Respuestas Inmunitarias, Genética y Biología Celular: Conceptos Clave

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Respuestas Inmunitarias: Humoral, Celular y Alergias

Alergia

En una reacción alérgica, un anticuerpo (específicamente IgE) se une al alérgeno. Este complejo se une a la superficie de los mastocitos. La unión del alérgeno a los anticuerpos en la superficie de los mastocitos provoca la liberación de histamina. La histamina activa otras células y aumenta la permeabilidad de los vasos sanguíneos, lo que produce los síntomas típicos de una reacción alérgica.

Respuesta Humoral

La respuesta humoral se basa en la acción de los linfocitos B (LB), que producen anticuerpos (AC). Los anticuerpos son proteínas específicas que se unen a un antígeno determinado.

Funciones de los anticuerpos

  • Neutralizar el antígeno.
  • Aglutinación: Agrupar los antígenos para facilitar su eliminación.
  • Precipitación: Hacer que los antígenos solubles precipiten.
  • Activación del complemento: El complemento es un conjunto de proteínas que se encuentran en el plasma de forma inactiva. La activación del complemento por parte de los anticuerpos potencia la respuesta inmunitaria.

Respuesta Celular

La respuesta celular se basa en la acción de los linfocitos T (LT). El proceso se inicia cuando un macrófago fagocita un antígeno y lo presenta en su superficie junto con moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). El MHC es un conjunto de proteínas que se encuentran en la superficie de las células y que permiten al sistema inmunitario distinguir entre lo propio y lo ajeno. El macrófago, que ahora actúa como célula presentadora de antígeno (CPA), interactúa con un linfocito T helper. Esta interacción, junto con la liberación de interleucinas por parte del macrófago, estimula la proliferación de linfocitos T. Algunos de estos linfocitos T producen anticuerpos capaces de neutralizar virus.

Células del Sistema Inmunitario

Las principales células del sistema inmunitario son:

  • Macrófagos: Fagocitan y presentan antígenos.
  • Linfocitos T: Coordinan la respuesta inmunitaria celular y producen anticuerpos.
  • Linfocitos B: Producen anticuerpos.
  • Granulocitos:
    • Neutrófilos: Fagocitan patógenos en la respuesta inespecífica.
    • Basófilos: Participan en la inflamación.
    • Eosinófilos: Actúan al final de la reacción inflamatoria.
  • Mastocitos: Liberan histamina en las reacciones alérgicas.

Autoinmunidad

La autoinmunidad es un fallo del sistema inmunitario en el que este ataca a células y tejidos propios del organismo como si fueran extraños. Esto desencadena una respuesta inmunitaria contra las propias células, similar a la que se produce en una infección.

Inmunodeficiencia

La inmunodeficiencia es una deficiencia en uno o varios componentes del sistema inmunitario. Esto provoca una mayor susceptibilidad a las infecciones.

Genética de Poblaciones

Deriva Genética

La deriva genética se refiere a los cambios aleatorios en las frecuencias génicas de una población. Estos cambios no se deben a la selección natural, sino al azar.

Flujo Génico

El flujo génico, también conocido como migración génica, es la transferencia de alelos entre diferentes poblaciones. Esto ocurre cuando individuos de una población migran a otra y se reproducen allí.

Biología Celular: Mitosis y Meiosis

Tipos de Células

  • Células somáticas: Forman la mayor parte de los tejidos y órganos del cuerpo. Contienen los cromosomas autosomas.
  • Células sexuales: Son los gametos (óvulos y espermatozoides).

Mitosis

La mitosis es un proceso de división celular que produce dos células hijas genéticamente idénticas a la célula madre. Las fases de la mitosis son:

  • Profase: La envoltura nuclear se desintegra y se forma el huso mitótico.
  • Metafase: Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial del huso. La célula ya no tiene núcleo.
  • Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y se dirigen hacia polos opuestos de la célula.
  • Telofase: Se forman dos nuevas envolturas nucleares alrededor de los cromosomas. En las células vegetales, se forma una pared celular entre las dos células hijas llamada fragmoplasto.

Meiosis

La meiosis es un proceso de división celular que reduce a la mitad el número de cromosomas. A partir de una célula diploide (2n), se obtienen cuatro células haploides (n). La meiosis es esencial para la reproducción sexual, ya que permite la formación de gametos. Además, la recombinación del material genético durante la meiosis genera una gran variabilidad genética.

Fases de la Meiosis

La meiosis consta de dos divisiones celulares consecutivas:

  • Meiosis I: Separación de los cromosomas homólogos.
  • Meiosis II: Separación de las cromátidas hermanas.

Profase I: Los cromosomas homólogos se aparean e intercambian fragmentos de material hereditario. Este proceso se denomina entrecruzamiento y es una fuente importante de variabilidad genética. La profase I se subdivide en:

  • Leptoteno: Los cromosomas se condensan y se hacen visibles.
  • Zigoteno: Se inicia la sinapsis entre los cromosomas homólogos. Cada par de cromosomas homólogos unidos se denomina bivalente.
  • Paquiteno: Se produce el entrecruzamiento, en el que se intercambian fragmentos de ADN entre los cromosomas homólogos. Este proceso se conoce como recombinación genética.
  • Diploteno: Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, pero permanecen unidos por los quiasmas, que son los puntos donde se ha producido el entrecruzamiento.
  • Diacinesis: Los cromosomas se condensan aún más y los quiasmas se desplazan hacia los extremos de los cromosomas.

Metafase I: Los bivalentes se alinean en el plano ecuatorial del huso.

Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan y se dirigen hacia polos opuestos de la célula.

Telofase I: Se forman dos nuevas envolturas nucleares alrededor de los cromosomas.

Profase II: Se forma un nuevo huso mitótico en cada una de las dos células hijas.

Metafase II: Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial del huso.

Anafase II: Las cromátidas hermanas se separan y se dirigen hacia polos opuestos de la célula.

Telofase II: Se forman cuatro nuevas envolturas nucleares alrededor de los cromosomas. Se obtienen cuatro células haploides.

Diferencias entre Células Procariotas y Eucariotas

Células Procariotas

  • ADN: No está asociado a histonas.
  • Tamaño del genoma: Aproximadamente 106 pares de bases.
  • ARN polimerasa: Un solo tipo de ARN polimerasa.
  • Ribosomas: 70S (subunidades 30S y 50S).
  • Genes: No hay intrones (son colineales, es decir, la longitud del ADN es proporcional a la longitud del ARN).
  • Transcripción y traducción: Simultáneas en el citoplasma.
  • ARNm: Poligénico (contiene información para varias proteínas).

Células Eucariotas

  • ADN: Asociado a proteínas (histonas) formando la cromatina.
  • Tamaño del genoma: Aproximadamente 109 pares de bases.
  • ARN polimerasa: Tres tipos de ARN polimerasa (I, II y III).
  • Genes: Contienen intrones (fragmentos no codificantes) y exones (fragmentos codificantes).
  • Maduración del ARN: El ARN transcrito primario (pre-ARNm) sufre un proceso de maduración llamado splicing, en el que se eliminan los intrones.
  • ARNm: Monogénico (contiene información para una sola proteína).

Mutaciones

Las mutaciones son cambios en la secuencia de ADN. Pueden ser:

  • Génicas: Afectan a un solo gen.
  • Cromosómicas: Afectan a la estructura o al número de cromosomas.

Tipos de Mutaciones Cromosómicas

  • Estructurales:
    • Deleción: Pérdida de un fragmento de cromosoma.
    • Duplicación: Repetición de un fragmento de cromosoma.
    • Inversión: Un fragmento de cromosoma se invierte. Puede ser pericéntrica (si incluye el centrómero) o paracéntrica (si no incluye el centrómero).
    • Translocación: Un fragmento de cromosoma se une a otro cromosoma no homólogo.
  • Numéricas: Alteraciones en el número de cromosomas.

Causas de las Mutaciones

  • Espontáneas: Errores durante la replicación del ADN por la ADN polimerasa.
  • Inducidas por agentes mutágenos: Agentes físicos o químicos que aumentan la frecuencia de mutación.
  • Transposones: Elementos genéticos móviles que pueden insertarse en el ADN y causar mutaciones.

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