Unidad 1La célula como unidad de vida
1.1Qué problema resuelve una célula
Toda la biología celular se entiende mejor si se arranca por una pregunta de ingeniería: ¿por qué la vida se organizó en compartimentos? La respuesta tiene que ver con la escala. Las moléculas se mueven por difusión, que es el desplazamiento al azar de las partículas desde donde hay más hacia donde hay menos. Ese mecanismo es rapidísimo en distancias cortas —una molécula recorre un micrón en menos de un milisegundo— y desesperadamente lento en distancias largas: el mismo desplazamiento a lo largo de un centímetro tarda horas.
La consecuencia es directa. Un organismo no puede depender de la difusión para llevar oxígeno del aire a una célula del hígado. Necesita un medio interno separado del externo, con transporte dirigido y con control sobre qué entra y qué sale. Eso es exactamente lo que hace una membrana: no separa por separar, sino que crea las condiciones para que adentro pase algo distinto de lo que pasa afuera.
La membrana no es una pared: es un filtro con criterio. Todo lo que viene después —transporte, metabolismo, señalización, división— son variaciones sobre la misma pregunta: quién decide qué cruza, y a costa de qué.
Conviene fijar el orden de magnitud desde el principio, porque en el parcial se pregunta. Una bacteria mide entre 1 y 5 micrones. Una célula animal típica, entre 10 y 30. Un óvulo humano llega a 100 micrones y se ve a simple vista si uno sabe dónde mirar. Entre la bacteria y la célula animal hay un factor de diez en longitud, que es mil veces más volumen: por eso una eucariota necesita orgánulos y una procariota se arregla sin ellos.
1.2La teoría celular y cómo se llegó a ella
La teoría celular no apareció de golpe: se armó en casi dos siglos, y cada pieza costó una discusión. Vale seguir la cronología porque muestra que el aporte más importante fue también el último y el menos vistoso.
El aporte de Virchow parece un detalle y cambia todo. Si toda célula viene de otra célula, la generación espontánea queda descartada de raíz, la herencia pasa a ser un problema de continuidad material, y el cáncer se vuelve un problema de división mal regulada y no de aparición de algo nuevo. Ese enunciado de cuatro palabras reorganizó la medicina.
1.3Procariotas y eucariotas
La división más profunda del mundo vivo no es entre plantas y animales, ni entre unicelulares y pluricelulares: es entre células sin núcleo y células con núcleo. Todo lo demás son variaciones dentro de esos dos planes.
Procariota
- Sin núcleo: el ADN flota en el citoplasma
- Sin orgánulos con membrana
- ADN circular, en una sola molécula
- Ribosomas 70S, más chicos
- 1 a 5 micrones
- Bacterias y arqueas
Eucariota
- Núcleo con doble membrana
- Mitocondrias, retículo, Golgi, lisosomas
- ADN lineal, en varios cromosomas
- Ribosomas 80S
- 10 a 100 micrones
- Protistas, hongos, plantas, animales
«Las procariotas no tienen orgánulos» es falso si se lo dice así. Sí tienen ribosomas, que son orgánulos. Lo que no tienen es orgánulos rodeados por membrana. La diferencia parece de detalle y es la que define el grupo.
Repaso de la Unidad 1
Contestalas de memoria antes de mirar. Si una no sale, volvé a esa parte.
¿Por qué se dice que Hooke no vio realmente una célula?
Porque el corcho es tejido muerto: lo que Hooke observó fueron las paredes celulares vacías de células vegetales que ya no estaban. Vio el continente, no el contenido. Recién Leeuwenhoek, nueve años después, vio células vivas.Una célula tiene ribosomas, pared celular y su ADN suelto en el citoplasma. ¿Procariota o eucariota, y por qué?
Procariota. El dato que decide es el ADN suelto, sin envoltura nuclear. La pared celular no alcanza para decidir —las plantas y los hongos también tienen— y los ribosomas los tienen las dos.
Unidad 2La membrana y el transporte
2.1Cómo está hecha la membrana
La membrana plasmática es una bicapa de fosfolípidos. Cada fosfolípido tiene una cabeza con fosfato, que es polar y se lleva bien con el agua, y dos colas de ácidos grasos, que son apolares y la rechazan. Puestos en agua, se acomodan solos: las cabezas hacia afuera, tocando el agua de los dos lados, y las colas escondidas hacia adentro. Nadie las ordena: la disposición es el resultado de minimizar el contacto entre las colas y el agua.
Ese detalle explica por qué la membrana se cierra sobre sí misma formando vesículas y por qué se repara sola cuando se perfora: un borde libre deja colas expuestas al agua, que es justamente lo que el sistema evita.
- Fosfolípidos: la estructura básica, en dos capas enfrentadas.
- Colesterol: se intercala entre las colas y regula la fluidez; sin él la membrana sería demasiado rígida al frío y demasiado floja al calor.
- Proteínas integrales: atraviesan la bicapa de lado a lado y son las que dejan pasar lo que la bicapa sola no dejaría.
- Proteínas periféricas: se apoyan en una cara sin atravesarla.
- Glucocálix: cadenas de azúcares hacia el exterior, que dan identidad a la célula y permiten que otras la reconozcan.
El nombre técnico del conjunto es modelo de mosaico fluido, propuesto por Singer y Nicolson en 1972. «Mosaico» por las proteínas repartidas como teselas; «fluido» porque nada está clavado: los componentes se desplazan lateralmente dentro del plano de la membrana.
2.2Transporte pasivo y activo
Hay una sola pregunta que separa los dos grandes tipos de transporte: ¿la célula pone energía o no? Y esa pregunta se contesta mirando otra: si la sustancia va a favor o en contra de su gradiente.
Transporte pasivo
- No gasta ATP
- A favor del gradiente
- Difusión simple y facilitada
- Ósmosis, para el agua
- Se frena solo al igualarse
- La célula no decide nada
Transporte activo
- Gasta ATP
- En contra del gradiente
- Bomba sodio-potasio
- Endocitosis y exocitosis
- Sostiene la diferencia sin límite
- La célula elige la dirección
| Mecanismo | ¿Energía? | Qué mueve | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Difusión simple | No | Moléculas chicas y apolares | O₂, CO₂, esteroides |
| Difusión facilitada | No | Polares o con carga, por proteína | Glucosa por GLUT |
| Ósmosis | No | Sólo agua, por acuaporinas | Reabsorción renal |
| Transporte activo primario | ATP directo | Iones contra gradiente | Bomba Na⁺/K⁺ |
| Transporte activo secundario | Gradiente ya creado | Aprovecha el de otro ion | Cotransporte Na⁺/glucosa |
| Endocitosis | Sí | Partículas grandes hacia adentro | Fagocitosis de un macrófago |
| Exocitosis | Sí | Contenido de vesículas hacia afuera | Liberación de neurotransmisores |
Por cada ATP que consume, saca 3 Na⁺ y mete 2 K⁺. Como saca tres cargas positivas y mete dos, deja el interior más negativo: ésa es la base del potencial de membrana, y por lo tanto del impulso nervioso.
Consume cerca del 20 % de todo el ATP de una célula en reposo, y hasta el 70 % en una neurona. Mantener un gradiente es caro y no se paga una sola vez: se paga todo el tiempo.
2.3Ósmosis y los tres medios
La ósmosis es difusión de agua a través de una membrana semipermeable, siempre desde la solución más diluida hacia la más concentrada. La confusión habitual viene de olvidar que el agua se mueve hacia donde hay más soluto, no hacia donde hay más agua — que es lo mismo dicho al revés, pero se recuerda peor.
En una célula animal el desenlace en medio hipotónico es la lisis: la membrana no aguanta y estalla. Una célula vegetal, en cambio, tiene pared celular: el agua entra, la vacuola se llena, y la pared frena la expansión generando turgencia, que es lo que mantiene erguida a una planta. Por eso una planta sin agua se marchita y un glóbulo rojo en agua destilada se rompe.
Repaso de la Unidad 2
Contestalas de memoria antes de mirar. Si una no sale, volvé a esa parte.
Una célula deja de producir ATP. ¿Qué tipo de transporte se detiene primero y qué pasa con el resto?
Se detiene el activo, de inmediato. La difusión simple, la facilitada y la ósmosis siguen funcionando mientras haya gradiente, porque no dependen de energía: se frenan solas cuando las concentraciones se igualan. Al parar la bomba Na⁺/K⁺ se pierde el potencial de membrana, entra sodio, entra agua detrás por ósmosis, y la célula se hincha.
Unidad 3Los orgánulos y el trabajo repartido
3.1El mapa de la célula
Una célula eucariota no es una bolsa con cosas adentro: es un taller con estaciones especializadas, donde el producto de una es el insumo de la siguiente. Conviene aprenderla por funciones y no por lista de nombres, porque la lista se olvida y la función se deduce.
Control
- Núcleo
- Nucléolo
- ADN y cromatina
Producción
- Ribosomas
- Retículo rugoso
- Retículo liso
Empaque y envío
- Aparato de Golgi
- Vesículas de transporte
Energía
- Mitocondria
- Cloroplasto (sólo vegetal)
Reciclaje
- Lisosomas
- Peroxisomas
Forma y movimiento
- Citoesqueleto
- Centríolos
- Cilios y flagelos
3.2Quién hace qué
| Orgánulo | Función | Dato que se pregunta |
|---|---|---|
| Núcleo | Guarda el ADN y dirige la síntesis de proteínas | Doble membrana con poros nucleares |
| Nucléolo | Fabrica los ribosomas | No tiene membrana propia |
| Ribosoma | Traduce el ARN mensajero a proteína | Libre o adherido al retículo rugoso |
| Retículo rugoso | Pliega y modifica proteínas | Rugoso por los ribosomas pegados |
| Retículo liso | Sintetiza lípidos y detoxifica | Abundante en el hígado |
| Aparato de Golgi | Corrige, etiqueta y despacha | Tiene cara cis de entrada y trans de salida |
| Lisosoma | Digiere con enzimas hidrolíticas | pH interno ácido, cerca de 5 |
| Mitocondria | Respiración celular: produce ATP | Doble membrana y ADN propio |
| Peroxisoma | Neutraliza peróxido de hidrógeno | Usa la enzima catalasa |
Por la teoría endosimbiótica, propuesta por Lynn Margulis en 1967. Una célula grande habría fagocitado a una bacteria aeróbica sin digerirla, y las dos terminaron conviviendo.
Las pruebas son fuertes y conviene sabérselas: doble membrana (la externa sería la vesícula del que la engulló), ADN circular como el bacteriano, ribosomas 70S de tipo procariota, y se divide por fisión binaria, independiente de la división de la célula. El mismo argumento vale para el cloroplasto.
3.3La ruta de una proteína
Seguir una proteína desde que se ordena hasta que sale es la mejor forma de entender por qué los orgánulos están donde están. Cada paso agrega algo, y cada paso puede fallar.
Repaso de la Unidad 3
Contestalas de memoria antes de mirar. Si una no sale, volvé a esa parte.
Una célula del páncreas que secreta insulina, ¿qué orgánulos va a tener especialmente desarrollados y por qué?
Retículo endoplasmático rugoso y aparato de Golgi, los dos muy abundantes. La insulina es una proteína de exportación: tiene que sintetizarse con ribosomas adheridos al retículo, plegarse ahí, pasar por el Golgi para su procesamiento final y salir en vesículas por exocitosis. También tendrá muchas mitocondrias, porque toda esa cadena consume ATP.
Unidad 4El metabolismo energético
4.1El ATP como moneda
La célula no usa directamente la energía de los alimentos: la convierte primero en una moneda común, el ATP (adenosín trifosfato). La comparación con la moneda es exacta, porque la ventaja es la misma: un solo intermediario que sirve para pagar cualquier cosa, en vez de un trueque distinto para cada proceso.
La energía está en los enlaces entre los grupos fosfato. Al romperse el último enlace, el ATP pasa a ADP más un fosfato libre y se liberan unas 7,3 kilocalorías por mol. El proceso es reversible: la célula vuelve a armar ATP a partir de ADP usando la energía de la oxidación de nutrientes. Una célula recicla su propio peso en ATP varias veces por día — no lo almacena, lo fabrica a medida que lo gasta.
El ATP no es una reserva de energía a largo plazo: eso son los lípidos y el glucógeno. El ATP es de uso inmediato y dura segundos. Confundirlo es un error clásico: la reserva se guarda en la despensa, la moneda se lleva en el bolsillo.
4.2Respiración celular
La respiración celular es la oxidación completa de la glucosa para obtener ATP. Ocurre en tres etapas, y cada una pasa en un lugar distinto de la célula — dato que conviene tener presente porque es lo que más se pregunta.
| Etapa | Dónde ocurre | ¿Necesita O₂? | ATP neto |
|---|---|---|---|
| Glucólisis | Citoplasma | No | 2 ATP |
| Ciclo de Krebs | Matriz mitocondrial | Sí, indirectamente | 2 ATP |
| Cadena respiratoria | Crestas mitocondriales | Sí, es el aceptor final | ≈ 32-34 ATP |
El balance total ronda los 36 a 38 ATP por molécula de glucosa, y el número exacto varía según el tejido y el libro. Lo que sí es fijo, y es lo que hay que entender: la enorme mayoría del ATP sale de la última etapa, la que necesita oxígeno. Por eso sin oxígeno el rendimiento se desploma a apenas 2 ATP.
Repaso de la Unidad 4
Contestalas de memoria antes de mirar. Si una no sale, volvé a esa parte.
¿Por qué la fermentación produce tan poco ATP comparada con la respiración?
Porque no oxida la glucosa por completo. La fermentación se queda en la glucólisis y produce 2 ATP netos; la respiración sigue con Krebs y la cadena respiratoria y llega a unos 36. Además, la función de la fermentación no es producir ATP sino regenerar el NAD⁺ para que la glucólisis pueda seguir funcionando sin oxígeno.
Unidad 5El ciclo celular y la división
5.1Las fases del ciclo
La división es la parte visible y la más corta. La célula pasa la mayor parte de su vida en interfase, que no es un descanso sino el período de mayor actividad: crece, duplica sus orgánulos y copia todo su ADN.
- G₁: la célula crece y sintetiza proteínas. Acá se decide si va a dividirse o no.
- S: se replica el ADN. Cada cromosoma pasa a tener dos cromátidas hermanas idénticas.
- G₂: se prepara para dividirse y se revisa que la copia haya salido bien.
- M: mitosis y citocinesis. Es la fase más corta de todas.
El ciclo tiene tres checkpoints que funcionan como semáforos: al final de G₁ (¿el ambiente es favorable y la célula creció lo suficiente?), al final de G₂ (¿se copió todo el ADN sin errores?) y en metafase (¿todos los cromosomas están enganchados al huso?).
Cuando esos controles fallan, la célula se divide con daño acumulado. Ése es el mecanismo de fondo del cáncer, y es la razón por la que el gen p53 —que frena el ciclo cuando detecta daño— es el más frecuentemente mutado en tumores humanos.
Hay además un estado fuera del ciclo, G₀, al que entran las células que dejan de dividirse. Algunas pueden volver si reciben la señal correcta —una célula hepática, por ejemplo—. Otras entran para siempre: las neuronas y las fibras musculares cardíacas. Eso explica por qué el hígado se regenera después de una lesión y el corazón no.
5.2Mitosis paso a paso
La mitosis reparte el material genético duplicado en dos núcleos idénticos. Son cuatro fases y conviene aprenderlas por lo que le pasa a los cromosomas en cada una, no por el nombre.
La citocinesis no es una fase de la mitosis: es lo que pasa después, cuando se divide el citoplasma. La mitosis reparte el núcleo; la citocinesis reparte la célula. Son procesos separados, y de hecho pueden ocurrir uno sin el otro: una fibra muscular tiene muchos núcleos porque hubo mitosis sin citocinesis.
La citocinesis además difiere según el tipo de célula. En la animal se forma un anillo contráctil de actina y miosina que estrangula la célula desde afuera hacia adentro. En la vegetal eso es imposible por la pared celular, así que se construye un tabique —la placa celular— desde el centro hacia afuera.
5.3Mitosis y meiosis
Mitosis
- Una división
- 2 células hijas
- Idénticas a la madre
- Se conserva el número (2n → 2n)
- Células somáticas
- Crecimiento y reparación
Meiosis
- Dos divisiones seguidas
- 4 células hijas
- Genéticamente distintas
- Se reduce a la mitad (2n → n)
- Células germinales
- Formación de gametos
La variabilidad que introduce la meiosis viene de dos mecanismos y conviene no confundirlos. El entrecruzamiento o crossing over ocurre en profase I: los cromosomas homólogos se aparean e intercambian fragmentos, así que una cromátida termina con trozos de los dos progenitores. La segregación independiente ocurre en metafase I: cada par de homólogos se orienta al azar, con lo cual las combinaciones posibles son 2 elevado a 23 en el ser humano — más de ocho millones, antes incluso de contar el entrecruzamiento.
Repaso de la Unidad 5
Contestalas de memoria antes de mirar. Si una no sale, volvé a esa parte.
¿En qué fase se separan las cromátidas hermanas y qué las movía?
En la anafase. Las fibras del huso mitótico, unidas a los cinetocoros de cada cromátida, se acortan y arrastran una copia hacia cada polo. Es el momento en que cada polo pasa a tener un juego completo de cromosomas.Una célula humana entra en meiosis. ¿Cuántos cromosomas tiene cada una de las cuatro células resultantes?
23, la mitad de los 46 de la célula original. Ésa es la razón de ser de la meiosis: si los gametos conservaran 46, la fecundación daría 92 y el número se duplicaría en cada generación.
Unidad 6Del ADN a la proteína
6.1La estructura del ADN
El ADN es una doble hélice formada por dos cadenas de nucleótidos enfrentadas. Cada nucleótido tiene tres partes: un azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada. La información está en el orden de las bases, y nada más que ahí: el azúcar y el fosfato son siempre iguales y forman el esqueleto.
- Adenina se aparea siempre con timina, por dos puentes de hidrógeno.
- Citosina se aparea siempre con guanina, por tres puentes.
- Las cadenas son antiparalelas: una va 5'→3' y la otra 3'→5'.
- Complementariedad: conociendo una cadena se deduce la otra, y ésa es la clave de que el ADN pueda copiarse.
Que el par C-G tenga tres puentes y el A-T sólo dos no es un dato de adorno: las regiones ricas en C-G son más difíciles de separar, y por eso hace falta más temperatura para desnaturalizarlas. Es lo que se aprovecha en la PCR al diseñar los cebadores.
6.2Transcripción y traducción
El dogma central de la biología molecular resume el flujo de la información: el ADN se transcribe a ARN y el ARN se traduce a proteína. Es una simplificación —hay retrovirus que van al revés con la transcriptasa inversa— pero describe bien el camino habitual.
La traducción se hace leyendo codones: grupos de tres bases, cada uno de los cuales especifica un aminoácido. Con cuatro bases posibles hay 64 codones para sólo 20 aminoácidos, así que el código es degenerado — varios codones distintos codifican el mismo aminoácido. Eso no es un desperdicio: le da al sistema tolerancia frente a mutaciones puntuales, porque muchos cambios de una sola base no alteran la proteína resultante.
AUG es el codón de inicio y además codifica metionina: toda proteína empieza con ese aminoácido, aunque después se lo recorte.
UAA, UAG y UGA son los codones de stop. No codifican ningún aminoácido: le indican al ribosoma que termine.
Repaso de la Unidad 6
Contestalas de memoria antes de mirar. Si una no sale, volvé a esa parte.
Si una cadena de ADN es 5'-ATGCCTAG-3', ¿cuál es su complementaria?
3'-TACGGATC-5', que escrita en el sentido convencional es 5'-CTAGGCAT-3'. A con T, T con A, G con C y C con G — y no hay que olvidar que la complementaria corre en sentido opuesto.¿Por qué una mutación que cambia una sola base puede no tener ningún efecto?
Porque el código genético es degenerado: varios codones codifican el mismo aminoácido. Si el cambio de base produce un codón sinónimo —por ejemplo, de GAA a GAG, que codifican los dos ácido glutámico—, la proteína sale idéntica. Se la llama mutación silenciosa.
Para consultarGlosario
Para medirtePreguntas de repaso
- ¿Por qué la difusión no alcanza en un organismo grande y qué la reemplaza?1.1
- ¿Cuál fue el aporte de Virchow y por qué reorganizó la medicina?1.2
- ¿Es cierto que las procariotas no tienen orgánulos? Justificá.1.3
- Explicá por qué la bicapa lipídica se forma sola en agua.2.1
- ¿Qué hace la bomba Na⁺/K⁺ y por qué deja el interior negativo?2.2
- Una célula vegetal y una animal en agua destilada: ¿qué le pasa a cada una?2.3
- Nombrá cuatro pruebas de la teoría endosimbiótica.3.2
- Seguí la ruta de una proteína de exportación desde el núcleo hasta afuera.3.3
- ¿Por qué el ATP no es una reserva energética?4.1
- ¿En qué etapa de la respiración se produce la mayor parte del ATP?4.2
- ¿Qué son los checkpoints y qué relación tienen con el cáncer?5.1
- ¿Por qué la citocinesis no es una fase de la mitosis?5.2
- Diferenciá entrecruzamiento de segregación independiente.5.3
- ¿Por qué el par C-G es más difícil de separar que el A-T?6.1
- ¿Qué significa que el código genético sea degenerado?6.2
¿Preferís estudiarlo en papel?
El resumen completo también está en PDF, listo para imprimir o leer sin conexión.
¿Se entendió?
Una pregunta de cada unidad. Elegí y te digo al toque si acertaste; si no, te llevo a la parte que conviene releer.
¿Por qué un organismo grande no puede depender sólo de la difusión?
La difusión es rapidísima en distancias cortas y ridícula en las largas. Por eso hizo falta un medio interno con transporte dirigido. Volver a la unidad 1
La bomba Na⁺/K⁺ saca 3 Na⁺ y mete 2 K⁺ por cada ATP. ¿Qué consecuencia tiene?
Saca tres cargas positivas y mete dos: el saldo deja el interior más negativo, y ésa es la base del potencial de membrana. Volver a la unidad 2
Una célula secreta muchas proteínas al exterior. ¿Qué orgánulos va a tener más desarrollados?
Toda proteína de exportación se sintetiza en el retículo rugoso, se procesa en el Golgi y sale en vesículas. Volver a la unidad 3
¿En qué etapa de la respiración celular se produce la mayor parte del ATP?
La glucólisis y Krebs aportan 2 ATP cada uno; la cadena respiratoria aporta unos 32. Por eso sin oxígeno el rendimiento se desploma. Volver a la unidad 4
¿Por qué la citocinesis NO es una fase de la mitosis?
La mitosis reparte el núcleo; la citocinesis reparte la célula. Tanto es así que puede haber mitosis sin citocinesis: por eso una fibra muscular tiene varios núcleos. Volver a la unidad 5
Una mutación cambia una base y la proteína sale idéntica. ¿Cómo se explica?
Hay 64 codones para 20 aminoácidos, así que varios son sinónimos. A ese cambio sin efecto se lo llama mutación silenciosa. Volver a la unidad 6
¿Te sirvió? Podemos armarte uno de cualquier materia.
Escribinos por WhatsApp