Cromosomas

Son estructuras existentes en el interior del núcleo dotadas de una individualidad propia y del poder de autoduplicarse manteniendo su morfología y fisiología. Atendiendo a la posición del centrómero se clasifican en:

• Metacéntrico: el centrómero se ubica en la mitad del cromosoma.
• Submetacéntrico: el centrómero se encuentra entre el extremo y la mitad del cromosoma.
• Telocéntrico: el centrómero se sitúa en el extremo del cromosoma.

Partes

• Cromátidas: son estructuras idénticas en morfología e información genética, que se unen por el centrómero.
• Centrómero: se encuentra en un estrechamiento llamado constricción primaria y divide al cromosoma en brazos.
• Cinetocoro: zona a ambos lados del centrómero que tiene la función de organizador de los microtúbulos.

Estructura

La estructura del cromosoma es una fibra que, plegada sobre sí misma y alrededor de un eje proteico, tras sucesivos niveles de empaquetamiento, configura el cromosoma. Posee las mismas funciones que el ADN.

Cariotipo

Es el número, forma y tamaño de los cromosomas de una determinada especie. Su representación gráfica por parejas homólogas se denomina idiograma.

• 2n Diploides: poseen dos juegos de cromosomas, uno del padre y otro de la madre.
• Haploides: células sexuales que poseen un ejemplar de cada tipo de cromosoma.

Cromosomas Homólogos

Son aquellos que poseen información sobre los mismos caracteres. Los heterocromosomas (cromosomas sexuales) se representan como XY.

Ciclo Celular

Comprende desde que se forma la célula hasta que se divide.

Fases del Ciclo Celular

• G1 (Fase de crecimiento inicial): la célula aumenta de tamaño, se sintetizan proteínas y se forman orgánulos. La membrana nuclear se fragmenta y los nucléolos van desapareciendo. Se sintetizan sustancias que inhiben o estimulan la fase S y el resto del ciclo.
• S (Fase de síntesis): tiene lugar la duplicación del ADN.
• G2 (Fase de crecimiento pre-mitótico): se sintetizan proteínas necesarias para la división celular.
• M (Fase de división celular): comprende la división del núcleo. La célula puede volver a G1 o a G0, fase que conduce a la diferenciación molecular.

Mitosis

Proceso de división celular en el que el material genético se reparte por igual a las células hijas.

Fases de la Mitosis

1. Profase: los túbulos del huso mitótico se forman a partir del citoesqueleto, que se desorganiza. Los cromosomas se condensan y se hacen visibles.
2. Metafase: el huso mitótico se desarrolla completamente. Los cromosomas se alinean en la placa ecuatorial de la célula.
3. Anafase: las cromátidas hermanas se separan y se desplazan hacia polos opuestos de la célula.
4. Telofase: los cromosomas hijos llegan a los polos y se descondensan. Se regenera la envoltura nuclear y desaparecen las fibras del huso. La célula vuelve a su estado inicial.

Citocinesis

División del citoplasma. En las células animales se forma un anillo contráctil que estrangula la célula madre. En las células vegetales se forma una placa celular en el centro de la célula.

Meiosis

Es un proceso de división celular que supone una reducción cromosómica. A partir de una célula 2n se obtienen 4 células n. Las parejas de cromosomas homólogos se separan. Esta precedida de una interfase que produce la duplicación del ADN.

División I

1. Profase I: se divide en:
   • Leptoteno: los cromosomas se condensan y se hacen visibles.
   • Zigoteno: comienza el apareamiento de cromosomas homólogos.
   • Paquiteno: ocurren entrecruzamientos entre cromátidas no hermanas (recombinación genética).
   • Diploteno: los cromosomas homólogos comienzan a separarse, pero permanecen unidos en los quiasmas.
   • Diacinesis: los cromosomas se condensan al máximo. Desaparece la membrana nuclear.
2. Metafase I: los cromosomas homólogos se alinean en la placa ecuatorial de la célula.
3. Anafase I: los cromosomas homólogos se separan y se desplazan hacia polos opuestos de la célula.
4. Telofase I: los cromosomas llegan a los polos. Se regenera la envoltura nuclear y desaparecen las fibras del huso. Tiene lugar la citocinesis.

División II

Similar a la mitosis, pero con la mitad del número de cromosomas.

• Profase II: desaparecen las membranas nucleares y se forman dos husos mitóticos.
• Metafase II: los cromosomas se alinean en la placa ecuatorial de la célula.
• Anafase II: las cromátidas hermanas se separan y se desplazan hacia polos opuestos de la célula.
• Telofase II: las cromátidas llegan a los polos. Desaparecen los husos mitóticos y se forman las envolturas nucleares. Se produce la citocinesis.

Pared Celular

Cubierta rígida que recubre la membrana plasmática de las células vegetales. Está compuesta principalmente de celulosa. Condiciona procesos biológicos de nutrición, osmorregulación, crecimiento y morfología.

Estructura

• Lámina media: unión entre dos células adyacentes. Matriz con gran cantidad de sustancias pécticas. Retículo poco denso de fibras de celulosa.
• Pared primaria: matriz de hemicelulosa y sustancias pécticas, y un retículo poco denso de fibras de celulosa. Aparece en las células en crecimiento.
• Pared secundaria: aparece cuando las células han alcanzado la madurez. No tienen sustancias pécticas. Formada por capas con fibras dispuestas paralelamente. Puede presentar depósitos que la endurecen e impermeabilizan.

Los plasmodesmos son puentes citoplasmáticos que atraviesan la pared celular y sirven de comunicación entre células adyacentes.

Funciones

• Dar forma y protección mecánica a la célula.
• Proteger de la presión osmótica.
• Servir de barrera a infecciones.

Sus componentes se originan en el aparato de Golgi.

Membrana Plasmática

Es el límite entre los medios intracelular y extracelular. Es semipermeable y mantiene unas condiciones constantes en el interior de la célula. Está compuesta por un 52% de proteínas, un 40% de lípidos y un 8% de polisacáridos unidos a lípidos y proteínas. Aparece como una delgada lámina formada por dos bandas oscuras entre las cuales hay una banda clara.

Modelo de Davson-Danielli

Propone una bicapa lipídica recubierta interna y externamente por una capa constituida de proteínas.

Modelo de Mosaico Fluido

Propone una bicapa lipídica con los extremos apolares enfrentados y las cabezas polares orientadas al medio intra y extracelular. Las proteínas periféricas se disponen en las superficies de la bicapa, mientras que las proteínas integrales la atraviesan total o parcialmente.

Glucocálix

Las dos láminas de la membrana plasmática son diferentes en cuanto a composición química. La lámina externa presenta oligosacáridos unidos a lípidos y proteínas, formando la cubierta celular o glucocálix.

Funciones

1. Control del transporte de sustancias: se conoce como permeabilidad selectiva. Los procesos de transporte son:
   • Ósmosis: entrada y salida de agua.
   • Difusión simple: a favor del gradiente de concentración, moléculas pequeñas apolares y gases.
   • Difusión facilitada: a favor del gradiente de concentración, moléculas pequeñas polares.
   • Transporte activo: en contra del gradiente de concentración, se gasta ATP transportando iones y diversas moléculas.
2. Reconocimiento celular: las glucoproteínas facilitan la adhesión de unas células con otras.
3. Recepción y transmisión de estímulos: algunas proteínas de la membrana actúan como receptores específicos y reconocen moléculas del exterior, provocando una respuesta en el interior celular.

Citoplasma

Espacio comprendido entre las membranas celular y nuclear. Compuesto por un 85% de agua, proteínas, ARNm, ARNt, iones y metabolitos. Sus funciones son:

• Almacén de sustancias de reserva.
• Medio donde se producen las reacciones metabólicas.

Citoesqueleto

Red de filamentos proteicos que recorre el citoplasma. Está formado por:

• Microtúbulos: fibras de tubulinas globulares unidas en dímeros. Forman estructuras dinámicas con capacidad de cambiar de forma. Sus funciones son el transporte intracelular y la formación del huso mitótico.
• Filamentos intermedios: formados por proteínas de la familia de las queratinas. Mantienen la forma de la célula y la distribución del contenido celular, proporcionan resistencia mecánica y forman los desmosomas.
• Microfilamentos: formados por dos hebras de actina formando una doble hélice. Permiten la contracción de la célula y mantienen su forma.

Orgánulos Microtubulares

• Centríolos: aparecen en las células eucariotas. Formados por nueve grupos de tres microtúbulos en cilindros unidos por puentes proteicos. Hay dos centríolos por célula, formando el diplosoma.
• Cilios y flagelos: digitaciones móviles de la superficie celular. Los cilios son cortos y numerosos, mientras que los flagelos son largos y escasos. Su estructura es semejante a la del centríolo, pero tienen un eje tubular central.

Retículo Endoplasmático

Conjunto de membranas que delimitan túbulos, vesículas y sacos comunicados formando una red que atraviesa el citoplasma. Las membranas que lo delimitan son más delgadas que la membrana celular, pero con la misma estructura. Están compuestas por un 70% de proteínas y un 30% de lípidos.

Tipos

• Retículo endoplasmático liso (REL): no tiene ribosomas. Sus funciones son la síntesis de lípidos y esteroides, la detoxificación celular y el almacenamiento de calcio.
• Retículo endoplasmático rugoso (RER): tiene ribosomas adheridos a su superficie. Sus funciones son la síntesis de proteínas, el plegamiento de proteínas y la glicosilación de proteínas.

Funciones

• Sostén mecánico.
• Regulación osmótica.
• Transporte intracelular.
• Síntesis y almacenamiento de proteínas y lípidos.

Complejo de Golgi

Formado por el apilamiento de sacos membranosos llamados dictiosomas, rodeados por vesículas. Se sitúa cerca del núcleo. Rodeando los dictiosomas aparecen vesículas de transición y de secreción.

Funciones

• Concentración de productos de secreción.
• Formación de membrana celular.
• Formación de lisosomas y pared celular.

Lisosomas

Orgánulos membranosos que contienen enzimas hidrolíticas. Presentes en todas las células eucariotas.

Tipos

• Lisosomas primarios: recién formados, con vesículas homogéneas y densas a los electrones.
• Lisosomas secundarios: formados por la combinación de un lisosoma primario y otra vesícula. Su contenido es heterogéneo. Están implicados en procesos de digestión celular.

Funciones

• Digestión intracelular y extracelular.
• Autofagia.

Vacuolas

Vesículas membranosas que parecen vacías, pero contienen agua con sustancias disueltas. En las células vegetales, la vacuola central puede ocupar hasta el 90% del volumen celular.

Funciones

• Almacén de desechos.
• Turgencia celular: gracias a la turgencia que provoca la ósmosis, las plantas herbáceas poseen soporte.
• Almacén de productos de reserva.

Ribosomas

Partículas globulares que aparecen unidos a membranas del RER, a la membrana nuclear, libres en el citoplasma o unidos al ARNm. Están formados por dos subunidades:

• Subunidad grande: contiene 3 ARNs y 45 proteínas.
• Subunidad pequeña: contiene un ARN de 18S y 33 proteínas.

Función

Sintetizar proteínas a partir del ARNm.

Mitocondrias

Orgánulos celulares encargados de producir la mayor parte del ATP de la célula.

Funciones

• Oxidación respiratoria.
• Síntesis de precursores del anabolismo.

Estructura

• Forma: variable, normalmente cilíndricos.
• Membrana externa: lisa, permeable al agua y los electrolitos, pero no a los iones. Compuesta por lípidos y proteínas.
• Espacio intermembranoso: espacio entre la membrana externa e interna.
• Membrana interna: altamente impermeable. Presenta repliegues llamados crestas mitocondriales que aumentan su superficie.
• Crestas mitocondriales: repliegues de la membrana interna que aumentan su superficie. Están recubiertas por partículas F1, que son complejos ATP sintasa.
• Matriz mitocondrial: líquido fundamental que contiene mitorribosomas, ADN mitocondrial y gránulos de sustancias.

Cloroplastos

Plastos de color verde por la clorofila, que realizan la fotosíntesis. Son característicos y exclusivos de las células vegetales.

Funciones

• Realizar las reacciones de la fotosíntesis dependiente de la luz.
• Realizar las reacciones de la fotosíntesis independiente de la luz (fase oscura) en el estroma.

Origen

Se originan por división de otros cloroplastos preexistentes o por diferenciación de unos orgánulos precursores denominados proplastos.

Transcripción

Consiste en copiar una parte del mensaje genético desde su forma original (ADN) a otra que se pueda utilizar directamente para la síntesis de proteínas específicas (ARNm). Esta síntesis es llevada a cabo por la enzima ARN polimerasa ADN dependiente.

Código Genético

Es la relación que existe entre la secuencia de nucleótidos del ARNm y la secuencia de aminoácidos de una proteína. Es la clave que permite la traducción del mensaje genético a su forma funcional: las proteínas.

Características

• Está formado por una secuencia lineal de bases nitrogenadas.
• Tiene carácter universal: es el mismo código para todas las células de todas las especies.
• Es degenerado: no existe el mismo número de señales codificadoras en el ARN que aminoácidos van a ser codificados. Esto significa que un aminoácido puede estar codificado por más de un codón.

Traducción

Es el proceso de biosíntesis de proteínas, en el que se emplea el código genético para pasar de una secuencia específica de nucleótidos en el ARNm a una secuencia de aminoácidos en una proteína. Este proceso se lleva a cabo en los ribosomas.

Etapas de la Traducción

1. Activación de los aminoácidos: antes de que se inicie la traducción, los aminoácidos que van a ser unidos deben activarse. Cada aminoácido se une a una molécula de ARNt gracias a las enzimas aminoacil-ARNt sintetasas. Este proceso requiere energía en forma de ATP.
2. Iniciación: el sistema se prepara para realizar la síntesis de proteínas. El ARNm se une a la subunidad pequeña del ribosoma. A continuación, se une el primer ARNt, que lleva el aminoácido metionina, al codón de inicio (AUG) del ARNm.
3. Alargamiento: se sintetiza la cadena peptídica por la unión de los sucesivos aminoácidos transportados por los correspondientes ARNt. El ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm, leyendo los codones y uniendo los aminoácidos correspondientes.
4. Terminación: existen tres codones de terminación en el ARNm (UAA, UAG, UGA) para los que no hay ARNt con los correspondientes anticodones. Cuando el ribosoma llega a un codón de terminación, la traducción se detiene y la cadena peptídica se libera.