Fundamentos de Biología Celular: Estructura, Metabolismo y División

Biomoléculas

Agua: Posee una manifiesta reactividad y unas extraordinarias propiedades físicas y químicas que son responsables de su importancia biológica. Por su naturaleza dipolar, el agua es un buen disolvente de sales y compuestos iónicos (como el NaCl). Es un buen disolvente de compuestos no iónicos pero polares (azúcares o alcoholes) y un mal disolvente de compuestos no polares (gasolina).

• Interacciones hidrofóbicas: Formación de micelas.
• Sustancias hidrófilas: Tienen afinidad por el agua.
• Sustancias hidrófobas: Sustancias no iónicas y apolares que parecen repeler el agua.

Glúcidos

Actúan como almacenadores de combustible (almidón y glucógeno) y elementos estructurales (celulosa). La glucosa (C₆H₁₂O₆) es una fuente de energía fundamental. La unidad básica son los monosacáridos, unidos por un enlace glucosídico. Su función principal es la reserva energética y estructural.

Lípidos

Componentes estructurales de las membranas, almacenamiento y transporte de combustible, cubierta protectora y reconocimiento celular.

• Simples: Ácidos grasos y colesterol.
• Complejos: Triglicéridos (1 glicerol + 3 ácidos grasos). Son los principales lípidos de reserva. La hidrólisis con bases produce jabón y glicerina (saponificación).
• Fosfolípidos: Moléculas anfipáticas constituidas por glicerol, dos ácidos grasos y un grupo fosfato. Son los más abundantes en las membranas biológicas.

Proteínas y Ácidos Nucleicos

Las proteínas son polímeros de 20 aminoácidos diferentes. Su función depende de su plegamiento: transporte (hemoglobina, pepsina) o estructura (colágeno, queratina). Los ácidos nucleicos incluyen el ADN (contiene los genes) y el ARN (síntesis de proteínas). La transcripción ocurre en el núcleo y la traducción en el citoplasma.

Organización Celular

Las membranas están formadas por fosfolípidos, colesterol y glucolípidos. Son moléculas anfipáticas que forman una bicapa lipídica con capacidad de autosellado. Sus funciones son aislar, transportar, absorber, secretar y recibir información.

Orgánulos principales

• Ribosoma: Síntesis de proteínas.
• Retículo Endoplásmico (RE): El RE rugoso (con ribosomas) sintetiza proteínas; el RE liso sintetiza lípidos y realiza la detoxificación.
• Aparato de Golgi: Empaquetamiento y transformación de productos del RE.
• Lisosomas: Digestión celular, defensa y recambio de constituyentes.
• Vacuolas: Digestión y almacén (central) o bombeo de agua (pulsátil).
• Peroxisomas: Destrucción de H₂O₂.
• Núcleo: Contiene el nucleolo, encargado de la fabricación de ribosomas.

Citoesqueleto

• Microtúbulos: Formados por tubulina. Funciones: polarización, huso mitótico, desplazamiento de orgánulos, cilios y flagelos.
• Filamentos intermedios: Resistencia mecánica (queratina).
• Filamentos de actina: Forman el anillo contráctil en la citocinesis.

Metabolismo Energético

El piruvato (3 carbonos) es el producto de la glucólisis. En presencia de O₂, entra en la mitocondria para la respiración celular (ciclo de Krebs y cadena transportadora), produciendo 36-38 ATP. Sin oxígeno, ocurre la fermentación (etanol o lactato), produciendo solo 2 ATP.

Fotosíntesis

Proceso anabólico donde se transforma luz, CO₂ y agua en glucosa. Ocurre en dos fases: fase luminosa (membrana tilacoidal) y ciclo de Calvin (estroma).

División Celular

Mitosis

1. Profase: Condensación de cromosomas y formación del huso.
2. Prometafase: Anclaje del huso a los cromosomas.
3. Metafase: Alineación en la placa metafásica.
4. Anafase: Separación de cromátidas hermanas.
5. Telofase: Formación del surco de segmentación y descondensación.

Meiosis

Proceso de dos etapas (Meiosis I y II) que resulta en 4 células haploides genéticamente diferentes, fundamental para la reproducción sexual.