Bioenergética: El Vehículo de la Energía Celular

El ATP (Adenosín Trifosfato) es la molécula que la célula utiliza como intermediario energético o vehículo en la transferencia de energía celular. Está compuesto por una base nitrogenada (adenina), ribosa y tres moléculas de ácido fosfórico. Su síntesis ocurre en las mitocondrias y los cloroplastos, produciéndose mediante fosforilación oxidativa y fotofosforilación. Es fundamental en procesos celulares como la respiración celular y la fotosíntesis.

Vías Metabólicas Clave

• Glucólisis: Conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales una molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico. Ocurre en el citoplasma de todas las células.
• Fermentación: Degradación anaeróbica de la glucosa; proceso catabólico en el que el aceptor final de los electrones es una molécula orgánica. Se realiza en el citoplasma de las células animales y algunos microorganismos.
• Fosforilación Oxidativa: Proceso donde la energía liberada durante el transporte electrónico (desde los coenzimas reducidos hasta el oxígeno) se aprovecha para sintetizar ATP a partir de ADP + Pi. Ocurre en las mitocondrias de los organismos aeróbicos.
• β-Oxidación (Oxidación de Ácidos Grasos): Conjunto de transformaciones mediante las cuales los ácidos grasos se degradan, eliminando dos carbonos en forma de acetil CoA. Ocurre en las mitocondrias de los organismos aeróbicos.
• Quimiosíntesis: Proceso por el que se obtiene materia orgánica a partir de inorgánica, utilizando la energía desprendida de reacciones químicas.

Nutrición y Clasificación Metabólica

• Nutrición: Conjunto de procesos que permiten la introducción de alimento en la célula y la posterior conversión de los nutrientes en energía y en las biomoléculas necesarias para el mantenimiento de las funciones vitales.
• Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en la célula. Comprende:
  • Reacciones Catabólicas: Degradan biomoléculas con obtención de energía.
  • Reacciones Anabólicas: Obtención de moléculas con gasto de energía.

Clasificación de Organismos según Fuente de Carbono y Energía

• Autótrofos: Obtienen sus moléculas orgánicas a partir del dióxido de carbono (CO₂).
• Heterótrofos: Obtienen sus moléculas orgánicas a partir de otras moléculas orgánicas previamente sintetizadas.
• Fotótrofos: Emplean la energía luminosa para obtener ATP.
• Quimiótrofos: Sintetizan ATP gracias a la energía química contenida en los enlaces de las moléculas que oxidan.

Fotosíntesis y Fotofosforilación

La Fotosíntesis es un proceso anabólico por el cual la energía solar es utilizada para obtener moléculas ricas en energía y moléculas reductoras, que se utilizarán para sintetizar moléculas orgánicas. Ocurre en los cloroplastos de las células fotosintetizadoras de las plantas superiores y algas verdes.

Fases de la Fotosíntesis

1. Fase Dependiente de la Luz (Fase Luminosa): Incluye la captación de luz por fotosistemas y fotólisis, el transporte electrónico, y la síntesis de ATP y NADPH.
2. Fase No Dependiente de la Luz (Ciclo de Calvin): Implica la fijación del carbono a partir del CO₂ con gasto de ATP y NADPH.

Fotofosforilación: Flujo de electrones que proceden de los fotosistemas al excitarse por la acción de la luz. Son conducidos a través de diferentes aceptores hasta el NADPH, generando un gradiente de protones cuya energía se utiliza para la síntesis de ATP. Ocurre en la membrana tilacoidal.

Conceptos Centrales del Metabolismo

• Anabolismo: Conjunto de procesos bioquímicos mediante los cuales las células sintetizan, con gasto de energía, la mayoría de las sustancias que la constituyen y necesitan.
• Catabolismo: Conjunto de reacciones metabólicas cuya finalidad es proporcionar a la célula precursores metabólicos, energía (ATP) y poder reductor (NADP/NADPH).
• Fotosistemas: Estructuras localizadas en los tilacoides. Los pigmentos antena captan la energía de la luz y la transmiten al centro de reacción, que cede electrones de alta energía a un transportador.
• Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico): Vía metabólica central en todos los organismos aerobios que oxida grupos acetilo hasta convertirlos en CO₂. Requiere oxalacético y acetil CoA. Ocurre en la matriz mitocondrial.

Balance Energético y Coenzimas

Rendimiento: El proceso aeróbico presenta un mayor rendimiento energético que el anaeróbico.

Productos Finales:

• Aerobiosis (Citoplasma y Mitocondria): ATP, CO₂ y agua.
• Anaerobiosis (Citoplasma): ATP, lactato y/o etanol.

Fuentes de Carbono y Energía

La clasificación de organismos también se basa en sus fuentes:

• Fuente de Carbono Inorgánica (CO₂): Autótrofos (Ejemplo: Fotosíntesis → Glúcidos).
• Fuente de Carbono Orgánica (Moléculas Orgánicas): Heterótrofos (Ejemplo: Gluconeogénesis → Glucosa).
• Fuente de Energía Lumínica (Sol): Fotótrofos.
• Fuente de Energía Química (Reacciones): Quimiótrofos.

Función del ATP: La formación de ATP por fosforilación de ADP capta energía de unas reacciones que puede ceder a otras al producirse la hidrólisis del ATP (ADP + Pi + Energía ↔ ATP).

NAD⁺: El NAD⁺ capta electrones y protones (se reduce) en reacciones de deshidrogenación (oxidación-reducción) y los puede ceder a otras moléculas.

Respiración y Fermentación

• Respiración Aeróbica: Oxidación total de la materia orgánica, cuya energía se transfiere al ATP, utilizando el oxígeno como aceptor final de electrones.
• Fermentación Láctica: Típica de bacterias y células musculares.
• Fermentación Alcohólica: Típica de levaduras y células vegetales.

Resumen de Sustratos y Productos de Vías Metabólicas

Fundamentos de Genética y Herencia Mendeliana

Conceptos Genéticos Básicos

• Genoma: Conjunto de genes de una célula, de un individuo o de una especie.
• Gen: Fragmento de ADN y la unidad genética funcional.
• Alelo: Cada una de las formas alternativas que puede presentar un gen.
• Heterocigótico: Individuo con dos alelos diferentes de un gen.
• Genotipo: Información genética que posee un organismo en forma de ADN (y que determina su fenotipo).
• Fenotipo: Los caracteres externos que exhibe un individuo. Es la expresión del genotipo en función de un determinado ambiente.
• Código Genético: Relación entre la secuencia de bases (ARNm) y la secuencia de aminoácidos (proteínas).

Leyes de Mendel y Tipos de Herencia

• Herencia Intermedia: Ocurre cuando el fenotipo de los heterocigotos presenta características intermedias a las de los homocigotos dominantes y recesivos.
• Cruzamiento Prueba o Retrocruzamiento: Cruzamiento entre un individuo de fenotipo dominante y un individuo homocigótico recesivo para averiguar el genotipo del primero.
• Ley de la Uniformidad de los Híbridos (Primera Ley): Al cruzar dos razas o líneas puras que difieren en un carácter, los descendientes de la F₁ son todos iguales entre sí e iguales a uno de los parentales.
• Ley de la Separación o Disyunción de los Alelos (Segunda Ley): Al cruzar los híbridos de la F₁, se observa en la F₂ una proporción fenotípica de 3:1. Esto se debe a que los alelos se separan unos de otros sin sufrir modificaciones.
• Ley de la Segregación Independiente (Tercera Ley): Cuando se contempla la transmisión de dos caracteres distintos, los alelos de cada uno se transmiten de manera independiente y se combinan al azar.

Localización Genética

• Gen Autosómico: Localizado en los cromosomas autosómicos (autosomas).
• Gen Ligado al Sexo: Localizado en los cromosomas sexuales.