1. Metabolismo: Anabolismo
El anabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas en las que se sintetizan moléculas complejas a partir de otras más simples, utilizando energía. Es el proceso contrario al catabolismo (degradación de moléculas para obtener energía).
Ejemplos de anabolismo:
Fotosíntesis (producción de glucosa en plantas).
Síntesis de proteínas a partir de aminoácidos.
Síntesis de lípidos para formar membranas celulares.
2. Fotosíntesis
Proceso mediante el cual las plantas, algas y algunas bacterias convierten la energía solar en energía química en forma de glucosa. Se realiza en los cloroplastos.
Fases de la fotosíntesis
Fase luminosa (dependiente de la luz):
Ocurre en los tilacoides de los cloroplastos.
Los pigmentos fotosintéticos (clorofila) absorben la luz.
Se generan ATP y NADPH (energía química).
Se produce O₂ como subproducto (fotólisis del agua).
Fase oscura (Ciclo de Calvin, independiente de la luz):
Ocurre en el estroma del cloroplasto.
Utiliza el ATP y NADPH generados en la fase luminosa.
Convierte CO₂ en glucosa mediante una serie de reacciones químicas.
Ecuación general de la fotosíntesis:
6CO₂ + 6H₂O + luz → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
3. Quimiosíntesis
Es un proceso anabólico que ocurre en bacterias quimiosintéticas (como Nitrosomonas y Nitrobacter).
No usa luz, sino que obtiene energía de la oxidación de compuestos inorgánicos (ej. amonio, sulfuro de hidrógeno).
Es clave en ecosistemas profundos y en el ciclo del nitrógeno.
Ejemplo de reacción de quimiosíntesis (oxidación del amonio por Nitrosomonas):
NH₃ + O₂ → NO₂⁻ + H₂O + energía
4. Síntesis de Biomoléculas
Glucogénesis: Conversión de glucosa en glucógeno para su almacenamiento (principalmente en el hígado y músculos).
Gluconeogénesis: Síntesis de glucosa a partir de compuestos no glucídicos (ej. aminoácidos, lactato), ocurre en el hígado cuando hay déficit de glucosa.
Biosíntesis de lípidos: Formación de ácidos grasos y triglicéridos para almacenamiento de energía.
Biosíntesis de proteínas: Formación de proteínas a partir de aminoácidos en los ribosomas mediante la traducción del ARNm.
5. Fijación del Nitrógeno
Proceso clave en el ciclo del nitrógeno en el que el nitrógeno atmosférico (N₂) se convierte en formas utilizables por los seres vivos (nitratos y amonio).
Bacterias fijadoras de nitrógeno como Rhizobium (asociadas a raíces de leguminosas).
Importante porque el N₂ no puede ser usado directamente por plantas y animales.
Producto final: amonio (NH₄⁺), usado por las plantas para sintetizar aminoácidos y proteínas.
6. ADN y ARN (Estructura y Función)
ADN (Ácido Desoxirribonucleico)
Es la molécula que almacena la información genética de todos los seres vivos.
Su estructura es una doble hélice formada por nucleótidos.
Cada nucleótido tiene:
Un azúcar (desoxirribosa)
Un grupo fosfato
Una base nitrogenada:
Adenina (A), Timina (T), Citosina (C), Guanina (G)
Regla de complementariedad de bases:
A siempre se une con T
C siempre se une con G
El ADN se encuentra en el núcleo de las células y se replica antes de que una célula se divida para transmitir la información a las células hijas.
ARN (Ácido Ribonucleico)
Es una molécula similar al ADN, pero con diferencias clave:
Tiene una sola cadena en lugar de doble hélice.
Su azúcar es ribosa (en vez de desoxirribosa).
En lugar de Timina (T), tiene Uracilo (U).
Los tres tipos de ARN más importantes:
ARN mensajero (ARNm): Copia la información del ADN y la lleva a los ribosomas.
ARN de transferencia (ARNt): Transporta aminoácidos al ribosoma para formar proteínas.
ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas y ayuda en la síntesis de proteínas.
7. Dogma Central de la Biología Molecular
ADN → ARN → Proteína
La información genética sigue este flujo:
Transcripción (ADN → ARN)
Ocurre en el núcleo de la célula.
Se copia una secuencia de ADN en ARNm, que lleva la información a los ribosomas. La enzima ARN polimerasa es clave en este proceso.
Traducción (ARN → Proteína)
Ocurre en los ribosomas.
El ARNm se traduce en una secuencia de aminoácidos para formar proteínas.
Cada tres bases nitrogenadas del ARNm forman un codón, que codifica un aminoácido.
El ARNt lleva los aminoácidos correctos al ribosoma, donde se ensamblan en una proteína. Ejemplo: Si el ARNm tiene la secuencia AUG-GCU-AAA, esto se traduce en una proteína con los aminoácidos Metionina-Alanina-Lisina.
8. Mutaciones
¿Qué es una mutación?
Es un cambio en la secuencia del ADN que puede alterar la función de una proteína.
Tipos de mutaciones:
Mutaciones génicas:
Afectan solo un gen.
Pueden ser sustituciones (se cambia una base), inserciones o deleciones (se añaden o eliminan bases).
Ejemplo: La anemia falciforme es causada por una mutación en el gen de la hemoglobina.
Mutaciones cromosómicas:
Afectan a grandes fragmentos de cromosomas.
Pueden ser duplicaciones, inversiones, deleciones o translocaciones.
Mutaciones genómicas:
Afectan al número total de cromosomas.
Ejemplo: El síndrome de Down (trisomía 21) ocurre cuando hay una copia extra del cromosoma 21.
Causas de las mutaciones:
Espontáneas: Errores en la replicación del ADN.
Inducidas: Radiaciones, productos químicos, virus, etc.
Efectos de las mutaciones:
Neutras: No causan cambios importantes.
Perjudiciales: Pueden provocar enfermedades como el cáncer.
Beneficiosas: Pueden generar variaciones genéticas útiles en la evolución.
9. Ingeniería Genética y Aplicaciones
¿Qué es la ingeniería genética?
Es la manipulación del ADN para modificar características de un organismo.
Técnicas principales:
ADN recombinante: Se inserta un gen de un organismo en otro para que produzca una sustancia de interés.
PCR (Reacción en cadena de la polimerasa): Se usa para copiar fragmentos de ADN rápidamente.
Ejemplos de aplicaciones:
Medicina: Producción de insulina para diabéticos mediante bacterias modificadas genéticamente.
Agricultura: Cultivos transgénicos resistentes a plagas.
Criminología: Pruebas de ADN para identificar personas en investigaciones forenses.