Mitocondrias y Plastos

1. ¿Qué son y cómo se originaron las mitocondrias?

La mitocondria es un orgánulo celular con doble membrana y genoma propio, ya que evolucionó a partir de procariotas que vivían en células más grandes.

2. ¿Cuáles son los compartimentos de las mitocondrias?

• Matriz mitocondrial
• Membrana interna
• Espacio intermembrana
• Membrana externa

3. Cita las funciones de las mitocondrias.

En las mitocondrias, además de darse lugar las oxidaciones respiratorias:

1. Oxidación de carbohidratos y ácidos grasos
2. Fosforilaciones oxidativas
3. Sintetizan los constituyentes mitocondriales
4. Incorporan proteínas sintetizadas fuera de las mitocondrias
5. Transporte de moléculas pequeñas

4. ¿Cómo funciona la ATPasa mitocondrial?

Utiliza el flujo de protones:

• A favor de gradiente: producir ATP
• Hidrólisis de ATP: bombear protones en contra de gradiente

5. Genoma mitocondrial.

ADN de doble hélice no unido a proteínas. Codifica pocas proteínas:

• Componentes esenciales para la obtención de la energía metabólica
• ARNr y ARNt necesarios para la traducción de esas proteínas.

6. División mitocondrial.

Las mitocondrias se originan por división binaria. Puede producirse por dos mecanismos:

1. Partición: la división se inicia por el crecimiento de una cresta que divide la matriz en dos compartimentos.
2. Segmentación: estrangulamiento simultáneo de las membranas interna y externa en una determinada zona hasta formar las dos mitocondrias hijas.

7. ¿Qué son los plastos y cómo se originaron?

Los plastos son una familia de orgánulos vegetales que incluyen a los cloroplastos, cromoplastos, leucoplastos… Derivan de procariotas integradas dentro de otras células.

8. Cita los distintos tipos de plastos que hay.

Cloroplastos, cromoplastos, leucoplastos y proteinoblastos.

9. ¿Pueden convertirse unos tipos de plastos en otros?

El desarrollo de los plastos está controlado por señales ambientales y por los propios programas de maduración de las células.

10. ¿Cuáles son las funciones generales de los distintos tipos de plastos?

• Cloroplasto: tiene clorofila. Función: fotosíntesis
• Cromoplasto: tiene carotenos. Función: no está clara
• Leucoplastos: no pigmentados. Función: almacenamiento de fuentes de energía en los tejidos no fotosintéticos.

11. ¿Qué es la fotosíntesis?

Proceso en el que los cloroplastos aprovechan la energía de la luz solar para sintetizar moléculas grandes a partir de CO₂ y H₂O. Consta de 2 etapas:

• Fase luminosa: requiere luz solar y tiene lugar en la membrana de los tilacoides. Se usa agua y se libera oxígeno para la síntesis de ATP y NADPH.
• Fase oscura: no requiere luz solar y tiene lugar en el estroma. El ATP y el NADPH se usan para convertir CO₂ en carbohidratos.

Ciclo de Calvin:

6CO₂ + ATP y NADPH → C₆H₁₂O₆ (glucosa)

Tema: Ciclo Celular

2. Puntos de control del ciclo celular. ¿Cuál es el significado funcional de cada uno de ellos?

• Punto de restricción R: se activa por la presencia de factores de crecimiento e impide que cambie de ciclo hasta que haya crecido lo suficiente, mandándola al ciclo G₀.
• Puntos de control de daños del ADN: comprueban que el ADN no esté dañado y evitan que se duplique.

3. Diferencias entre las células en la fase G₁ y en la fase G₀.

• G₁: etapa de crecimiento celular, duplicación del material celular, descondensación de los cromosomas y síntesis de proteínas.
• G₀: estado de reposo, en ausencia de proliferación. Metabolismo más lento.

4. ¿Qué es p53? ¿Cuál es el efecto esperado sobre la progresión del ciclo celular de una mutación que inactive a p53?

p53 es un gen que codifica un factor de transcripción nuclear. Si está inactivo, se detiene el ciclo.

5. ¿Cuál es el significado biológico de la mitosis?

La mitosis es el proceso por el cual a partir de una célula madre se originan dos células hijas idénticas entre sí e idénticas a la célula madre.

6. Haz un esquema de las fases de la mitosis.

• Interfase:
  • Aumenta el tamaño de la célula
  • Se replica el ADN (cromatina)
  • Se duplica el centrosoma (par de centriolos que organizan los microtúbulos).
• Profase:
  • Se condensa la cromatina en los cromosomas (2 cromátidas hermanas unidas por el centrómero)
  • Se fragmentan el aparato de Golgi y el retículo endoplasmático
  • Los centrosomas se colocan en polos opuestos y se forma el huso mitótico entre ellos
  • Se rompe la membrana nuclear.
• Prometafase: los microtúbulos se unen a los cromosomas haciendo que oscilen en el ecuador de la célula.
• Metafase: los cromosomas quedan fijos en el ecuador de la célula (placa metafásica)
• Anafase: se rompe la unión entre las cromátidas hermanas formando dos cromosomas hijos que son atraídos hacia polos opuestos debido a que los microtúbulos se acortan.
• Telofase y citocinesis:
  • Los cromosomas llegan a los polos opuestos
  • Se reconstruye una nueva envoltura nuclear alrededor de cada grupo formándose así dos núcleos y terminando la mitosis
  • La citocinesis comienza con la formación del anillo contráctil.

Tema: Transporte a través de la Membrana

3. Tipos de transporte a través de la membrana.

• Difusión facilitada:
  • Moléculas polares grandes y moléculas cargadas
  • Mediado por proteínas integrales
  • Sin gasto energético
• Transporte activo:
  • Moléculas polares grandes y moléculas cargadas
  • Mediado por proteínas integrales
  • Con gasto energético

4. ¿Qué diferencias hay entre el transporte pasivo y el activo?

El tipo de moléculas, la mediación o no mediación de proteínas y el gasto energético.

5. ¿Qué significa el término cotransporte?

• Simporte: moléculas e iones se transportan en el mismo sentido
• Antiporte: sentidos opuestos
• Cotransporte: ambos a la vez

6. ¿Cuál es el concepto de potencial de membrana?

Potencial de membrana es el cambio rápido de polaridad a ambos lados de la membrana que separa dos disoluciones de diferente concentración.

Compartimentos y Transporte Vesicular

1. Cita las funciones del RER y REL

• Retículo endoplasmático rugoso: síntesis, maduración y plegamiento de las proteínas de la vía secretora
• Retículo endoplasmático liso: síntesis de lípidos.

2. ¿Qué papel juega el RE en la regulación del plegamiento correcto de las proteínas que se incorporan en él?

Un sensor evalúa el grado de plegamiento de la proteína:

• Si el plegamiento es incorrecto, la proteína vuelve a la chaperona.
• Si el plegamiento es muy incorrecto, la proteína se expulsa y se marca para ser degradada por ubiquitinación.

3. ¿Qué papel juega el RE en la biosíntesis de lípidos?

El RER sintetiza los lípidos.

4. ¿Qué funciones tiene el aparato de Golgi?

• Modificación de sustancias sintetizadas en el RER
• Secreción celular
• Producción de membrana plasmática

5. ¿Qué son los lisosomas? Cita sus funciones

Los lisosomas son orgánulos celulares rodeados de membrana que contienen enzimas degradantes de biomoléculas activadas con un pH aproximado de 5. Degradan ADN, ARN, proteínas, polisacáridos y lípidos.

6. ¿Cómo están protegidos los lisosomas de sus propios enzimas?

La hemimembrana interna de los lisosomas está altamente glicosilada para evitar la autodigestión. Además, las enzimas lisosómicas se activan únicamente a pH muy ácidos (al menos pH 5) para evitar que puedan degradar otros orgánulos celulares.

7. Los lisosomas contienen enzimas hidrolíticos que son transportados desde su sitio de síntesis en el RE vía complejo de Golgi y vesículas de transporte. ¿Por qué estas enzimas no dañan a los componentes de estos orgánulos?

Las enzimas lisosómicas se activan únicamente a pH muy ácidos (al menos pH 5) para evitar que puedan degradar otros orgánulos celulares.

8. ¿Cómo se activan los enzimas lisosómicos?

Mediante el pH 5, el cual es logrado por los lisosomas gracias a las bombas de protones que permiten que la concentración de protones sea 100 veces mayor en el interior que en el interior del citoplasma.

9. Diferencia entre endocitosis, pinocitosis y fagocitosis.

• Endocitosis: captación de material hacia el interior de la célula mediante una invaginación de la membrana plasmática seguida de la internalización de ese material en endosomas.
• Fagocitosis: entrada de moléculas grandes en la célula mediante la formación de una vesícula que se fusionará con un lisosoma para digerir el contenido.
• Pinocitosis: entrada de fluidos o moléculas al interior celular mediante vesículas pequeñas.

10. ¿Qué es un fagolisosoma?

Es la unión de un fagosoma (vesícula que contiene una partícula internalizada mediante fagocitosis) y un lisosoma (orgánulo que contiene enzimas digestivos).

11. ¿Qué diferencia hay entre la secreción constitutiva y la secreción regulada?

• La vía constitutiva funciona en todas las células e implica la secreción continua y no regulada de proteínas y lípidos al exterior celular. Suministra proteínas y lípidos nuevos a la membrana plasmática.
• Las células secretoras especializadas tienen además una vía regulada de secreción por la que ciertas proteínas seleccionadas en la red trans Golgi se dirigen a las vesículas de secreción, donde se acumulan y almacenan hasta que una señal extracelular estimula su secreción.

12. ¿Qué es la clatrina?

Es una proteína de cubierta encontrada en depresiones de la membrana plasmática y que tras ser utilizada para formar vesículas por gemación puede ser reciclada.

Citoesqueleto

1. ¿Por qué los filamentos de actina son polares?

Debido a que los monómeros se asocian siempre en la misma dirección, los filamentos de actina presentan una polaridad diferenciada, con sus extremos (protuberante y puntiagudo) diferenciados.

2. ¿Cómo regula el Ca²⁺ la contracción de las células del músculo liso?

El aumento de Ca²⁺ en el citoplasma promueve la unión de la calmodulina a la quinasa, lo que origina la fosforilación de la cadena ligera reguladora de la miosina. Por lo tanto, el incremento de Ca²⁺ también es responsable de la contracción en células no musculares y en el músculo liso.

3. ¿En qué procesos intervienen la miosina II y la miosina I?

• Miosina I: movimientos de membrana
• Miosina II: contracción muscular, contracción no muscular

4. ¿Qué es la inestabilidad dinámica de los microtúbulos?

Los microtúbulos individuales alternan entre ciclos de crecimiento y acortamiento:

• Si las tubulinas-GTP se añaden más rápido de lo que se produce la hidrólisis, crece.
• Si el GTP del lado más se hidroliza, la tubulina-GDP se disocia en el lado más, decrece.

5. Describe la estructura de los centros organizadores de microtúbulos en células animales

9 tripletes exteriores + 2 centrales

6. Diferencias y semejanzas entre quinesina y dineína.

Semejanzas:

• 2 cadenas pesadas (la dineína a veces 3) con dominios globulares que se unen a los microtúbulos y al ATP
• El dominio de cola se une a los orgánulos a transportar

Diferencias:

Quinesina:

• 2 cadenas ligeras
• Las cadenas pesadas tienen regiones largas en forma de hélice enrollada
• Las quinesinas pueden tener el dominio motor:
  • En el extremo N-terminal (se mueven hacia el extremo +).
  • En el extremo C-terminal (se mueven hacia el extremo -).
  • En el centro (no se mueven).

Dineína:

• Cadenas pesadas unidas con un número variable de cadenas intermedias y ligeras.
• Muchas veces la dineína actúa en asociación con la dinactina, para moverse distancias largas sobre los microtúbulos.

7. ¿Por qué los filamentos intermedios son apolares aunque las proteínas que los forman sí tienen polaridad?

Como el ensamblaje se produce a partir de dímeros antiparalelos, ambos extremos son equivalentes, y por lo tanto son apolares.