Biología Celular y Molecular: Apuntes de Clase UCSUR

Semana 01: Introducción al curso – Características de los seres vivos
� Resumen del tema:
La biología celular y molecular estudia la estructura, función y organización de
las células.
Los seres vivos presentan características comunes: organización celular,
metabolismo, homeostasis, crecimiento, reproducción, adaptación y evolución.
❓ Preguntas de desarrollo con respuestas:
¿Por qué se considera a la célula como la unidad estructural y funcional
de los seres vivos?
Porque todas las funciones vitales (metabolismo, crecimiento, reproducción) se
realizan dentro de las células. Ejemplo: el hepatocito realiza funciones de
detoxificación en el hígado.
Mencione y explique cuatro características esenciales que diferencien a
un ser vivo de un objeto inerte.
Metabolismo: transformación de energía.
Reproducción: formación de nuevos individuos.
Homeostasis: regulación interna.
Adaptación: capacidad de ajustarse al ambiente.
¿Cómo se relaciona la adaptación evolutiva con el concepto de selección
natural?
Las adaptaciones permiten sobrevivir y reproducirse. La selección natural
favorece estas adaptaciones y permite su transmisión generacional.
Explique la importancia de la homeostasis en el mantenimiento de las
funciones vitales.
La homeostasis mantiene condiciones internas constantes (pH, temperatura,
presión osmótica) necesarias para el funcionamiento celular.
¿Cuál es la importancia del estudio de la biología celular y molecular en el
análisis de enfermedades humanas?
Permite entender el origen celular de las enfermedades (cáncer, infecciones,
enfermedades genéticas) y diseñar terapias dirigidas.
Relacione la organización celular con los niveles de complejidad
biológica en medicina humana.
Células forman tejidos, éstos órganos, y estos los sistemas del cuerpo humano.
La alteración a nivel celular afecta la fisiología total
Explica por qué la célula es considerada la unidad fundamental de la vida.
Porque es la mínima unidad con vida propia, capaz de realizar funciones
vitales.
Describe el enfoque de estudio de la biología celular y molecular y su
importancia en medicina.
Estudia componentes celulares (membranas, organelos, ADN, ARN, proteínas)
y sus funciones. Es crucial para entender patologías, diagnósticos y terapias.
� Palabras clave y definiciones:
Célula procariota: sin núcleo definido, ADN libre en el citoplasma. Ej: bacterias.
Célula eucariota: con núcleo definido y organelos membranosos. Ej: células
humanas.
ADN circular: forma de ADN en procariotas.
ADN lineal: forma de ADN en eucariotas, contenido en el núcleo.
Organelos membranosos: estructuras celulares rodeadas de membrana (ej:
mitocondrias, retículo endoplasmático).
Antibióticos y estructuras blanco: los antibóticos atacan componentes
específicos de bacterias (ribosomas 70S, pared celular) sin afectar células
humanas.
División celular: proceso por el cual una célula se divide (mitosis, meiosis).
Replicación: copia del ADN para la división celular.
Semana 02: Bioelementos y biomoléculas
� Resumen del tema:
Bioelementos: Primarios (C, H, O, N, P, S), secundarios (Ca, Na, K, etc.) y
oligoelementos (Fe, Zn, etc.).
Biomoléculas: Inorgánicas (agua, sales minerales) y orgánicas (glúcidos,
lípidos, proteínas, ácidos nucleicos).
Funciones biológicas, estructura química y su rol en la célula.
✅ Competencias UCSUR:
Atención clínica integral: Aplica los principios del transporte celular en el
análisis de cuadros clínicos como desequilibrio osmótico, deshidratación o
administración intravenosa.
❓ Preguntas de desarrollo con respuestas:
Clasifica los bioelementos según su abundancia y función. Da un ejemplo
clínico donde su déficit cause enfermedad.
Primarios: C, H, O, N, P, S. Forman biomoléculas esenciales.
Secundarios: Ca, Na, K, Mg, Cl. Participan en funciones celulares específicas
(ej: transmisión nerviosa).
Oligoelementos: Fe, Zn, I, Cu. Necesarios en pequeñas cantidades (ej: la
deficiencia de Fe causa anemia).
Explica cómo las propiedades del agua permiten la vida. ¿Qué ocurriría
en una célula deshidratada?
El agua es solvente universal, regula temperatura y participa en reacciones
químicas. En deshidratación, la célula pierde volumen y puede morir.
Compara las funciones estructurales y energéticas de los glúcidos y lípidos en
las células.
Glúcidos: fuente inmediata de energía, estructura de la membrana
(glucoproteínas).
Lípidos: reserva energética a largo plazo, forman bicapas lipídicas.
Describe el rol del ADN y ARN en la célula e indica una consecuencia de su
mal funcionamiento.
ADN: almacena información genética. ARN: participa en la síntesis proteica. Su
alteración puede generar mutaciones o cáncer.
¿Qué características estructurales de las proteínas determinan su función
biológica? Menciona un ejemplo clínico.
Su secuencia de aminoácidos y estructura tridimensional. Ejemplo:
desnaturalización por fiebre afecta enzimas como las digestivas.
¿Cómo influye la polaridad en la función de las biomoléculas en el medio
celular?
La polaridad permite interacciones como puentes de hidrógeno. Las moléculas
polares son solubles en agua, las no polares forman estructuras como
membranas.
Explica las principales biomoléculas orgánicas y sus funciones celulares.
Glúcidos (energía), lípidos (reserva y estructura), proteínas (funciones
estructurales, enzimáticas), ácidos nucleicos (información genética).
Describe el papel del agua como biomolécula esencial y su importancia
en el metabolismo celular.
Actúa como medio de transporte, disolvente, regulador térmico y participa en
reacciones químicas.
� Palabras clave y definiciones:
Modelo del mosaico fluido: teoría que describe la membrana celular como una
estructura dinámica con lípidos y proteínas en movimiento.
Difusión / ósmosis / transporte activo: mecanismos de transporte celular. La
difusión es pasiva, la ósmosis es paso de agua y el transporte activo requiere
energía.
Bomba sodio-potasio: transporte activo que mantiene el gradiente de Na+ y K+
entre el interior y exterior celular.
Endocitosis / fagocitosis: mecanismos de entrada de sustancias a la célula;
fagocitosis es específica para partículas grandes.
Soluciones hipotónicas / hipertónicas: afectan el volumen celular. Hipotónica:
entrada de agua. Hipertónica: salida de agua.
Bioelementos primarios y secundarios: según su cantidad y función en el
organismo.
Biomoléculas orgánicas e inorgánicas: orgánicas tienen carbono; inorgánicas
no siempre.
Enlaces químicos: unión entre átomos. Covalente, iónico o puente de
hidrógeno.
Hidrofobicidad / polaridad: determina solubilidad y estructura de las
biomoléculas.
Función estructural y energética: refiere al papel de biomoléculas en formar
estructuras o aportar energía.
� Preguntas reales o simuladas de exámenes (UCSUR – Medicina Humana):
Transporte celular:
¿Qué componente de la membrana celular permite el ingreso y salida de
iones? Justifique.
Las proteínas de canal o transporte.
¿Qué propiedad de la membrana facilita este proceso de regulación?
Su permeabilidad selectiva.
Bomba Sodio-Potasio:
¿A qué tipo de transporte corresponde este mecanismo? Describa dos
características.
Transporte activo. Requiere ATP y mantiene gradiente iónico.
Ósmosis y soluciones salinas:
¿Qué tipo de solución afecta la forma y viabilidad de los glóbulos rojos?
Explique.
Hipertónica (causa crenación) o hipotónica (causa lisis).
Fagocitosis e inmunidad:
¿Qué tipo de transporte celular usan los neutrófilos al ingerir patógenos?
Describa el proceso.
Fagocitosis: extensión de membrana que engloba al patógeno y lo digiere.
Matriz extracelular: Mencione componentes de la matriz extracelular y su
función en la comunicación celular.
Colágeno, fibronectina, proteoglucanos. Permiten adhesión y señalización
celular.
Semana 03: Teoría celular – Célula procariota y eucariota
� Resumen del tema:
La teoría celular establece que todos los organismos están formados por una o
más células y que la célula es la unidad básica estructural y funcional de los
seres vivos.
Las células procariotas y eucariotas difieren en estructura y complejidad. Esto
permite explicar mecanismos como infección bacteriana, replicación viral o
respuesta inmune.
Conocer estas diferencias es fundamental para el análisis clínico de
infecciones, el uso de antibióticos y terapias modernas.
✅ Competencias UCSUR:
Pensamiento crítico y científico: Comparación estructural y funcional de tipos
celulares.
Atención clínica integral: Relación entre estructura celular y patologías
infecciosas (bacterianas vs virales).
❓ Preguntas de desarrollo con respuestas:
Compara las características estructurales de las células procariotas y
eucariotas.
Procariotas: sin núcleo, ADN circular libre, sin organelos membranosos, pared
celular. Ej: bacterias.
Eucariotas: con núcleo, ADN lineal en cromosomas, organelos membranosos
como mitocondrias y aparato de Golgi. Ej: células humanas.
¿Por qué se considera que las bacterias son células procariotas? Da
ejemplos clínicos.
Porque carecen de núcleo y poseen ADN circular libre. Ejemplo: Escherichia
coli causa infecciones urinarias, tratadas con antibióticos que atacan ribosomas
70S o pared bacteriana.
Explica las implicancias clínicas de las diferencias entre células
procariotas y eucariotas.
Estas diferencias permiten usar antibióticos que afectan estructuras
bacterianas sin dañar células humanas. Por ejemplo, penicilina inhibe la
síntesis de pared celular bacteriana
Menciona tres organelos exclusivos de células eucariotas y describe su
función.
Mitocondrias: generan energía (ATP).
Retículo endoplasmático: síntesis de proteínas y lípidos.
Aparato de Golgi: modificación y distribución de proteínas.
¿Cómo influye la organización celular en el tratamiento de enfermedades
infecciosas?
Conocer la estructura celular permite diseñar tratamientos selectivos. Las
bacterias procariotas responden a antibióticos; los virus (acelulares) requieren
antivirales específicos.
� Palabras clave y definiciones:
Célula procariota: célula sin núcleo ni organelos membranosos, ADN circular.
Ej: bacterias.
Célula eucariota: célula con núcleo y organelos membranosos, ADN lineal. Ej:
células humanas.
Núcleo: compartimiento membranoso que contiene el material genético en
eucariotas.
ADN circular: material genético en forma de círculo cerrado, típico de
procariotas.
ADN lineal: forma de ADN presente en eucariotas, distribuido en cromosomas
dentro del núcleo.
Organelos: estructuras celulares que realizan funciones especializadas en
células eucariotas (mitocondria, lisosomas, RE, etc.).
Semana 04: Membrana celular – Transporte a través de la membrana
� Resumen del tema (enfoque UCSUR):
La membrana celular es una estructura dinámica que regula el ingreso y salida
de sustancias. Es clave para la homeostasis y la comunicación celular.
En contexto médico, los mecanismos de transporte están relacionados con
fenómenos como la administración de fármacos, equilibrio hídrico y patologías
como la hiponatremia o edemas.
Conocer los tipos de transporte permite entender cómo actúan las bombas
iónicas, la endocitosis en inmunidad y los procesos de difusión implicados en el
metabolismo celular.
Investigación y evidencia científica: Aplicación del conocimiento del transporte
en fenómenos fisiológicos.
Atención clínica integral: Evaluación de procesos de transporte en contextos
como deshidratación, edema, hipernatremia, etc.
✅ Competencias UCSUR:
Pensamiento crítico y científico: Analiza los mecanismos de transporte celular y
su implicancia en procesos fisiológicos y patológicos
Atención clínica integral: Evalúa la dinámica de transporte de solutos y agua en
escenarios clínicos como desequilibrios osmóticos.
❓ Preguntas de desarrollo con respuestas (estilo UCSUR):
Describe las principales funciones de la membrana celular.
Regula el paso de sustancias, permite la comunicación celular, facilita el
reconocimiento celular, mantiene la integridad estructural y participa en
procesos como la señalización y la adhesión celular.
Explica la diferencia entre transporte pasivo y activo con ejemplos.
Transporte pasivo: no requiere energía. Ej: difusión simple de O2, difusión
facilitada de glucosa.
Transporte activo: requiere ATP. Ej: bomba sodio-potasio que transporta iones
Na+ y K+ en contra de su gradiente.
¿Qué mecanismos usa una célula para ingerir partículas grandes? ¿Cuál
es su relevancia inmunológica?
Usa endocitosis, especialmente fagocitosis. Los macrófagos fagocitan bacterias
y restos celulares, clave en la respuesta inmune.
¿Cómo afecta una solución hipertónica o hipotónica a una célula animal?
Solución hipertónica: la célula pierde agua y se encoge (crenación).
Solución hipotónica: la célula gana agua y puede romperse (lisis).
¿Qué función cumple la bomba sodio-potasio en la homeostasis celular?
Mantiene el potencial de membrana, regula el volumen celular y favorece el
transporte secundario de otras moléculas.
� Palabras clave y definiciones:
Transporte pasivo: movimiento de sustancias a favor del gradiente de
concentración, sin gasto de energía. Ej: difusión, ósmosis.
Transporte activo: movimiento de sustancias en contra de su gradiente, con
gasto de ATP. Ej: bomba Na+/K+.
Difusión: desplazamiento de moléculas desde mayor a menor concentración.
Ósmosis: paso de agua a través de una membrana semipermeable desde
menor a mayor concentración de solutos.
Endocitosis: ingreso de partículas grandes a la célula mediante invaginación de
la membrana.
Exocitosis: liberación de sustancias fuera de la célula mediante fusión de
vesículas con la membrana.
Bomba Na+/K+: proteína transportadora que expulsa 3 Na+ y entra 2 K+
usando ATP, esencial para la excitabilidad celular y equilibrio osmótico.
Semana 05: Citoesqueleto y organelas I
� Resumen del tema (enfoque UCSUR):
El citoesqueleto es una red dinámica de filamentos proteicos que da forma a la
célula, permite su movimiento y organiza los orgánulos en el citoplasma.
Las organelas membranosas como el retículo endoplasmático (RE), aparato de
Golgi y lisosomas participan en funciones esenciales como la síntesis,
modificación, transporte y degradación de biomoléculas.
En medicina, alteraciones en estas estructuras se relacionan con
enfermedades genéticas, neurodegenerativas, inmunodeficiencias o ciertos
tipos de cáncer.
✅ Competencias UCSUR:
Pensamiento crítico y científico: Analiza cómo las estructuras celulares se
relacionan con funciones específicas y cómo su alteración genera disfunción
celular.
Atención clínica integral: Reconoce manifestaciones clínicas que tienen origen
en fallas del citoesqueleto o de organelas membranosas.
❓ Preguntas de desarrollo con respuestas (estilo UCSUR):
Describe los tipos de filamentos que componen el citoesqueleto y su
función.
Microtúbulos: formados por tubulina. Participan en el movimiento de orgánulos,
transporte intracelular y formación del huso mitótico.
Filamentos de actina (microfilamentos): mantienen la forma celular, intervienen
en la contracción y migración celular.
Filamentos intermedios: proporcionan soporte mecánico y estabilidad
estructural. Ej: queratina en células epiteliales.
¿Qué relación existe entre el aparato de Golgi y la secreción de
proteínas?
El aparato de Golgi modifica, clasifica y empaqueta proteínas sintetizadas en el
RE rugoso, para su secreción o uso intracelular.
Explica el rol del retículo endoplasmático rugoso en la síntesis proteica.
El RE rugoso posee ribosomas adheridos, los cuales sintetizan proteínas
destinadas a la secreción, a la membrana o a lisosomas.
¿Qué consecuencias clínicas pueden derivarse de una disfunción
lisosomal?
Las enfermedades por almacenamiento lisosomal, como la enfermedad de TaySachs, resultan de la acumulación de sustancias no degradadas, causando
daño celular y síntomas neurológicos o sistémicos.
Menciona ejemplos de enfermedades humanas asociadas a fallas en el
citoesqueleto.
Disfunciones en proteínas del citoesqueleto pueden provocar enfermedades
como la distrofia muscular, ciertos tipos de cáncer, y patologías
neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer.
� Palabras clave y definiciones:
Microtúbulos: estructuras tubulares del citoesqueleto que participan en el
transporte intracelular y división celular
Filamentos de actina: delgados filamentos que permiten la contracción,
movimiento y forma celular
Filamentos intermedios: fibras resistentes que brindan soporte estructural a la
célula.
Retículo endoplasmático rugoso (RER): organela con ribosomas adheridos,
especializada en síntesis de proteínas.
Retículo endoplasmático liso (REL): organela sin ribosomas, involucrada en
síntesis de lípidos y detoxificación.
Aparato de Golgi: organela encargada de modificar, empacar y distribuir
proteínas y lípidos.
Lisosomas: vesículas que contienen enzimas digestivas para degradar
sustancias internas o externas.
Autofagia: proceso celular mediante el cual se degradan componentes
celulares dañados mediante lisosomas.
Transporte intracelular: movimiento de moléculas y organelos dentro de la
célula, mediado por el citoesqueleto y vesículas.
Semana 06: Organelas II y matriz extracelular
� Resumen del tema (enfoque UCSUR)
El núcleo, las mitocondrias y los peroxisomas son organelas esenciales para el
funcionamiento celular. El núcleo regula la expresión génica, las mitocondrias
generan energía en forma de ATP y los peroxisomas degradan lípidos y
neutralizan radicales libres.
La matriz extracelular (MEC) está compuesta por proteínas y polisacáridos que
proporcionan soporte estructural, participan en la adhesión y comunicación
celular.
En medicina, la disfunción de estas estructuras puede originar enfermedades
metabólicas, neurodegenerativas, cardiovasculares o genéticas.
✅ Competencias UCSUR:
Investigación y evidencia científica: Evalúa cómo las organelas regulan
funciones vitales y cómo sus alteraciones se relacionan con patologías
humanas.
Atención clínica integral: Analiza cómo los defectos en organelas y matriz
extracelular afectan la fisiología celular y causan manifestaciones clínicas
específicas.
❓ Preguntas de desarrollo con respuestas (estilo UCSUR):
Explica la función de la mitocondria y su relación con el metabolismo
energético.
La mitocondria es la organela encargada de la producción de ATP mediante la
respiración celular. Oxida glucosa, ácidos grasos y aminoácidos para generar
energía. Su mal funcionamiento puede causar fatiga, daño muscular o
enfermedades mitocondriales.
¿Cuál es el papel de los peroxisomas en la célula
Los peroxisomas degradan ácidos grasos de cadena larga y neutralizan
radicales libres mediante enzimas oxidativas como la catalasa. Su disfunción
puede causar enfermedades como el síndrome de Zellweger.
Describe la organización del núcleo y su relación con la expresión génica.
El núcleo contiene la cromatina (ADN + proteínas), el nucleolo (donde se
ensamblan ribosomas) y está rodeado por una envoltura nuclear con poros. La
organización de la cromatina regula qué genes se expresan y cuándo.
Menciona los componentes principales de la matriz extracelular y su
función.
Colágeno (resistencia estructural), elastina (elasticidad), proteoglicanos
(hidratación), integrinas (adhesión y señalización). La MEC conecta células y
regula procesos como migración, proliferación y diferenciación.
¿Qué enfermedades pueden estar asociadas a defectos en la matriz
extracelular?
Síndromes como Ehlers-Danlos (colágeno anómalo), fibrosis, cáncer
(alteraciones en adhesión y migración), y enfermedades autoinmunes que
afectan la MEC.
� Palabras clave y definiciones:
Núcleo: organela que contiene el ADN y regula la expresión génica.
Cromatina: conjunto de ADN y proteínas (principalmente histonas) presente en
el núcleo.
Nucleolo: estructura nuclear donde se ensamblan las subunidades
ribosomales.
Mitocondria: organela responsable de la producción de ATP a través de la
respiración celular
ATP (adenosín trifosfato): molécula energética principal de la célula.
Metabolismo energético: conjunto de reacciones químicas que permiten la
obtención y uso de energía celular.
Peroxisomas: organelas que degradan ácidos grasos y detoxifican sustancias
mediante enzimas oxidativas.
Radicales libres: moléculas reactivas que pueden dañar estructuras celulares.
Matriz extracelular (MEC): red de proteínas y carbohidratos que rodea las
células y regula su comportamiento.
Colágeno: proteína estructural abundante en la MEC, aporta resistencia
mecánica.
Integrinas: proteínas de membrana que conectan la MEC con el citoesqueleto e
intervienen en la señalización celular.
Comunicación intercelular: procesos mediante los cuales las células se envían
señales químicas o físicas para coordinar funciones.