1. Bioelementos y biomoléculas
Bioelementos
- Primarios (C, H, O, N): forman el 96 % de la materia viva.
- Secundarios (S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl): >0,1 % del peso.
- Oligoelementos (Fe, Cu, Mn, Zn, I, F, Co, Mo): <0,1 % pero esenciales.
Biomoléculas
- Inorgánicas: agua (60–70 %), sales minerales.
- Orgánicas: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Propiedades del agua
- Disolvente universal (polar, puentes de H).
- Elevado calor específico ⇒ termorregulación.
- Capilaridad y cohesión ⇒ transporte de savia.
- Densidad máxima a 4 °C ⇒ el hielo flota.
2. Glúcidos y lípidos
Glúcidos
- Monosacáridos: glucosa, fructosa, ribosa, desoxirribosa.
- Disacáridos: sacarosa (glu+fru), lactosa (glu+gal), maltosa (glu+glu).
- Polisacáridos: almidón (reserva vegetal), glucógeno (reserva animal), celulosa (estructural vegetal), quitina (exoesqueleto artrópodos).
Lípidos
- Saponificables: ácidos grasos, triglicéridos, fosfolípidos (forman la bicapa de la membrana), céridos.
- No saponificables: esteroides (colesterol, hormonas), terpenos, eicosanoides.
Truco PEvAU
Fosfolípidos: cabeza polar (hidrófila) + cola apolar (hidrófoba) ⇒ doble capa con colas hacia el interior.
3. Proteínas y ácidos nucleicos
Proteínas
- Formadas por aminoácidos (20 proteinogénicos) unidos por enlaces peptídicos.
- 4 niveles estructurales: primaria (secuencia), secundaria (α-hélice/β-lámina), terciaria (3D), cuaternaria (varias cadenas).
- Funciones: estructural (colágeno), enzimática (lactasa), transporte (hemoglobina), hormonal (insulina), defensa (anticuerpos), motilidad (actina/miosina).
- Desnaturalización: pérdida de estructura 3D por T, pH o agentes químicos.
Ácidos nucleicos
- Nucleótido = base nitrogenada + pentosa + grupo fosfato.
- ADN: doble hélice, desoxirribosa, bases A-T y G-C. Función: información hereditaria.
- ARN: monocatenario, ribosa, bases A-U y G-C. Variantes: ARNm, ARNt, ARNr.
4. Célula procariota vs eucariota
| Característica | Procariota | Eucariota |
|---|---|---|
| Núcleo | NO (ADN libre) | SÍ (rodeado por envoltura) |
| Tamaño | 1–10 μm | 10–100 μm |
| ADN | Circular, sin histonas | Lineal, asociado a histonas |
| Orgánulos membranosos | NO | SÍ |
| Ribosomas | 70S | 80S (mitocondrias y cloroplastos: 70S) |
| División | Bipartición | Mitosis / Meiosis |
| Ejemplos | Bacterias, arqueas | Animal, vegetal, hongo, protista |
Endosimbiosis (Lynn Margulis)
Mitocondrias y cloroplastos provienen de procariotas fagocitados: ADN circular, ribosomas 70S, doble membrana.
5. Orgánulos celulares
Diagnóstico rápido por imagen (PEvAU)
| Orgánulo | Aspecto | Función |
|---|---|---|
| Núcleo | Esfera con envoltura doble y nucléolo | Información genética, síntesis ARNr |
| R.E. rugoso | Sáculos con ribosomas adheridos | Síntesis y plegado de proteínas |
| R.E. liso | Túbulos sin ribosomas | Síntesis de lípidos, detoxificación |
| Aparato de Golgi | Sáculos apilados con vesículas | Modificación y empaquetado |
| Mitocondria | Doble membrana con crestas | Respiración celular, ATP |
| Cloroplasto (vegetal) | Doble membrana, tilacoides en grana | Fotosíntesis |
| Vacuola (vegetal) | Gran espacio claro central | Turgencia y reserva |
| Lisosoma (animal) | Vesícula con enzimas hidrolíticas | Digestión intracelular |
| Ribosoma | Gránulo sin membrana | Síntesis proteica |
| Centriolo (animal) | Cilindro de microtúbulos | División celular, cilios/flagelos |
6. Membrana plasmática y transporte
Modelo de mosaico fluido (Singer-Nicolson)
Bicapa de fosfolípidos con proteínas integrales y periféricas. Colesterol modula la fluidez. Glúcidos en la cara externa forman el glicocálix.
Tipos de transporte
- Pasivo (a favor de gradiente, sin gasto): difusión simple, difusión facilitada, ósmosis.
- Activo (en contra de gradiente, gasta ATP): bomba Na/K, simporte, antiporte.
- Vesicular: endocitosis (fagocitosis/pinocitosis) y exocitosis.
Ósmosis y disoluciones
Una célula colocada en una disolución hipertónica pierde agua y se arruga (plasmólisis). En hipotónica gana agua y se hincha (turgente); puede llegar a lisarse.
7. Errores frecuentes
1. Decir que la membrana plasmática es rígida. Es fluida y selectiva.
2. Confundir el ARN mensajero con el de transferencia o el ribosómico.
3. Atribuir cloroplastos a células animales o vacuolas grandes a células vegetales sin pared.
4. Pensar que las procariotas no tienen ribosomas. SÍ los tienen (70S) y sintetizan proteínas.
5. Olvidar que las mitocondrias contienen ADN propio circular.
Problemas resueltos paso a paso
PEvAU — Identificación de orgánulos 2019OrdinariaMedio
Se observa al microscopio electrónico un orgánulo con doble membrana, crestas internas y un ADN circular en la matriz.
a) ¿Qué orgánulo es?
b) Cita dos pruebas que apoyan la teoría endosimbiótica para este orgánulo.
1
Doble membrana + crestas + ADN propio → ATP.
Ver solución completa
a) Mitocondria. Su función es la respiración celular (Krebs en matriz, cadena en crestas) y la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa.
b) Pruebas endosimbióticas: (1) ADN propio circular sin histonas; (2) ribosomas 70S (como las bacterias); (3) doble membrana (la externa procede de la fagocitosis y la interna de la bacteria); (4) replicación por bipartición.
b) Pruebas endosimbióticas: (1) ADN propio circular sin histonas; (2) ribosomas 70S (como las bacterias); (3) doble membrana (la externa procede de la fagocitosis y la interna de la bacteria); (4) replicación por bipartición.
Ósmosis cuantitativa 2022OrdinariaAlta
Se sumergen 3 glóbulos rojos en tres disoluciones: A = 0,15 M NaCl; B = 0,30 M NaCl; C = 0,05 M NaCl. (Concentración intracelular ≈ 0,15 M osmolar.) Indica qué le ocurre a cada uno y por qué.
1
Comparar cada disolución con el medio intracelular. La hipotónica está MENOS concentrada en soluto.
2
La hipertónica está MÁS concentrada (más soluto).
Ver solución completa
A (isotónica): no hay flujo neto, el glóbulo conserva su forma.
B (hipertónica): el agua sale de la célula por ósmosis → glóbulo se arruga (crenación).
C (hipotónica): el agua entra → glóbulo se hincha y puede romperse (hemólisis).
El flujo de agua es siempre desde el medio MENOS concentrado al MÁS concentrado en soluto.
B (hipertónica): el agua sale de la célula por ósmosis → glóbulo se arruga (crenación).
C (hipotónica): el agua entra → glóbulo se hincha y puede romperse (hemólisis).
El flujo de agua es siempre desde el medio MENOS concentrado al MÁS concentrado en soluto.
3. Composición ADN · pares de bases
Una molécula de ADN tiene 30 % de adenina. Calcula el % de citosina (Chargaff).
1
%T (igual que %A).
2
%G+%C = 100-2·%A; %C = mitad.
4. Osmolaridad · cálculo
Una disolución contiene 0,15 M de NaCl. Calcula la osmolaridad (mOsm/L) considerando disociación completa (i=2).
1
Osmolaridad = M·i en mol/L.
2
Pasa a mOsm/L.
5. Tasa de difusión · ley de Fick
Un soluto cruza una membrana con \(D=1\cdot10^{-9}\) m²/s, área \(A=1\cdot10^{-4}\) m², gradiente \(\Delta C/L=10\) mol/m⁴. Calcula el flujo.
1
\(J=-D\Delta C/L\) en mol/(m²·s).
2
Caudal = J·A en mol/s.
6. Microscopía · resolución
Un microscopio óptico tiene resolución \(d=0{,}61\lambda/NA\) con \(\lambda=550\) nm y NA=1,3. ¿d (nm)?
1
d en nm.
7. Volumen celular esférico
Una célula esférica tiene radio \(r=10\;\mu m\). Calcula su volumen en μm³.
1
\(V=\tfrac{4}{3}\pi r^3\) en μm³.
8. Relación S/V · célula esférica
Para una célula esférica de \(r=20\;\mu m\), calcula S/V.
1
S = 4πr²; V = (4/3)πr³; S/V = 3/r en 1/μm.
9. Glúcidos · estequiometría glucosa
Glucosa: \(C_6H_{12}O_6\). Masa molecular en g/mol (H=1, C=12, O=16).
1
Masa molecular.
10. Lípidos · número de moléculas
Si un gramo de aceite tiene una masa molecular de 884 g/mol (triglicérido), ¿cuántas moléculas hay en 1 g? \(N_A=6{,}022\cdot10^{23}\).
1
n = m/M = 1/884 en mol.
2
Número de moléculas.
11. Membrana · área total mitocondria
Una mitocondria tiene crestas que multiplican por 5 el área de la membrana externa (\(A_e=2\;\mu m^2\)). Área de la interna en μm².
1
Área interna.
12. Cromosomas humanos
Una célula somática humana tiene 46 cromosomas. Tras la fase S (replicación), ¿cuántas cromátidas hay?
1
Cada cromosoma → 2 cromátidas.
13. Núcleo · ploidía gametos
Si una célula somática humana es 2n=46, ¿cuántos cromosomas tiene un gameto?
1
n.
14. Movimiento browniano · estimación
Una partícula de \(r=1\;\mu m\) en agua a 300 K. \(D=k_B T/(6\pi\eta r)\) con \(k_B=1{,}38\cdot10^{-23}\), \(\eta=10^{-3}\) Pa·s. Calcula D en m²/s.
1
D en m²/s.
15. Densidad celular
Un cultivo tiene \(2\cdot10^6\) células/mL. ¿Cuántas hay en 10 mL?
1
Número.
Test de autoevaluación
1. ¿Qué bioelemento NO es primario?
2. La reserva energética principal en animales es:
3. ¿Cuál de estas estructuras NO aparece en una célula procariota típica?
4. La doble hélice del ADN está formada por bases:
5. La bomba Na⁺/K⁺ es un ejemplo de:
Simuladores
Tonicidad y flujo osmótico
Volumen celular vs tiempo en disolución hipo/hipertónica
Banco de exámenes (Biología)
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