Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo

Y 0 flashcards y 8 preguntas más en el documento.

Texto del documento

APUNTES BIOLOGÍA CELULAR Y GENÉTICA Grado en Biotecnología Universidad Ramon Llull AprenAI 2026-2027 Apuntes completos de Biología Celular y Genética: membrana, orgánulos, sistema inmune celular, ciclo celular, transcripción, glucólisis y ciclo de Krebs.

APREN.AI Índice 1 Organización celular — Núcleo, nucléolo y especializaciones celulares Organización general y funciones celulares básicas El núcleo y el nucléolo: arquitectura y función genética Especializaciones celulares del tejido óseo Células receptoras sensoriales y proteínas de enlace 2 Bioquímica celular — Carbohidratos y enzimas Carbohidratos: funciones biológicas y clasificación Dinámica glucémica: respuesta e índice glucémico Enzimas: catalizadores biológicos y energía de activación Desnaturalización y clasificación enzimática principal Proteínas estructurales y arquitectura tisular 3 Membrana plasmática — Estructura, transporte y comunicación Arquitectura molecular: el modelo de mosaico fluido Transporte pasivo: movimiento a favor de gradiente Transporte activo: primario, secundario y vesicular Transporte en masa y comunicación intercelular 4 Sistema endomembranoso — Retículo endoplasmático, Golgi y endosomas El retículo endoplasmático: RER y REL El aparato de Golgi y el tráfico vesicular La vía endocítica: endosomas tempranos, tardíos y endolisosomas El citoesqueleto como soporte e integrador dinámico 5 Genética molecular — Ácidos nucleicos, transcripción y traducción Estructura química comparada: ADN frente a ARN Diversidad y funciones de las moléculas de ARN Mecanismo de la transcripción génica en el núcleo El código genético y las etapas de la traducción ribosomal Organización del ADN en cromatina y cromosomas humanos 6 Fisiología celular de la sangre — Glóbulos blancos y plaquetas 1.

Hematopoyesis y dinámica de los elementos formes 2. Granulocitos polimorfonucleares 3. Agranulocitos: sistema fagocítico mononuclear y linfocitos 4. Hemostasia celular: plaquetas y coagulación 5.

Alteraciones clínicas leucocitarias y plaquetarias Metabolismo oxidativo Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 1 7 Glucólisis citoplasmática Fase preparatoria o de inversión energética (reacciones 1 a 5) Fase de rendimiento energético (reacciones 6 a 10) Balance estequiométrico global 8 Mitocondria, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa Arquitectura y funciones generales de la mitocondria Descarboxilación oxidativa del piruvato Las ocho reacciones del ciclo de Krebs Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa Fuerza protomotriz y síntesis rotacional de ATP 9 Resumen para repasar Organización celular y membrana plasmática Sistema endomembranoso y flujo de información genética Fisiología de los elementos formes de la sangre Metabolismo bioenergético celular 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. Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 2 1 Organización celular — Núcleo, nucléolo y especializaciones celulares AL ACABAR SABRÁS Identificar los componentes fundamentales de la célula y sus funciones primarias. Describir la función del núcleo y del nucléolo, destacando la ausencia de membrana en este último. Comparar las características morfológicas y funcionales de osteoblastos, osteocitos y osteoclastos. Diferenciar las clases de receptores sensoriales y las categorías funcionales de proteínas de enlace.

PIÉNSALO ANTES DE LEER 1 ¿Por qué el nucléolo puede ensamblar ribosomas sin disponer de una membrana propia que lo aísle del núcleo? La célula constituye la unidad estructural y funcional básica de los seres vivos, capaz de llevar a cabo de forma independiente las funciones vitales. Todo tejido biológico y organismo vivo se compone de células estructuradas a partir de una tríada fundamental: la membrana celular externa, el citoplasma metabólico y el núcleo contenedor del material hereditario.

ESQUEMA Organización general de la célula eucariota Organización general y funciones celulares básicas La arquitectura básica celular integra tres partes indispensables: Membrana celular: delimita y preserva la integridad del medio intracelular frente al exterior. Para profundizar en sus mecanismos biofísicos, véase «Membrana plasmática — Estructura, transporte y comunicación».

Membrana celular Barrera limítrofe externa Citoplasma Matriz y rutas metabólicas Núcleo 10-20% del volumen Envoltura nuclear Separa ADN del citoplasma Nucléolo Sin membrana, ensambla ribosomas Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 3 Citoplasma: matriz líquida y coloidal en la que transcurren las reacciones químicas y se albergan los orgánulos. Sus compartimentos membranosos se abordan en «Sistema endomembranoso — Retículo endoplasmático, Golgi y endosomas». Núcleo: compartimento central que alberga las instrucciones genéticas y coordina el metabolismo general.

A partir de estos componentes, las células efectúan cinco modalidades funcionales clave: funciones secretorias, metabólicas, defensivas, de control y reproductivas. La continuidad del linaje celular y la perpetuación genética se consiguen mediante dos mecanismos de división celular: la mitosis (reproducción somática conservativa) y la meiosis (división reduccional para la gametogénesis). COMPRUEBA 2 ¿Cuáles son las tres partes estructurales primarias que definen la organización general de una célula? El núcleo y el nucléolo: arquitectura y función genética En el interior de la célula eucariota, el núcleo ocupa entre el 10 % y el 20 % del volumen celular total.

Está delimitado por una envoltura nuclear que separa físicamente el genoma del citoplasma. Sus misiones cardinales abarcan la protección y almacenamiento del ADN, la replicación genómica y el control de la transcripción de distintos tipos de ARN (mensajero, ribosomal y de transferencia). Mediante la regulación de la expresión génica, el núcleo determina con precisión qué secuencias se activan en un instante específico. Durante la división celular condensa el material cromosómico para transmitir íntegramente la información a las células hijas. Una alteración nuclear puede provocar mutaciones genéticas irreversibles o conducir a la muerte celular programada.

DEFINICIÓN El nucléolo es un subcompartimento nuclear especializado, desprovisto de membrana propia, encargado de la síntesis del ARN ribosomal y el ensamblaje de las subunidades ribosómicas necesarias para la traducción de proteínas. ERROR FRECUENTE Describir el nucléolo como una estructura rodeada por bicapa lipídica. A diferencia del núcleo o las mitocondrias, el nucléolo es un ensamblado macromolecular denso carente de envoltura membranosa. COMPRUEBA 3 ¿Qué porcentaje aproximado del volumen celular ocupa el núcleo y qué particularidad estructural distingue al nucléolo?

Especializaciones celulares del tejido óseo La matriz ósea sufre un remodelado continuo mediado por células altamente adaptadas: Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 4 Tipo celular Estructura nuclear Función biológica principal Osteoblasto Mononucleado Sintetiza la matriz orgánica y participa activamente en el crecimiento y desarrollo del hueso. Osteocito Mononucleado Mantiene la matriz ósea, regula la remodelación y facilita el intercambio nutritivo con las trabéculas del tejido esponjoso. Osteoclasto Multinucleado Degrada la matriz durante la resorción y participa en la reparación del tejido óseo.

COMPRUEBA 4 ¿En qué se diferencian funcional y estructuralmente los osteoclastos de los osteoblastos? Células receptoras sensoriales y proteínas de enlace Las células receptoras sensoriales son elementos especializados capaces de registrar variaciones físico-químicas en el espacio extracelular e iniciar respuestas biológicas adecuadas. Se clasifican según el tipo de estímulo percibido: Cutáneas (táctiles): detectan estímulos mecánicos y registran variaciones de temperatura en la superficie de la piel. Auditivas: situadas en el oído interno, registran las vibraciones mecánicas sonoras. Visuales: alojadas en los ojos, captan fotones luminosos para posibilitar la visión.

Olfatorias: situadas en la mucosa olfatoria nasal, discriminan partículas odoríferas. Gustativas: localizadas en la cavidad bucal, reconocen diferentes perfiles sápidos. Receptoras del dolor (nociceptivas): repartidas por todo el organismo, detectan estímulos potencialmente lesivos. Por otro lado, la interacción molecular depende de las proteínas de enlace, agrupadas en dos categorías: COMPRUEBA 5 ¿Cuál es la función molecular de las histonas en contraposición a la de la hemoglobina como proteínas de enlace?

Proteínas de unión a ADN: se acoplan directamente a las cadenas de ácido desoxirribonucleico para modular su empaquetamiento y regular la actividad génica; las histonas representan el ejemplo canónico de este grupo. Para el detalle de la fibra de cromatina, véase «Genética molecular — Ácidos nucleicos, transcripción y traducción». 1 Proteínas de unión a ligando: poseen afinidad fisicoquímica selectiva por moléculas específicas. Destaca la hemoglobina eritrocitaria, especializada en transportar oxígeno mediante la unión reversible de este gas.

2 Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 5 IDEAS CLAVE La célula presenta tres componentes elementales: la membrana celular externa, el citoplasma metabólico y el núcleo contenedor del genoma. El núcleo celular abarca aproximadamente entre el 10 % y el 20 % del volumen celular global y orquesta la regulación transcripcional. El nucléolo es una entidad densa desprovista de membrana propia que ensambla las subunidades ribosómicas. El tejido óseo cuenta con osteoblastos formadores, osteocitos de soporte y nutrición trabecular, y osteoclastos multinucleados de resorción.

Las células receptoras traducen estímulos táctiles, térmicos, auditivos, ópticos, químicos o dolorosos en el organismo. Las proteínas de enlace se dividen en reguladoras de ADN (como las histonas) y transportadoras de ligando (como la hemoglobina para el oxígeno). COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 6. ¿Por qué motivo el nucléolo no puede considerarse un orgánulo membranoso clásico? 7. ¿Qué rol desempeñan los osteocitos en la nutrición del tejido óseo esponjoso? 8. ¿Qué riesgo inmediato sufre una célula eucariota cuando se alteran gravemente las estructuras nucleares? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 9.

¿Qué rango ocupa habitualmente el núcleo respecto al volumen celular total? 10. ¿Cuál es la función principal desempeñada por el nucléolo? 11. ¿Qué célula del tejido óseo destaca por contener múltiples núcleos identificables? 12. ¿Qué ejemplo representa a una proteína de unión a ligando transportadora de oxígeno?

Más del 60 % a) Entre el 10 % y el 20 % b) Menos del 5 % c) Aproximadamente el 45 % d) Duplicar el ADN mitocondrial a) Ensamblar y sintetizar ribosomas b) Formar la membrana celular c) Secretar sales minerales solubles d) Osteoblasto a) Fibrocito b) Osteoclasto c) Osteocito d) Histona a) Hemoglobina b) Queratina c) ARN polimerasa d) Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 6 2 Bioquímica celular — Carbohidratos y enzimas AL ACABAR SABRÁS Distinguir las funciones biológicas de los carbohidratos y clasificar sus tipos principales. Diferenciar los conceptos de respuesta glucémica e índice glucémico.

Explicar el mecanismo catalítico enzimático y el efecto de la desnaturalización sobre su función. Clasificar las enzimas en oxidorreductasas, transferasas e hidrolasas reconociendo sus sustratos y reacciones. PIÉNSALO ANTES DE LEER 13 ¿Por qué una manzana y una cucharada de azúcar pura elevan la glucosa en sangre a ritmos completamente distintos si ambas contienen carbohidratos? Carbohidratos: funciones biológicas y clasificación Los carbohidratos constituyen biomoléculas esenciales que aportan energía rápida a las células, además de formar parte de diversas rutas metabólicas e integrar estructuras celulares fundamentales.

En los seres vivos cumplen cuatro funciones determinantes: Fuente de energía: proporcionan combustible químico directo para los procesos celulares inmediatos. Reserva de energía: permiten almacenar glucosa para su movilización posterior según las demandas del organismo. Estructura celular: forman componentes arquitectónicos indispensables para el soporte físico celular. Regulación metabólica: participan modulando el flujo de vías bioquímicas interconectadas. Desde el punto de vista nutricional y estructural, se clasifican en tres grupos principales: Azúcares: hidratos de carbono simples de absorción rápida.

Almidones: polímeros complejos que funcionan como reserva energética vegetal digestible. Fibras: glúcidos complejos no digeribles que intervienen en la fisiología digestiva y en la absorción nutricional. Dinámica glucémica: respuesta e índice glucémico La asimilación de los carbohidratos en la sangre se evalúa mediante dos conceptos cuantitativos y fisiológicos estrechamente relacionados pero distintos: Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 7 DEFINICIÓN La respuesta glucémica es el incremento de la concentración de glucosa en sangre posterior a la ingesta de un alimento que contiene carbohidratos.

DEFINICIÓN El índice glucémico es un sistema de clasificación que mide la capacidad de un alimento para elevar la glucemia en comparación con un alimento patrón o de referencia estandarizado. COMPRUEBA 14 ¿En qué se diferencian conceptualmente la respuesta glucémica y el índice glucémico? Enzimas: catalizadores biológicos y energía de activación Las enzimas son proteínas altamente especializadas que operan como catalizadores biológicos en las reacciones celulares.

Su mecanismo de acción consiste en incrementar drásticamente la velocidad de las reacciones mediante la disminución de la energía de activación, es decir, reducen la barrera energética requerida para alcanzar el estado de transición. Una propiedad crítica de las enzimas radica en que no se consumen ni se modifican permanentemente durante la catálisis, quedando libres al final para iniciar un nuevo ciclo de reacción. Entre sus funciones biológicas se cuentan: Facilitar la síntesis y ensamblaje de macromoléculas complejas como proteínas, ácidos nucleicos y carbohidratos. Descomponer moléculas complejas en componentes sencillos para permitir su asimilación y absorción celular.

Intervenir de forma directa en las rutas bioenergéticas principales (fotosíntesis, respiración celular y glucólisis; véase «Metabolismo oxidativo — Glucólisis citoplasmática»). Gobernar la velocidad metabólica celular coordinando vías enzimáticas interconectadas. Facilitar los mecanismos de comunicación y señalización celular. ERROR FRECUENTE Un error común es asumir que la enzima altera el equilibrio final de la reacción o que aporta energía térmica al medio. La enzima únicamente acelera el tiempo para alcanzar dicho equilibrio porque aminora la barrera de energía inicial, permaneciendo inalterada al concluir.

Desnaturalización y clasificación enzimática principal Debido a su naturaleza proteica, las enzimas dependen de una conformación tridimensional precisa. La alteración de dicha conformación se denomina desnaturalización, fenómeno que conlleva la pérdida irreversible o reversible de su actividad catalítica frente a cambios térmicos o químicos drásticos. Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 8 De acuerdo con el tipo de transformación química que promueven, se distinguen tres grandes clases funcionales: Clase enzimática Tipo de reacción que cataliza Ejemplo específico y función Oxidorreductasas Transferencia neta de electrones o átomos de hidrógeno entre moléculas sustrato.

Lactato deshidrogenasa: participa en la vía glucolítica interconvirtiendo lactato y piruvato. Transferasas Traspaso de un grupo funcional específico de una molécula donadora a una receptora. Hexocinasa: cataliza la fosforilación inicial de glucosa a glucosa-6-fosfato acoplada al gasto de ATP (véase «Metabolismo oxidativo — Glucólisis citoplasmática»). Hidrolasas Escisión de enlaces químicos mediante la adición de una molécula de agua. Amilasa: hidroliza los enlaces del almidón para descomponerlo en maltosa. COMPRUEBA 15 ¿Qué consecuencia física directa tiene la desnaturalización sobre el funcionamiento de una enzima?

Proteínas estructurales y arquitectura tisular Frente a las funciones dinámicas y catalíticas de las enzimas, las proteínas estructurales cumplen un papel esencialmente biomecánico. Forman la matriz física fundamental tanto a nivel subcelular como en los tejidos orgánicos. Su presencia garantiza que las células soporten tensiones mecánicas, mantengan su conformación física espacial y preserven la integridad funcional y tisular indispensable para la supervivencia del organismo. IDEAS CLAVE Los carbohidratos cumplen funciones celulares como aporte energético rápido, reserva, soporte estructural y control metabólico.

El índice glucémico califica el impacto glucémico relativo de un carbohidrato respecto a un alimento estándar, mientras que la respuesta glucémica mide el ascenso real de glucosa en sangre tras su ingesta. Las enzimas actúan como catalizadores proteicos acelerando reacciones bioquímicas al rebajar la energía de activación sin sufrir consumo. Las oxidorreductasas, transferasas e hidrolasas dirigen respectivamente transferencias de electrones, traslados de grupos funcionales y rupturas moleculares mediadas por agua. Las proteínas estructurales salvaguardan la integridad biomecánica y el sostén arquitectónico de células y tejidos.

Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 9 COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 16. ¿Cómo modifica una enzima la barrera energética de una reacción metabólica sin gastarse? 17. ¿Qué clase de enzima es la amilasa y mediante qué mecanismo descompone el almidón? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 18. ¿Cuál es la función energética distintiva de los carbohidratos en la célula? 19. ¿Qué evalúa el índice glucémico de un alimento? 20. ¿Qué efecto cinético produce una enzima en una reacción química? 21. ¿Qué reacción define químicamente a las transferasas como la hexocinasa?

Catalizar directamente reacciones de óxido-reducción a) Servir como plantilla de traducción génica b) Aportar soporte inmunitario exclusivo plasmático c) Producir energía rápida para el metabolismo d) El porcentaje de fibra soluble retenida a) La cantidad neta de enlaces peptídicos b) La elevación glucémica frente a un patrón c) La velocidad de desnaturalización de proteínas d) Disminuye la energía de activación requerida a) Consume irreversiblemente el centro catalítico proteico b) Incrementa la energía libre estándar final c) Desplaza permanentemente la constante de equilibrio d) Ruptura de sustratos acoplada a agua a) Traspaso de un grupo químico funcional b) Transferencia neta de electrones libres c) Desnaturalización reversible de polisacáridos complejos d) Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 10 3 Membrana plasmática — Estructura, transporte y comunicación AL ACABAR SABRÁS Describir la composición lipídica, proteica y glucídica del modelo de mosaico fluido Diferenciar entre difusión simple, difusión facilitada y ósmosis según el soluto y la proteína mediadora Distinguir el transporte activo primario del secundario atendiendo a la fuente directa de energía Explicar las funciones del glucocálix y las proteínas periféricas en el reconocimiento y adhesión celular PIÉNSALO ANTES DE LEER 22 ¿Por qué el agua entra o sale espontáneamente de una célula sin que esta gaste energía metabólica?

La membrana plasmática es una estructura delgada que envuelve y delimita a las células de los seres vivos, separando su medio intracelular del entorno. Su organización permite coordinar funciones clave: delimitar la célula, regular el intercambio de materia mediante una permeabilidad diferencial y selectiva, y posibilitar la adhesión celular para formar tejidos. Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 11 ESQUEMA Estructura y funciones de la membrana celular Arquitectura molecular: el modelo de mosaico fluido La estructura de la membrana se describe mediante el modelo de mosaico fluido.

Está constituida por tres componentes moleculares fundamentales: lípidos, proteínas y carbohidratos. Bicapa lipídica: formada por fosfolípidos dispuestos en dos capas enfrentadas. Estos lípidos otorgan permeabilidad y flexibilidad a toda la envoltura celular. Proteínas de membrana: se distribuyen de forma asimétrica y cumplen tareas de transporte, recepción de señales, actividad enzimática y unión estructural: Proteínas integrales: incrustadas en la matriz lipídica. Aquellas que cruzan por completo la membrana se denominan proteínas transmembrana.

Presentan dominios internos hidrofóbicos (en contacto con los ácidos grasos) y regiones hidrofílicas en contacto con el citoplasma o el espacio extracelular. Proteínas periféricas: no atraviesan la bicapa; se localizan asociadas a una de las superficies de la membrana. Intervienen en el reconocimiento entre células, la comunicación y los procesos de adhesión. Carbohidratos de membrana: se disponen hacia el espacio extracelular formando una cubierta semejante a antenas o credenciales de identificación molecular.

Permiten detectar células vecinas, nutrientes o virus, además de mediar el reconocimiento celular y la transmisión de señales químicas Membrana plasmática Barrera selectiva celular Componentes estructurales Bicapa lipídica, proteínas y glúcidos Bicapa de fosfolípidos Aporta fluidez y permeabilidad Proteínas de membrana Integrales y periféricas Mecanismos de transporte Modalidades pasivas y activas Transporte pasivo Sin gasto de energía celular Transporte activo Requiere energía metabólica Reconocimiento y unión Señalización y formación de tejidos Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 12 (para la función de una célula receptora sensorial o una proteína de enlace a ligando, véase «Organización celular — Núcleo, nucléolo y especializaciones celulares»).

DEFINICIÓN La permeabilidad selectiva es la capacidad intrínseca de la membrana plasmática para regular estrictamente qué compuestos ingresan o salen de la célula, distinguiendo la velocidad y el mecanismo con el que cruza cada sustancia. La pérdida de integridad de la membrana conduce a la lisis celular (ruptura física y destrucción del contenido celular). Este fenómeno patológico se produce por tres vías principales: COMPRUEBA 23 ¿Por qué las partes centrales de una proteína transmembrana deben tener naturaleza hidrofóbica?

Transporte pasivo: movimiento a favor de gradiente El transporte pasivo engloba los mecanismos de desplazamiento a través de la membrana que no requieren aporte de energía metabólica (ATP). Las partículas se desplazan espontáneamente siguiendo un gradiente de concentración, desde una zona de mayor concentración hacia otra de menor concentración, hasta conseguir un estado de equilibrio. Existen tres variedades principales de transporte pasivo: Difusión simple: paso directo y aleatorio de solutos a través de la bicapa sin mediación proteica. Es la vía empleada por moléculas pequeñas y no polares, tales como el oxígeno ( ) o el dióxido de carbono ( ).

Difusión facilitada: flujo espontáneo de sustancias a favor de gradiente mediante la colaboración de proteínas transportadoras específicas de la membrana. No gasta energía celular. Ósmosis: modalidad específica de difusión pasiva centrada en el solvente (fundamentalmente agua) a través de una barrera semipermeable. El agua se desplaza desde el área con menor concentración de soluto hacia la región con mayor concentración de soluto para igualar las concentraciones a ambos lados. COMPRUEBA 24 ¿En qué sentido se desplaza el solvente durante la ósmosis a través de la membrana? Daño químico: sustancias químicas que disuelven o desestabilizan los lípidos y proteínas de la membrana.

1 Infección viral: acción lítica directa provocada durante el ciclo de liberación de partículas víricas. 2 Fuerzas mecánicas: agresiones físicas, golpes o desgarros directos sobre la superficie celular. 3 O 2 CO 2 Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 13 Transporte activo: primario, secundario y vesicular El transporte activo desplaza moléculas en contra de su gradiente de concentración (desde zonas de menor a mayor concentración), por lo que requiere aporte de energía.

Se clasifica según la procedencia directa de la fuerza impulsora: ESQUEMA Clasificación del transporte a través de membrana Transporte activo primario: la energía consumida para el desplazamiento proviene directamente de la hidrólisis del trifosfato de adenosina (ATP). Transporte activo secundario: aprovecha la energía almacenada en forma de gradiente electroquímico, generado previamente por un sistema de transporte activo primario. ERROR FRECUENTE Es habitual asumir erróneamente que el transporte activo secundario es un proceso pasivo porque no hidroliza ATP en el mismo transportador.

Es estrictamente activo: gasta energía potencial electroquímica que fue construida a costa de consumir ATP en un paso anterior acoplado.

Transporte de membrana Intercambio de solutos y solventes Transporte pasivo A favor de gradiente (sin ATP) Difusión simple Moléculas apolares sin mediador Difusión facilitada Usa transportador proteico Ósmosis Flujo de agua hacia más soluto Transporte activo En contra de gradiente (con energía) Activo primario Hidrólisis directa de ATP Activo secundario Usa gradiente electroquímico acoplado Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 14 Modalidad de transporte Gasto de ATP Sentido respecto al gradiente Participación de proteínas Sustancias típicas Difusión simple No A favor (mayor a menor) No requiere Moléculas pequeñas y no polares ( , ) Difusión facilitada No A favor (mayor a menor) Requiere proteínas transportadoras Moléculas polares o específicas Ósmosis No A favor (del agua hacia más soluto) Bicapa / canales de membrana Solvente (agua) Activo primario Sí (hidrólisis directa) En contra (menor a mayor) Bombas proteicas (ATPasas) Iones en contra de gradiente Activo secundario Indirecto (gradiente previo) En contra (acoplado a otro a favor) Cotransportadores de membrana Solutos contra gradiente electroquímico Transporte en masa y comunicación intercelular Cuando la célula requiere movilizar macromoléculas o partículas de gran tamaño, utiliza el transporte mediado por vesículas: Endocitosis: proceso de incorporación celular mediante el cual macromoléculas o fluidos externos atraviesan la membrana plasmática hacia el interior citoplasmático.

Exocitosis: mecanismo de secreción o descarga en el que vesículas intracelulares se fusionan con la membrana para verter su contenido al espacio exterior. El intercambio continuo mediante estos mecanismos, sumado a las proteínas y azúcares de la superficie externa, fundamenta la comunicación intercelular, que permite la emisión y recepción de señales químicas para coordinar las funciones fisiológicas de los tejidos. COMPRUEBA 25 ¿De dónde extrae la energía un transportador activo secundario si no hidroliza ATP directamente?

O 2 CO 2 Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 15 IDEAS CLAVE El modelo de mosaico fluido concibe la membrana como una bicapa fosfolipídica con proteínas integrales, periféricas y carbohidratos externos. Las proteínas integrales transmembrana poseen dominios hidrofóbicos insertos en los lípidos y extremos hidrofílicos hacia el medio acuoso. Los carbohidratos forman antenas de reconocimiento celular que facilitan la adhesión en tejidos y la detección de señales, nutrientes o virus. La lisis o ruptura de la membrana se debe a causas químicas, mecánicas (impactos físicos) o infecciones de origen viral.

El transporte pasivo desplaza solutos a favor de gradiente sin gasto de ATP (difusión simple, difusión facilitada y ósmosis). El transporte activo moviliza sustancias contra gradiente mediante consumo directo de ATP (primario) o acoplándose a gradientes electroquímicos (secundario). COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 26. ¿Qué diferencia funcional existe entre la difusión simple y la difusión facilitada? 27. ¿Cuáles son los tres factores que pueden inducir la lisis celular? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 28. ¿Qué molécula aporta la energía inmediata al transporte activo primario? 29. ¿Qué tipo de sustancias atraviesan la bicapa mediante difusión simple? 30.

¿Cuál es la función principal de los carbohidratos en la cara externa de la membrana? 31. ¿Hacia dónde se desplaza el agua durante el proceso de ósmosis?

Gradiente de sodio a) ATP mediante hidrólisis b) Glucosa circulante c) Oxígeno molecular d) Iones contra gradiente a) Macromoléculas cargadas b) Moléculas polares grandes c) Moléculas pequeñas apolares d) Bombear iones contra gradiente a) Hidrolizar enlaces de ATP b) Formar poros hidrofóbicos c) Actuar como credenciales de reconocimiento d) Únicamente hacia el medio extracelular a) Hacia mayor concentración de soluto b) En contra de su gradiente térmico c) Hacia menor concentración de soluto d) Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 16 4 Sistema endomembranoso — Retículo endoplasmático, Golgi y endosomas AL ACABAR SABRÁS Diferenciar las características morfológicas y funcionales del retículo endoplasmático rugoso y liso.

Describir la función del aparato de Golgi en la glicosilación de proteínas y la clasificación de vesículas. Explicar las etapas de maduración de la vía endocítica desde el endosoma temprano hasta el endolisosoma. Identificar las funciones principales del citoesqueleto en el mantenimiento y transporte celular. PIÉNSALO ANTES DE LEER 32 ¿Cómo se asegura la célula de que una proteína destinada a ser liberada fuera no se mezcle libremente con el citosol durante su trayecto?

El retículo endoplasmático: RER y REL El retículo endoplasmático es una red de membranas interconectadas conectada a la envoltura del núcleo celular dentro de las células eucariotas (véase «Organización celular — Núcleo, nucléolo y especializaciones celulares»). Este sistema membranoso se divide en dos dominios funcional y estructuralmente distintos: el retículo endoplasmático rugoso (RER) y el retículo endoplasmático liso (REL). El RER ocupa un gran volumen dentro de la célula y se caracteriza morfológicamente por presentar ribosomas anclados en su cara citoplasmática. Esta arquitectura le confiere su aspecto granuloso bajo el microscopio.

Su cometido principal consiste en la síntesis de proteínas destinadas a la secreción al exterior o a su inserción en la membrana celular. Durante este proceso, las cadenas polipeptídicas ingresan al lumen del RER, donde la maquinaria molecular interviene en su plegamiento y efectúa un riguroso control de calidad. Por el contrario, el REL carece por completo de ribosomas adheridos, mostrando una superficie membranosa lisa. En consecuencia, el REL no sintetiza activamente proteínas de secreción. Su maquinaria enzimática está especializada en la síntesis de lípidos, el metabolismo de carbohidratos, la desintoxicación de fármacos y drogas y la regulación y almacenamiento de iones calcio.

Aunque está presente en todas las células eucariotas, el REL adquiere un desarrollo notable en tipos celulares especializados en la síntesis lipídica o en tareas detoxificantes.

Propiedad Retículo endoplasmático rugoso (RER) Retículo endoplasmático liso (REL) Presencia de ribosomas Presenta ribosomas adheridos en la superficie externa Ausencia total de ribosomas Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 17 Propiedad Retículo endoplasmático rugoso (RER) Retículo endoplasmático liso (REL) Apariencia microscópica Rugosa o granulosa Lisa y tubular Función biosintética principal Síntesis de proteínas de secreción y de membrana Síntesis de lípidos y metabolismo glucídico Procesamiento proteico Plegamiento inicial y control de calidad proteica Sin contribución al control de calidad de proteínas Funciones metabólicas añadidas Envío vesicular hacia el aparato de Golgi Desintoxicación de drogas y almacenamiento de calcio Conexión nuclear Conectado a la membrana nuclear Conectado a la envoltura nuclear y continuo con el RER COMPRUEBA 33 ¿Por qué el retículo endoplasmático rugoso participa directamente en la síntesis de proteínas y el retículo endoplasmático liso no?

El aparato de Golgi y el tráfico vesicular El complejo de Golgi es un orgánulo membranoso compuesto por cisternas aplanadas que opera como el centro de recepción, modificación, clasificación y despacho de biomoléculas. Recibe directamente proteínas y lípidos sintetizados en el retículo endoplasmático mediante vesículas de transporte que brotan de este último. Dentro del aparato de Golgi se localizan enzimas especializadas que catalizan la glicosilación de proteínas, además de enzimas dedicadas a la síntesis de lípidos. Este procesamiento bioquímico madura los polipéptidos y define su destino intracelular o extracelular.

A continuación, el Golgi organiza y empaqueta las moléculas en distintos tipos de vesículas de transporte membranoso: Vesículas de secreción (exocitosis): conducen proteínas y lípidos solubles o periféricos hacia la superficie externa para su vertido al medio extracelular. Renovación de la membrana plasmática: transportan fragmentos de bicapa y proteínas integradas, fusionándose con la periferia celular para mantener la membrana celular existente. Vesículas hidrolíticas: empaquetan enzimas digestivas sintetizadas previamente y se dirigen a formar lisosomas o fusionarse con la vía endocítica.

Mediante estas rutas, el complejo de Golgi preserva la integridad estructural de la envoltura celular y suministra los componentes catalíticos del sistema degradativo. Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 18 ERROR FRECUENTE Confundir el papel del RER y del aparato de Golgi en el destino de las proteínas. El RER no envía vesículas directamente a la membrana celular para su secreción ni forma lisosomas por sí mismo; el RER sintetiza y pliega las proteínas, pero es el complejo de Golgi el orgánulo responsable de clasificarlas, modificarlas mediante glicosilación y empaquetarlas en vesículas secretoras o lisosomales.

COMPRUEBA 34 ¿Qué ocurre con una vesícula de transporte del Golgi que transporta enzimas digestivas empaquetadas? La vía endocítica: endosomas tempranos, tardíos y endolisosomas La célula eucariota incorpora material externo mediante el proceso de endocitosis. Una vez internalizadas, las vesículas endocíticas ingresan en el sistema de los endosomas, orgánulos encargados de transportar, clasificar y redistribuir solutos, ligandos y receptores membranosos. Los endosomas tempranos son las primeras estructuras en constituirse al recibir el material procedente de las vesículas de endocitosis.

Se localizan predominantemente en la periferia de la célula, exhiben una morfología túbulo-vesicular y actúan como estaciones de clasificación rápida: seleccionan qué componentes se reciclan hacia la membrana plasmática y cuáles continuarán la ruta degradativa hacia el interior celular. A través de un proceso progresivo de maduración bioquímica y estructural, los endosomas tempranos se transforman en endosomas tardíos. Esta maduración implica cambios en la composición lipídica de la membrana, incorporación de proteínas específicas y desplazamiento espacial hacia una posición más cercana al núcleo. En su interior se aprecian inclusiones o vesículas intraluminales.

Además del transporte intracelular, los endosomas desempeñan una función reguladora en la señalización celular: captan receptores de la superficie externa para internalizarlos y degradarlos, limitando con ello la persistencia e intensidad de los estímulos biológicos. Finalmente, los endosomas tardíos se fusionan con los lisosomas cargados de enzimas ácidas originando endolisosomas, compartimentos donde concluye la digestión enzimática de las macromoléculas. Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 19 PROCESO Vía endocítica y degradación lisosomal COMPRUEBA 35 ¿En qué se diferencian los endosomas tempranos de los tardíos respecto a su ubicación y estructura?

El citoesqueleto como soporte e integrador dinámico Para que el complejo entramado de vesículas de transporte, endosomas y orgánulos membranosos funcione ordenadamente, la célula dispone del citoesqueleto. Esta estructura consiste en una red tridimensional de proteínas filamentosas distribuida por el citoplasma celular. El citoesqueleto suministra soporte estructural a la célula, define la forma celular y proporciona la infraestructura indispensable para el movimiento intracelular de vesículas y orgánulos.

Asimismo, interviene directamente en la movilidad de la célula completa, los mecanismos mecánicos de la división celular, la organización interna del citoplasma y las interacciones físicas entre células vecinas.

Endocitosis Ingestión de materiales extracelulares mediante vesículas 1 Endosoma temprano Morfología túbulo-vesicular periférica y clasificación de moléculas 2 Maduración endosomal Cambio lipídico, adquisición proteica y movimiento perinuclear 3 Endosoma tardío Estructura compleja con inclusiones y vesículas internas 4 Endolisosoma Fusión con lisosomas y degradación enzimática de sustratos 5 Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 20 ESQUEMA Organización del sistema endomembranoso y citoesqueleto COMPRUEBA 36 ¿Qué papel cumple el citoesqueleto en la dinámica del sistema endomembranoso?

IDEAS CLAVE El RER posee ribosomas anclados, sintetiza proteínas de membrana o secreción y efectúa el control de calidad de su plegamiento. El REL carece de ribosomas y se especializa en sintetizar lípidos, metabolizar carbohidratos, desintoxicar fármacos y regular el calcio intracelular. El aparato de Golgi modifica macromoléculas por glicosilación y las clasifica en vesículas de secreción, vesículas lisosomales o fragmentos para renovar la membrana celular. Los endosomas tempranos clasifican el material internalizado por endocitosis en la periferia celular, decidiendo entre el reciclaje a la membrana y el envío hacia la ruta lítica.

Los endosomas maduran hacia endosomas tardíos perinucleares con vesículas intraluminales, los cuales se fusionan con lisosomas para formar endolisosomas. El citoesqueleto es una red proteica citoplasmática requerida para el soporte estructural, la motilidad, la división y el transporte vesicular.

Retículo endoplasmático Red membranosa conectada a envoltura nuclear RER Ribosomas, síntesis de proteínas y secreción REL Lípidos, desintoxicación y almacén de calcio Aparato de Golgi Centro de distribución y glicosilación Vía secretora y membrana Exocitosis y renovación celular Vía lisosomal Empaquetamiento de enzimas digestivas Sistema endocítico Clasificación y degradación de ligandos Citoesqueleto Red proteica de soporte y tráfico Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 21 COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 37. ¿Cuáles son las funciones metabólicas del retículo endoplasmático liso que no comparte con el rugoso? 38.

¿Qué destinos principales tienen las moléculas procesadas y empaquetadas por el aparato de Golgi? 39. ¿Cuál es la función de los endolisosomas en la fisiología celular? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 40. ¿Qué rasgo microscópico diferencia al retículo rugoso del retículo liso? 41. ¿Qué modificación enzimática efectúa principalmente el aparato de Golgi sobre las proteínas? 42. ¿Dónde se localizan los endosomas tempranos y cuál es su tarea inicial? 43. ¿Cuál de las siguientes funciones NO corresponde al citoesqueleto citoplasmático?

Disposición exclusiva en el núcleo celular a) Presencia de una doble membrana externa b) Cisternas con inclusiones lipídicas superficiales c) Ribosomas unidos en la superficie membranosa d) Fosforilación oxidativa mitocondrial a) Traducción directa desde codones de ARN b) Desnaturalización térmica irreversible c) Glicosilación de cadenas polipeptídicas d) En la matriz mitocondrial para degradar a) En el interior nuclear para condensación b) En la periferia celular para clasificar c) Adheridos al REL para sintetizar lípidos d) Desintoxicación de sustancias químicas y drogas a) Movilidad celular y división del citoplasma b) Soporte estructural y morfología de la célula c) Transporte de vesículas en el espacio celular d) Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 22 5 Genética molecular — Ácidos nucleicos, transcripción y traducción AL ACABAR SABRÁS Diferenciar la composición química y estructural del ADN frente a las variantes de ARN Describir secuencialmente las etapas nucleares de la transcripción enzimática Explicar el emparejamiento codón-anticodón durante las fases de la traducción en ribosomas Relacionar la estructura de la cromatina con los pares de cromosomas homólogos humanos PIÉNSALO ANTES DE LEER 44 ¿Por qué el ADN celular no se desplaza directamente hasta los ribosomas citoplasmáticos para sintetizar las proteínas?

La célula regula sus funciones biológicas mediante las proteínas, cuya síntesis está codificada en los ácidos nucleicos contenidos en el núcleo celular (véase «Organización celular — Núcleo, nucléolo y especializaciones celulares»). Las proteínas controlan el transporte de sustancias, catalizan las reacciones metabólicas, median la comunicación intercelular y defienden a la célula frente a agresiones. ESQUEMA Ácidos nucleicos y expresión génica Estructura química comparada: ADN frente a ARN Los ácidos nucleicos son polímeros constituidos por unidades monoméricas denominadas nucleótidos.

Un nucleótido consta de tres elementos esenciales: una base nitrogenada, un azúcar de cinco carbonos (pentosa) y un grupo fosfato. A pesar de compartir este patrón molecular, el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN) presentan notables divergencias químicas y conformacionales.

Genética molecular Flujo de información génica Ácidos nucleicos ADN y tipos de ARN Transcripción nuclear De ADN a ARNm Traducción ribosomal De ARNm a polipéptidos Cromosomas y cromatina Empaquetamiento con histonas Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 23 Propiedad ADN (Ácido desoxirribonucleico) ARN (Ácido ribonucleico) Pentosa Desoxirribosa Ribosa Bases nitrogenadas Adenina, guanina, citosina y timina Adenina, guanina, citosina y uracilo Conformación Doble cadena helicoidal Cadena simple monocatenaria Tamaño molecular Molécula de gran longitud Molécula comparativamente más pequeña Localización celular Núcleo celular (cromatina o cromosomas) Sintetizado en núcleo; actúa en citoplasma y ribosomas DEFINICIÓN Un nucleótido es la unidad química fundamental de los ácidos nucleicos, integrada por una base nitrogenada purina o pirimidina, un azúcar aldopentosa (ribosa o desoxirribosa) y un grupo fosfato unido al carbono 5' del azúcar.

Diversidad y funciones de las moléculas de ARN El ARN cumple funciones efectoras y reguladoras en la expresión del mensaje genético. Se clasifican principalmente en tres modalidades canónicas y una clase reguladora: ARN mensajero (ARNm): se sintetiza en el núcleo a partir de una hebra molde de ADN y se transfiere al citoplasma celular. Transporta la secuencia instructiva hacia los ribosomas para ensamblar los polipéptidos. ARN de transferencia (ARNt): molécula adaptadora que se sintetiza en el núcleo y pasa al citoplasma. Se encarga de transportar aminoácidos específicos hacia el ribosoma según la pauta impuesta por el ARNm.

ARN ribosómico (ARNr): componente estructural y enzimático que integra las dos subunidades del ribosoma junto con casi 80 tipos de proteínas. En su interior se produce la formación de los enlaces peptídicos. ARN interferentes (ARNi): secuencias de ARN no codificante implicadas en la regulación génica y epigenética. Modulan la expresión de genes específicos mediante su unión complementaria a secuencias diana de ARNm, desencadenando el silenciamiento y la degradación del transcrito. COMPRUEBA 45 ¿Cómo consiguen los ARN interferentes (ARNi) silenciar la expresión de un gen diana en la célula?

Mecanismo de la transcripción génica en el núcleo La transcripción génica es la síntesis enzimática de una cadena complementaria de ARNm a partir de un segmento de ADN cromosómico. Dado que el ADN permanece retenido en el interior del núcleo celular para garantizar su integridad, la información genética requiere de este intermediario móvil para Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 24 alcanzar el citoplasma. El proceso lo ejecuta principalmente la enzima ARN polimerasa y se subdivide en tres fases consecutivas: ERROR FRECUENTE Sustituir erróneamente la timina por uracilo durante la replicación del ADN o escribir timina en cadenas de ARN.

Recuerda que la timina es exclusiva del ADN y el uracilo es exclusivo del ARN. En la transcripción, una adenina en el ADN molde apareará siempre con un uracilo en el ARNm naciente. El código genético y las etapas de la traducción ribosomal La traducción ribosomal representa el paso en el cual la clave nucleotídica del ARNm se decodifica en una secuencia lineal de aminoácidos unidos covalentemente por enlaces peptídicos. La unidad de información elemental es el codón, triplete de nucleótidos contiguos presente en el ARNm. A su vez, cada ARNt porta un triplete complementario denominado anticodón emparejado selectivamente con un aminoácido concreto.

DEFINICIÓN Un codón es una secuencia de tres nucleótidos en el ARNm que especifica un aminoácido determinado o una señal de parada celular. El anticodón es la región complementaria de tres bases presente en el ARNt que permite reconocer al codón de forma específica. Iniciación: la ARN polimerasa localiza la región promotora situada al comienzo del gen diana, desnaturaliza localmente la doble hélice e inicia la polimerización del transcrito primario. 1 Elongación (alargamiento): la enzima progresa por la cadena molde del ADN incorporando ribonucleótidos trifosfato complementarios (adenina con uracilo, citosina con guanina) en sentido .

2 5 3 Terminación (finalización): la ARN polimerasa detecta la secuencia de terminación situada al final del gen, concluye el copiado molecular, libera la molécula de ARNm recién sintetizada y se disocia de la matriz de ADN. 3 Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 25 PROCESO Fases de la traducción ribosomal El ensamblaje del polipéptido en los ribosomas transcurre a través de tres fases altamente coordinadas: COMPRUEBA 46 ¿Qué elemento molecular ingresa en el ribosoma cuando este alcanza un codón de terminación como UAA? Organización del ADN en cromatina y cromosomas humanos En el interior del núcleo eucariota, el ADN bicatenario no se halla disperso de manera aleatoria.

Se asocia con proteínas nucleares básicas llamadas histonas, además de otras proteínas estructurales asociadas, formando la cromatina. Antes de la división celular, este material experimenta un Reconocimiento inicial Unión del ribosoma al ARNm en 5' 1 Codón AUG Ingreso del ARNt con metionina 2 Elongación continua Lectura 5' a 3' y enlace peptídico 3 Codón de terminación Lectura de UAA, UAG o UGA 4 Disociación Liberación de la proteína y factores 5 Iniciación: la subunidad ribosómica reconoce y se une al extremo 5' del ARNm. Localiza el codón de inicio canónico AUG.

Seguidamente, un ARNt iniciador cargado con el aminoácido metionina aparea su anticodón complementario con dicho codón, integrándose con diversos factores proteicos para constituir el complejo funcional de iniciación. 1 Elongación: el ribosoma avanza sobre el ARNm en dirección leyendo los codones sucesivos. Cada ARNt portador del aminoácido correspondiente ingresa por complementariedad de bases entre codón y anticodón. Se cataliza un enlace peptídico que une el aminoácido entrante al extremo carboxilo de la cadena en crecimiento, liberando el ARNt desacilado y desplazando el ribosoma un codón hacia adelante.

2 5 3 Terminación: el complejo de lectura alcanza uno de los tres codones de terminación del ARNm (UAA, UAG o UGA). Dado que no existen moléculas de ARNt complementarias para estas secuencias, se reclutan factores de liberación proteicos. Esto provoca la hidrólisis del polipéptido maduro, la liberación del ARNm y la disociación completa de las subunidades ribosómicas. 3 Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 26 empaquetamiento acelerado denominado condensación cromosómica, que origina corpúsculos altamente organizados y visibles bajo microscopía óptica: los cromosomas.

La condensación asegura que durante la mitosis y la meiosis el material hereditario se distribuya con exactitud entre las células resultantes. Las células somáticas del cuerpo humano contienen un total de 46 cromosomas, agrupados en 23 pares homólogos. Cada progenitor aporta equitativamente un juego haploide de 23 cromosomas en la fecundación. DEFINICIÓN Los cromosomas homólogos son parejas de cromosomas equivalentes en longitud y posición génica, heredados uno de cada progenitor, que contienen la misma secuencia y tipología de genes y pueden aparearse e intercambiar fragmentos durante la meiosis.

Durante la reproducción sexual, los cromosomas homólogos emparejados pueden realizar la recombinación genética, proceso consistente en el intercambio físico de segmentos cromatídicos de ADN. En cuanto a los cromosomas sexuales, los gametos femeninos (óvulos) siempre albergan un cromosoma X, mientras que los gametos masculinos (espermatozoides) pueden contener un cromosoma X o un cromosoma Y, determinando la dotación cromosómica del nuevo organismo. COMPRUEBA 47 ¿Cuál es el beneficio funcional de la condensación del ADN en cromosomas antes de la mitosis celular?

IDEAS CLAVE El ADN presenta desoxirribosa, timina y estructura de doble hélice; el ARN contiene ribosa, uracilo y se compone de cadena simple. Los ARN interferentes (ARNi) son mediadores de regulación génica y epigenética mediante degradación o bloqueo del ARNm complementario. La transcripción celular consta de iniciación en el promotor del gen, elongación de la cadena y terminación enzimática mediada por la ARN polimerasa. La traducción convierte el mensaje de los codones del ARNm en aminoácidos mediante la complementariedad de los anticodones del ARNt, comenzando en el codón AUG (metionina).

Las células somáticas humanas albergan 46 cromosomas distribuidos en 23 pares homólogos estabilizados por proteínas histonas. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 48. ¿En qué se diferencia el apareamiento de bases del ARN respecto al del ADN? 49. ¿Qué función desempeñan las proteínas histonas en la arquitectura del núcleo celular? Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 27 Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 50. ¿Qué base nitrogenada está presente exclusivamente en el ARN y ausente en el ADN? 51. ¿Cuál es la función principal desempeñada por el ARNm en la síntesis de proteínas? 52.

¿Qué triplete nucleotídico actúa universalmente como señal de inicio de la traducción? 53. ¿Cuántos cromosomas hereda un ser humano de cada progenitor en las células somáticas? 6 Fisiología celular de la sangre — Glóbulos blancos y plaquetas AL ACABAR SABRÁS Clasificar los tipos de leucocitos según sus características morfológicas y funcionales Describir las etapas de formación del tapón plaquetario y de la coagulación sanguínea Identificar los rangos de referencia celular normales y las patologías asociadas a su desviación PIÉNSALO ANTES DE LEER 54 ¿Por qué las plaquetas no son consideradas formalmente células completas a pesar de ser vitales para evitar hemorragias?

La sangre contiene elementos formes suspendidos en el plasma encargados de la inmunidad y el control del sangrado. Estas células y fragmentos celulares derivan de precursores comunes y desempeñan actividades altamente especializadas en la circulación y los tejidos periféricos. Guanina a) Uracilo b) Citosina c) Timina d) Llevar la información del ADN a) Ensamblar enlaces peptídicos b) Silenciar genes nucleares c) Transportar aminoácidos libres d) UAA a) UAG b) UGA c) AUG d) 12 cromosomas a) 23 cromosomas b) 46 cromosomas c) 44 cromosomas d) Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 28 ESQUEMA Organización de los elementos formes de la sangre 1.

Hematopoyesis y dinámica de los elementos formes La hematopoyesis es el proceso mediante el cual las células madre hematopoyéticas de la médula ósea proliferan y se diferencian para generar todos los linajes sanguíneos. Los leucocitos o glóbulos blancos patrullan el torrente vascular y el sistema linfático para ejecutar la defensa inmunitaria adaptativa e innata, regular los focos inflamatorios y eliminar restos tisulares mediante fagocitosis. El ciclo vital de los elementos sanguíneos varía sustancialmente según la estirpe.

Mientras que los granulocitos presentan vidas medias muy breves en la circulación (de apenas unas pocas horas a escasos días), estirpes como los linfocitos conservan capacidad proliferativa y persisten durante semanas, meses o años para mantener la memoria inmunológica. COMPRUEBA 55 ¿Por qué la vida media de un neutrófilo circulante es significativamente menor que la de un linfocito de memoria? 2. Granulocitos polimorfonucleares Los granulocitos poseen vesículas citoplásmicas específicas con enzimas líticas o mediadores químicos y núcleos de morfología lobulada.

Se clasifican según la afinidad tintorial de sus gránulos y su actividad efectora frente a diferentes tipos de agresiones biológicas. Neutrófilos Constituyen la población leucocitaria más numerosa en la sangre periférica. Presentan un núcleo multilobulado de 2 a 5 lóbulos interconectados por puentes de cromatina. Esta plasticidad nuclear facilita su extravasación activa a través de los capilares sanguíneos hacia las zonas de lesión tisular. Su citoplasma alberga gránulos repletos de mieloperoxidasa, lisozimas y defensinas.

Leucocitos Células nucleadas de defensa Granulocitos Neutrófilos, eosinófilos y basófilos Agranulocitos Monocitos y linfocitos Linfocitos B, T y NK Inmunidad humoral y celular Monocitos a Macrófagos Fagocitosis tisular y presentación Plaquetas Fragmentos anucleados hemostáticos Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 29 Los neutrófilos combaten prioritariamente bacterias y hongos mediante tres mecanismos complementarios: Fagocitosis: engloban al invasor en fagosomas donde actúan las enzimas antimicrobianas. Desgranulación: expulsan sustancias tóxicas al exterior celular para destruir microorganismos y reclutar más leucocitos.

Trampas extracelulares de neutrófilos (NETs): proyectan redes de cromatina nuclear asociadas a péptidos antimicrobianos que inmovilizan y eliminan patógenos en el espacio extracelular. Eosinófilos Presentan característicamente un núcleo bilobulado con aspecto de anteojos. Sus gránulos citoplasmáticos se tiñen intensamente con colorantes ácidos como la eosina y contienen componentes citotóxicos fundamentales: proteína básica mayor (MBP), peroxidasa de eosinófilos (EPO) y proteína catiónica de eosinófilos (ECP). Tras permanecer de 8 a 12 horas en sangre, colonizan los tejidos diana.

Su función primordial radica en la defensa citotóxica contra helmintos y la regulación de procesos alérgicos crónicos, como el asma o la rinitis. Modulan la inflamación segregando mediadores tanto proinflamatorios como antiinflamatorios según el estadio lesional, coordinándose con mastocitos y linfocitos tras responder a quimiocinas específicas. Basófilos Representan el subtipo leucocitario menos abundante en la circulación sistémica. Disponen de un núcleo incurvado o bilobulado que suele quedar enmascarado por abundantes gránulos citoplasmáticos densos. Estos gránulos almacenan mediadores químicos vasoactivos como histamina y heparina.

En su membrana citoplásmica exponen receptores de alta afinidad para inmunoglobulina E (IgE). Cuando los anticuerpos IgE fijan alérgenos específicos, inducen la rápida desgranulación del basófilo. Este evento amplifica el flujo sanguíneo vascular local, incrementa la permeabilidad tisular y participa junto con los eosinófilos en el bloqueo de ciertas infecciones parasitarias. ERROR FRECUENTE Confundir los eosinófilos con los basófilos al asociar mediadores químicos y parásitos.

Aunque ambos colaboran frente a helmintos y participan en alergias, los basófilos liberan principalmente histamina mediada por unión a IgE, mientras que los eosinófilos destruyen la pared del helminto liberando enzimas líticas y proteína básica mayor (MBP). Recuerda además que la histamina es vasodilatadora y la heparina es anticoagulante. COMPRUEBA 56 ¿Qué estímulo directo induce la liberación de mediadores vasoactivos en la superficie del basófilo? Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 30 3.

Agranulocitos: sistema fagocítico mononuclear y linfocitos Los leucocitos mononucleares carecen de granulaciones específicas prominentes al microscopio óptico común y dirigen tanto las respuestas de eliminación tisular como la inmunidad celular y humoral adaptativa.

Leucocito Morfología nuclear Contenido de gránulos / marcadores Función primordial Neutrófilo Multilobulado (2-5 lóbulos) Mieloperoxidasa, defensinas, lisozimas Fagocitosis antibacteriana, desgranulación y NETs Eosinófilo Bilobulado ("en anteojos") MBP, EPO, ECP (afinidad por eosina) Defensa antihelmintos y modulación de alergias Basófilo Bilobulado o incurvado en S Histamina, heparina y receptor de IgE Respuesta alérgica aguda e inducción inflamatoria Monocito / Macrófago Arriñonado / redondeado excéntrico Enzimas lisosomales hidrolíticas Fagocitosis de restos y presentación antigénica Linfocito Redondo esférico con escaso citoplasma Receptores de antígeno específicos (BCR/TCR) Inmunidad humoral, citotoxicidad y lisis celular Los monocitos viajan brevemente por el torrente sanguíneo antes de infiltrar los tejidos, donde sufren maduración estructural para transformarse en macrófagos.

Estas células constituyen potentes agentes fagocíticos especializados en engullir microorganismos, células senescentes y detritos orgánicos. Cumplen una función de bisagra inmunitaria al fragmentar antígenos y exponerlos en superficie para coordinar la respuesta con otras células defensivas. Los linfocitos integran tres familias biológicamente independientes: Linfocitos B: dirigen la inmunidad humoral transformándose en células secretoras de anticuerpos capaces de neutralizar toxinas y microbios. Linfocitos T colaboradores: sintetizan mediadores solubles para dirigir, coordinar y potenciar las respuestas de otros leucocitos.

Linfocitos T citotóxicos: identifican y destruyen directamente células diana infectadas por patógenos intracelulares. Células citolíticas naturales (NK): actúan en la inmunidad innata lisando células tumorales o parasitadas por virus sin requerir sensibilización previa. COMPRUEBA 57 ¿Cuál es el nexo funcional entre los monocitos circulantes y la activación de la inmunidad adaptativa? Biología Celular y Genética: Estructura, ADN y Metabolismo 31 4. Hemostasia celular: plaquetas y coagulación Las plaquetas o trombocitos no son células celulares completas provistas de núcleo, sino corpúsculos discoides anucleados formados por fragmentación citoplásmica dentro de la médula ósea.

El recuento fisiológico habitual oscila de forma estricta entre 150.000 y 400.000 plaquetas/µL. Su papel central es la hemostasia primaria y la consolidación del coágulo definitivo tras producirse una brecha endotelial vascular: DEFINICIÓN El tapón plaquetario es un conglomerado hemostático provisional de plaquetas adheridas y agregadas entre sí en el sitio de una lesión vascular que frena de forma rápida la pérdida hemática antes de la formación de la red de fibrina. COMPRUEBA 58 ¿Qué compuestos…