Teoría Celular, Estructura Celular y Procesos Biológicos Fundamentales

Pregunta 1

– Indique los principios de la teoría celular

Matthias Schleiden y Theodor Schwann:

• La célula es la unidad anatómica de los seres vivos; todos los seres vivos están formados por una o más células.
• La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos; es la parte más pequeña de un ser vivo que realiza las funciones vitales.

Rudolf Virchow:

• Toda célula procede por división de otra célula preexistente.

Autores actuales:

• El material hereditario que contiene las características genéticas de una célula, pasa de la célula madre a la hija

Santiago Ramón y Cajal:

• Generalizó la teoría celular al tejido nervioso.

– Haga un cuadro con las diferencias entre célula procariota y eucariota:

– Explique cómo se clasifican las bacterias según la tinción de Gram

Se pone en contacto a la bacteria con dos colorantes, el cristal violeta y la safranina. Se lava la muestra con alcohol. Si aparece la pared de color violeta, la bacteria es Gram positiva. Su pared está formada por una gruesa capa de mureina. Si aparece la pared de color rosado, la bacteria es Gram negativa. Su pared está formada por una capa fina de mureina y sobre ella una bicapa de lipopolisacáridos con proteínas.

Pregunta 2

– Explique el modelo estructural de la membrana plasmática

Modelo de mosaico fluido (Singer y Nicholson 1972)

La membrana es un mosaico fluido, en el que la bicapa de lípidos es la red cementante y las proteínas están embebidas en ella, interaccionando entre ellas y con los lípidos. Las proteínas y los lípidos pueden desplazarse lateralmente. Los lípidos y las proteínas integrales se hallan dispuestas en mosaico. Son asimétricas en cuanto a la distribución de lípidos, glúcidos y proteínas.

– Explique los componentes estructurales de la mitocondria

• Membrana mitocondrial externa: Con estructura similar al resto de membranas celulares. Es muy permeable por la presencia de proteínas integrales llamadas porinas que forman canales no selectivos.
• Membrana mitocondrial interna: Presenta repliegues llamados crestas mitocondriales. Contiene más de 50 tipos de proteínas, entre las que destacan: la ATP-sintetasa (produce ATP), proteínas de la cadena respiratoria y enzimas de la β-oxidación de ácidos grasos.
• Cámara interna o matriz mitocondrial: Material semifluido debido a la alta concentración de proteínas hidrosolubles. Además, contienen:
  • ADN mitocondrial: circular, bicatenario y diferente del nuclear.
  • ARN mitocondrial formando los ribosomas mitocondriales.
  • Enzimas implicados en la replicación, transcripción y traducción del ADN mitocondrial.
  • Enzimas implicados en el ciclo de Krebs y β-oxidación de ácidos grasos.
• Cámara externa o espacio intermembrana: situada entre las dos membranas

– Defina citoesqueleto, nombre sus tres componentes y nombre dos funciones de cada uno de ellos

Definición: Conjunto de filamentos proteicos situados en el citosol, que contribuyen a la morfología celular, a la organización interna de los orgánulos y al movimiento celular.

• Microfilamentos de actina:
  • Realizan la contracción muscular.
  • Forman el esqueleto mecánico de las microvellosidades.
• Microtúbulos:
  • Formar el huso mitótico.
  • Transporte intracelular de moléculas y orgánulos.
• Filamentos intermedios:
  • Función estructural, evitando roturas de la membrana celular.
  • Contribuyen al mantenimiento de la forma celular.

Pregunta 3

– Defina brevemente qué es la interfase, las etapas en las que se subdivide y los acontecimientos en esas etapas

Interfase: Periodo desde que la célula nace por división de otra hasta que inicia su propia división. Ocupa la mayor parte del ciclo celular. Tiene tres fases:

• Fase G₁: Se sintetizan las proteínas para que la célula aumente de tamaño y durante este periodo la célula realiza sus funciones. Las células que no se dividen permanecen en esta fase de forma continua y entran en un periodo de quiescencia llamado fase G₀
• Fase S: Se produce la replicación del ADN y como resultado cada cromosoma queda formado por dos cromátidas unidas por el centrómero
• Fase G₂: La célula aumenta ligeramente de tamaño y sintetiza las proteínas necesarias para que la célula se divida y se duplican los centriolos

– Importancia biológica de la mitosis y meiosis

Importancia biológica de la mitosis:

• En los organismos unicelulares es su forma de reproducción
• En los pluricelulares tiene como finalidad el aumento del número de células y por tanto el crecimiento del individuo y la reposición de las células que mueren

Importancia biológica de la meiosis:

• Se producen las células reproductoras o gametos, con la mitad de cromosomas, imprescindibles para la reproducción sexual
• Se genera variabilidad genética en los individuos, que es la base sobre la que actúa la selección natural en el proceso de la evolución. Esta variabilidad genética se debe a:
  • La recombinación génica producida en la meiosis, que origina cromosomas con nuevas combinaciones de genes
  • La distribución al azar de cromosomas maternos y paternos en los gametos
  • En la fecundación, cada gameto se une a otro genéticamente distinto

– Para una célula 2n=6 haga una representación gráfica de una anafase mitótica, de una anafase I y de una anafase II meiótica e indique las principales diferencias entre ellas

Anafase mitótica: Se separan las dos cromátidas de cada cromosoma hacia polos opuestos. Son arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos al despolimerizarse.

Anafase I: Los pares de cromosomas homólogos comienzan a separarse hacia polos opuestos. Se separan cromosomas completos formados por dos cromátidas recombinadas.

Anafase II: Se separan cromátidas recombinadas a polos opuestos.

Pregunta 4

En la degradación aerobia de la glucosa hay tres etapas en las que se libera energía: glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria.

Glucólisis

Balance energético: por cada molécula de glucosa se obtiene:

• Se necesitan dos moléculas de ATP para iniciar el proceso, sin embargo, una vez comenzado se obtienen cuatro moléculas de ATP, por lo que se obtienen dos moléculas de ATP
• Se obtienen también dos moléculas de NADH

Ciclo de Krebs

Balance energético:

• En cada vuelta del ciclo de Krebs se genera una molécula de GTP, tres de NADH y una de FADH₂. El GTP transfiere el grupo fosfato al ADP, produciendo una molécula de ATP
• Para oxidar completamente una molécula de glucosa son necesarias dos vueltas del ciclo, por lo que se obtienen 2 ATP, 6 NADH y 2 FADH₂

Cadena respiratoria

• Producto inicial: los electrones cedidos por el NADH y el FADH₂
• Producto final: el último aceptor de electrones es el O₂, que junto con dos H⁺, forma una molécula de agua

– Indique un tipo de fermentación

Fermentación etílica

• Producto inicial: glucosa
• Producto final: etanol
• Microorganismo que la realiza: la levadura (hongo) Saccharomyces cerevisiae
• Utilidad: producción de bebidas alcohólicas y fabricación del pan
• Rendimiento energético: los 2 ATP de la glucólisis

Pregunta 5

¿Cuál es la diferencia entre la fotofosforilación acíclica y la cíclica en la fotosíntesis?

Fotofosforilación no cíclica

• Los electrones recargados por el PS I son cedidos a la ferredoxina, que a su vez se los cede al NADP⁺ y este se reduce con los H⁺ procedentes del agua a NADPH
• Los H⁺ bombeados al interior del tilacoide crean un gradiente electroquímico que es aprovechado por la ATP- sintetasa para la síntesis de ATP en el estroma

Fotofosforilación cíclica

• Ocurre cuando la ferredoxina en vez de ceder los electrones al NADP⁺, los devuelve a un intermediario de la cadena, el citocromo b-c, con lo que se convierte en un ciclo
• Sigue habiendo bombeo de protones y por tanto se sigue produciendo síntesis de ATP

El carácter cíclico o no cíclico del transporte de electrones depende de la necesidad de NADPH, glúcidos y ATP. Si se necesita ATP, no se utiliza el PS II y la energía se emplea en la síntesis de ATP y no de NADPH

Cite el proceso y la etapa del mismo en la que interviene la Rubisco y su localización a nivel de orgánulo e indique procesos cataliza

El ciclo de Calvin comienza con 3 moléculas de CO₂ atmosférico que se unen a otras 3 de RuBP, que se escinden inmediatamente, dando 6 moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (PGA). Ambos procesos están catalizados por una enzima: la Ribulosa-1,5-bifosfato-carboxilasa-oxigenasa (Rubisco), ubicada en el estroma del cloroplasto.