N-acetilglucosamina. Además de actuar como reserva y sostén estructural o de protección, los carbohidratos intervienen en la lubricación, median señales de comunicación intercelular y forman parte de monómeros nucleotídicos fundamentales, como la ribosa. COMPRUEBA 12 ¿En qué difieren estructuralmente la sacarosa y la maltosa a nivel monomérico? 3.

Lípidos: ácidos grasos, grasas neutras y clasificación general Los lípidos son compuestos biológicos heterogéneos integrados por carbono, hidrógeno y una baja proporción de oxígeno. Se caracterizan por ser insolubles en agua y solubles en disolventes apolares u orgánicos. Comprenden grasas, ceras, aceites, fosfolípidos y esteroides. La base de muchos lípidos son los ácidos grasos, largas cadenas lineales de 16 a 18 átomos de carbono terminadas en un grupo carboxilo. Se dividen en saturados (sin dobles enlaces en su cadena carbonada, rectilíneos) e insaturados (con uno o más dobles enlaces que introducen codos o inflexiones).

Reserva energética: El almidón vegetal combina cadenas de amilosa (enlaces lineales ) y amilopectina (con ramificaciones en ). En animales, el glucógeno almacena glucosa mediante extensas cadenas ramificadas, fácilmente movilizables. 1 1 4 1 6 Soporte estructural: La celulosa integra la pared celular vegetal a través de unidades repetidas de -glucosa con enlaces lineales. Por su parte, la quitina aporta resistencia al exoesqueleto de artrópodos y a la pared de los hongos, estructurada por monómeros de N- acetilglucosamina. 2 β 1 4 Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 12 Esquema de clasificación de lípidos saponificables e insaponificables celulares.

ESQUEMA Clasificación general de lípidos celulares Los lípidos se organizan en saponificables e insaponificables: Lípidos saponificables Contienen ácidos grasos unidos por enlace éster Lípidos simples neutros Glicéridos (aceites, grasas) y céridos (ceras) Lípidos complejos polares Gliceridolípidos y esfingolípidos con carácter anfipático Lípidos insaponificables Sin ácidos grasos ni esterificación Isoprenoides Derivados del isopreno y vitaminas asociadas Esteroides Esteroles como colesterol, hormonas y ácidos biliares Eicosanoides Prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 13 Lípidos saponificables: Contienen ácidos grasos unidos por enlace éster mediante reacciones de esterificación reversibles por hidrólisis.

Incluyen lípidos simples neutros (como los glicéridos o grasas/aceites y los céridos o ceras) y lípidos complejos polares (como los gliceridolípidos y los esfingolípidos, entre los que figuran esfingomielinas, cerebrósidos y gangliósidos). Lípidos insaponificables: Carecen de ácidos grasos y enlaces éster. Engloban los isoprenoides, los esteroides y los eicosanoides (prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos). Los triglicéridos (grasas neutras) se sintetizan esterificando una molécula de glicerol con tres ácidos grasos, conformando depósitos estables de reserva energética metabólica. ERROR FRECUENTE Confundir un lípido neutro con un lípido anfipático.

Los triglicéridos son totalmente apolares e hidrófobos, por lo que forman gotas lipídicas anhidras y nunca pueden ensamblar bicapas biológicas; las membranas exigen obligatoriamente la presencia de lípidos anfipáticos como los fosfolípidos. COMPRUEBA 13 ¿Qué reacción química permite unir un ácido graso al glicerol en un triglicérido y cuál es la inversa? 4. Fosfolípidos, autoensamblaje de membranas y lípidos no saponificables Los fosfolípidos representan la pieza fundamental de las membranas celulares (cuya dinámica de permeabilidad se describe en «Fisiología de membrana — Transporte pasivo, activo y vesicular»).

Presentan una acusada naturaleza anfipática: una cabeza hidrófila polar que contiene un grupo fosfato combinada con dos colas hidrocarbonadas hidrófobas o apolares correspondientes a ácidos grasos. Al encontrarse en un entorno acuoso, esta doble afinidad induce su autoorganización espontánea para resguardar las colas apolares del contacto con el agua: Micelas: agregados globulares esféricos donde las colas hidrocarbonadas convergen hacia el interior sin cavidad acuosa central, dejando las cabezas polares en contacto con el disolvente. Liposomas: vesículas esféricas cerradas y autosellantes rodeadas por una bicapa simple que encierra un compartimento acuoso interior.

Bicapas lipídicas: láminas dobles continuas con un núcleo central hidrofóbico flanqueado a ambos lados por superficies ordenadas de agua que interaccionan con las cabezas polares expuestas. Dentro de los lípidos insaponificables, los terpenos o isoprenoides derivan de unidades de isopreno, participando en vitaminas y diversos metabolitos. Los esteroides derivan de una estructura de anillos fusionados e incluyen los esteroles, las hormonas esteroideas y los ácidos biliares. Entre los esteroles resalta el colesterol, molécula intercalada en la membrana plasmática para regular su consistencia.

En su conjunto, los lípidos asumen funciones biológicas esenciales: reserva energética de uso tardío (grasas), soporte estructural en envolturas citoplasmáticas y de orgánulos, señalización celular y transducción de mensajes químicos (mediadores lipídicos y hormonas) y función de aislamiento Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 14 térmico, representada por la grasa parda en depósitos adiposos de animales expuestos a ambientes fríos. COMPRUEBA 14 ¿En qué se diferencian estructuralmente una micela y un liposoma al dispersarse en solución acuosa?

IDEAS CLAVE La vida requiere 25 de los 92 elementos naturales, organizándose alrededor de la tetravalencia del carbono y sus grupos funcionales polares y apolares. El enlace glucosídico une monosacáridos por condensación con liberación de agua, generando oligosacáridos y polisacáridos. El almidón y el glucógeno ejercen la función de reserva energética, mientras que la celulosa y la quitina actúan como elementos de soporte estructural. Los lípidos saponificables contienen ácidos grasos esterificados (grasas neutras y fosfolípidos), a diferencia de los lípidos insaponificables (isoprenoides, esteroides y eicosanoides).

El carácter anfipático de los fosfolípidos impulsa la formación espontánea de micelas, liposomas y la bicapa lipídica celular. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 15. ¿Qué grupos funcionales caracterizan a las aldosas y a las cetosas en su forma lineal? 16. ¿Cuál es la diferencia monomérica entre la celulosa y la quitina? 17. ¿Por qué un triglicérido no puede formar bicapas celulares a diferencia de un fosfolípido? BASES MOLECULARES 3 Proteínas, catálisis enzimática y ácidos nucleicos AL ACABAR SABRÁS Diferenciar los cuatro niveles de organización estructural proteica y sus fuerzas estabilizadoras.

Explicar el papel de las chaperonas y del proteasoma en la homeostasis conformacional de las proteínas. Distinguir la composición de nucleósidos y nucleótidos identificando la arquitectura del ADN y los ARN. Describir las características esenciales del código genético, reconociendo codones canónicos de inicio y parada. Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 15 PIÉNSALO ANTES DE LEER 18 ¿Por qué un huevo cocido nunca vuelve a su estado líquido original aunque baje la temperatura, mientras que algunas enzimas desnaturalizadas en laboratorio sí recuperan su función? 1.

Bloques de construcción proteicos y niveles de conformación Las proteínas son macromoléculas constituidas por cadenas lineales de monómeros llamados aminoácidos. Todos comparten un carbono alfa central unido a un grupo amino ( ), un grupo carboxilo (-COOH), un átomo de hidrógeno y una cadena lateral o residuo distintivo (R). Esquema de la estructura básica general de un aminoácido biológico. Los aminoácidos se unen mediante el enlace peptídico, una unión covalente tipo amida entre el grupo carboxilo de un residuo y el grupo amino del siguiente, liberando una molécula de agua.

Desde el punto de vista nutricional y fisiológico, los aminoácidos se clasifican en dos grupos: Esenciales (deben incorporarse necesariamente mediante la dieta): isoleucina (Ile), leucina (Leu), lisina (Lys), metionina (Met), fenilalanina (Phe), treonina (Thr), triptófano (Trp), valina (Val) e histidina (His). No esenciales (la célula puede sintetizarlos metabólicamente): alanina (Ala), tirosina (Tyr), aspartato (Asp), cisteína (Cys), glutamato (Glu), glutamina (Gln), glicina (Gly), prolina (Pro), serina (Ser) y asparagina (Asn), junto con arginina (Arg).

NH 2 Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 16 En función de las propiedades fisicoquímicas de su cadena lateral (R), los aminoácidos se dividen también en no polares o hidrófobos (como Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Met, Trp, Phe, Pro), polares sin carga (como Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gln) y con carga eléctrica neta (ácidos: Asp, Glu; básicos: Lys, Arg, His). La adquisición de la funcionalidad biológica exige que el polipéptido alcance una disposición tridimensional concreta mediante sucesivos niveles jerárquicos: Nivel estructural Descripción Fuerzas que la estabilizan Estructura primaria Secuencia lineal de residuos ordenados según la información genética.

Enlaces covalentes peptídicos. Estructura secundaria Plegamiento local regular entre segmentos adyacentes de la cadena (disposiciones en hélice alfa con puentes de hidrógeno cada 4 aminoácidos, o láminas beta en zigzag). Puentes de hidrógeno entre el enlace peptídico principal. Estructura terciaria Disposición espacial globular de toda la cadena; ubica residuos apolares en el interior y polares hacia el medio acuoso. Efecto hidrofóbico, interacciones de van der Waals, enlaces iónicos, puentes de hidrógeno y puentes disulfuro covalentes entre residuos de cisteína ( ). Estructura cuaternaria Asociación espacial no covalente de dos o más cadenas polipeptídicas individuales (subunidades).

Interacciones electrostáticas, hidrofóbicas y enlaces débiles entre subunidades. COMPRUEBA 19 ¿Qué enlace covalente característico refuerza la estructura terciaria conectando químicamente dos cadenas laterales distantes? 2. Dinámica del plegamiento, control de calidad y funciones proteicas La pérdida de la disposición espacial tridimensional nativa se denomina desnaturalización. Factores físicos y químicos como variaciones bruscas de pH, incrementos de temperatura, alteraciones de salinidad o agitación mecánica desestabilizan los enlaces débiles y provocan el desenrollamiento de la cadena con pérdida de su actividad biológica.

En ciertas circunstancias controladas, la desnaturalización resulta reversible (renaturalización), mientras que en otras deviene irreversible. ERROR FRECUENTE No debes confundir desnaturalización con hidrólisis proteica. La desnaturalización altera exclusivamente las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria sin romper el esqueleto peptídico covalente. Por el contrario, la rotura de los enlaces peptídicos requiere hidrólisis enzimática (o química) y destruye la estructura primaria.

Para evitar agregados nocivos, la maquinaria celular emplea sistemas de chaperonas moleculares especializadas en el control conformacional: S S Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 17 Holdasas: reconocen regiones hidrófobas expuestas y las retienen temporalmente para prevenir su agregación inespecífica. Disagregasas: actúan activamente desensamblando complejos o agregados mal conformados para devolver las proteínas a su estado monomérico nativo. Sistema del proteasoma: vía de control destructivo que recibe las proteínas irreparables desviadas por el control de calidad, degradándolas en pequeños péptidos mediante digestión proteolítica.

PROCESO Control de calidad y plegamiento proteico 1 Cadena polipeptídica Síntesis inicial en ri bosomas sin conformación 2 Acción de Holdasas Retención transitoria para evitar agregación hidrófoba 3 Plega miento nativo Adquisición de estruc tura terciaria o cuaternaria 4 Desvío a proteasoma Destrucción proteolí tica de cadenas insalvables Las proteínas desempeñan multitud de tareas imprescindibles para la célula: estructural (como el colágeno en la matriz extracelular o proteínas de membrana; véase «Bases moleculares — Glúcidos y lípidos en la estructura celular»), de movimiento (tubulina en el citoesqueleto; véase «Célula eucariota — Orgánulos energéticos, citoesqueleto y uniones intercelulares»), de transporte (lipoproteínas de transporte vesicular o sérico como HDL y LDL), homeostática (la albúmina para equilibrar la presión osmótica e hídrica plasmática; véase «Introducción — Características de la vida, teoría celular y evolución»), hormonal (insulina) y de defensa inmunológica (anticuerpos o inmunoglobulinas).

3. Catálisis enzimática y enzimas hidrolíticas Las enzimas son catalizadores biológicos de naturaleza proteica (con estructura terciaria o cuaternaria globular). Su presencia acelera notablemente la velocidad de las reacciones químicas celulares sin consumirse durante el proceso, garantizando el control del metabolismo (véase «Introducción — Características de la vida, teoría celular y evolución»). Destaca la familia de las hidrolasas, que escinden enlaces químicos mediante la incorporación de agua: Amilasas: catalizan específicamente la hidrólisis de los enlaces glucosídicos 1-4 presentes en polisacáridos.

Lipasas: enzimas que descomponen y disgregan lípidos complejos para permitir su correcta absorción intestinal o tisular. Proteasas: enzimas hidrolíticas encargadas de escindir los enlaces peptídicos que ensamblan la cadena polipeptídica de las proteínas. COMPRUEBA 20 ¿En qué se distingue el mecanismo de acción de una proteasa del efecto desestabilizador de una temperatura elevada? Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 18 4. Estructura de los ácidos nucleicos: ADN y ARN Los ácidos nucleicos son los polímeros responsables del almacenamiento y transmisión de la información genética.

Su monómero constitutivo es el nucleótido, el cual consta de tres elementos fundamentales: Estructura química comparada de la ribosa y la desoxirribosa. La polimerización de la cadena se produce a través del enlace fosfodiéster, que conecta covalentemente el grupo hidroxilo ( ) fijado al carbono 3' de la pentosa del primer nucleótido con el grupo fosfato unido al carbono 5' del nucleótido entrante. Debido a ello, las cadenas de ácidos nucleicos presentan una polaridad intrínseca dirigida desde el extremo 5' libre hasta el extremo 3'-OH terminal. Parámetro Ácido Desoxirribonucleico (ADN) Ácido Ribonucleico (ARN) Composición de pentosa Desoxirribosa (ausencia de en posición 2').

Ribosa (presencia de en posición 2'). Bases nitrogenadas Adenina, guanina, citosina y timina. Adenina, guanina, citosina y uracilo. Organización espacial Doble hélice bicatenaria antiparalela (cadenas orientadas en sentidos inversos 5' a 3' y 3' a 5'). Polímero monocatenario lineal de ribonucleótidos. Pentosa: un glúcido de cinco carbonos que puede ser beta-D-ribosa (presente en el ARN, provista de un grupo en el carbono 2') o beta-D-desoxirribosa (propia del ADN, carente de oxígeno en dicho carbono 2', portando únicamente ).

1 OH H Base nitrogenada: clasificada en purinas bicíclicas con dos anillos condensados (adenina y guanina) o pirimidinas monocíclicas de un solo anillo (citosina, timina y uracilo). La unión covalente entre la pentosa y la base nitrogenada forma un nucleósido. 2 Grupo fosfato: molécula de ácido fosfórico ( ) que se une mediante enlace éster al carbono 5' de la pentosa. El compuesto resultante puede presentarse con uno, dos o tres grupos fosfato (mono, di o trifosfato).

3 H PO 3 4 OH OH OH Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 19 Parámetro Ácido Desoxirribonucleico (ADN) Ácido Ribonucleico (ARN) Apareamiento de bases Purina con pirimidina (A con T; G con C) determinando un diámetro regular de hélice de unos 2 nm. Generalmente de cadena sencilla, con interacciones intramoleculares locales. Tipos principales Genómico nuclear y mitocondrial compactado en cromatina. ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosomal (ARNR), cooperantes en la síntesis proteica. Diagrama de la organización y compactación de la cromatina celular. 5.

El código genético y sus propiedades canónicas La correspondencia entre la secuencia de nucleótidos del ARNm y la incorporación de aminoácidos a la proteína se rige por el código genético. La unidad básica de lectura es el codón, constituido por un triplete continuo de bases nitrogenadas. Este sistema presenta cinco propiedades cardinales: Universalidad: es empleado de forma general por casi la totalidad de seres vivos de la biosfera, con excepciones marginales en determinados tripletes bacterianos o mitocondriales. Sentido biológico inequívoco: todos y cada uno de los tripletes posibles tienen significado asignado; codifican un aminoácido determinado o actúan como señales de alto.

El triplete AUG actúa canónicamente como codón de inicio en la traducción y codifica para el aminoácido metionina, mientras que la finalización de la lectura viene dictada por los codones de terminación universales UAA, UAG y UGA. Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 20 Carácter degenerado: existen múltiples tripletes sinónimos capaces de especificar un mismo aminoácido, lo cual aporta redundancia amortiguadora frente a mutaciones puntuales. Ausencia de solapamiento: la traducción avanza de forma continua triplete tras triplete, sin que ninguna base nitrogenada sea compartida simultáneamente por dos codones adyacentes.

Unidireccionalidad: la lectura ordenada de los codones se desarrolla de forma polarizada exclusivamente en sentido 5' a 3'. COMPRUEBA 21 ¿Por qué se afirma que el código genético es degenerado pero no ambiguo? IDEAS CLAVE Los aminoácidos se unen mediante enlaces peptídicos para formar cadenas que se pliegan progresivamente desde la estructura primaria hasta la terciaria o cuaternaria funcional. La conformación nativa de una proteína se estabiliza por enlaces iónicos, van der Waals, efecto hidrofóbico y puentes disulfuro, pudiendo alterarse reversible o irreversiblemente por desnaturalización.

El control conformacional depende de chaperonas moleculares (holdasas y desagregasas) y de la eliminación de cadenas no funcionales mediante el complejo proteasoma. Los nucleótidos se unen covalentemente a través de enlaces fosfodiéster polares 5' a 3' originando dobles hélices antiparalelas en el ADN o polímeros lineales en el ARN. El código genético se organiza en codones leídos en sentido 5' a 3', es universal, degenerado, carece de solapamiento y presenta inicio canónico en AUG y paradas en UAA, UAG y UGA. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 22. ¿En qué consiste la desnaturalización proteica y en qué se diferencia químicamente de la hidrólisis por proteasas? 23.

¿Cómo se constituye el enlace fosfodiéster entre nucleótidos sucesivos de un ácido nucleico? 24. ¿Cuáles son las señales canónicas de inicio y de terminación de lectura en el código genético universal? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 25. ¿Cuántos enlaces covalentes forma de manera característica el átomo de carbono en las biomoléculas? Cuatro enlaces a) Cinco enlaces b) Tres enlaces c) Dos enlaces d) Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 21 26. ¿Qué monosacáridos componen el disacárido sacarosa mediante condensación? 27. ¿Qué componente distingue estructuralmente a la quitina frente a otros polisacáridos? 28.

¿Qué agregado lipídico esférico delimita en su interior una cavidad con disolvente acuoso? 29. ¿Qué interacción covalente contribuye directamente al mantenimiento de la estructura terciaria de una proteína? 30. ¿Qué función desempeñan las proteínas holdasas en el entorno intracelular? 31. ¿Qué elemento estructural distingue químicamente a la ribosa de la desoxirribosa? 32. ¿Qué significa que el código genético sea degenerado?

Dos unidades de glucosa a) Fructosa y maltosa b) Galactosa y glucosa c) Glucosa y fructosa d) Residuos de fructosa a) Colesterol esterificado b) Amilosa lineal c) N-acetilglucosamina d) Liposoma a) Gota lipídica b) Micela c) Ácido graso saturado d) Enlace peptídico del esqueleto principal a) Puente disulfuro entre residuos de cisteína b) Enlace éster entre residuos cargados c) Puente de hidrógeno entre amidas contiguas d) Sintetizar ribosomas en el nucléolo a) Hidrolizar enlaces peptídicos de proteínas viejas b) Prevenir la agregación reteniendo cadenas mal plegadas c) Fosforilar nucleótidos para su degradación d) La desoxirribosa carece de fosfato en 5' a) La ribosa tiene un OH en posición 2' b) La ribosa posee seis carbonos en su anillo c) La desoxirribosa contiene un átomo de nitrógeno d) Los aminoácidos carecen de codones de inicio a) Varios tripletes distintos codifican el mismo aminoácido b) Los tripletes se solapan durante la lectura c) Un mismo codón codifica diferentes aminoácidos d) Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 22 4 Fisiología de membrana — Transporte pasivo, activo y vesicular AL ACABAR SABRÁS Diferenciar los componentes de la membrana y los factores que controlan su fluidez y asimetría.

Comparar los mecanismos de difusión pasiva frente al transporte activo por bombas tipo P, F/V y ABC. Explicar el ciclo catalítico, la estequiometría y el carácter electrogénico de la bomba sodio- potasio. Describir las modalidades de transporte vesicular distinguiendo la endocitosis por clatrina de la exocitosis. PIÉNSALO ANTES DE LEER 33 ¿Por qué un glóbulo rojo se hincha o se arruga con cambios de salinidad externa a pesar de contar con una bicapa lipídica que actúa como barrera? La membrana plasmática define el límite celular y regula rigurosamente el intercambio de materia con el entorno, manteniendo las condiciones intracelulares constantes.

Las membranas biológicas comparten una arquitectura fundamental, pero difieren en su proporción específica de componentes según las funciones de cada compartimento. Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 23 ESQUEMA Mecanismos de transporte a través de membranas 1. Organización molecular de la membrana: el modelo de mosaico fluido La membrana celular está constituida principalmente por lípidos, proteínas y glúcidos. Su disposición sigue el modelo de mosaico fluido, en el que una bicapa lipídica sirve como matriz viscosa bidimensional donde las proteínas se encuentran embebidas o asociadas a la superficie.

DEFINICIÓN El modelo de mosaico fluido describe la membrana plasmática como una estructura dinámica y asimétrica, formada por una doble capa lipídica en la que flotan e interaccionan proteínas integrales y periféricas con capacidad de desplazamiento lateral. Lípidos: Predominan los fosfolípidos, estructurados con una cabeza polar (hidrófila con grupo fosfato) orientada hacia los medios acuosos intra y extracelular, y dos colas hidrocarbonadas apolares (hidrófobas) orientadas hacia el núcleo interno de la bicapa.

Proteínas: Se clasifican en proteínas transmembrana (o integrales), que cruzan el espesor de la bicapa mediante regiones ricas en aminoácidos apolares actuando como transportadores o canales; y proteínas periféricas, que se asocian de forma no covalente a la superficie interna o externa.

Transporte Pasivo A favor de gradiente, sin gasto energético Difusión Simple Paso directo a través de la bicapa Difusión Facilitada Por canales iónicos o permeasas transportadoras Transporte Activo En contra de gradiente, con hidrólisis de ATP Bomba tipo P Na+/K+-ATPasa electrogénica Bombas tipo F y V Complejo rotatorio F0F1 para protones Transportadores ABC Importadores y exportadores dependientes de ATP Transporte Vesicular Tráfico en masa mediante vesículas Endocitosis Fagocitosis, pinocitosis y mediada por clatrina Exocitosis Fusión vesicular y secreción al exterior Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 24 Glúcidos: Se sitúan exclusivamente en la cara extracelular unidos covalentemente a lípidos (glucolípidos) o a proteínas (glucoproteínas), conformando la cubierta protectora y de reconocimiento celular denominada glucocálix.

El sistema de endomembranas eucariota —que incluye la envoltura nuclear, el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, los lisosomas y diversas vacuolas— mantiene estrechas relaciones dinámicas con la membrana celular mediante continuidad física directa o a través de sacos membranosos denominados vesículas (véase «Célula eucariota — Diversidad protista, fúngica y sistema endomembranoso»). COMPRUEBA 34 ¿Por qué los glúcidos de membrana sólo se localizan en la cara extracelular de la membrana plasmática? 2.

Dinámica y propiedades físicas de la bicapa Las membranas poseen una notable capacidad de autorreparación, renovación continua, marcada asimetría entre ambas monocapas y una semipermeabilidad estricta que filtra el tránsito molecular según el tamaño, la carga y la polaridad. Diagrama de permeabilidad relativa de la bicapa según la naturaleza química del soluto. Las moléculas hidrofóbicas pequeñas (como O , CO , N y hormonas esteroideas) atraviesan la bicapa con rapidez. Las moléculas polares sin carga y de tamaño reducido (como H O, urea y glicerol) difunden con facilidad moderada.

En cambio, las moléculas polares grandes sin carga (glucosa, Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 25 sacarosa) y sobre todo los iones ( ) no pueden superar el interior hidrófobo sin transportadores específicos. La fluidez de la membrana depende de la movilidad intrínseca de los fosfolípidos y del efecto modulador del colesterol: Esquema de los cuatro tipos de movimientos dinámicos que presentan los fosfolípidos. Difusión lateral: Desplazamiento ágil de lípidos dentro del mismo plano de la monocapa. Rotación: Giro del lípido sobre su propio eje longitudinal. Flexión: Movimientos de oscilación de las cadenas hidrocarbonadas apolares.

Flip-flop: Intercambio de un fosfolípido de una monocapa a la opuesta; es un evento sumamente raro y termodinámicamente desfavorable debido al paso de la cabeza polar a través del centro apolar. PARA RECORDARLO El colesterol actúa como un tampón de fluidez: a temperaturas habituales o cálidas reduce la movilidad excesiva de los fosfolípidos estabilizando la membrana; a bajas temperaturas se intercala impidiendo el empaquetamiento compacto y evitando que la bicapa se congele o solidifique. COMPRUEBA 35 ¿Por qué el movimiento de flip-flop ocurre de forma tan infrecuente comparado con la difusión lateral? 3.

Transporte pasivo: difusión simple y facilitada El transporte pasivo se produce espontáneamente a favor del gradiente de concentración (o electroquímico) y sin requerir gasto directo de energía metabólica celular. Na , K , Ca , Cl , H , Mg , HCO + + 2+ + 2+ 3 Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 26 Modalidad Mecanismo Sustratos típicos Difusión simple Paso directo de sustancias disueltas a través de la bicapa lipídica. Gases (O , CO ), moléculas lipídicas pequeñas. Canales iónicos Poros hidrófilos proteicos que permiten el flujo rápido de iones sin cambio conformacional neto continuo. Iones inorgánicos ( ).

Permeasas o transportadores Proteínas transmembrana que unen el soluto e inducen una modificación conformacional reversible para su paso. Glucosa, aminoácidos, solutos polares. Los canales iónicos presentan sistemas estrictos de compuerta o regulación para su apertura y cierre: Diagrama de activación y apertura de un canal iónico por estimulación mecánica. El movimiento pasivo de agua a través de membranas semipermeables corresponde al fenómeno de ósmosis. Aunque una pequeña fracción de agua difunde directamente por la bicapa, la mayor parte transita a alta velocidad por canales proteicos específicos denominados acuaporinas, que regulan la tasa de entrada y salida hídrica.

Según el número y sentido de las moléculas trasladadas por permeasas o transportadores pasivos y acoplados, se distinguen tres sistemas: Na , K , Ca , Cl + + 2+ Regulados por voltaje: Modifican su estado ante fluctuaciones en la diferencia de potencial eléctrico de la membrana (se activan o abren cuando disminuye el voltaje o ante un cambio de polarización eléctrica). 1 Regulados por ligando: La unión de una molécula señal específica (intra o extracelular) desencadena un cambio estructural de conformación cerrada a abierta (de estado 2 a 3, o viceversa).

2 Regulados mecánicamente: Responden a deformaciones físicas, tensión en la bicapa lipídica o choques de contacto mecánico transmitidos desde la matriz extracelular o el citoesqueleto. 3 Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 27 Uniporte: Conducción de una única molécula o soluto en un sentido determinado. Simporte: Transporte coordinado de dos moléculas diferentes en la misma dirección a través de la membrana. Antiporte: Transporte coordinado de dos especies moleculares en sentidos opuestos. COMPRUEBA 36 ¿En qué se diferencian el simporte y el antiporte a nivel funcional? 4.

Transporte activo primario El transporte activo desplaza iones o solutos en contra del gradiente de concentración mediante el acoplamiento directo a la hidrólisis de ATP. Se divide en grandes familias de bombas moleculares: Bomba tipo P: Sodio-Potasio ATPasa La bomba Na /K -ATPasa es el transportador tipo P fundamental en células animales. Su ciclo catalítico opera mediante fosforilaciones y desfosforilaciones sucesivas del propio transportador: Al transferir 3 cargas positivas hacia el exterior por cada 2 cargas positivas que ingresan, la bomba genera una corriente neta saliente de cargas positivas.

Por este motivo se dice que es un mecanismo intrínsecamente electrogénico, resultando en un exceso de cargas positivas fuera respecto al citosol. El fármaco ouabaína actúa como un inhibidor específico de la bomba Na /K que bloquea selectivamente su función al unirse a su cara extracelular. ERROR FRECUENTE Confundir la estequiometría o el sentido iónico de la bomba Na /K : recuerda siempre que expulsa 3 Na e introduce 2 K por cada ATP hidrolizado. Invertir estas cifras o la dirección de los iones anula por completo la justificación del potencial electroquímico de reposo en el examen.

Bombas tipo F o V (Complejos F F ) Estas maquinarias rotatorias canalizan el flujo de protones ( ) o sintetizan ATP acopladas a dicho flujo (como la ATP sintasa mitocondrial; véase «Célula eucariota — Orgánulos energéticos, citoesqueleto y uniones intercelulares»). Están formadas por dos componentes estructurales acoplados: Fracción F : Sector transmembrana integrado en la bicapa lipídica que rodea al pedúnculo central. Contiene un anillo c compuesto por 9 subunidades, cada una portadora de un sitio de unión específico para protones. El paso de los protones a través de F impulsa el giro físico del rotor.

Fijación de 3 iones Na intracelulares con hidrólisis acoplada de una molécula de ATP, quedando el transportador fosforilado en un residuo aspartato. 1 Cambio conformacional inducido por la fosforilación que expulsa los 3 iones Na hacia el espacio extracelular. 2 Fijación externa de 2 iones K , lo que desencadena la desfosforilación del transportador. 3 Liberación del fosfato inorgánico al citosol, retorno a la conformación inicial y suelta de los 2 iones K en el interior celular. 4 H+ Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 28 Fracción F : Complejo esférico localizado fuera de la membrana. Presenta una estequiometría de 3 subunidades alfa y 3 subunidades beta asociadas.

El giro del pedúnculo central induce 3 conformaciones sucesivas en las subunidades beta que ejecutan los 3 pasos fundamentales de la síntesis catalítica de ATP. Bombas tipo ABC (ATP-Binding Cassette) Los transportadores ABC emplean la energía libre derivada de la hidrólisis de ATP para trasladar un amplio abanico de solutos (como iones, péptidos o xenobióticos) a través de las membranas celulares. Presentan dos modalidades biológicas: Sistemas de importación: Exclusivos de organismos procariotas. Sistemas de exportación: Presentes tanto en células procariotas como en eucariotas. COMPRUEBA 37 ¿Por qué la bomba Na /K -ATPasa se denomina electrogénica? 5.

Tráfico vesicular: endocitosis y exocitosis Las macromoléculas, los agregados moleculares y las partículas de gran tamaño no pueden atravesar directamente la bicapa ni por canales ni por bombas; requieren mecanismos de transporte mediante deformación de membrana y formación de vesículas.

PROCESO Fases de la endocitosis mediada por clatrina 1 Unión li gando-receptor Reconocimiento espe cífico del ligando en la membrana plasmática 2 Ensam blaje de clatrina Formación del revesti miento en triskelion en la cara citosólica 3 Invagina ción vesicular Tracción hacia aden tro y estrangula miento de la vesícula 4 Desen samblaje de cu bierta Auxilinas y chapero nas retiran la red proteica Exocitosis: Flujo vesicular que transporta macromoléculas y desechos desde el interior celular hacia el espacio extracelular mediante la fusión de la membrana vesicular con la membrana plasmática.

Endocitosis: Incorporación de material del medio exterior mediante invaginación de la membrana plasmática y desprendimiento vesicular. Comprende tres modalidades: Fagocitosis: Englobamiento de partículas de gran escala, detritos celulares o microorganismos enteros formando grandes vesículas llamadas fagosomas. 1 Pinocitosis: Captación inespecífica de fluidos y pequeñas partículas disueltas del medio extracelular mediante microvesículas. 2 Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 29 COMPRUEBA 38 ¿Qué papel juegan las auxilinas y chaperonas en la endocitosis mediada por clatrina?

IDEAS CLAVE La membrana plasmática es un mosaico fluido asimétrico compuesto por fosfolípidos, proteínas periféricas y transmembrana, y un glucocálix externo. El colesterol regula la fluidez de la bicapa: evita la rigidez y congelación a bajas temperaturas e incrementa la cohesión a temperaturas normales. El transporte pasivo cursa a favor de gradiente por difusión simple o facilitada (canales iónicos regulados por voltaje, ligando o mecánicos, y permeasas). La bomba Na /K es de tipo P y electrogénica: transporta 3 hacia afuera e ingresa 2 por molécula de ATP, siendo inhibida por la ouabaína.

Las bombas tipo F/V acoplan la rotación del anillo c de F a las 3 conformaciones de las subunidades beta de F para sintetizar ATP. El transporte en masa recurre a exocitosis o a endocitosis, mediada por fagocitosis, pinocitosis o receptores con cubiertas de triskelion de clatrina desensambladas por auxilinas y chaperonas. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 39. ¿Cuáles son los cuatro movimientos que pueden experimentar los fosfolípidos en la membrana celular? 40. ¿Qué estequiometría iónica y consumo energético caracterizan a la bomba de tipo P de sodio y potasio? 41. ¿En qué tipos de células operan los transportadores ABC como importadores y exportadores?

Endocitosis mediada por receptor: Proceso de internalización de alta selectividad dependiente de vesículas recubiertas por clatrina. La clatrina es un complejo proteico con estructura geométrica de tríada (triskelion) que se ensambla sobre la cara citosólica de la membrana, curvando e invaginando la bicapa hacia el interior. Posteriormente, la cubierta de clatrina se desprende de la vesícula gracias a la acción coordinada de proteínas especializadas como auxilinas y chaperonas moleculares que interactúan en las intersecciones poligonales. 3 Na+ K+ Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 30 Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 42.

¿Qué efecto provoca la presencia de colesterol sobre la membrana celular a bajas temperaturas? 43. ¿Qué compuesto químico actúa inhibiendo selectivamente a la bomba sodio-potasio? 44. ¿Cuántas conformaciones fundamentales experimentan las subunidades beta en la fracción F de la ATP sintasa durante un giro completo? 45. ¿Qué proteínas participan directamente en soltar la red de clatrina tras la endocitosis mediada por receptor? 5 Mundo procariota — Estructura bacteriana, fisiología y arqueas AL ACABAR SABRÁS Diferenciar la ultraestructura molecular de las paredes bacterianas Gram-positivas y Gram- negativas.

Explicar los mecanismos de locomoción por flagelos y las respuestas sensoriales por tactismos. Describir la formación y trascendencia adaptativa de la endospora bacteriana. Comparar los mecanismos de transferencia genética horizontal en procariotas. PIÉNSALO ANTES DE LEER 46 ¿Cómo consigue una bacteria que carece de esteroles mantener la integridad de su membrana y no reventar por la presión interna del agua?

Bloquea la apertura de acuaporinas a) Impide que la bicapa lipídica se congele b) Disuelve las proteínas integrales c) Aumenta la velocidad de flip-flop fosfolipídico d) Auxilina a) Acuaporina b) Ouabaína c) Clatrina d) Cuatro conformaciones a) Dos conformaciones b) Tres conformaciones c) Nueve conformaciones d) Auxilinas y chaperonas a) Permeasas y canales de potasio b) Bombas ABC y acuaporinas c) Fosfolipasas y ouabaína d) Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 31 Organización celular procariota y componentes citoplasmáticos Las células procariotas carecen de envoltura nuclear y orgánulos membranosos internos.

El citoplasma constituye la masa delimitada directamente por la membrana plasmática. En este espacio se ubica el nucleoide, la región que alberga el genoma celular constituido por una única molécula de ADN bicatenario circular fuertemente superenrollado, por lo que estas células son genéticamente haploides. Junto al cromosoma principal pueden encontrarse plásmidos. Un plásmido es una molécula corta de ADN bicatenario extracromosómico capaz de replicarse de forma autónoma respecto al genoma celular.

Aunque no albergan información esencial para la viabilidad inmediata, confieren ventajas selectivas cruciales, como resistencia a antibióticos, nuevas capacidades metabólicas y factores patogénicos. Su dispersión entre poblaciones ocurre mediante conjugación. La síntesis proteica está a cargo de los ribosomas 70S, organizados a menudo en polirribosomas para traducir ARN mensajeros simultáneamente. Cada ribosoma 70S consta de una subunidad menor 30S y una subunidad mayor 50S; constituyen la diana de numerosos antibióticos antibacterianos que bloquean selectivamente la traducción proteica.

El citoplasma procariota presenta diversas inclusiones y cuerpos de almacenamiento: Gránulos de polihidroxibutirato (PHB): reservorio carbonado insoluble, visible al microscopio óptico. Gránulos metacromáticos: depósitos de polifosfato osmóticamente inertes cuyo nombre deriva del viraje cromático observado al teñirlos. Glóbulos de azufre: acumulaciones energéticas y metabólicas de azufre elemental. Carboxisomas: cuerpos proteicos especializados dedicados a la fijación de dióxido de carbono. Vacuolas de gas: estructuras cilíndricas huecas de naturaleza proteica, impermeables al agua y permeables al gas, que regulan la flotabilidad óptima en nichos acuáticos.

Magnetosomas: inclusiones de magnetita ( ) que funcionan como sensores del campo magnético terrestre para dirigir la magnetotaxis. Cristales parasporales: inclusiones proteicas sintetizadas durante la esporulación con actividad insecticida natural. La membrana plasmática bacteriana es una bicapa lipídica que no contiene esteroles (a excepción de ciertas especies con hopanoides de función estabilizadora similar) y posee hasta un 80 % de proteínas en peso seco. Actúa como barrera osmótica selectiva, ancla sistemas de transporte, secreta factores solubles y canaliza procesos bioenergéticos como la respiración y la fotosíntesis.

COMPRUEBA 47 ¿Por qué la presencia de ribosomas 70S en procariotas resulta clínicamente ventajosa en medicina humana? La envoltura celular: peptidoglicano y tipos de pared La pared celular bacteriana es una estructura rígida externa a la membrana que define la morfología de la célula y contrarresta elevadas presiones osmóticas evitando la lisis celular. Está ausente únicamente en el grupo de los micoplasmas. Fe O 3 4 Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 32 El componente estructural fundamental de la pared es el peptidoglicano o mureína.

Se trata de un heteropolímero formado por cadenas lineales repetitivas de dos aminoazúcares unidos por enlaces glucosídicos: N-acetilglucosamina (NAG) y ácido N-acetilmurámico (NAM). Cada unidad de NAM porta un tetrapéptido característico. Estructura química del monómero de peptidoglicano formado por NAM y NAG. El tetrapéptido de mureína muestra una disposición definida: L-alanina en primera posición, D-ácido glutámico en la segunda, un tercer aminoácido variable según el grupo bacteriano, y D-alanina en la cuarta posición. La presencia de aminoácidos con configuración quiral D es un rasgo exclusivo procariota frente a las proteínas convencionales compuestas solo por L-aminoácidos.

En la tercera posición, las bacterias Gram-positivas contienen fundamentalmente L-lisina, mientras que las Gram- negativas presentan ácido meso-diaminopimélico (DAP). Apuntes de Biología Celular y Genética: resumen y examen 33 Esquema comparativo de las paredes celulares bacterianas Gram-positiva y Gram-negativa. La arquitectura de la pared permite distinguir los dos grandes linajes bacterianos mediante la tinción de Gram: Pared Gram-positiva: constituida por una capa gruesa y compacta de peptidoglicano que reposa sobre la membrana citoplasmática.

A través de este entramado transcurren ácidos teicoicos y ácidos lipoteicoicos (estos últimos anclados directamente a los fosfolípidos de la membrana interna), que actúan como determinantes antigénicos superficiales. Pared Gram-negativa: formada por una capa delgada de peptidoglicano ubicada en el espacio periplásmico y recubierta externamente por una membrana externa asimétrica provista de porinas proteicas y lipoproteínas de anclaje. Su hoja exterior está…