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