Biología Celular: Respiración Cellular

Cellular Respiration

• Overview: Process by which cells generate energy from glucose
• Stages:
  1. Glycolysis: Breakdown of glucose into pyruvate (cytosol)
  2. Citric Acid Cycle (Krebs Cycle): Conversion of pyruvate into ATP, NADH, and FADH2 (mitochondria)
  3. Electron Transport Chain: Generation of ATP from NADH and FADH2 (mitochondria)
  4. Oxidative Phosphorylation: ATP synthesis from energy released in ETC
• Types:
  • Aerobic Respiration: Oxygen is present
  • Anaerobic Respiration: Oxygen is absent

Cell Membrane Transport

• Passive Transport:
  • Diffusion: Movement of molecules from high to low concentration
  • Osmosis: Movement of water molecules through a semipermeable membrane
  • Facilitated Diffusion: Assisted diffusion through transport proteins
• Active Transport:
  • Primary Active Transport: Energy-dependent transport using ATP
  • Secondary Active Transport: Energy-dependent transport using electrochemical gradients
• Transport Mechanisms:
  • Simple Diffusion: Lipid-soluble molecules diffuse through the membrane
  • Facilitated Diffusion Proteins: Binding of molecules to transport proteins

Cell Signaling

• Overview: Mechanisms by which cells respond to stimuli
• Components:
  • Ligand: Signaling molecule that binds to a receptor
  • Receptor: Protein that binds to a ligand
  • Signal Transduction Pathway: Series of molecular interactions that transmit the signal
• Types:
  • Endocrine Signaling: Long-distance signaling using hormones
  • Paracrine Signaling: Local signaling between nearby cells
  • Autocrine Signaling: Signaling within the same cell
• Signal Transduction Pathways:
  • G-Protein Coupled Receptors (GPCRs): Activate G-proteins to initiate signaling
  • Receptor Tyrosine Kinases (RTKs): Activate downstream signaling pathways

Mitosis and Meiosis

• Mitosis:
  • Overview: Process of somatic cell division, resulting in two identical daughter cells
  • Stages:
    • Prophase: Chromosome condensation and nuclear envelope breakdown
    • Metaphase: Chromosomes align at the cell equator
    • Anaphase: Sister chromatids separate
    • Telophase: Chromosomes decondense, and nuclear envelope reforms
    • Cytokinesis: Cytoplasmic division and cell separation
• Meiosis:
  • Overview: Process of gamete formation, resulting in four non-identical daughter cells
  • Stages:
    • Prophase I: Homologous chromosome pairing and crossing over
    • Metaphase I: Paired chromosomes align at the cell equator
    • Anaphase I: Homologous chromosomes separate
    • Telophase I: Nuclear envelope reforms, and chromosomes decondense
    • Prophase II: Nuclear envelope breaks down, and chromosomes condense
    • Metaphase II: Sister chromatids align at the cell equator
    • Anaphase II: Sister chromatids separate
    • Telophase II: Chromosomes decondense, and nuclear envelope reforms
    • Cytokinesis: Cytoplasmic division and cell separation

Cell Adhesion and Migration

• Cell Adhesion:
  • Overview: Process by which cells stick to each other or the extracellular matrix
  • Molecules:
    • Cadherins: Transmembrane adhesion molecules
    • Integrins: Transmembrane receptors that bind to ECM proteins
    • Adhesion Molecule Receptors: Bind to adhesion molecules on adjacent cells
• Cell Migration:
  • Overview: Process by which cells move in response to stimuli
  • Mechanisms:
    • Chemotaxis: Movement in response to chemical gradients
    • Haptotaxis: Movement in response to ECM proteins
    • Mechanotaxis: Movement in response to mechanical forces
  • Molecules:
    • Focal Adhesion Kinase (FAK): Regulates cell migration and adhesion
    • Rho GTPases: Regulate cytoskeletal dynamics and cell migration

Respiración Celular

• Visión general: Proceso en el que las células generan energía a partir de la glucosa
• Etapas:
  • Glicólisis: Descomposición de la glucosa en piruvato (citosol)
  • Ciclo de ácido cítrico (Ciclo de Krebs): Conversión de piruvato en ATP, NADH y FADH2 (mitocondria)
  • Cadena de transporte de electrones: Generación de ATP a partir de NADH y FADH2 (mitocondria)
  • Fosforilación oxidativa: Síntesis de ATP a partir de la energía liberada en la CTE
• Tipos:
  • Respiración aeróbica: El oxígeno está presente
  • Respiración anaeróbica: El oxígeno está ausente

Transporte de Membrana Celular

• Transporte pasivo:
  • Difusión: Movimiento de moléculas desde una concentración alta a una baja
  • Osmosis: Movimiento de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable
  • Difusión facilitada: Difusión asistida por proteínas de transporte
• Transporte activo:
  • Transporte activo primario: Transporte dependiente de la energía que utiliza ATP
  • Transporte activo secundario: Transporte dependiente de la energía que utiliza gradientes electroquímicos
• Mecanismos de transporte:
  • Difusión simple: Moléculas lipídicas solubles difunden a través de la membrana
  • Proteínas de difusión facilitada: Unión de moléculas a proteínas de transporte

Señalización Celular

• Visión general: Mecanismos mediante los cuales las células responden a estímulos
• Componentes:
  • Ligando: Molécula de señalización que se une a un receptor
  • Receptor: Proteína que se une a un ligando
  • Vía de transducción de señal: Serie de interacciones moleculares que transmiten la señal
• Tipos:
  • Señalización endocrina: Señalización a larga distancia utilizando hormonas
  • Señalización paracrina: Señalización local entre células cercanas
  • Señalización autocrina: Señalización dentro de la misma célula
• Vías de transducción de señal:
  • Receptores acoplados a proteínas G (GPCRs): Activan proteínas G para iniciar la señalización
  • Tiroquininas receptoras (RTKs): Activan vías de señalización downstream

Mitosis y Meiosis

• Mitosis:
  • Visión general: Proceso de división de células somáticas, resultando en dos células hijas idénticas
  • Etapas:
    • Profasa: Condensación de cromosomas y rotura de la envoltura nuclear
    • Metafasa: Cromosomas se alinean en el ecuador celular
    • Anafasa: Cromátidas hermanas se separan
    • Telofasa: Cromosomas se descondensan y se reestructura la envoltura nuclear
    • Citocinesis: División del citoplasma y separación de células
• Meiosis:
  • Visión general: Proceso de formación de gametos, resultando en cuatro células hijas no idénticas
  • Etapas:
    • Profasa I: Pareo de cromosomas homólogos y crossing over
    • Metafasa I: Cromosomas pareados se alinean en el ecuador celular
    • Anafasa I: Cromosomas homólogos se separan
    • Telofasa I: Envoltura nuclear se reestructura y cromosomas se descondensan
    • Profasa II: Envoltura nuclear se rompe y cromosomas se condensan
    • Metafasa II: Cromátidas hermanas se alinean en el ecuador celular
    • Anafasa II: Cromátidas hermanas se separan
    • Telofasa II: Cromosomas se descondensan y envoltura nuclear se reestructura
    • Citocinesis: División del citoplasma y separación de células

Adhesión y Migración Celular

• Adhesión celular:
  • Visión general: Proceso mediante el cual las células se pegan entre sí o a la matriz extracelular
  • Moléculas:
    • Cadherinas: Moléculas de adhesión transmembrana
    • Integrinas: Receptores transmembrana que se unen a proteínas de la matriz extracelular
    • Receptores de moléculas de adhesión: Se unen a moléculas de adhesión en células adyacentes
• Migración celular:
  • Visión general: Proceso mediante el cual las células se mueven en respuesta a estímulos
  • Mecanismos:
    • Quimiotaxis: Movimiento en respuesta a gradientes químicos
    • Haptotaxis: Movimiento en respuesta a proteínas de la matriz extracelular
    • Mecanotaxis: Movimiento en respuesta a fuerzas mecánicas
  • Moléculas:
    • Focal Adhesión Kinase (FAK): Regula la migración y adhesión celular
    • GTPasa Rho: Regula la dinámica del citoesqueleto y la migración celular