¿Qué es la Matriz Extracelular?

La matriz extracelular es una red compleja de proteínas y monosacáridos secretada por la célula. Está compuesta principalmente de glicoproteínas.

Unión de la Célula a la Matriz

La unión de la célula a la matriz se realiza mediante integrinas, que unen el citoesqueleto.

Tipos de Uniones Celulares

• Unión estrecha: Cierra el espacio intercelular, evitando el paso de moléculas hidrosolubles.
• Unión adherente: Une filamentos de actina a la porción intracelular.
• Unión por desmosomas y hemidesmosomas: Une filamentos intermedios. Los hemidesmosomas unen la célula a la lámina basal.
• Unión gap (comunicante): Forma canales entre las células, permitiendo el paso de iones.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) y Aparato de Golgi

El RER es la puerta de entrada para el transporte y la modificación de proteínas. También participa en la síntesis de proteínas. Las proteínas modificadas en el RER se envían al aparato de Golgi, donde se modifican aún más. Finalmente, se envían en vesículas a la matriz extracelular u otros destinos.

Núcleo Celular

El núcleo celular es el orgánulo más importante de la célula, ya que mantiene la integridad del ADN.

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

El REL participa en la síntesis de lípidos, metaboliza carbohidratos y detoxifica drogas. También participa en la síntesis de colágeno.

Transporte Vesicular

Las proteínas sufren modificaciones, ingresan por el RER y pasan al aparato de Golgi. Entran por la cara cis y salen por la cara trans.

Formación de Vesículas

• Cubierta proteica
• Clatrina: Forma el brote.
• Dinamina: Une y cierra la vesícula.
• Adaptina: Une la clatrina con la vesícula.
• SNARE: Permite el reconocimiento de la proteína.

Exocitosis y Endocitosis

Exocitosis: Las proteínas salen de la membrana y son liberadas al citoplasma.

Endocitosis: Las proteínas entran desde el citoplasma a la membrana.

• Pinocitosis: Incorpora líquidos y macromoléculas.
• Fagocitosis: Engulle bacterias y macromoléculas.
• Sistema inmune (macrófagos): Reconocen al patógeno y lo fagocitan. El lisosoma es el encargado de la degradación.

Lisosomas

Los lisosomas son sacos membranosos donde se lleva a cabo la digestión celular. Funcionan a pH bajo.

Enzimas Lisosomales

Los lisosomas contienen enzimas que degradan diferentes tipos de moléculas:

• Lipasas: Grasas
• Glucosidasas: Carbohidratos
• Proteasas: Proteínas
• Nucleasas: Ácidos nucleicos

Peroxisomas

Los peroxisomas degradan lípidos y participan en la detoxificación de drogas.

Mitocondrias

Las mitocondrias poseen una membrana interna que envuelve la matriz y un espacio intermembranal. Ocupan el 20% del volumen citoplasmático e interactúan con otros orgánulos.

Generación de ATP

La generación de ATP ocurre principalmente en las mitocondrias, que utilizan macromoléculas como combustible. Los cloroplastos, por otro lado, generan ATP a través de la fotosíntesis.

Origen Mitocondrial

Las mitocondrias se originaron a partir de ancestros procariotas que fueron endocitados por un ancestro eucarionte durante la evolución.

Comunicación Celular

• Señal: Estímulo extracelular (EX).
• Receptor: Capta la señal.
• Traducción: Interpreta la señal intracelular (INT).
• Respuesta: Se genera una respuesta celular.

Tipos de Señales

• Endocrina: Larga distancia, transporte por la sangre (hormonas).
• Paracrinas: Corta distancia, células cercanas.
• Sinapsis: Larga o corta distancia, depende del largo del axón.
• Dependientes de contacto: Corta distancia, células juntas.

Neurotransmisores y Sinapsis

Los neurotransmisores transmiten impulsos nerviosos. La sinapsis química permite la entrada de calcio a la célula, lo que favorece la exocitosis de neurotransmisores. Estos viajan al espacio sináptico, donde son captados por receptores, lo que finalmente produce una respuesta en la célula postsináptica.

Bioenergética y Metabolismo

Los organismos vivos están formados por átomos de carbono (C) y un 70% de agua. La química del carbono se basa en enlaces covalentes, más fuertes que los no covalentes. Las moléculas de agua forman puentes de hidrógeno.

• Apolar: Sin carga.
• Polar: Con carga.

Atracciones No Covalentes

• Puente de hidrógeno
• Atracción electrostática
• Fuerzas de Van der Waals
• Fuerza hidrofóbica

Ácidos: Ceden protones (H⁺).

Bases: Aceptan protones (H⁺).

Catálisis: Aumenta la velocidad de una reacción. Depende de una alta temperatura y se lleva a cabo por enzimas.

• Anabolismo: Sintetiza moléculas complejas a partir de moléculas simples. Gasta ATP. Ejemplos: fotosíntesis, síntesis de ADN (a partir de nucleótidos) y proteínas (a partir de aminoácidos).
• Catabolismo: Degrada moléculas complejas a moléculas simples. Genera ATP. Ejemplos: ciclo de Cori, glucólisis, ciclo de Krebs.

Almacenamiento de Energía en la Célula

La célula almacena energía en los enlaces covalentes, mediante la oxidación gradual al ceder electrones.

• Oxidación: Cede electrones.
• Reducción: Capta electrones.
• Enzimas catalizadoras: Favorecen la reacción, disminuyendo la energía de activación y aumentando la velocidad de reacción.

Reacciones Químicas

• Favorable: ΔG negativo (espontánea).
• Desfavorable: ΔG positivo (no espontánea).

Moléculas Transportadoras Activas

• ATP
• NADH (anabolismo)
• NADPH (catabolismo)

Glucólisis

La glucólisis es la ruta metabólica que convierte la glucosa en piruvato. Gasta 2 ATP, produce 4 ATP, y genera una ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH. Genera un sustrato modificado para ingresar al ciclo de Krebs.

Producción de ATP en la Mitocondria

La mitocondria utiliza ácidos grasos o piruvato como combustible. Estos se transportan a través de la membrana interna para convertirlos en acetil-CoA, que luego se oxida en el ciclo de Krebs.

Estructura Mitocondrial y Síntesis de ATP

En las crestas mitocondriales se encuentra la ATP sintasa y la cadena transportadora de electrones. La ATP sintasa sintetiza ATP, y al transportar protones, crea un gradiente de protones que bombea protones al espacio intermembranal.

Cadena Transportadora de Electrones

• Complejo I (NADH deshidrogenasa): El más grande. Acepta electrones del NADH y los pasa al transportador ubiquinona, que los lleva al segundo complejo.
• Complejo II (Citocromo bc₁ o Citocromo C reductasa): Toma los electrones del ubiquinol y los pasa al citocromo C.
• Complejo III (Citocromo C oxidasa): Contiene 2 citocromos y 3 átomos de cobre. Acepta los electrones, los pasa al O₂ y los convierte en H₂O.

ATP Sintasa

La ATP sintasa sintetiza ATP. Consiste en un anillo de subunidades idénticas que se insertan en la membrana y permiten el paso de protones. La subunidad α es un estabilizador que genera dos canales para el paso de protones. El paso de protones provoca que el rotor gire, lo que induce un cambio conformacional que convierte ADP en ATP.

Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos contienen la información genética necesaria para la síntesis de proteínas. La información genética se reparte durante la mitosis. El ADN se encuentra en los cromosomas, que están compuestos de ácido desoxirribonucleico y proteínas.

Estructura del ADN

El ADN está formado por 4 subunidades (nucleótidos). Las hebras tienen direccionalidad y son antiparalelas. El extremo 5′ (fosfato) y el extremo 3′ (azúcar) se unen a la ADN polimerasa.

Composición del ADN

El ADN está compuesto por nucleótidos, fosfatos, azúcares y bases nitrogenadas.

ADN polimerasa: Enzima que añade nucleótidos.

Horquillas de Replicación

Hebra líder: Replicación continua, utiliza un solo partidor.

Hebra retrasada: Replicación por segmentos, utiliza un partidor por cada fragmento. Fragmentos de Okazaki: Cadenas cortas de ADN unidas por la ADN polimerasa. La ADN polimerasa necesita partidores, que son sintetizados por la ADN primasa.

Daño del ADN

El ADN puede dañarse durante la replicación debido a errores naturales de la ADN polimerasa, daño endógeno o daño por agentes externos. La alteración en los nucleótidos afecta al ADN.

Reparación por Errores de Base

Repara errores puntuales. Reconoce el daño, mueve el esqueleto y la ADN polimerasa inserta el nucleótido correspondiente.

Reparación por Escisión de Nucleótidos

Corta el esqueleto dañado, remueve todo el fragmento y rellena con los nucleótidos correctos.

Diferencias entre ADN y ARN

ADN: Doble hebra, desoxirribosa.

ARN: Una sola hebra, ribosa.

Tipos de ARN

• ARN mensajero (ARNm)
• ARN ribosomal (ARNr)
• ARN de transferencia (ARNt)
• Síntesis de ARN: Se realiza por la ARN polimerasa (ribonucleótidos), no necesita partidor, la síntesis es continua y tiene más errores que la ADN polimerasa.

Adenina – Timina: 2 puentes de hidrógeno.

Citosina – Guanina: 3 puentes de hidrógeno.

Bases Nitrogenadas en el ARN

• Citosina (C) – Uracilo (U) (se cambia la Timina por Uracilo)
• Citosina (C) – Timina (T): Pirimidinas
• Adenina (A) – Guanina (G): Purinas

Cromosomas y Ciclo Celular

Haploide: Una copia de cada cromosoma.

Diploide: Dos copias de cada cromosoma.

Cromosomas homólogos: Mismo par, mismos genes, pero diferentes alelos.

Duplicación cromosómica: Cada cromosoma tiene dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero.

El ser humano tiene 46 cromosomas (23 pares): 22 autosómicos y 1 sexual.

Función de la División Celular

Reproducción, crecimiento y reparación.

Ciclo Celular

Serie ordenada de eventos en los que la célula crece, duplica su ADN y se divide. Tiene 4 fases:

• G1: Crecimiento celular.
• S: Síntesis de ADN, permite la unión del cinetocoro.
• G2: Crecimiento celular.
• M: Mitosis.

Mitosis

La mitosis produce copias de los cromosomas, generando células genéticamente idénticas.

Fases de la Mitosis

• Profase: Se forman los cromosomas y el huso mitótico.
• Prometafase: Se desintegra la membrana nuclear.
• Metafase: Los cromosomas se alinean en el ecuador, con las cromátidas en polos opuestos.
• Anafase: Se separan los cromosomas, formando dos células hijas.
• Telofase: Las células hijas llegan a los polos y se descondensan.
• Citocinesis: El citoplasma se divide en dos por un anillo contráctil de actina y miosina.

Regulación del Ciclo Celular

• CDK (quinasas dependientes de ciclinas): Proteínas que varían su actividad durante el ciclo celular.
• Ciclinas: Regulan las CDK.
• Securinas: Mantienen unidas las cromátidas hermanas.

Tipos de Ciclinas

• G1/S: Permite que la célula entre en el ciclo celular.
• S: Estimula la duplicación de los cromosomas y desencadena la mitosis.
• M: Estimula la entrada en mitosis.
• APC/C: Degrada las ciclinas anteriores.

Mutaciones Cromosómicas

Deleción: Se pierde un fragmento de cromosoma debido a una rotura.

Duplicación: Una secuencia de genes se repite en el cromosoma.

Inversión: Un fragmento se rompe, se invierte y se vuelve a unir.

Translocación: Se transfiere una parte de un cromosoma a otro cromosoma no homólogo.

No disyunción: Los cromosomas no se separan correctamente durante la mitosis, produciendo gametos con un número anormal de cromosomas.

Importancia de las Mutaciones

Neutras: Color de ojos, marcas de nacimiento.

Dañinas: Anemia falciforme, síndrome de Down.

Beneficiosas: Resistencia a la malaria en individuos con anemia falciforme, inmunidad al VIH.

Meiosis I

Profase I

• Leptoteno: La cromatina se hace visible, unida por el centrómero.
• Zigoteno: Ocurre la sinapsis en los telómeros y centrómeros.
• Paquiteno: Intercambio de material genético (crossing-over).
• Crossing-over: Intercambio de material genético entre cromosomas homólogos. El quiasma es el punto donde ocurre el intercambio.
• Diploteno: Separación de los cromosomas.
• Diacinesis: Condensación de los quiasmas.

Metafase I: Alineación de los cromosomas en el ecuador.

Anafase I: Reducción del material genético.

Telofase I: Reaparece la membrana nuclear.

Intercinesis: No hay síntesis de ADN.

Meiosis II

Profase II: Los cromosomas se enrollan y acortan, y la membrana nuclear se rompe.

Metafase II: Los cromosomas univalentes se alinean en el ecuador.

Anafase II: Los centrómeros se dividen.

Telofase II: Los cromosomas llegan a los polos, se desenrollan, se forma la membrana nuclear y ocurre la división celular.

Transcripción

La transcripción es el proceso por el cual se transmite la información del ADN al ARN. Se produce por la ARN polimerasa.

Traducción

La traducción es el proceso por el cual la información genética contenida en el ADN y transcrita en el ARN se utiliza para sintetizar una proteína. Se lleva a cabo en los ribosomas.

Codón de Inicio y de Terminación

Inicio: AUG (Metionina)

Terminación: UGA, UAA, UAG (Stop)

Traducción de ARN a Proteína

• ARNm
• Código genético
• ARNt: Lee el código genético, asociando cada codón con un aminoácido específico.
• Ribosomas: Facilitan la interacción entre el ARNt y el ARNm. Están formados por proteínas y ARN.