Ciclo Celular, Mitosis, Meiosis y Metabolismo: Fases y Procesos Clave
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Fases y Procesos del Ciclo Celular
El ciclo celular es un conjunto ordenado de eventos que culmina con el crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Se divide en varias fases:
- G1 (Gap 1): Crecimiento celular; síntesis de proteínas y orgánulos necesarios para la replicación del ADN.
- G0 (Reposo): La célula sale del ciclo y no se divide; puede ser un estado permanente o temporal.
- S (Síntesis): Duplicación del ADN para preparar la división celular.
- G2 (Gap 2): Crecimiento adicional; revisión y reparación del ADN.
- M (Mitosis): División celular que produce dos células hijas idénticas.
- Apoptosis: Muerte celular programada para eliminar células dañadas o innecesarias.
Fases y Procesos de la Mitosis
La mitosis es el proceso de división celular que ocurre en células somáticas (no reproductoras). Se divide en las siguientes fases:
- Profase: Condensación de la cromatina para formar cromosomas; formación del huso mitótico; desaparición de la membrana nuclear.
- Metafase: Los cromosomas se alinean en la placa metafásica (ecuador de la célula).
- Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y se mueven hacia polos opuestos de la célula.
- Telofase: Reconstrucción de la membrana nuclear alrededor de cada conjunto de cromosomas; el huso mitótico desaparece; los cromosomas se descondensan.
- Citocinesis: División del citoplasma para formar dos células hijas idénticas.
Diferencias entre Mitosis y Meiosis
La meiosis es un tipo especial de división celular que ocurre en las células germinales (reproductoras) y produce gametos (óvulos y espermatozoides) con la mitad del número de cromosomas.
| Diferencias | Mitosis | Meiosis |
|---|---|---|
| Lugar | Células somáticas (todas las células del cuerpo excepto las reproductoras) | Células germinales (en los órganos reproductores) |
| Células por célula madre | 2 células hijas idénticas | 4 células hijas genéticamente diferentes (gametos) |
| Función | Crecimiento, reparación y renovación de tejidos | Producción de gametos para la reproducción sexual y variabilidad genética |
| Material genético | Mantiene el número de cromosomas (células diploides) | Reduce el número de cromosomas a la mitad (células haploides) |
Reacciones Catabólicas y Anabólicas
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en un organismo. Se divide en dos tipos principales:
- Catabolismo: Reacciones de degradación de moléculas complejas a moléculas más simples, liberando energía (ejemplo: respiración celular).
- Anabolismo: Reacciones de construcción de moléculas complejas a partir de moléculas más simples, consumiendo energía (ejemplo: fotosíntesis).
Funcionamiento de las Enzimas
Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos. Aceleran las reacciones químicas en los seres vivos sin consumirse en el proceso. Son altamente específicas para sus sustratos (las moléculas sobre las que actúan).
Fotosíntesis
La fotosíntesis es el proceso por el cual las plantas, algas y algunas bacterias convierten la energía lumínica en energía química, almacenándola en forma de glucosa. Utiliza dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) para producir glucosa (C6H12O6) y oxígeno (O2).
Fases de la Fotosíntesis
- Fase luminosa: Ocurre en las membranas de los tilacoides (dentro de los cloroplastos). La energía lumínica se utiliza para dividir el agua (H2O) en oxígeno (O2), protones (H+) y electrones. Se produce ATP (adenosín trifosfato) y NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato), que son moléculas portadoras de energía.
- Fase oscura (Ciclo de Calvin): Ocurre en el estroma (espacio interior de los cloroplastos). El ATP y el NADPH producidos en la fase luminosa se utilizan para fijar el dióxido de carbono (CO2) y convertirlo en glucosa.
Ecuación general de la fotosíntesis:
6CO2 + 6H2O + Energía lumínica → C6H12O6 + 6O2
Respiración Celular
La respiración celular es el proceso por el cual las células obtienen energía a partir de la glucosa. Puede ser aeróbica (en presencia de oxígeno) o anaeróbica (en ausencia de oxígeno).
Procesos clave de la Respiración Celular Aeróbica
- Glucólisis: Ocurre en el citoplasma. La glucosa (C6H12O6) se divide en dos moléculas de piruvato. Se produce una pequeña cantidad de ATP y NADH.
- Ciclo de Krebs (Ciclo del ácido cítrico): Ocurre en la matriz mitocondrial. El piruvato se convierte en acetil-CoA, que entra en el ciclo de Krebs. Se libera CO2, se produce ATP, NADH y FADH2 (otra molécula portadora de energía).
- Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa: Ocurre en las crestas mitocondriales. Los electrones del NADH y FADH2 se transfieren a través de una serie de proteínas, liberando energía que se utiliza para bombear protones (H+) al espacio intermembrana. El flujo de protones de regreso a la matriz mitocondrial impulsa la síntesis de una gran cantidad de ATP.
Ecuación general de la respiración celular aeróbica:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energía (ATP)
Conceptos importantes:
- ATP (adenosín trifosfato): Molécula principal de almacenamiento de energía en las células.
- ADP (adenosín difosfato): Molécula que se forma cuando el ATP pierde un grupo fosfato, liberando energía.