Núcleo

Nucleoplasma: red de fibras que ocupa todo el interior del núcleo, da soporte estructural.Cromatina: material genético del núcleo interfásico. Las proteínas asociadas a la cromatina son las histonas. Los cromosomas están formados por cromatina (ADN+histonas) pero en diferentes niveles de condensación.Tipos:

• – Heterocromatina: forma más condensada de la cromatina interfásica y transcripcionalmente inactiva.
• – Eucromatina: cromatina más extendida y transcripcionalmente activa, más abundante en la interfase.

Nucléolo: estructura esférica que carece de membrana y se encuentra en el núcleo interfásico. Sintetiza todos los tipos de ARN y en él se forman las subunidades de los ribosomas.

Membrana nuclear: la membrana nuclear externa tiene ribosomas en la cara citoplasmática y continúa con la membrana del RE liso o rugoso, hay comunicación directa entre el espacio perinuclear. La membrana nuclear interna está cubierta por la lámina nuclear y proporciona soporte al núcleo y punto de fijación a la cromatina.

Núcleo en división: durante la mitosis, hay desorganización del núcleo y los filamentos de cromatina se enrollan formando cromosomas. Estructura de los cromosomas:

• – 2 cromátidas, formadas cada una por una molécula de ADN.
• – Centrómero/constricción primaria: por él, el cromosoma se une a las fibras del fuso mitótico.
• – Brazos.
• – Cinetócoros: en ellos se enganchan los microtúbulos del fuso mitótico, permitiendo la separación de los cromosomas.
• – Satélite.
• – Telómeros: evitan que los extremos sufran cambios estructurales.

– Bandas: permiten identificar, numerar y ordenar por parejas de cromosomas homólogos la dotación cromosómica de una célula. Cariotipo: conjunto de cromosomas de cada especie, ordenados por tamaño, forma y características.

Mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos donde se producen reacciones químicas que suministran energía. Tienen una forma y número variables en función de las necesidades de la célula. Su composición incluye:

• – Matriz mitocondrial: moléculas de ADN, mitorribosomas, iones de calcio, fosfato y agua.
• – Membrana mitocondrial interna: proteínas de la cadena de transporte de electrones, encargadas de la producción de ATP y el transporte de metabólitos.
• – Membrana mitocondrial externa: proteínas con función enzimática y formación de canales acuosos.
• – Espacio intermembranoso: enzimas.

Plastos

Los plastos son orgánulos citoplasmáticos presentes en las células vegetales fotosintéticas. Son móviles y se desplazan hacia la cara de la célula donde incide la luz. Son responsables de la fotosíntesis y la generación de energía. Su estructura incluye:

• – Doble membrana con espacio intermembrana.
• – Membrana interna que delimita un amplio espacio central (estroma), donde se encuentra la membrana tilacoidal que forma las paredes de los tilacoides, dispuestos en montones (grana). Cada tilacoide está conectado con los demás.

Teoría endosimbiótica: las mitocondrias y los cloroplastos tienen un tamaño similar al de las bacterias, se reproducen por bipartición y tienen su propio ADN. Los ribosomas y los ARN ribosómicos de las mitocondrias y los cloroplastos son más parecidos a los de las bacterias. Los cloroplastos realizan la fotosíntesis de forma similar a las cianobacterias.

Energía en el metabolismo

– Reacciones exergónicas: reacciones que ocurren de forma espontánea, se degradan y liberan energía. Los productos son menos energéticos que los reactivos. Este proceso es el catabolismo.

– Reacciones endergónicas: no se producen de forma espontánea, son reacciones de síntesis que necesitan energía externa para que los productos sean más energéticos que los reactivos. Este proceso es el anabolismo.

Obtención de energía: absorbiendo energía solar y aprovechando la energía que se libera en las reacciones exergónicas. Las enzimas son biocatalizadores que incrementan la velocidad de las reacciones específicas. Las rutas metabólicas son secuencias organizadas donde tienen lugar una enorme cantidad de reacciones químicas en las células.

Factores que influyen en la fotosíntesis

– A mayor concentración de CO2, mayor fotosíntesis hasta un límite a partir del cual no aumenta.

– A mayor intensidad de luz, mayor fotosíntesis hasta un límite a partir del cual no aumenta.

– A mayor temperatura, mayor fotosíntesis hasta un límite a partir del cual disminuye.

– A mayor humedad, mayor fotosíntesis.

– A mayor concentración de O2, menor fotosíntesis.

Fotorrespiración: en días soleados, cálidos y secos, el aumento del O2 en el interior de la célula reduce la actividad del ciclo de Calvin, ya que la Rubisco realiza otra reacción distinta. Las plantas C4, típicas en ambientes cálidos y desérticos, evitan el riesgo de la fotorrespiración. Quimiosíntesis: proceso anabólico autótrofo mediante el cual se sintetizan compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos.

Bacterias quimiosintéticas

– Bacterias nitrificantes: transforman NH3 en nitratos que absorben las plantas. Las bacterias nitrosificantes oxidan el amoníaco a nitritos y las nitrificantes oxidan los nitritos a nitratos.

– Bacterias incoloras del azufre: viven en aguas residuales, fuentes hidrotermales y ambientes con azufre. Utilizan el azufre y el H2S como sustrato.

– Bacterias del hierro: presentes en aguas procedentes de vertederos minerales donde hay sales ferrosas.

– Bacterias del hidrógeno: utilizan el H como sustrato.

Tipos de células:

• – Aerobias: utilizan O2 molecular como aceptor final de electrones para oxidar moléculas orgánicas y obtener nutrientes.
• – Anaerobias: ausencia de O2. Degradan nutrientes utilizando una molécula orgánica como aceptor final de electrones.
• – Facultativas: utilizan O2 como aceptor final, pero cuando escasea, oxidan moléculas de forma anaerobia.

Glicólisis

Compuesto inicial: glicosa, algunos monosacáridos/aminoácidos. Compuesto final: ácido pirúvico. Tiene lugar en el citosol y produce 2 ATP y 2 NADH + 2H+. Sirve para degradar la glicosa y poder iniciar el ciclo de Krebs. Es un proceso anaeróbico que obtiene una pequeña cantidad de energía.

Descarboxilación oxidativa del piruvato

Compuesto inicial: piruvato. Compuesto final: Acetil-CoA. Tiene lugar en la matriz mitocondrial y produce NADH+H+ y CO2. Sirve para la formación de Acetil-CoA, que es la molécula que entrará en el ciclo de Krebs.

Ciclo de Krebs

Compuesto inicial: Acetil-CoA. Compuesto final: CO2. Tiene lugar en la matriz mitocondrial y produce ATP, NADH+H+ y FADH2. Sirve para producir una pequeña cantidad de ATP, NADH+H+ y FADH2, que serán utilizados en la cadena respiratoria para producir más ATP.

Cadena respiratoria – cadena de transporte de electrones – fosforilación oxidativa

Compuestos iniciales: O2, NADH+H, FADH+H. Compuestos finales: H2O, NAD, FAD. Tiene lugar en la membrana mitocondrial interna y sirve para producir ATP. Los electrones son transportados por la cadena de transporte de electrones hasta el O2, que se reduce a H2O. La cadena está formada por agrupaciones de proteínas transportadoras y coenzimas. Los electrones pasan a niveles de energía menores, generando un gradiente electroquímico en la membrana mitocondrial interna. Este gradiente hace que los protones vuelvan a la matriz a través del ATP sintasa, generando ATP.

Respiración celular: la cantidad de moléculas de ATP que se forman es mucho mayor en la fosforilación oxidativa que en la glucólisis. Las fermentaciones son procesos anaerobios en los que las células obtienen energía. Se produce una degradación incompleta de la glucosa y solo tiene lugar en el citoplasma. Son rutas metabólicas utilizadas por organismos anaerobios estrictos y aerobios facultativos.

Ciclo de Krebs y oxidación de ácidos grasos

El ciclo de Krebs es una ruta metabólica de la célula en la que confluyen otras muchas rutas tanto catabólicas como anabólicas. Es una ruta anfibólica. La oxidación de ácidos grasos (B-oxidación) tiene lugar en la matriz mitocondrial y produce ATP, NADH+H+ y FADH+H+, que entran en el ciclo de Krebs.

Anabolismo

El anabolismo es el conjunto de procesos constructivos que suceden en una célula y en los que se produce la síntesis de moléculas complejas a partir de otras más sencillas.

Glicogénesis y lipogénesis

Glicogénesis: síntesis de glucosa a partir de compuestos no glucídicos. Se inicia en las mitocondrias y continúa en el citosol.

Lipogénesis: síntesis de lípidos a partir de glicerol (procedente de la glucólisis) y ácidos grasos que se forman por la unión de moléculas de acetil-CoA. Se forman triglicéridos y tiene lugar en el citosol.

Organismos autótrofos

Organismos autótrofos fotosintéticos: llevan a cabo la fotosíntesis y utilizan la energía de la luz para construir sus moléculas orgánicas (plantas, algas, cianobacterias).

Organismos autótrofos quimiosintéticos: realizan rutas de quimiosíntesis, transformando materia inorgánica en orgánica utilizando la energía liberada en reacciones químicas exergónicas (bacterias del N, azufre o Fe).

Fotosíntesis

La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos de las células eucariotas, en los tilacoides de las cianobacterias y en la membrana celular y el citoplasma de las bacterias fotosintéticas. Es responsable de:

• – El cambio producido en la atmósfera terrestre primitiva, que era reductora.
• – La síntesis de materia orgánica.
• – La energía almacenada en combustibles como el carbón, el petróleo y el gas natural.
• – La liberación de O2 a la atmósfera, que permite la respiración aerobia.
• – La retirada del CO2 atmosférico, gas causante del efecto invernadero.

Fórmula general de la fotosíntesis: 12H2O + 6CO2 -> (luz) C6H12O6 (glucosa) + 6O2 + 6H2O

Fase luminosa

La fase luminosa tiene lugar en la membrana de los tilacoides en presencia de luz. Los pigmentos fotosintéticos captan la energía de la luz y la transforman en energía química. El NADH y el ATP sintetizados en esta fase se utilizarán en la fase oscura.

Fase oscura

La fase oscura tiene lugar en el estroma de los cloroplastos y no depende directamente de la luz. Reduce moléculas de CO2 para obtener glucosa a través del ciclo de Calvin. Utiliza el ATP y el NADPH generados en la fase luminosa. La célula vegetal utilizará la glucosa sintetizada en la fase oscura para producir energía a través de la respiración celular en las mitocondrias.

Encima Rubisco: fija el CO2 en el ciclo de Calvin.