Estructura y Función de los Organelos Celulares

El Flagelo: Sección Transversal

  • Microtúbulos
  • Membrana plasmática
  • Cuerpo basal
  • Doblete externo de microtúbulos
  • Brazos de dineína
  • Microtúbulos centrales
  • Proteínas entre los dobletes
  • Rayo radial

Retículo Endoplasmático (RE)

  • RER (Retículo Endoplasmático Rugoso): Síntesis y procesamiento de proteínas.
  • REL (Retículo Endoplasmático Liso):
    • Síntesis de lípidos.
    • Detoxificación.
    • Almacén de Ca2+ en músculos.
    • Almacén de glucosa.

Aparato de Golgi

Distribución y procesamiento de proteínas.

Lisosomas: Digestión Celular y Autofagia

Los lisosomas son responsables de la digestión celular y la autofagia.

Formación y Rutas de los Lisosomas Primarios y Secundarios

Los lisosomas primarios se desprenden del complejo de Golgi y pueden seguir varias rutas:

  1. Exocitosis: Transporte de las enzimas al exterior.
  2. Fagocitosis: Formación de lisosomas fágicos para la digestión de orgánulos.
  3. Autolisis: Destrucción de la propia célula.

Peroxisomas

Regulación metabólica y control de los radicales libres.

Mitocondria

Central energética de la célula.

Organización del Material Genético

Empaquetamiento del ADN: De Nucleosomas a Cromosomas

  1. El ADN se une a histonas formando nucleosomas.
  2. Los nucleosomas forman “cuentas” sobre una hebra de ADN.
  3. Los nucleosomas se empaquetan en una espiral que se enrolla en otra espiral y así sucesivamente.
  4. Las espirales se pliegan formando asas.
  5. Las asas se enrollan y forman cromosomas.
  6. Un cromosoma en metafase tiene forma de “X”.

Anomalías Genéticas Humanas

  • Cromosomas no sexuales (autosomas): Variaciones cromosómicas numéricas y estructurales.
  • Cromosomas sexuales: Variaciones cromosómicas numéricas.

Componentes de los Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos están compuestos por:

  • Grupo fosfato
  • Pentosa
  • Base nitrogenada

Entre estos componentes se forma el enlace fosfodiéster.

Genomas: Procariota vs. Eucariota

Genoma Procariota

  • Doble hebra de ADN circular y única, formando un nucleoide.
  • Genes policistrónicos.
  • Genes continuos sin segmentos internos no codificantes.

Genoma Eucariota

  • Doble hebra de ADN lineal y múltiple, protegido dentro del núcleo.
  • Genes monocistrónicos.
  • Genes discontinuos (con intrones y exones).

Replicación y Síntesis de Macromoléculas

Síntesis de ADN: Proceso Semiconservativo

El ADN actúa como molde en la duplicación, donde el nucleótido Adenina (A) se aparea con Timina (T), y Guanina (G) con Citosina (C).

La síntesis de ADN es un proceso en el que se preserva la identidad génica inalterada.

Replicación del ADN Procariota

  • ADN de doble hélice.
  • Replicación del ADN en el cromosoma bacteriano.
  • Formación de ADN nuevo.

Replicación del ADN Eucariota

Características:

  • Doble hélice.
  • Múltiples orígenes de replicación.
  • Formación de ADN nuevo.

Etapas:

  1. Formación de burbujas de replicación.
  2. Extensión de los replicones, generando nuevos filamentos de ADN.
  3. Replicación completada.

Enzimas Clave en la Replicación del ADN

  • Helicasa: Rompe las uniones de puente de hidrógeno y desenrolla la doble hélice.
  • Proteínas de unión a cadena sencilla (SSB): Mantienen las cadenas separadas.
  • ADN Polimerasa: Sintetiza la nueva cadena en dirección 5′ a 3′.

Síntesis de Proteínas: Formación del Enlace Peptídico

En la síntesis de proteínas, el enlace peptídico se forma entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo del aminoácido siguiente.

Ciclo Celular y División

Fases del Ciclo Celular

  • Fase G1: Crecimiento celular y preparación para la replicación del ADN.
  • Fase S: Síntesis y replicación del ADN.
  • Fase G2: Crecimiento celular y preparación para la mitosis.
  • Fase M (Mitosis): Ocurre la división celular, donde los cromosomas se separan y se mantiene la ploidía.

La Mitosis: Multiplicación Celular Somática

La mitosis es la división celular que permite la multiplicación celular, manteniendo la dotación cromosómica (ploidía) y la información genética (identidad molecular) de la célula en cada generación, sin alteraciones. Para ello, requiere obligadamente la duplicación previa del ADN en el período S de la interfase. Este tipo de división celular somática es el proceso por el cual los tejidos se forman, crecen, se reparan y se regeneran.

Etapas de la Mitosis

  • Profase: Condensación de la cromatina; formación del huso mitótico; separación de los centriolos a los polos opuestos; desaparece la membrana nuclear y el nucléolo; se forman los cinetocoros en los centrómeros.
  • Metafase: Los cromosomas alcanzan el grado máximo de condensación; el huso mitótico se extiende entre los dos polos; se forma la placa ecuatorial o metafásica.
  • Anafase: Las cromátidas de cada cromosoma se separan hacia polos opuestos; concluye cuando las cromátidas llegan a los polos.
  • Telofase: Los nucléolos reaparecen y los cromosomas empiezan a descondensarse; la membrana nuclear reaparece en cada polo.

Citocinesis

  • Animal: Estrangulación del citoplasma (formación de un surco de división).
  • Vegetal: No existe estrangulamiento; formación de una placa celular.

Meiosis y Reproducción Sexual

La reproducción sexual requiere de la meiosis como división celular en las líneas germinales de las gónadas para la formación de gametos.

Recombinación Genética

  • Entrecruzamiento (Crossing Over): Ocurre durante la profase I de la meiosis.
  • Permutación cromosómica (Segregación independiente): Ocurre durante la metafase I de la meiosis.

Comparación entre Mitosis y Meiosis

Mitosis

  • Ocurre en células somáticas.
  • Origina 2 células hijas.
  • Número de cromosomas: 2n (diploide).
  • No hay apareamiento de cromosomas homólogos.
  • No hay entrecruzamiento (crossing over).
  • Los centrómeros se dividen en anafase.
  • Proceso conservativo (mantiene la información genética).
  • Una sola división celular después de la fase S.

Meiosis

  • Ocurre en células germinales (sexuales).
  • Origina 4 células hijas.
  • Número de cromosomas: n (haploide).
  • La sinapsis de cromosomas homólogos ocurre en profase I.
  • Al menos un entrecruzamiento (crossing over) por par de homólogos.
  • Los centrómeros se dividen en anafase II.
  • Proceso que promueve la variabilidad genética.
  • Una sola replicación del ADN en la fase S, seguida de dos divisiones celulares.

Regulación y Destino Celular

Control del Ciclo Celular

  • Proteínas reguladoras: Ciclinas y Quinasas Dependientes de Ciclinas (CDK).
  • Las ciclinas y CDK forman complejos activos que regulan la progresión del ciclo.

Rutas Alternativas de Desarrollo y Muerte Celular

Durante su ciclo de vida, una célula puede responder a factores externos y/o internos que determinan su destino, con distintas implicaciones fisiológicas. Los principales tipos de muerte celular son la necrosis y la apoptosis (muerte celular programada).

También existen inductores de daño celular que pueden conducir a la célula a su muerte, ya sea por necrosis o a través de la apoptosis, mediante mecanismos específicos y de distinta relevancia fisiológica.