Bioelementos y Biomoléculas

Bioelementos

Los bioelementos se clasifican en primarios, secundarios y oligoelementos.

Biomoléculas Inorgánicas

• Agua (H₂O): Principal biomolécula; solvente universal, regula la temperatura y participa en reacciones químicas.
• Sales minerales: Reguladoras del pH y procesos osmóticos.
• Gases: O₂ (respiración) y CO₂ (fotosíntesis).

Biomoléculas Orgánicas

Glúcidos (Carbohidratos)

• Tipos:
  • Monosacáridos: Azúcares blancos, dulces, cristalinos, solubles, con estructura abierta o cerrada (ej. glucosa, fructosa, galactosa).
  • Disacáridos: Similares a los monosacáridos (ej. maltosa, lactosa, celobiosa).
  • Oligosacáridos: De 3 a 12 monosacáridos (ej. glicoproteínas, glicolípidos).
  • Polisacáridos: Macromoléculas no azucaradas, homo o heteropolímeros, con función de reserva energética o estructural (ej. almidón, glucógeno, celulosa, quitina, pectina).
• Funciones: Energética, estructural (ej. celulosa) y almacenamiento de información.
• Usos: Industria alimentaria, detergentes, biofertilizantes.

Lípidos

• Clasificación:
  • Saponificables: Insolubles, con punto de fusión y bipolaridad (ej. grasas, ceras -componentes de la membrana celular-, fosfolípidos).
  • Insaponificables: (ej. esteroides, isoprenoides).
• Funciones: Energética, estructural, aislamiento térmico, impermeabilización.
• Ejemplos: Triglicéridos, colesterol, carotenoides, FAFAs (Ácidos Grasos Libres).

Proteínas

Formadas por aminoácidos. Pueden ser simples o conjugadas.

• Estructuras:
  • Primaria: Secuencia de aminoácidos.
  • Secundaria: Hélices alfa, láminas beta y láminas de colágeno.
  • Terciaria: Plegamiento tridimensional (esférica o alargada).
  • Cuaternaria: Varias cadenas de estructura terciaria.
• Funciones: Estructural, enzimática, de defensa (ej. anticuerpos), de reserva.

Ácidos Nucleicos

El ADN y el ARN están formados por nucleótidos (pentosa + base nitrogenada + ácido fosfórico, muy energético).

Ácido Ribonucleico (ARN)

El ARN es un polinucleótido constituido por ribonucleótidos de bases Adenina (A), Uracilo (U), Citosina (C) y Guanina (G). Generalmente es monocatenario, excepto en algunos virus (ARN mono o bicatenario, ADN mono o bicatenario). Sintetiza proteínas.

Tipos de ARN

• Codificante:
  • ARN mensajero (ARNm): Copia complementaria (se copia al revés que el ADN) de un fragmento de ADN con sentido biológico (gen). Transporta el mensaje genético a los ribosomas, donde se sintetiza la proteína. Es muy inestable; en procariotas se degrada en 3-5 minutos, en eucariotas en 10 horas.
• No codificante:
  • ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas y participa en la síntesis de proteínas.
  • ARN de transferencia (ARNt): Libre en el hialoplasma. Transporta aminoácidos (aa) al ribosoma. Existen aproximadamente 50 tipos de ARNt para 20 aminoácidos, lo que demuestra redundancia (varios ARNt pueden reconocer el mismo aminoácido). Tiene forma de trébol. En un extremo se encuentra el anticodón, que reconoce a un aminoácido u otro.
  • ARN regulador: Activa o desactiva algunos puntos del dogma central.

Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ADN es un polinucleótido constituido por desoxirribonucleótidos de bases Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G). Es una molécula bicatenaria, responsable de la información genética y parte del material genético.

Estructura del ADN

• Primaria: Secuencia de nucleótidos A, G, T, C. La secuencia de bases es específica de cada individuo.
• Secundaria: Disposición espacial. Se retuerce formando una hélice, conocida como el modelo de la doble hélice. Consiste en dos cadenas antiparalelas de polinucleótidos enfrentadas por las bases complementarias A-T y C-G. La unión A-T se da por 2 puentes de hidrógeno, y la C-G por 3 puentes de hidrógeno.
• Terciaria: Conocida como el “collar de perlas”. El ADN humano en línea ocuparía 2 metros, por lo que está altamente compactado. En células eucariotas, el ADN se compacta en forma de cromatina (ADN + proteínas, como histonas y no histonas). Las histonas son proteínas de pequeño tamaño; las bacterias y las células procariotas no las tienen.
• Cuaternaria: Modelo del “solenoide”. La fibra de cromatina se enrolla de nuevo en forma helicoidal, formando el solenoide. Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota.

El ADN puede desnaturalizarse (separándose las cadenas y enrollándose al azar) por altas temperaturas y variaciones en el pH. Este proceso es reversible, permitiendo la desnaturalización y renaturalización para acceder a la información. La cromatina está formada por el ADN y las proteínas, lo que favorece la compactación.

Epigenética

La epigenética se relaciona con la epigenesis. La epigenesis explica que los rasgos que caracterizan a un ser vivo se configuran en el curso del desarrollo, sin estar preformados en el óvulo fecundado. La epigenética es el estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes sin una modificación en la secuencia del ADN. Establece la relación entre las influencias genéticas y ambientales que determinan el fenotipo.

• A corto plazo: Factores de transcripción y ARN no codificantes.
• A largo plazo:
  • Metilación de ADN: Metilar inactiva el gen, desmetilar activa el gen.
  • Modificaciones en las histonas: Cuanto más acetilado, más accesible a la transcripción.
  • Condensación de la cromatina: Más compacta.

Tipos Celulares

Célula Procariota

La célula procariota no tiene núcleo; el material genético está disperso en el citoplasma. Posee un solo cromosoma y el ADN no está asociado a proteínas. Tienen una membrana plasmática y una pared bacteriana. La membrana presenta mesosomas que se encargan de la respiración celular. Carece de muchos orgánulos y es propia de las bacterias.

Partes de la Célula Procariota

• Membrana Plasmática: Controla el intercambio de sustancias entre la célula y el medio. Contiene enzimas que participan en la respiración celular, asimilación del nitrógeno, fotosíntesis y duplicación del ADN.
• Pared Bacteriana: Confiere soporte mecánico y es responsable de la virulencia de la bacteria. Sirve para protegerse al vivir en medio acuoso y es un objetivo para el tratamiento de infecciones bacterianas.
• Citoplasma: Composición similar al de las eucariotas.
• Material Genético: Disperso en el citoplasma.
• Flagelo Bacteriano: Permite el desplazamiento.
• Plásmido.

Célula Eucariota

El material genético de la célula eucariota se encuentra dentro de un núcleo y en varios cromosomas. El ADN está asociado a proteínas.

Tipos de Células Eucariotas

• Vegetales o Autótrofas: Generan su propio alimento. Tienen pared celular, cloroplastos y vacuolas más grandes.
• Animales o Heterótrofas: Tienen centriolos y pueden presentar cilios y/o flagelos.

Partes de la Célula Eucariota

• Membrana Plasmática: Rodea la célula, aislándola del exterior pero permitiendo intercambios con el medio. Está formada por lípidos (que le confieren una bicapa fluida), proteínas (con funciones enzimáticas relacionadas con la respiración celular, transporte de moléculas y receptores) y glúcidos.
• Glicocáliz: Cubierta externa de la membrana. Formada por glúcidos, lípidos y oligosacáridos; actúan como receptores y señales de identidad para procesos de reconocimiento celular.
• Pared Celular: Recubre externamente la membrana plasmática (en células vegetales y fúngicas). Formada por 3 capas. Se usa en programas de mejora, generando nuevos híbridos.
• Citoplasma: Región entre la membrana y el núcleo.
• Citosol: Medio acuoso del citoplasma donde tienen lugar muchas reacciones.
• Citoesqueleto: Esqueleto interno celular, compuesto por estructuras proteicas fibrosas. La célula transporta orgánulos a través de él.
• Ribosomas: Orgánulos sin membrana, presentes en el citosol, en el interior de las mitocondrias y los cloroplastos. Su composición varía según su localización. Algunos antibióticos reconocen sus distintas subunidades.
• Polisomas o Polirribosomas: Varios ribosomas traducen simultáneamente la misma molécula de ARNm.
• Centriolos: El centrosoma está formado por dos centriolos dispuestos perpendicularmente entre sí.
• Retículo Endoplasmático: (Se asume que la palabra “tabla” es un error o una nota personal, se omite o se interpreta como una descripción general).
• Aparato de Golgi (AdG): Las moléculas procedentes del Retículo Endoplasmático (RE) son modificadas, clasificadas y empaquetadas en vesículas.
• Vacuolas: Característicos de las células vegetales.
• Lisosomas: Se originan en el Aparato de Golgi. Contienen enzimas digestivas e intervienen en la digestión celular, que incluye dos procesos:
  • Heterofagia: Digestión de material de origen externo.
  • Autofagia: Digestión de materiales propios y nutrición en condiciones desfavorables.
• Peroxisomas: Vesículas capaces de generar y destruir peróxido de hidrógeno. Intervienen en la oxidación de diversas sustancias.
• Mitocondria: Las “centrales energéticas” de las células eucariotas. Se localizan cerca de los lugares donde se consumen grandes cantidades de ATP. Tienen su propio ADN. En la matriz mitocondrial tienen lugar el ciclo de Krebs y la oxidación de los ácidos grasos, así como la replicación, transcripción y traducción del ADN mitocondrial.
• Cloroplastos: Contienen pigmentos fotosintéticos como las clorofilas (fotorreceptores) y los carotenoides (función de protección). Una de sus funciones es la síntesis de proteínas y, principalmente, la fotosíntesis, una reacción metabólica anabólica con la cual se obtiene materia orgánica a partir de materia inorgánica:
  • Fase Luminosa: La energía luminosa es captada por la clorofila y transformada en ATP y NADPH. Necesita luz.
  • Fase Oscura (Ciclo de Calvin): El ATP y NADPH se utilizan para convertir el CO₂ en carbohidratos. No necesita luz directamente, pero no tiene por qué ser durante la noche.
• Núcleo: Contiene la mayor parte del ADN. Sus partes son:
  • Envoltura nuclear.
  • Nucleoplasma.
  • Matriz nuclear.
  • Cromatina.
  • Nucleolo.

Dogma Central de la Biología y Ciclo Celular

Dogma Central de la Biología

El dogma central de la biología se centra en la replicación, transcripción y traducción del ADN.

Replicación

La replicación es la duplicación del ADN para transmitir a la siguiente generación una copia íntegra de la información genética. Es un proceso semiconservativo para minimizar errores. Ocurre en la mitosis y la meiosis. Intervienen enzimas como la ADN polimerasa, utilizada en PCR.

La replicación en procariotas y eucariotas no es exactamente igual.

Transcripción

La transcripción es la síntesis de una molécula de ARNm como copia de un gen. El ADN pasa a ARNm.

Diferencias entre Transcripción y Replicación

• La transcripción copia solo la hebra molde; la replicación copia las dos hebras del ADN.
• La transcripción es selectiva, solo se transcriben los genes; en la replicación se copia todo.
• La transcripción es reiterativa; un gen se transcribe muchas veces a la vez, determinando su nivel de expresión génica. La replicación ocurre solo antes de la división celular (mitosis o meiosis).

Fases de la Transcripción (base de la PCR)

1. Iniciación: La ARN polimerasa separa y prepara la cadena.
2. Elongación: La ARN polimerasa copia la cadena.
3. Terminación: La ARN polimerasa se suelta.

Posteriormente, ocurre la maduración del ARNm, donde se eliminan los intrones (secciones no necesarias para sintetizar la proteína) y se conservan solo los exones (las zonas con información). Después se añade una caperuza y una cola para proteger de la oxidación.

Traducción

La traducción es el proceso por el cual se sintetiza una proteína a partir de la información contenida en el ARNm mediante el código genético.

Características del Código Genético

• Universal: Es el mismo para todos los seres vivos.
• No ambiguo: Cada triplete (codón) significa un aminoácido.
• Redundante: Un triplete da un solo aminoácido, pero varias combinaciones de letras pueden dar el mismo aminoácido.
• Tripletes mudos: No corresponden a ningún aminoácido (codones de parada).

Intervienen el ARNm, el ARNt y los ribosomas. El codón AUG (metionina) es la señal de iniciación.

Regulación de la Expresión Génica

La regulación de la expresión génica consiste en hacer que la maquinaria de transcripción y traducción actúe o no. Existen distintos factores a corto y largo plazo:

• Corto plazo (ej. digestión):
  • Factores de transcripción: Proteínas que se colocan en el ADN y dificultan o favorecen la entrada de la ARN polimerasa.
  • ARN no codificantes: ARN que facilitan o dificultan el acceso al gen.
• Largo plazo:
  • Metilación de ADN: Se une un grupo metilo, inactivando el gen; la desmetilación lo activa.
  • Histonas modificadas: Cuanto más acetilado, más accesible a la transcripción.
  • Condensación de la cromatina: Cuanto más compacta, menos accesible.

Ciclo Celular y División Celular

El ciclo celular es el tiempo desde que se forma una célula hasta que se divide en dos. La división celular es el periodo en el que se forman dos nuevas células hijas.

Fases del Ciclo Celular

• Interfase: Duplicación del material nuclear.
  • Fase G1: Duplicación de orgánulos.
  • Fase S: Duplicación de ADN, centriolos, histonas y proteínas.
  • Fase G2: Preparación para la mitosis.
• Fase Mitótica (M): Reparto del contenido celular.

El resultado de la división celular es que una célula madre 2n produce 2 células hijas 2n. La fase G0 es un periodo de reposo o quiescencia.

Mitosis

La mitosis es un proceso de división celular que produce dos células hijas idénticas a la célula madre.

Fases de la Mitosis

1. Profase: En el núcleo, la cromatina se condensa, haciéndose visibles los cromosomas. En el citoplasma, cada centrosoma emigra a un polo celular, formándose el huso acromático.
2. Metafase: Los cromosomas se alinean en el centro de la célula, formando la placa metafásica. Los cromosomas están anclados por los microtúbulos, que a su vez están anclados a los polos opuestos de la célula.
3. Anafase: Los centrómeros se duplican. Las cromátidas de los cromosomas se separan, cada una hacia un polo. Cada cromosoma se queda en un extremo de la célula.
4. Telofase: Se forma una envoltura nuclear alrededor de cada juego de cromosomas a partir de fragmentos de la membrana. Se reanuda la síntesis de ADN y comienza la transcripción.

Meiosis

La reproducción sexual implica la necesidad de la meiosis. Gameto masculino (n) + gameto femenino (n) = individuo (2n). Los gametos se reproducen por meiosis, no por mitosis, porque de lo contrario los individuos serían 4n, 8n, 16n, etc., y la especie degeneraría.

En la meiosis hay dos divisiones nucleares sucesivas, denominadas meiosis I y meiosis II, que darán como resultado final un total de 4 células hijas.

Primera División Meiótica (Meiosis I)

1. Profase I: Consta de 5 subfases. Los cromosomas se hacen visibles. Comienza la sinapsis gen a gen. Se produce el entrecruzamiento cromosómico, donde se intercambian fragmentos de ADN entre los cromosomas homólogos, produciéndose la recombinación genética. Los cromosomas homólogos se separan de la envoltura nuclear.
2. Metafase I: Las tétradas (pares de cromosomas homólogos) se alinean en el centro, formando la placa metafásica.
3. Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan y se desplazan a los polos opuestos.
4. Telofase I: Formación de membranas nucleares alrededor de los dos núcleos hijos. Se produce la citocinesis; cada célula recibe n cromosomas, formados por 2 cromátidas unidas.

Segunda División Meiótica (Meiosis II)

1. Profase II: Desaparecen las envolturas celulares y se forma el huso acromático.
2. Metafase II: Los cromosomas, cada uno con dos cromátidas hermanas, se alinean formando la placa metafásica.
3. Anafase II: Las cromátidas de cada cromosoma se separan y emigran a polos opuestos.
4. Telofase II: Se forman membranas nucleares y se produce la citocinesis.

Bioenergética y Enzimas

Adenosín Trifosfato (ATP)

El ATP se encuentra en el nucleótido y enlaza todas las reacciones celulares. La energía de hidrólisis del ATP se libera al pasar de ATP a ADP.

Existen 3 mecanismos para regenerar el ATP a partir de ADP, que son reacciones que generan energía:

1. Fosforilación a nivel de sustrato.
2. Fosforilación oxidativa (en la respiración).
3. Fotofosforilación (en la fotosíntesis).

Reacciones Químicas y Enzimas

Tipos de Reacciones Químicas (desde el punto de vista energético)

• Exotérmicas o exergónicas: Liberan energía.
• Endotérmicas o endergónicas: Requieren energía.

Para que una reacción química se produzca, los reactivos deben alcanzar un estado de activación, que es la cantidad de energía necesaria para llevar a todas las moléculas de un mol de sustancia a dicho estado. Las enzimas (biocatalizadores) y todos los catalizadores actúan bajando la energía de activación de los reactivos, aumentando la velocidad de la reacción. No modifican la reacción ni forman parte del resultado final.

Enzimas

Un catalizador es una sustancia que modifica la velocidad de una reacción. Los biocatalizadores son los catalizadores de los seres vivos. Las enzimas son la clase más numerosa y especializada de las proteínas; son globulares y solubles en H₂O.

Tipos de Enzimas

• Simples: Formadas solo por aminoácidos.
• Complejas: Compuestas por una parte proteica y un cofactor (parte no proteica). El cofactor puede ser inorgánico (ej. oligoelementos como el Mg) u orgánico (coenzimas, como las vitaminas, que son específicas del tipo de reacción, no de la enzima).

Sitios de Regulación de la Actividad Enzimática

Las enzimas tienen dos sitios donde regulan su actividad:

• Centro Activo: Donde se une al sustrato. Es una cavidad. Los aminoácidos de reconocimiento establecen interacciones débiles con el sustrato. También existen los aminoácidos catalíticos. Los aminoácidos del sustrato y del centro activo deben ser de diferente signo para mantener la polaridad. La cavidad del centro se acopla al sustrato, uniéndose por la forma. La desnaturalización de las enzimas significa la pérdida del centro activo y regulador.
• Centro Regulador (Alostérico): Cuando no se usa, se encuentra en su forma activa; cuando se usa, en su forma inactiva. A veces se necesitan usar los dos a la vez para que esté activada. Es el lugar de unión del efector de la enzima. En muchas enzimas hay varios para mayor seguridad. Regula el centro activo.

Nomenclatura de las Enzimas

• Sistemática: Sustrato + tipo de reacción + -asa. Las enzimas terminan en –asa.
• No Sistemática: No indica el tipo de reacción.

Inhibición Enzimática

La actividad enzimática está influenciada por 4 factores:

1. Temperatura: A mayor temperatura, mayor actividad enzimática hasta su temperatura óptima, a partir de la cual la velocidad de la reacción disminuye hasta que la enzima se desnaturaliza. Para detener la actividad enzimática, se baja la temperatura.
2. pH: Cada enzima tiene un pH óptimo, la mayoría entre 6 y 8. Hay valores de pH donde la actividad enzimática se anula porque la enzima se desnaturaliza.
3. Concentración de Sustrato: La velocidad de la reacción aumenta conforme aumenta la concentración de sustrato hasta alcanzar la velocidad máxima. Tiene un crecimiento asintótico.
4. Presencia de Inhibidores: Un inhibidor enzimático es una sustancia que disminuye la velocidad de reacción, pudiendo llegar a anularla. Se une al centro regulador, permitiendo o no que se active la enzima.
   • Irreversibles: Envenenan la enzima. La unión es covalente e inactiva las moléculas de la enzima a las que se haya unido (ej. penicilina).
   • Reversibles: La unión no es covalente.

La inhibición por retroalimentación (Feed-Back): El producto final de una vía metabólica puede actuar como un inhibidor alostérico de la primera enzima de dicha vía, impidiendo su propia formación.

Vitaminas

Las vitaminas son biomoléculas orgánicas esenciales. No pueden ser sintetizadas por el ser humano y deben ingerirse en la dieta. No producen energía ni implican calorías. La avitaminosis es la deficiencia de vitaminas; la hipervitaminosis, el exceso.

Clasificación de las Vitaminas

• Hidrosolubles: Las vitaminas B y C, solubles en agua.
• Liposolubles: A, D, E y K. Solubles en disolventes orgánicos como grasa o aceite. Pueden almacenarse en el hígado y en la grasa del cuerpo.

Metabolismo Celular

Respiración Celular

La respiración celular es un proceso catabólico que consta de varias etapas para la obtención de energía:

1. Obtención de Acetil-CoA:
   1. Glucólisis: Ocurre en el citoplasma.
   2. Descarboxilación Oxidativa: El piruvato se transforma en acetil-CoA, liberando CO₂ que exhalamos.
2. Ciclo de Krebs: Se oxida el acetil-CoA.
3. Cadena de Transporte de Electrones (CTE): Derivados de nucleótidos forman un gradiente de protones.
4. Fosforilación Oxidativa: La energía liberada en la CTE se usa para producir ATP.

El balance energético de la respiración celular indica que de 1 molécula de glucosa se obtienen 38 ATP. En contraste, en la fermentación (realizada por bacterias, por ejemplo), de 1 glucosa se obtienen solo 2 ATP, lo cual es poco rentable energéticamente.

Glucólisis

La glucólisis es una ruta catabólica anaeróbica (no necesita O₂) que consiste en la degradación de glúcidos para obtener energía en forma de ATP. Se pasa de glucosa a piruvato:

Glucosa → 2 Piruvatos (pir) + 2 ATP + 2 NADH + H⁺ (cofactores reducidos)

Regulación de la Glucólisis

Una enzima clave en la glucólisis tiene varios centros activos, sensibles al ATP y al citrato. Si hay poco ATP, la ruta continúa. Si hay mucho ATP, este se une a otro centro activo poco afín, deteniendo la ruta.

Destino de los Productos de la Glucólisis

• El piruvato, en ausencia de oxígeno (en seres anaeróbicos), se dirige a la fermentación.
• El piruvato, en presencia de oxígeno (en seres aeróbicos), va al ciclo de Krebs (respiración).

Gluconeogénesis

La gluconeogénesis es la síntesis de glucosa a partir de precursores que no son glúcidos. Se pasa de piruvato a glucosa.

Regulación Glucólisis-Gluconeogénesis

• Insulina: Hormona de dos cadenas que bloquea las enzimas de la gluconeogénesis y estimula la ruta de la glucólisis. Aumenta tras la ingesta de alimentos.
• Glucagón: Hormona que aumenta en ayuno. Inhibe la quema de azúcares y estimula la gluconeogénesis.

Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico o de los Ácidos Tricarboxílicos)

El piruvato sufre una descarboxilación en la matriz mitocondrial, formándose el acetil-CoA. Este paso es irreversible, se forma CO₂ que ya no puede volver a formar piruvato. No emplea oxígeno, aunque es parte de la respiración aeróbica.

Cadena de Transporte de Electrones y Fosforilación Oxidativa

Esta es la fase final de la respiración. La Cadena de Transporte de Electrones (CTE) está formada por proteínas agrupadas en 4 complejos: Complejo I, Complejo II, Complejo III y Complejo IV. El orden de flujo de electrones es I, III, IV, O₂, H₂O. En cada paso por uno de los complejos se forma ATP.

En la CTE se produce un bombeo de protones desde la matriz al espacio intermembrana, generando un gradiente de protones. El agua producida representa alrededor de 1/3 de nuestras necesidades diarias.

La Hipótesis de Mitchell postula que la energía liberada en la CTE se almacena al impulsar protones desde la matriz hasta el espacio intermembrana. La ATP-sintasa utiliza este gradiente para la fosforilación oxidativa, produciendo ATP.

Si la membrana interna está rota, los protones no pasan por las proteínas, sino por el lado roto, impidiendo la síntesis de ATP. Existen agentes desacoplantes que pueden separar los procesos de CTE y fosforilación oxidativa sin romper la membrana interna. También existen agentes inhibidores que inhiben las proteínas de la CTE y la fosforilación oxidativa.

Beta-Oxidación

Cuando un organismo necesita energía, primero consume azúcar y luego grasa. La glicerina de la grasa pasa a dihidroxiacetona y se incorpora a la glucólisis y gluconeogénesis. Los ácidos grasos se oxidan en la mitocondria mediante la beta-oxidación.

La beta-oxidación es la ruta metabólica catabólica que ocurre en la matriz mitocondrial y que transforma los ácidos grasos en acetil-CoA.

• Los ácidos grasos con 12 carbonos o menos entran directamente en la mitocondria.
• Los de más de 14 carbonos utilizan la lanzadera de carnitina.

Proceso de Beta-Oxidación

1. Activación de los Ácidos Grasos: Por medio de la coenzima A. Ocurre en el espacio intermembrana de las mitocondrias, obteniéndose acil-CoA. La entrada de los ácidos grasos se realiza por lanzaderas.
2. El acil-CoA es intercambiado en el espacio intermembrana por otro intermediario. Se desprende la Coenzima A y el ácido graso se une a la carnitina, formando acil-carnitina. La carnitina es solo un transportador de ácidos grasos a la matriz mitocondrial.
3. La acil-carnitina puede entrar a la matriz mitocondrial al salir una carnitina. La acil-carnitina de dentro reacciona con CoA-SH y cede carnitina, dando lugar de nuevo a acil-CoA.

Una vez el acil-CoA está dentro de la mitocondria, mediante la beta-oxidación, el ácido graso se fragmentará en acetil-CoA, que pasará al ciclo de Krebs. En cada ciclo de beta-oxidación se obtiene una molécula de acetil-CoA (2 carbonos). La beta-oxidación continúa hasta “terminar” con el ácido graso y proporciona una gran cantidad de energía.

Biosíntesis de Ácidos Grasos (Lipogénesis)

La lipogénesis es la síntesis de grasas. Cualquier exceso de azúcares se convierte en grasa. Requiere de acetil-CoA. El acetil-CoA en la mitocondria se une al oxalacetato (OAA) y sintetiza citrato. Si se necesita energía, el citrato será consumido en el ciclo de Krebs.

Etapas de la Biosíntesis de Ácidos Grasos

1. Transporte de acetil-CoA.
2. Formación del malonil-CoA, sustrato esencial. Esta es una etapa regulable: la carencia de ATP, el glucagón y la adrenalina la inhiben; mucho citrato y la insulina la activan.
3. Elongación.

Fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual los organismos usan la energía solar para sintetizar carbohidratos y generar oxígeno a partir de CO₂ y H₂O. Todo el carbono que se moviliza en la biosfera procede del CO₂ atmosférico fijado por la fotosíntesis.

La fotosíntesis se da en dos fases:

Fase Luminosa

Es la absorción de energía luminosa y su conversión en energía química. Se realiza en los tilacoides, en las membranas tilacoidales. En la fotólisis se forma oxígeno a partir del agua. Consiste en el transporte de electrones desde el agua hasta la coenzima NADP⁺. Los transportadores son el Fotosistema I y el Fotosistema II (complejos proteicos).

Los fotosistemas son partículas incrustadas en la membrana tilacoidal que contienen los pigmentos fotosintéticos (clorofila a, b y carotenos) asociados a proteínas.

• Fotofosforilación Acíclica: Ocurre en los dos fotosistemas (I y II). Se produce ATP, NADPH y oxígeno.
• Fotofosforilación Cíclica: Se da solo en el Fotosistema I. Se produce ATP, pero no NADPH ni oxígeno. Su finalidad es subsanar el déficit de ATP.

Fase Oscura (Ciclo de Calvin)

La energía obtenida en la fase luminosa se usa para reducir el CO₂ a carbohidratos a través de la fijación del carbono y la obtención de carbohidratos. Es una ruta cíclica que se da en el estroma de los cloroplastos. Utiliza NADPH y ATP. No necesita luz directamente si tiene suficiente cantidad de NADPH y ATP.

Consta de 3 fases:

1. Fijación de CO₂: Por la rubisco, la enzima más abundante de la naturaleza y la más importante para la vida, la única capaz de fijar carbono.
2. Reducción: Se obtiene gliceraldehído-3-fosfato, materia prima para la síntesis de otros glúcidos, como la glucosa.
3. Regeneración.

Factores que Influyen en la Fotosíntesis

• Concentración de CO₂: A mayor CO₂, mayor rendimiento fotosintético.
• Temperatura: A mayor temperatura, mayor rendimiento fotosintético (hasta un óptimo).
• Intensidad Luminosa: Cada especie está adaptada a una intensidad específica.
• Concentración de O₂: A mayor O₂, menor rendimiento fotosintético.
• Escasez de H₂O: Menor rendimiento fotosintético porque se cierran los estomas, dificultando la entrada de CO₂.

Fermentaciones

La fermentación es una ruta catabólica anaeróbica que ocurre en el hialoplasma, donde se obtiene energía de compuestos orgánicos, cuyos productos finales son susceptibles a la posterior oxidación. Consta de dos fases:

1. Glucólisis.
2. Reducción del ácido pirúvico.

Fermentación Láctica

Realizada por bacterias homolácticas (que solo producen ácido láctico) y heterolácticas (que producen otros compuestos). Las bacterias producen ácido láctico hasta que el pH baja tanto que se detiene la reacción (método de conservación).

Usos de la Fermentación Láctica

• Fermentación de leche: Yogur y queso.
• Fermentación láctica en hortalizas: Encurtido, aceitunas de mesa y chucrut.
• Fermentación láctica de legumbres: Soja y salsa de soja.
• Fermentación láctica en carnes y pescados: Embutidos como salchichas y salami.

Fermentación Alcohólica

Llevada a cabo por levaduras. El CO₂ es el responsable de las burbujas en la masa del pan, cerveza y cava. El etanol es un compuesto tóxico de desecho para las levaduras; estas lo producen hasta que el etanol las mata. Es tóxico para animales y se detoxifica en el hígado.

Usos de la Fermentación Alcohólica

• Bebidas alcohólicas.
• Biocarburantes (bioetanol).
• Pan y derivados.

En la Detoxificación del Etanol

El exceso de NADH + H⁺ inhibe la glucólisis, lo que lleva a una falta de energía y produce la resaca. Se forma acetaldehído, que puede causar daño hepático porque es tóxico. La enzima ADH B tiene 3 alelos (frecuencia del alelo 2 en orientales 75%, caucásicos 5%). La enzima ALDH es más lenta que la ADH, lo que provoca la acumulación de acetaldehído, que es tóxico y produce resaca.

Fermentación Maloláctica

Realizada por bacterias lácticas. Se inhiben en presencia de oxígeno. Se emplea principalmente para reducir la acidez e incrementa la calidad del vino por “llenar la boca” en los vinos tintos. Es denominada “segunda fermentación” al iniciarse después de la fermentación alcohólica. Muy empleada en frutas como la manzana, rica en ácido málico (ej. sidra). El ácido málico se transforma en ácido láctico.

Pueden surgir problemas como el “picado láctico” si quedan azúcares residuales y las bacterias lácticas los usan como sustrato para realizar la fermentación láctica, produciendo mal sabor. Hay que evitar la presencia de oxígeno. El sustrato es ácido málico. La reacción libera grandes cantidades de CO₂.

Fermentación Acética

Ruta aeróbica llevada a cabo por bacterias del género Acetobacter, donde el alcohol etílico es oxidado a ácido acético (vinagre). El ácido acético es utilizado como conservante. En vinos, si se produce, da origen a un sabor “avinagrado”, popularmente conocido como “picado”.

Fermentación Butírica

La glucosa se convierte en ácido butírico. Se pasa del ácido láctico a ácido butírico. Produce olores pútridos y desagradables. Las bacterias butíricas trabajan a temperaturas superiores a las lácticas (40ºC y pH=7).

Aplicaciones Industriales de las Fermentaciones

• Producción de alimentos y biocombustibles.
• Conservación de alimentos.

Ventajas: Condiciones suaves de operación (pH y temperatura).

Fotorrespiración

La fotorrespiración es el desprendimiento de CO₂ y la absorción de O₂ como consecuencia de la actividad oxigenasa de la rubisco. La rubisco tiene dos actividades, lo que la hace ineficiente: carboxilasa y oxigenasa.

La fotorrespiración ocurre cuando la concentración de oxígeno es elevada. Intervienen 3 orgánulos: cloroplasto, peroxisoma y mitocondria. No se genera gliceraldehído-3-fosfato y gasta ATP.

El 25% del CO₂ fijado es liberado a la atmósfera por la fotorrespiración (a 25ºC y 350 ppm de CO₂). En condiciones de temperaturas moderadas y con suficiente H₂O, el CO₂ es abundante y la fotorrespiración no es un problema para las plantas C3. Sin embargo, en condiciones calientes y secas, la concentración relativa de CO₂ se reduce drásticamente. La fotorrespiración provoca que la rubisco funcione solo al 25% de su tasa óptima.

En climas cálidos y secos, las plantas C4 y las plantas CAM evitan la fotorrespiración y operan con eficiencias mucho mayores.

Tipos de Plantas según su Metabolismo Fotosintético

• Plantas C3: Las “normales”. El 85% de las plantas son C3. No hay separación entre la fijación inicial de CO₂ y el ciclo de Calvin. No tienen adaptaciones fotosintéticas para reducir la fotorrespiración. En ambientes secos y temperaturas elevadas, realizan fotorrespiración.
• Plantas C4: Reducen la fotorrespiración separando la fijación del CO₂ y el ciclo de Calvin en el espacio, realizándolas en tipos celulares diferentes. Plantas adaptadas a ambientes cálidos y soleados.
• Plantas CAM: Reducen al mínimo la fotorrespiración y ahorran agua separando estos pasos temporalmente, entre el día y la noche. Plantas adaptadas a ambientes muy cálidos y secos.

Quimiosíntesis

La quimiosíntesis es el proceso de síntesis de compuestos orgánicos mediante energía química a partir de moléculas inorgánicas. La realizan un reducido número de bacterias. Es un proceso similar al ciclo de Calvin. Los organismos que realizan quimiosíntesis se denominan quimioautótrofos.

Genética y Biotecnología

Genoma y Genómica

El genoma es una secuencia de nucleótidos que constituye el ADN de un individuo o una especie. La genómica es el estudio de la composición, estructura y función del genoma.

Genética

Un gen es un fragmento de ADN que dirige la síntesis de una proteína y que es capaz de hacer copias de sí mismo. Existen genes que codifican ARN no codificantes. Morgan demostró que los cromosomas portan los genes.

Un cromosoma es la condensación de la cromatina durante la división celular. La cromátida es una de las dos mitades idénticas de un cromosoma que se replicó. El centrómero es un estrechamiento del cromosoma. Los extremos del cromosoma se llaman telómeros.

Tipos de Cromosomas

Según su intervención en la determinación del sexo:

• Cromosomas somáticos o autosomas: No son cromosomas sexuales.
• Cromosomas sexuales (gonosomas): Portadores de la información para las características sexuales. En los humanos, son XX (femenino) y XY (masculino).

Niveles de Ploidía (Número de Cromosomas)

• Haploide (n): Posee un único juego de cromosomas.
• Diploide (2n): Posee un doble juego de cromosomas.
• Tetraploide (4n).
• Hexaploide (6n).

Dos cromosomas homólogos poseen información para los mismos caracteres, aunque esa información puede ser igual o diferente (alelos). En organismos diploides, cada pareja de homólogos, una de ellas procede del padre y otra de la madre.

El cariotipo es el conjunto de cromosomas de un individuo. El idiograma es su representación gráfica.

Los alelos de un gen son las alternativas que puede presentar un gen. En la homocigosis, los alelos para un gen son iguales (ej. AA, bb). En la heterocigosis, hay varios alelos para un gen (ej. Aa, Bb).

La epistasia es el fenómeno de interacción entre genes de distinto loci, donde la expresión de unos genes determina si otros genes se expresan o no.

Dominancia Genética

Un Carácter Regido por un Gen con Varios Alelos

• Dominancia Completa: Solo se manifiesta uno de los alelos, el dominante. La representación es A > a; donde “A” es el alelo dominante y “a” el recesivo.
• Herencia Intermedia: Se manifiestan los dos alelos como una característica intermedia, distinta a la de los parentales.
• Codominancia: Al cruzar una línea pura para dos alelos con otra línea pura y en el híbrido se expresan los dos alelos a la vez.
• Superdominancia: El híbrido es superior en su valor fenotípico al valor de sus parentales.

Un Carácter Regido por Varios Genes con Varios Alelos

• Interacción de Genes: Muchos caracteres están regidos por más de un par de genes que pueden modificar la expresión entre ellos.

El retrocruzamiento es un cruce entre dos individuos. Si se hace retrocruzamiento con un parental, se cruza el progenitor con la descendencia.

El genotipo es el conjunto de genes de un individuo. El fenotipo es la manifestación variable del genotipo de un organismo en un determinado ambiente. Es cambiante porque el ambiente modifica la inducción y la expresión de los genes.

F (fenotipo) = G (genotipo) + A (ambiente)

Leyes de Mendel

1. Primera Ley (Ley de la Uniformidad de los Híbridos de la Primera Generación Filial): Cuando se cruzan dos individuos de la misma especie de dos razas puras distintas para un determinado carácter, todos los individuos de la primera generación filial (F1) son iguales entre sí.
2. Segunda Ley (Ley de la Segregación o Disyunción de los Genes en la Segunda Generación Filial): Cuando se cruzan dos individuos de la primera generación F1 resultante de un cruce de dos razas puras distintas, entre los individuos de la segunda generación F2 aparecen caracteres de los parentales que habían permanecido ocultos en la F1.
3. Tercera Ley (Ley de la Herencia Independiente de los Caracteres): Cuando se consideran dos caracteres diferentes, cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia de otro carácter. Esto es cierto si:
   • Los caracteres se encuentran en cromosomas distintos.
   • No existe entrecruzamiento entre las posiciones de ambos genes.

Hay genes independientes que, por su transmisión, no cumplen las leyes de Mendel.

Herencia Ligada al Sexo

En la reproducción asexual, los genes se transmiten igual. En la reproducción sexual, se combinan los cromosomas, lo que incrementa la variabilidad.

Determinación del Sexo

¿Cómo se determina que un individuo sea de un sexo u otro?

• Causas ambientales.
• Causas de desarrollo (en tiempo y espacio).
• Causas genéticas (cromosomas sexuales).

Sistemas de Cromosomas Sexuales

• Sistema XY: Femenino es la ausencia del cromosoma Y (XX); masculino es la presencia del cromosoma Y (XY).
• Sistema XO: Hembra XX y macho XO.
• Sistema ZW: Hembra ZW y macho ZZ.

Herencia Ligada al Sexo en Humanos

• Genes del cromosoma X:
  • Hembras (XX): 2 copias.
  • Machos (XY): 1 copia.

  La herencia ligada al X es a menudo recesiva.

• Genes del cromosoma Y:
  • Hembras (XX): 0 copias.
  • Machos (XY): 1 copia.

  Las enfermedades ligadas al cromosoma Y son muy pocas. Las enfermedades recesivas ligadas al cromosoma X son algunas. Las enfermedades dominantes ligadas al cromosoma X son muy pocas y muy raras.

Recombinación Genética

La recombinación es una causa fundamental de la variación genética:

• Recombinación intercromosómica (segregación independiente de cromosomas homólogos).
• Recombinación intracromosómica (entrecruzamiento). Se produce durante la meiosis, en la profase I.

Un ligamiento ocurre cuando dos loci están ligados, es decir, se encuentran sobre el mismo cromosoma y la distancia entre ellos es tan pequeña que la probabilidad de entrecruzamiento es muy baja, por lo que durante la formación de los gametos se segregan unidos. Están tan juntos que se transmiten juntos.

La tercera ley de Mendel solo se cumple si los caracteres están situados en cromosomas diferentes. El concepto de ligación es clave en los programas de mejora genética asistida por marcadores moleculares y en la tecnología del ADN recombinante.

Mutaciones

Las mutaciones son alteraciones en la secuencia del ADN.

Tipos de Mutaciones

• Mutación génica: Afecta a la secuencia de un gen.
• Mutación cromosómica: Afecta a la estructura de los cromosomas.
• Mutación numérica (genómica): Variación en parte de la dotación cromosómica.
  • Aneuploidía: Es la no disyunción o emigración de los cromosomas homólogos o las cromátidas a los dos polos celulares durante las divisiones meióticas o mitóticas. Ejemplos: Monosomía (falta de un cromosoma), Trisomía (presencia de un cromosoma extra).

La mutación génica afecta a parte del gen que determina una proteína. Las mutaciones silenciosas producen un cambio de codón a otro que determina el mismo aminoácido. También existen mutaciones de cambio de marco de lectura.

Clasificación de Mutaciones por Origen

• Mutación natural (espontánea): Surge por errores en la replicación.
• Mutación inducida: Surge como resultado de un agente artificial (mutágeno).

Clasificación de Mutaciones por Localización

• Células somáticas.
• Células germinales: Pueden dar lugar a una mutación hereditaria.

Los agentes mutágenos pueden ser químicos (incrementan la tasa de mutación). Se pueden producir lesiones en las bases por radiaciones no ionizantes y por radiaciones ionizantes (más agresivas).

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)

La técnica de la PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) amplifica millones de veces una secuencia específica de ADN durante varios ciclos. La reacción en cadena la realiza la enzima ADN polimerasa, que sintetiza el ADN en las células.

Tipos de PCR

• PCR tradicional: Amplifica una parte del ADN. La PCR convencional se realiza en 3 ciclos. La PCR con sondas añade detección en tiempo real.
• qPCR (PCR cuantitativa): Cuantifica el ADN con datos en tiempo real.
• RT-PCR: Amplifica el ARN convirtiéndolo en ADN complementario (cDNA).
• RT-qPCR: Parte del ARN, permitiendo la cuantificación en tiempo real de ARN convertido en cDNA.

Componentes Necesarios para la PCR

1. Molde de ADN o ARN.
2. La enzima ADN polimerasa.
3. Los dNTPs (“ladrillos” o nucleótidos).
4. Primers (cebadores): Son secuencias cortas que flanquean y delimitan la secuencia blanco que se desea amplificar y son complementarias a esta.
5. Solución amortiguadora.
6. Magnesio.

Etapas de la PCR

1. Desnaturalización: Las dobles cadenas de ADN se calientan y separan a 95ºC durante 20-30 segundos, obteniendo las hebras separadas.
2. Hibridación (Annealing): Los primers se alinean al extremo 3’ del molde y se hibridan con su secuencia complementaria. La temperatura debe ser óptima (50-60ºC).
3. Extensión: La ADN polimerasa sintetiza la nueva cadena.

Controles en PCR

Se deben realizar siempre:

• Reacción blanco (control negativo).
• Control positivo.

Para saber si ha habido reacción y qué fragmentos se han obtenido, se utiliza la electroforesis y la cuantificación.

Técnicas de Secuenciación

Secuenciar es determinar el orden de las bases (A, C, G, T) del ADN.

Tipos de Secuenciación

• Secuenciación de ADN:
  • Parcial: Se utiliza un único fragmento (ej. secuenciación Sanger). Otros tipos que usan varios fragmentos son el Whole Exome Sequencing (WES), donde se secuencia el exoma.
  • Completa: Whole Genome Sequencing (WGS).
• Secuenciación de ARN: La RNA-seq secuencia todo el ARN (codificante y no codificante), y puede leer patrones de metilación. Obtiene información global sobre el contenido de ARN de una muestra.

Métodos de Secuenciación

• Secuenciación Sanger: Se utilizan 4 reacciones diferentes, cada una con un didesoxinucleótido (ddNTP) distinto. Los ddNTPs son nucleótidos sin grupo hidroxilo que evitan que la cadena de ADN continúe extendiéndose, generando fragmentos de todos los tamaños posibles. Es un método costoso y lento.
• Secuenciación Masiva (Next Generation Sequencing – NGS): Permite secuenciar múltiples fragmentos de ADN en paralelo, aumentando la velocidad y reduciendo los costes. Los secuenciadores NGS producen fragmentos cortos de secuencias de ADN, que pueden usarse para ensamblar de novo o para ensamblado comparativo.
  • En el WGS se lee el genoma completo (todos los genes), por lo que se necesita extraer ADN de alta calidad.
  • En el WES se lee el exoma (solo se secuencian regiones genómicas codificantes), por lo que su precio es más bajo.
  • Las técnicas de segunda generación secuencian moléculas de ADN amplificadas de forma paralela, produciendo fragmentos cortos. Tienen más errores que Sanger, pero al repetirse miles de veces, la precisión aumenta (ej. Illumina).
• Secuenciación de ADNc: La RNA-seq analiza secuencias de ARN codificante y no codificante, incluyendo patrones de metilación, para obtener información global sobre el contenido de ARN de una muestra.

Cultivo In Vitro

El cultivo in vitro es un conjunto de técnicas que permiten el mantenimiento de células o tejidos en condiciones asépticas, controlando el ambiente químico y físico.

• Cultivo de Células y Tejidos Animales: Permite aislar células de los tejidos y cultivarlas en condiciones controladas. Se aplica a la investigación biomédica y a la producción de vacunas.
• Cultivo de Células y Tejidos Vegetales: Se basa en el principio de totipotencia (cualquier célula vegetal tiene el potencial de regenerar una nueva planta completa). Se aplica al saneamiento vegetal y al cultivo de meristemos para la eliminación de virus y enfermedades presentes en las plantas.

Ingeniería Genética

Un organismo transgénico es aquel al que se le ha añadido o transferido un gen externo, de otra especie, mediante técnicas de ingeniería genética. Un organismo editado genéticamente es aquel al que se le ha cambiado su secuencia genética, ya sea eliminándola o modificándola, sin añadir genes o fragmentos externos.

Organismos Transgénicos

El objetivo de los transgénicos es conferir nuevas características o mejorar las existentes en el organismo receptor. Los transgénicos son un subconjunto de los Organismos Genéticamente Modificados (OGM), pero no todos los OGM son transgénicos.

Un ejemplo de microorganismo unicelular transgénico puede ser una bacteria con el gen de la insulina. En organismos pluricelulares, se emplean microorganismos transgénicos como vector para introducir el gen.

Pasos para la Creación de Organismos Transgénicos

1. Seleccionar el gen de interés.
2. Cortarlo mediante enzimas de restricción.
3. Creación del ADN recombinante (añadir el gen al vector).
4. Introducir el vector en el organismo a transformar.
5. Seleccionar las células transformadas.
6. Regenerar el organismo receptor transformado.

La tecnología del ADN recombinante tiene tres etapas principales:

1. Creación de ADN recombinante.
2. Amplificación del ADN recombinante.
3. Transferencia del ADN recombinante:
   • Sistemas basados en vectores biológicos (ej. Agrobacterium o virus vegetales).
   • Sistemas de transferencia directa de ADN (ej. biobalística o microinyección en cigotos).
4. Regeneración del individuo transgénico.

Aplicaciones y Desafíos de los Transgénicos

En muchas especies se conoce dónde están los genes que codifican para una proteína, pero se desconoce qué ocurre si este gen se inactiva, se sobreexpresa, etc. Otro desafío es la eliminación del transgén.

Los transgénicos presentan una serie de problemas:

• El sitio de inserción del transgén no puede ser controlado; se hacen inserciones múltiples y al azar.
• Pueden ocurrir efectos pleiotrópicos (un gen afecta múltiples características).
• Puede haber silenciamiento génico (el transgén no se expresa).

La edición de genomas incrementa la precisión de la posición a modificar y manipula directamente secuencias en el genoma. Sin embargo, hay que vigilar los off-targets (inserciones o modificaciones en sitios no deseados).

Medio Ambiente e Higiene

Clima y Cambio Climático

El clima es el conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan una zona geográfica durante un periodo de tiempo dado. El estado climático es independiente de un estado meteorológico instantáneo. Los cambios del clima ocurren por la modificación del balance en la energía solar (la emitida y absorbida por la Tierra). La posible modificación del clima a causa de la actividad humana es uno de los temas científicos y políticos actuales.

El cambio climático es una variación estable y duradera en la distribución de los patrones de clima en periodos de tiempo que van desde décadas hasta millones de años. Esta variación puede deberse a causas naturales y a la acción del hombre.

La radiación emitida por el suelo y las plantas es absorbida por algunos gases, calentando la atmósfera. El efecto invernadero es el fenómeno por el cual ciertos gases de la atmósfera retienen parte de la energía emitida por la superficie de la Tierra, produciendo un efecto de calentamiento, similar al que ocurre en un invernadero. Es un fenómeno natural y beneficioso porque ha permitido que la superficie del planeta tenga una temperatura adecuada para el desarrollo de la vida que conocemos. Sin embargo, un exceso de Gases de Efecto Invernadero (GEI) ha provocado que la temperatura se haya y continúe incrementando.

Principales Gases de Efecto Invernadero (GEI)

• Vapor de agua.
• CO₂: Liberado en la respiración, erupciones volcánicas, deforestación y quema de combustibles fósiles.
• Metano: Producido por la digestión.
• Óxido nitroso: Presente en fertilizantes.
• Gases fluorados: De origen industrial.

El potencial de calentamiento global es una medida relativa de la cantidad de calor que puede ser atrapado por un determinado GEI en comparación con un gas de referencia, por lo general, el CO₂.

El actual cambio climático se diferencia de los ocurridos anteriormente por su causa (la actividad humana) y su velocidad (anormalmente rápida). Aunque la concentración de GEI ha variado a lo largo de la historia por causas naturales, a partir de la Revolución Industrial han ido aumentando drásticamente en la atmósfera, sobre todo por el uso de combustibles fósiles.

Huella Ambiental

Una huella es un indicador que mide el impacto que una actividad, producto, organización o individuo tiene sobre el medio ambiente y los recursos naturales. Se utiliza para cuantificar la presión que ejercemos sobre el planeta, en términos de consumo de recursos, generación de residuos o emisiones de gases contaminantes. Al ser una cuantificación, mide impactos en unidades específicas. También tiene una perspectiva global, pudiendo aplicarse a escalas globales o más específicas.

Tipos de Huellas

• Huella Ecológica: Mide la demanda humana de recursos naturales comparada con la capacidad de regeneración del planeta. Trata de medir el impacto de nuestro modo de vida. Se desglosa en 4 grupos:
  • Huella de Carbono.
  • Huella Hídrica: Suma de 3 huellas: verde (agua de lluvia), azul (agua dulce evaporada), gris (calidad del agua devuelta al medio). La huella de agua es más completa que la hídrica.
  • Huella de Suelo.
  • Huella de Materiales.
• Huella Ambiental: Evalúa los impactos potenciales a lo largo del ciclo de vida de productos, servicios u organizaciones. Utiliza el análisis del ciclo de vida de los productos. Existen la huella ambiental del producto y de la empresa.
• Huella de Carbono: Representa la cantidad total de GEI emitida directa o indirectamente por una actividad o producto.
• Huella Hídrica: Cantidad de uso de agua directo o indirecto para producir bienes o servicios consumidos por un individuo, una comunidad, una empresa o un país.

Higiene

La higiene es una disciplina preventiva que busca evitar enfermedades profesionales y daños a la salud. Es esencial que tanto trabajadores como responsables conozcan estos aspectos, ya que su correcta aplicación garantiza un ambiente seguro, mejora la productividad y reduce costes por bajas laborales.

La higiene en los alimentos es el conjunto de medidas y prácticas necesarias en todas las etapas de la cadena alimentaria para garantizar que los alimentos sean seguros. Su objetivo principal es prevenir la contaminación física, química o biológica.

En la industria agroalimentaria, los organismos a controlar incluyen macroorganismos (como nematodos y larvas) y microorganismos (como virus, viroides, priones, hongos, mohos, levaduras, bacterias y protozoos).

Clasificación de Microorganismos por Temperatura Óptima

• Psicrófilos: Prefieren el frío (ej. alimentos en frigorífico).
• Mesófilos: Crecen entre 20-42 ºC (requieren revisión de higiene).
• Termófilos: Prefieren altas temperaturas.

La presencia de aerobios sulfitorreductores indica contaminación fecal o ambiental.

Características de los Microorganismos

Un microorganismo es un organismo unicelular visible solo al microscopio. Por su pequeño tamaño, tienen una gran relación superficie-volumen, metabolismo rápido y rápida multiplicación. Muchos son patógenos y deben ser controlados.

Tipos de Microorganismos Relevantes en Higiene Alimentaria

• Nematodos: Ej. Anisakis (pescado crudo) y Trichinella (cerdo/jabalí).
• Protozoos: Ej. Toxoplasma gondii (carne cruda, leche, agua, vegetales contaminados; riesgo fetal, contacto con gatos).
• Priones: Proteínas infecciosas que causan enfermedades neurodegenerativas; no son organismos vivos.
• Viroides: ARN infeccioso de plantas; necesita célula viva para replicarse.
• Virus: Parásitos intracelulares obligados con cápside proteica.
• Hongos: Eucariotas unicelulares o multicelulares, saprófitos, parásitos o simbióticos.
  • Clasificación: Macroscópicos (setas) o microscópicos (ej. ascomicetos como Saccharomyces; ficomicetos como Mucor, Rhizopus; deuteromicetos como Aspergillus, Penicillium, etc.).
  • Saccharomyces cerevisiae se usa en la producción de cerveza (alta fermentación para cerveza negra, baja para rubia).
• Mohos: Hongos filamentosos con hifas y micelio. Producen micotoxinas peligrosas, no eliminables del alimento.
• Bacterias: Pueden ser anaerobias, aerobias o anaerobias facultativas.
  • Tipos: “Buenas” (usadas en industria), “malas no patógenas” (alteran alimentos), “malas patógenas” (causan enfermedades).