Concepto de Metabolismo

Conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células que tienen como finalidad la obtención de materiales y/o energía. Son reacciones de oxido-reducción, catalizadas por enzimas, compartimentadas y acopladas energéticamente a través de ATP.

Anabolismo y Catabolismo

El metabolismo se divide en 2 tipos, según se construya o destruya materia orgánica:

Anabolismo. Proceso celular de síntesis de sustancias orgánicas complejas (polisacáridos, grasas, proteínas) para el crecimiento, renovación y reparación celular, utilizando energía y materiales simples. Ejemplos incluyen fotosíntesis, quimiosíntesis, síntesis de proteínas y replicación del ADN.

Catabolismo. Procesos degradativos en los cuales moléculas complejas se oxidan a formas más simples, liberando energía. Ejemplos incluyen glucólisis, respiración celular, fermentación y beta-oxidación. La energía liberada se almacena en las células y se utiliza para la actividad celular.

Fases del Catabolismo

1. Catabolismo de lípidos: β-oxidación de ácidos grasos y descomposición de glicerina en acetil-CoA.
2. Catabolismo de proteínas: Degradación de aminoácidos produciendo urea y entrada en el ciclo de Krebs.
3. Catabolismo de glúcidos:
   • Degradación de polisacáridos y disacáridos a glucosa.
   • Glucólisis: Conversión de glucosa a ácido pirúvico.
   • Fermentación en condiciones anaerobias.
   • Respiración celular aerobia: Ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

Reacciones de Oxidoreducción

Intercambio de electrones entre compuestos, donde unos se oxidan y otros se reducen, liberando energía en el proceso.

El ATP

Es el nucleótido fundamental en el metabolismo celular. Se forma en citosol, mitocondrias y cloroplastos mediante la reacción: ADP + P + energía → ATP + H2O, catalizada por ATP-sintetasa. Almacena energía en enlaces éster y se utiliza en numerosas reacciones celulares. Su hidrólisis libera energía mediante la reacción: ATP + H2O ↔ ADP + P + energía. El GTP también funciona de manera similar.

Características del Catabolismo

• Liberación de energía y convergencia metabólica.
• Múltiples procesos metabólicos convergen en rutas comunes de degradación.
• Incluye glucólisis, fermentaciones, ciclo de Krebs, cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa.

2. Catabolismo de los Glúcidos

Reacción global: C6H12O6 + 6O2 +6H2O 6CO2 + 12H2O + 696 Kcal.

Dicha reacción se desarrolla a través de un largo y complicado proceso metabólico que tiene lugar en el citosol y en el interior de las mitocondrias (3 Fases):

La Glucólisis

• Concepto: Proceso por el que la glucosa se degrada en ácido pirúvico mediante reacciones.
• Localización: La glucólisis ocurre en el citosol.
• Sustratos iniciales: Se parte de 1 molécula de glucosa, 2 de NAD+, 2 de ADP y 2 de P (no interviene el O2.)
• Productos finales: 2 ácido pirúvico, 2 NADH + H+, 2 ATP y 2 H2O.
• Finalidad: Producción de energía en forma de 2 ATP.
• Destinos del ácido pirúvico formado:
  a).- En condiciones anaerobias, el ácido pirúvico sigue la ruta de las fermentaciones, en el citosol.
  b).- En condiciones aerobias, entra en la mitocondria y se convierte en acetil-CoA para la respiración celular: ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

Fermentación

• Concepto: Proceso de degradación incompleta de moléculas como el ácido pirúvico, generando productos finales orgánicos simples que retienen energía.
• Características: Anaerobio, no utiliza O2 como aceptor final de electrones, ocurre en el citosol.
• Localización: Principalmente en microorganismos, pero también en células de tejidos musculares y vegetales cuando falta O2.
• Finalidad y balance energético: Produce poca energía, solo la generada en la glucólisis (2 ATP por glucosa), ya que las moléculas de NADH formadas en la glucólisis transfieren sus electrones a un compuesto orgánico final, conservando energía.

a).- Fermentación Láctica

• El producto final es ácido láctico.
• Reacción: Ácido pirúvico + (NADH + H+) → ácido láctico + NAD+.
• Células que las realizan: es llevada a cabo por bacterias lácticas, como Lactobacillus, que convierten lactosa en glucosa, luego en ácido pirúvico y finalmente en ácido láctico.

También puede ocurrir en células musculares en condiciones anaerobias, transformando ácido pirúvico en ácido láctico, causando «agujetas».

• Aplicaciones industriales: se utiliza en la fabricación de queso y yogur, donde una pequeña cantidad de yogur que contiene bacterias se añade a la leche, que proporciona nutrientes, y se fermenta a 35-40º C para producir yogur.

b).- Fermentación Alcohólica

• El producto final es el alcohol etílico.
• Reacciones:
  • Ácido pirúvico → CO2 + acetaldehído.
  • Acetaldehído + (NADH + H+) → etanol + NAD+.
• Células que la realizan: Realizada por levaduras, células vegetales y hongos en ausencia de O2.
• Aplicaciones industriales: Utilizada en la fabricación de bebidas alcohólicas como cerveza, vino, sidra, whisky, ron, etc. También se emplea en la elaboración de pan debido a la liberación de CO2. En las bodegas donde fermenta el mosto, la liberación de CO2 puede ser peligrosa.

Respiración

En condiciones aerobias, el ácido pirúvico entra en la mitocondria, pierde 2 H+ que son captados por el NAD+, y pierde 1 C en forma de CO2, formando NADH + H+, CO2 y acetil-CoA.

CICLO DE KREBS: – Concepto: Serie cíclica de reacciones que completa la oxidación de monosacáridos, ácidos grasos y aminoácidos.- Localización: Ocurre en la matriz mitocondrial.- Sustancias que entran: Parte de acetil-CoA, proveniente de la degradación de ácido pirúvico, glicerina, ácidos grasos y algunos aminoácidos. – Productos finales: Se liberan átomos de C en forma de CO2, átomos de H que se unen a NAD+ y -FAD, y se forma GTP. – Reacción global: 1 acetil-CoA + 2 H2O + 3 NAD+ + FAD + GDP + P → 2 CO2 + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP + CoA. ( el ciclo de Krebs daría 2 vueltas). – Finalidad y destino de productos: Libera átomos de H para la cadena respiratoria, forma GTP para procesos energéticos y produce CO2 como producto de desecho. CADENA RESPIRATORIA: – Concepto: Serie de moléculas como NAD, FAD y citocromos que transfieren H+ y electrones.- Localización: En la membrana interna de la mitocondria.- Sustancias iniciales: En la cadena respiratoria, los átomos de hidrógeno llegan como NADH + H+ y FADH2. Estos átomos se transportan, se reducen y se oxidan alternativamente hasta llegar al último aceptor, el oxígeno (O2). – Productos finales: Se forma H2O a partir del O2 que se reduce. Se libera energía en el proceso. – Finalidad: Liberación gradual de energía para su aprovechamiento. Detención de los procesos si no hay O2. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA: – Concepto: Formación de ATP a partir de la energía liberada en la cadena respiratoria. – Localización: Se lleva a cabo en las partículas elementales F (complejos ATP-sintetasa) en la membrana interna mitocondrial. – Proceso: La energía liberada por (NADH + H+) y FADH2 en la cadena respiratoria bombea protones (H+) hacia el espacio intermembranal. Cuando estos protones regresan a la matriz mitocondrial, activan la ATP-sintetasa, produciendo ATP a partir de ADP y fosfato. ADP + P → ATP + H2O. – Finalidad: Almacenar la energía liberada en la cadena respiratoria en forma de ATP. Se producen 3 ATP por cada (NADH + H+) y 2 ATP por FADH2. BALANCE ENERGÉTICO DEL CATABOLISMO – Vía anaerobia: Se obtiene poca energía debido a la oxidación incompleta. En la glucólisis se liberan 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa. – Vía aerobia: Con la presencia de oxígeno, la glucosa se degrada completamente, obteniendo un mayor rendimiento energético. Entre la glucólisis y el ciclo de Krebs, se forman 38 ATP por cada molécula de glucosa. Esto equivale a 266 kcal/mol de las 686 kcal/mol de energía contenida en 1 mol de glucosa, con la diferencia perdida como calor. generando moléculas de acetil-CoA. Este acetil-CoA se integra al ciclo de Krebs para su degradación total y liberación de energía. 3. β-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS.  – Concepto: Obtención de energía a partir de la descomposición de ácidos grasos. – Localización: Ocurre en mitocondrias y peroxisomas.- Proceso: La hidrólisis de lípidos saponificables produce ácidos grasos. La β-oxidación de estos ácidos grasos implica la eliminación cíclica de unidades de 2 átomos de carbono, generando moléculas de acetil-CoA. Este acetil-CoA se integra al ciclo de Krebs para su degradación total y liberación de energía.

 4. CARACTERÍSTICAS ANABOLISMO CELULAR: – Requiere energía obtenida del catabolismo.- Incluye divergencia metabólica, donde una misma sustancia puede seguir diferentes rutas para producir compuestos complejos.- Procesos anabólicos: biosíntesis de sustancias complejas, fotosíntesis y quimiosíntesis. 4.1 FOTOSÍNTESIS: La fotosíntesis convierte la energía luminosa en energía química utilizada para crear materia orgánica. Es llevada a cabo por células con pigmentos fotosintéticos como algas, células vegetales y algunas bacterias. La fotosíntesis oxigénica es el tipo más común, utilizando agua como donante de electrones y liberando oxígeno. El esquema  global es: CO2 + H2O + energía luminosa → Sustancias orgánicas + O2.  ETAPAS DE LA FOTOSÍNTESIS Y SU LOCALIZACIÓN. La fotosíntesis tiene dos fases: FASE LUMINOSA: – Localización: Se desarrolla en los tilacoides de los cloroplastos, donde se hallan los pigmentos fotosintéticos.- En la fase luminosa puede haber dos tipos de recorridos o flujos de electrones: a).- Flujo no cíclico de electrones:  En este flujo intervienen los fotosistemas I y II. – Sustratos Iniciales: H2O, NADP+, P (ácido fosfórico), y ADP.- Proceso:Los fotones llegan a un  pigmento determinado de cada fotosistema hacen saltar 2 electrones por cada fotón. Fotolisis del agua: La ruptura del agua genera oxígeno, protones y electrones. Los electrones pasan por una cadena de transporte, liberando energía. Fotofosforilación: La energía liberada impulsa la síntesis de ATP a partir de ADP. Fotorreducción del NADP+: Los electrones y protones se unen al NADP+, formando NADPH + H+. Productos Finales: O2, NADPH + H+, y ATP. b).- Flujo cíclico de electrones: En el flujo cíclico de electrones del fotosistema I, los electrones regresan a su origen, no se produce oxígeno ni NADPH + H+, pero se genera ATP. Algunas bacterias usan este proceso y dadores de electrones alternativos, como H2S. FASE OSCURA: – Concepto: Esta etapa, aunque se le denomina «oscura», requiere luz, ATP y (NADPH + H+) obtenidos en la fase luminosa. No ocurre en la oscuridad. – Localización: Se lleva a cabo en el estroma del cloroplasto. – Sustratos iniciales: Se incorpora CO2, ATP y (NADPH + H+) obtenidos en la fase luminosa. – Proceso: Se produce el Ciclo de Calvin, que consta de tres etapas: 1. Incorporación del CO2: Se unen 6 moléculas de CO2 y 6 moléculas de ribulosa-1,5-difosfato (pentosa de 5 átomos de carbono) para formar 12 moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (con 3 átomos de carbono). 2. Reducción: Utilizando ATP y (NADPH + H+), las 12 moléculas de ácido 3-fosfoglicérico se convierten en 12 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (triosa de 3 átomos de carbono). 3. Regeneración de compuestos: 10 de estas moléculas se convierten nuevamente en 6 moléculas de ribulosa-1,5-difosfato, dejando 2 moléculas de la triosa inicial. – Productos finales: Se generan 2 triosas, ADP y NADP+. Las triosas se utilizan para la síntesis de carbohidratos, lípidos y aminoácidos. 4.2 QUIMIOSÍNTESIS. Concepto: La quimiosíntesis es una forma de nutrición autótrofa que no depende de la luz.Organismos quimiosintéticos: Realizada por bacterias como Nitrosomonas, Nitrobacter, bacterias incoloras del azufre, bacterias del hierro, bacterias del hidrógeno, bacterias del metano, entre otras. Cada tipo de bacteria oxida sustancias inorgánicas específicas. Importancia:Ecosistemas sin luz: En entornos como las emanaciones volcánicas submarinas, donde la luz no llega, las bacterias quimiosintéticas son fundamentales para la producción de biomasa. Ciclos biogeoquímicos: Participan en ciclos como el del nitrógeno, oxidando amoníaco y nitritos.  Integración del catabolismo y del anabolismo: En anabolismo se construyen moléculas complejas, mientras que en catabolismo se descomponen, liberando energía en forma de ATP. 5. TIPOS DE ORGANISMOS SEGÚN SU METABOLISMO:a) Aerobios: Utilizan oxígeno como último aceptor de electrones. Anaerobios: Utilizan otra sustancia como último aceptor de electrones.b) Autótrofos: Utilizan CO2 como fuente de átomos de carbono. Heterótrofos: Obtienen átomos de carbono de la materia orgánica

.c) Litotrofos: Utilizan materia inorgánica como fuente de hidrógeno o electrones. Organotrofos: Utilizan materia orgánica como fuente de hidrógeno o electrones. d) Fototrofos: Utilizan energía luminosa. Quimiotrofos: Utilizan energía química. TEMA 6.- 1. LA TEORÍA EVOLUTIVA: En el siglo XVII, Robert Hooke, al observar una laminilla de corcho con un microscopio, identificó células, similares a celdillas de panal. Posteriormente, se descubrió que estas células tenían un medio interno y estaban presentes en todos los seres vivos. En el siglo XIX, Schleiden y Schwann propusieron la «Teoría Celular», estableciendo que la célula es la unidad anatómica, fisiológica, reproductiva y genética de los seres vivos. Así, todas las células provienen de células preexistentes y contienen la información genética necesaria para la herencia. LA CÉLULA PROCARIÓTICA: La organización celular de las bacterias se caracteriza por diversas estructuras: a) Cápsula: una cubierta rica en glúcidos con funciones de protección y regulación. b) Pared celular bacteriana: una envoltura rígida de peptidoglucanos que otorga forma y protección. c) Membrana plasmática: regula el paso selectivo de sustancias y contiene lisosomas con enzimas metabólicas. d) Apéndices proteicos externos: fimbrias para adhesión, pili para intercambio de ADN y flagelos para locomoción. e) Citoplasma: donde ocurren reacciones metabólicas, con cromosoma bacteriano, plásmidos, ribosomas e inclusiones. f) Vesículas de gas: proporcionan flotabilidad. ORIGEN EVOLUTIVO DE LA CÉLULA EUCARIÓTICA: La «Teoría endosimbiótica» sugiere que una célula primitiva habría incorporado células procariotas, evolucionando en mitocondrias y cloroplastos. Se basa en similitudes entre estos orgánulos y células procariotas, como tamaño similar, división por bipartición, ADN circular y ribosomas de 70S. Además, se observa una correspondencia entre los mesosomas bacterianos y las crestas mitocondriales. Esta teoría establece una simbiosis entre las células implicadas, con beneficios mutuos. 2.2. MEMBRANAS CELULARES: La membrana plasmática es una fina capa que rodea la célula, con una estructura denominada «Modelo del mosaico fluido». Está compuesta principalmente por fosfolípidos (40%), proteínas (52%) y glúcidos (8%). Su fluidez permite autorreparación, fusión con otras membranas, formación de vesículas y procesos como la secreción y la fagocitosis. FOSFOLÍPIDOS: Son los componentes principales de las membranas. Se componen de una cabeza polar, que interactúa con el agua, y dos colas apolares que se orientan hacia adentro. Esta disposición crea una bicapa lipídica con las cabezas hacia afuera y las colas hacia adentro. El colesterol, presente en células animales, aumenta la estabilidad de la bicapa al fusionarse con los fosfolípidos. PROTEÍNAS: Existen dos tipos de proteínas en la membrana: las integradas, que atraviesan completamente la membrana, y las periféricas, que están en la superficie. Estas proteínas cumplen diversas funciones, como transporte de sustancias o recepción de moléculas.  GLÚCIDOS: El glucocálix, en la membrana plasmática exterior, formado por glúcidos unidos a proteínas y lípidos, desempeña múltiples funciones: protección, reconocimiento y recepción celular, así como la fijación de sustancias. La membrana plasmática se considera asimétrica debido a la diferencia en la composición entre sus dos caras MODELO MOSAICO.El modelo de membrana aceptado actualmente es el «modelo del mosaico fluido», propuesto por Singer y Nicholson en 1972. Este modelo describe la membrana como un mosaico molecular donde los lípidos y proteínas pueden moverse lateralmente, otorgando fluidez. Además, destaca la asimetría de la membrana, con la cara extracelular con glucocálix para el reconocimiento de moléculas, y la capa intracelular con una red de proteínas fibrosas que refuerzan la membrana. El colesterol disminuye la fluidez y estabiliza la bicapa. FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA: a) Función estructural. Proporciona integridad celular al delimitar y proteger su contenido. Algunos venenos rompen los enlaces éster de los fosfolípidos, desorganizando la bicapa y causando la muerte celular

b) Regula el paso selectivo de sustancias, permitiendo el flujo de agua, gases y lípidos mediante ósmosis y difusión. Las proteínas membranosas facilitan el transporte y regulan el paso de otras sustancias. c) Recoge y transmite señales externas mediante receptores, desencadenando respuestas celulares. d) Funciona como marcador de reconocimiento celular, permitiendo la unión con otras células. e) Facilita la unión celular mediante estructuras como los desmosomas. 2.2.2. PARED CELULAR DE CÉLULAS VEGETALES. Definición: Es una envoltura que rodea a la membrana de las células vegetales por la parte exterior. Composición química: Está formada por fibras de polisacáridos (el principal es la celulosa cuyas cadenas se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno lo que da a la pared celular una gran resistencia, también hay hemicelulosas y pectinas) y puede haber otras sustancias como lignina, etc. Estructura: La pared celular consta de la lámina media externa, la pared celular primaria delgada y flexible, y la pared celular secundaria interna, formada por subcapas con conductos de comunicación llamados plasmodesmos entre células. Funciones: La pared celular proporciona rigidez, protección contra la rotura por ósmosis, unión entre células, intercambio de fluidos, barrera contra patógenos y sostén en las plantas. 2.2.3. CITOSOL Y ORGÁNULOS NO MEMBRANOSOS:CITOSOL: Definición: Es la parte líquida del citoplasma. En él se encuentra el citoesqueleto y los orgánulos. Composición química: Está formado por agua y gran cantidad de biomoléculas disueltas. Podemos encontrarlo en gel (viscoso) o sol (fluido). Funciones: En él se realizan muchas reacciones del metabolismo como la glucólisis, fermentaciones, etc. CITOESQUELETO: Definición: Es un entramado de proteínas que hay en el citoplasma, que en conjunto, contribuye a dar forma a la célula e interviene en el movimiento celular.  Está formado por las siguientes estructuras: Los microfilamentos de actina proporcionan soporte y facilitan movimientos como la contracción muscular. Los filamentos intermedios forman una matriz interna, variando según el tipo celular y contribuyendo al citoesqueleto. Los microtúbulos, hechos de tubulina, participan en el transporte intracelular y crean estructuras como cilios y flagelos. Además, intervienen en la división celular, formando el huso acromático. Estas estructuras no solo brindan forma y estabilidad a la célula, sino que también son vitales para procesos como el transporte de orgánulos y la comunicación celular. CENTROSOMA Y CENTRIOLOS: Definición: El centrosoma es el centro organizador de los microtúbulos. Localización: Está en el citoplasma de las células animales, próximo al núcleo. En las células vegetales también se organizan los microtúbulos pero no hay centrosoma. Estructura: El centrosoma consta de un par de centriolos situados perpendicularmente entre sí, que se duplican durante la división celular para formar dos diplosomas, uno por célula hija. Las células vegetales no poseen centriolos. Además, incluye las fibras del áster, compuestas por microtúbulos que se organizan radialmente a partir de los centriolos y forman los microtúbulos del huso acromático durante la división celular. Funciones: Se encarga de la formación de microtúbulos componentes del citoesqueleto y de nuevos centriolos, interviene en la formación del huso acromático durante la división celular, interviene en la formación de los corpúsculos basales de los cilios y flagelos. CILIOS Y FLAGELOS: Definición: Los cilios son cortas proyecciones celulares abundantes en tráquea y bronquios, mientras que los flagelos, como los espermatozoides, son menos numerosos y más largos. Estructura: Ambos comparten una estructura similar, con una pared formada por nueve pares de microtúbulos y dos adicionales en el centro, junto con un corpúsculo basal similar al centriolo en la base. Función: Su función principal es impulsar el movimiento celular. RIBOSOMAS: Definición: Los ribosomas son orgánulos sin membrana, de tamaño reducido (80 S en células eucariotas y 70 S en procariotas, mitocondrias y cloroplastos). Localización: Se sintetizan en el nucleolo y migran al citoplasma, donde pueden estar dispersos o asociados al retículo endoplasmático,

 Composición y estructura: Compuestos por ARNr y proteínas, tienen una estructura de dos subunidades. Función: Su función principal es la síntesis proteica, a menudo formando polirribosomas unidos por ARNm. 2.2.5. ORGÁNULOS CON DOBLE MEMBRANA: MITOCONDRIAS: Definición: Son orgánulos membranosos de forma esférica o alargada que hay en el citoplasma. Estructura: Las mitocondrias tienen una membrana externa con proteínas canal, un espacio intermembranal, una membrana interna con crestas mitocondriales que albergan proteínas transportadoras y complejos ATP-sintetasa, y una matriz con ribosomas y ADN circular, facilitando la producción de energía celular mediante la respiración aeróbica. Funciones:Las mitocondrias son vitales para la producción de energía a través de procesos de oxidación como la descarboxilación del ácido pirúvico y el ciclo de Krebs en la matriz, y la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa en la membrana interna. También realizan la β-oxidación de ácidos grasos y otras funciones como almacenamiento y síntesis de ácidos grasos. Localización: Están en el citoplasma de todas las células eucarióticas, abundan más en las células que necesitan más energía. LOS CLOROPLASTOS. Definición: Son orgánulos membranosos de forma ovalada y color verde porque contienen clorofila. Estructura: Los cloroplastos presentan una membrana externa y una interna con proteínas transportadoras. Su interior contiene tilacoides, discos apilados formando granas, con pigmentos y proteínas fotosintéticas. El estroma contiene enzimas, ribosomas de 70 S, ADN circular y gránulos de almidón, facilitando la fotosíntesis en las células vegetales. Función: En las membranas de los tilacoides tiene lugar la fotolisis del agua, la fotofosforilación y la fotorreducción, procesos que constituyen la fase luminosa de la fotosíntesis; y en el estroma ocurre la fase oscura de la fotosíntesis donde se transforma el CO2 en glucosa. Localización: están solamente en el citoplasma de las células vegetales autótrofas. 2.2.4. ORGÁNULOS MEMBRANA SIMPLE: peroxisomas, retículo endoplasmático, Complejo de Golgi, lisosomas y vacuolas. . a).- SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS: a.1).- RETÍCULO RUGOSO: Definición y Estructura: Es una red de membranas que forman un conjunto de cavidades aplanadas llamadas sáculos. En la parte exterior tiene ribosomas adosados (por eso se llama “rugoso”). Función: El retículo endoplasmático rugoso (RER) tiene diversas funciones. Las proteínas sintetizadas en los ribosomas pueden ingresar al RER a través de canales, donde pueden ser modificadas, como mediante glucosilación. Aquí se almacenan y se transportan hacia otras partes de la célula mediante vesículas. Localización: El RER se extiende por el citoplasma y se conecta con la envoltura nuclear y el retículo endoplasmático liso, siendo prominente en células que producen muchas proteínas, como las células secretoras del aparato digestivo. a,2).- RETÍCULO LISO: Definición y Estructura: Es una red de membranas que forman una serie de tubos ramificados, no tiene ribosomas adosados. Funciones: El aparato de Golgi sintetiza lípidos como colesterol, fosfolípidos y glucolípidos, los cuales son transportados a través de vesículas a otras partes celulares. Además, desintoxica sustancias tóxicas mediante su oxidación y eliminación, libera glucosa a partir de glucógeno en las células hepáticas y libera calcio en las células musculares para la contracción. Localización: Se encuentra en gran parte del citoplasma, asociado al retículo endoplasmático rugoso. Es más prominente en células altamente lipogénicas, como las del hígado, ovarios y testículos a,3).- APARATO DE GOLGI: Definición y Estructura: Es un orgánulo que está constituido por cisternas y vesículas dispuestas en dictiosomas. Presenta una polarización estructural con una cara proximal (cis) que recibe vesículas del retículo endoplasmático y una distal (trans) donde se separan las vesículas de secreción, facilitando así la modificación y transporte de proteínas y lípidos. Funciones: En el aparato de Golgi se sintetizan glúcidos y se modifican lípidos y proteínas del retículo endoplasmático mediante glucosilación.

Estos compuestos son transportados en vesículas a la membrana plasmática, al medio extracelular o forman lisosomas, manteniéndose en el citoplasma Localización: El aparato de Golgi suele estar cerca del núcleo y abunda en células secretoras. PROCESO SECRECIÓN PROTEÍNAS: La secreción de proteínas comienza en el núcleo, donde la información genética se transcribe a ARNm. Este ARNm se traslada al citoplasma y se une a los ribosomas para sintetizar las proteínas, las cuales se almacenan en el retículo endoplasmático rugoso. Luego, son transportadas al complejo de Golgi, donde pueden ser modificadas por glucosilación y empacadas en vesículas de secreción para salir de la célula. b).- ORGÁNULOS MEMBRANOSOS: b,1).– LISOSOMAS: Definición: Son vesículas que hay en el citoplasma y contienen gran cantidad de enzimas hidrolasas. Origen: Las enzimas se fabrican en el retículo endoplasmático rugoso, pasan al aparato de Golgi, se activan y se introducen en las vesículas que constituyen los lisosomas. Estructura: Están formados por una membrana recubierta internamente por una capa de glucoproteínas que impiden que las propias enzimas la destruyan. Funciones: Funcionan al digerir materia orgánica, descomponiéndola en moléculas pequeñas. La heterofagia implica la digestión de sustancias del exterior, mientras que la autofagia involucra la digestión de moléculas y orgánulos celulares. b,2).- PEROXISOMAS: Definición y Estructura: Son vesículas esféricas que hay en el citoplasma, formadas por una membrana. Contienen enzimas oxidasas y también la catalasa, que a veces se ven cristalizadas al microscopio. Función: Los peroxisomas degradan sustancias como ácidos grasos por oxidación, produciendo H2O2, que la catalasa descompone en H2O y O2. Además, eliminan sustancias tóxicas mediante oxidación. b,3).- VACUOLAS: Definición y Estructura: Son cavidades que hay en el citoplasma, rodeadas de una membrana. En las células vegetales son grandes, y si están presentes en las células animales son pequeñas y se les suele llamar vesículas. Función: Almacenan sustancias de muchos tipos. En vegetales también se llenan o vacían de agua para mantener constante la concentración del citoplasma. 2.2.6. NÚCLEO: a).- EL NÚCLEO INTERFÁSICO: a,1).- ENVOLTURA NUCLEAR: Definición: Es una doble membrana que rodea al contenido del núcleo y comunica con el retículo endoplasmático rugoso o liso. Composición química: Es semejante a las demás membranas, tiene fosfolípidos, colesterol y proteínas. Estructura: La envoltura nuclear tiene una membrana externa con ribosomas, un espacio intermembranoso y una membrana interna con lámina fibrosa. Los poros nucleares permiten el paso de sustancias y su número varía según la actividad celular, siendo mayor en células más activas. Funciones: Sirve de protección separando el contenido del núcleo del citoplasma. También regula el paso de sustancias que se transportan entre el núcleo y el citoplasma. a,2).- NUCLEOPLASMA: Definición: Es el medio interno que hay en el núcleo. Composición química: Es una disolución compuesta por agua, sales, glúcidos, lípidos, proteínas (y enzimas), nucleótidos y ácidos nucleicos. Función: El nucleoplasma es el medio en el que se realizan las reacciones metabólicas del núcleo (replicación del ADN, transcripción, maduración ARNm, etc). a,3).- NUCLEOLO: Definición Es una estructura esférica que se distingue dentro del núcleo, aunque a veces puede haber más de uno. Composición química y estructura: Está formado por fibras de ADN, ARN y proteínas. Función: En el nucleolo tiene lugar la síntesis de ARNr, que forma las subunidades de los ribosomas que después van al citoplasma. a,4).- CROMATINA: Definición: Es un gran conjunto de fibras compactas que se observan en el núcleo interfásico.  Composición química: Está formada por ADN y proteínas asociadas. Estructura del ADN: El ADN se empaqueta en células mediante proteínas llamadas histonas, formando unidades llamadas nucleosomas. Estos nucleosomas se unen para formar una estructura similar a un collar de perlas, que luego se enrolla en una forma de solenoide, creando la fibra de cromatina.

Función: La cromatina contiene la información genética para fabricar las proteínas de la célula. Tipos de cromatina: La eucromatina está formada por los sectores donde el ADN está extendido para que los genes puedan ser copiados o transcritos en ARN, la heterocromatina está formada por los sectores donde el ADN está condensado y no se transcribe. b).- EL NÚCLEO EN DIVISIÓN: Cuando el núcleo se va a dividir se desorganiza la envoltura nuclear y nucleolo que dejan de verse, al mismo tiempo la cromatina se pliega aún más formando los cromosomas. CROMOSOMAS: Definición: Son las fibras de ADN y proteínas asociadas que durante la división del núcleo presentan su máximo grado de empaquetamiento observándose como cromosomas. TEMA 8: 1. TRANSPORTE SIN DEFORMACIÓN DE LA MEMBRANA. Hay dos tipos de transporte a través de la membrana celular: pasivo, que no requiere energía, y activo, que sí la necesita. Las moléculas pequeñas o iones pueden atravesar la membrana sin alteración estructural.1.1 TRANSPORTE PASIVO: La difusión es el movimiento espontáneo de sustancias a favor de un gradiente, ya sea químico o eléctrico, desde una mayor concentración hacia una menor. El gradiente químico se basa en las concentraciones, el eléctrico en las cargas, y el electroquímico en ambas. 1.1.1 DIFUSIÓN SIMPLE: La difusión es un proceso pasivo donde las moléculas se mueven a favor del gradiente de concentración, sin requerir energía. Las sustancias liposolubles, como el oxígeno y el nitrógeno, atraviesan fácilmente la membrana celular debido a su afinidad con la bicapa lipídica. Moléculas polares pequeñas, como agua y urea, también pueden pasar si no tienen carga eléctrica. Este proceso es más rápido con una mayor diferencia de concentración, lipofilicidad y tamaño molecular reducido. Sin embargo, muchas sustancias liposolubles pueden causar intoxicaciones al penetrar la membrana con facilidad. La difusión juega un papel crucial en el equilibrio de sustancias en las células y es fundamental para procesos como el intercambio gaseoso en los pulmones y la absorción de nutrientes en el intestino. 1.1.2 DIFUSIÓN FACILITADA: La difusión facilitada permite el paso de sustancias a favor de los gradientes de concentración y/o eléctrico, sin gasto energético. Implica proteínas específicas en la membrana. Las proteínas de canal forman poros que abren temporalmente, permitiendo el paso de iones como sodio, potasio y calcio. La apertura puede ser regulada por voltaje o ligandos como hormonas. Por otro lado, las proteínas transportadoras específicas, llamadas permeasas, transportan moléculas polares sin carga más grandes como glúcidos y aminoácidos. Estas proteínas interactúan con la molécula a transportar, provocando un cambio conformacional reversible que libera la molécula al otro lado de la membrana. La difusión facilitada no solo depende de la diferencia de concentración, sino también del grado de saturación de las permeasas.1.2 TRANSPORTE ACTIVO: El transporte activo impulsa sustancias en contra de los gradientes de concentración y eléctrico, requiriendo energía obtenida de ATP. Proteínas transportadoras específicas, como la «bomba de sodio-potasio», utilizan esta energía para mover iones como Na+ hacia fuera de la célula y K+ hacia el interior, contra sus gradientes de concentración. Este proceso permite la entrada de aminoácidos, glucosa, etc. a la célula. Por ejemplo, la bomba de sodio-potasio bombea tres iones sodio al exterior y dos iones potasio al interior de la célula, utilizando la energía de la hidrólisis de ATP. Esto crea gradientes donde la concentración de Na+ es mayor fuera y la de K+ es mayor dentro de la célula, a pesar de las diferencias de concentración y carga. 2. TRANSPORTE CON DEFORMACIÓN DE LA MEMBRANA: La célula usa endocitosis para incorporar macromoléculas y microorganismos mediante la formación de vesículas membranosas. La clatrina ayuda a formar estas vesículas. En la exocitosis, las macromoléculas y pequeños cuerpos son expulsados al exterior celular al fusionarse la membrana de las vesículas con la membrana plasmática.

Estos procesos son cruciales para mantener el equilibrio y la funcionalidad celular. 2.1. Endocitosis: La endocitosis es la entrada de partículas grandes a la célula mediante vesículas 2.1.1- PINOCITOSIS: Ocurre con líquidos y pequeñas moléculas disueltas que hay en el exterior. La membrana plasmática se invagina  y las engloba formándose pequeñas vesículas pinocíticas.  2.1.2- FAGOCITOSIS: Es un proceso que utilizan determinadas células (amebas, leucocitos, macrófagos, etc.) por el que capturan partículas sólidas y de gran tamaño (macromoléculas, virus, bacterias) mediante unas prolongaciones llamadas  seudópodos que engloban a las partículas formándose un fagosoma. A este fagosoma se le unen lisosomas  originando la vacuola digestiva. 2.1.3- ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTOR:Se introducen hormonas, colesterol, proteínas y virus uniéndose a proteínas receptoras en la membrana. Los receptores se agrupan, induciendo la formación de una vesícula endocítica mediante la clatrina. Se inicia con la formación de una red de clatrina en la membrana. Luego, la invaginación se profundiza hasta formar una vesícula cerrada. Finalmente, la clatrina abandona la vesícula, regresando a la membrana. Digestión celular. Orgánulos implicados: La digestión implica que las enzimas transformen moléculas grandes en más pequeñas para su absorción en el citosol. La digestión celular ocurre dentro de las células e incluye la heterofagia, donde se digieren sustancias externas, y la autofagia, que es la destrucción de orgánulos celulares. En la heterofagia, las sustancias ingeridas se fusionan con lisosomas para la digestión. En la autofagia, los orgánulos celulares no funcionales son rodeados por una envoltura del retículo endoplásmico liso, formando un autofagosoma que se fusiona con lisosomas para su digestión. 2.2. Exocitosis: La exocitosis es la salida de moléculas que hay dentro de vesículas en la célula. En las células que realizan la  digestión intracelular, el lisosoma con las sustancias no digeridas se transforma en una vacuola fecal que se  fusiona con la membrana plasmática y se abre al exterior. La exocitosis también ocurre en el proceso de  secreción, en el que se abren al exterior las vesículas que tienen sustancias útiles producidas por la célula. TEMA 7: INTERFASE:Concepto: La interfase es la fase del ciclo celular donde no hay división. Durante esta etapa, ocurre la síntesis de ARNm y proteínas, permitiendo el crecimiento celular y la duplicación del material genético. Es la fase más larga del ciclo celular. Se establecen tres periodos: a) G1: Desde la formación celular hasta el inicio de la duplicación de ADN. Implica crecimiento y desarrollo, con células especializadas detenidas en G0. b) S: Replicación de ADN resultando en dos cromátidas idénticas. c) G2: Preparación para la mitosis, desde la finalización de la duplicación hasta la condensación de la cromatina.*MITOSIS:  Concepto: Es la división celular donde una célula madre produce dos células hijas con igual número de cromosomas. Incluye la división nuclear y citoplasmática. Todas las células somáticas derivan de una célula cigoto a través de múltiples mitosis. Aunque continua, se divide en etapas para su estudio .PROFASE. Se caracteriza por: – Condensación de la cromatina: Los cromosomas se vuelven visibles debido a la compactación del ADN, formando dos cromátidas unidas por el centrómero tras la replicación en la fase S. – Los centriolos, que se duplicaron en la tase G, comienzan a separarse hasta que se sitúan en polos opuestos de la célula. – A medida que se separan los centriolos, se forman entre ellos los microtúbulos polares, que constituyen el huso acromático o huso mitótico. En las células vegetales petales, al carecer de centríolos. Los microtúbulos del huso se organizan a partir de dos zonas más densas del citoplasma (centro organizador de microtúbulos: COM) situadas en los polos de la célula. – La membrana nuclear y el nucléolo desaparecen. – Al final los cromosomas se unen al huso acromático mediante cinetocoros y microtúbulos cinotécnicos. En células vegetales, el huso se forma sin centríolos desde el centro organizador de microtúbulos. METAFASE: En esta fase es cuando mejor se visualizan los cromosomas, ya que alcanzan su máximo grado de empaquetamiento

. Durante la metafase, los microtúbulos cinetocóricos se alargan, por polimerización, y empujan a los cromosomas hasta situarlos en el plano ecuatorial del huso, donde forman la placa ecuatorial o metafásica. ANAFASE: Es una etapa muy corta, que comienza cuando las dos cromátidas de cada cromosoma se separan, lo cual ocurre simultáneamente en todos los cromosomas. Cada cromátida que ya es cromosoma hijo o cromosoma anafásico, se desplaza hacia polos opuestos por acortamiento (por despolimerización) de los microtúbulos cinetocóricos. La anafase termina cuando los cromosomas llegan a los polos.TELOFASE: Es la fase final de la mitosis y se caracteriza por: – La desaparición de los microtúbulos cromosómicos, una vez que los cromosoma hijos han alcanzado los polos. Los cromosomas comienzan a descondensarse, con lo que dejan de ser visibles.- La membrana nuclear reaparece alrededor de cada grupo de cromosomas. Esta membrana se forma a partir del retículo endoplásmico y también de los restos de la envoltura nuclear de la célula madre. – Aparecen de nuevo los nucléolos MEIOSIS. En la reproducción sexual, gametos (óvulos y espermatozoides) fusionan células, originando un zigoto con el doble de cromosomas. Para evitar que el número cromosómico se duplique cada generación, la meiosis divide una célula diploide en cuatro células haploides, con la mitad de cromosomas. Previo a la meiosis, el ADN se replica y cada cromátida forma una gemela. Luego, dos divisiones sucesivas separan las cromátidas sin duplicar el material genético. Este proceso garantiza la formación de gametos con el número correcto de cromosomas, esencial para la variabilidad genética y la perpetuación de la especie. Estas divisiones se denominan: En la primera división meiótica, los cromosomas homólogos se separan, generando núcleos hijos con un cromosoma de cada par. Esto contribuye a la variabilidad genética. En la segunda división meiótica, las cromátidas hermanas se distribuyen entre los núcleos hijos.PRIMERA DIVISIÓN: Consta de las siguientes fases: a).- Profase I. Se divide, a su vez, en cinco subfases, en las que ocurre lo siguiente: a,1).- Leptoteno. El ADN se espiriliza y se van haciendo visibles los cromosomas. a,2).- Zigoteno. Se produce un apareamiento longitudinal y completo de los cromosomas homólogos entre sí, formándose unas estructuras llamadas bivalentes (todavía no se distinguen las cromátidas). a,3).- Paquiteno. Tiene lugar el sobrecruzamiento que es un intercambio de segmentos entre las cromátidas de los cromosomas homólogos apareados. Esto ocurre al azar y da lugar a la recombinación genética. a,4).- Diploteno. Los cromosomas homólogos se empiezan a separar, aunque todavía están unidos por los quiasmas (lugares por donde se ha producido el sobrecruzamiento). a,5).- Diacinesis. Al alcanzar los cromosomas su máxima condensación ya se distinguen las cuatro cromátidas de cada grupo (tétrada). Desaparece envoltura nuclear y el nucleolo. Se observa el huso acromático. b).- Metafase I. Los grupos de cromosomas o tétradas se sitúan en plano ecuatorial de la célula. c).- Anafase I. Se produce la segregación cromosómica que es la separación de los cromosomas (cada uno con dos cromátidas que ya no son idénticas) de cada par de homólogos, los cuales se reparten al azar dirigiéndose hacia los polos celulares. d).- Telofase I.Llos cromosomas se mueven hacia los polos y se forman las envolturas nucleares y los nucleolos. Esto resulta en la reducción a la mitad del ADN del núcleo. Los dos núcleos resultantes son haploides, cada uno con un cromosoma de cada par, y cada cromosoma tiene dos cromátidas unidas. Finalmente, se forman dos células hijas haploides. INTERFASE: Esta breve interfase es diferente a las demás porque no en ella no se duplica el ADN. SEGUNDA DIVISIÓN: MITOSIS. FINALIDAD MITOSIS: La finalidad de la mitosis es la reproducción celular para el crecimiento, la reparación y el reemplazo de células somáticas en organismos multicelulares. FINALIDAD MEIOSIS: La finalidad de la meiosis es la producción de gametos (células sexuales) con la reducción del número de cromosomas a la mitad, asegurando la variabilidad genética en la descendencia.