Metabolismo Celular

Fermentación

Fermentación Alcohólica

En la fermentación alcohólica, las células procariotas recuperan NAD+ para reiniciar la glucólisis, produciendo etanol como resultado. No se sintetiza ATP. La reacción es: NADH+H+ = NAD+.

Fermentación Láctica

En la fermentación láctica, el ácido pirúvico se transforma en ácido láctico, recuperando NAD+ gracias a la enzima láctica deshidrogenasa. No se sintetiza ATP. Aquí termina la respiración anaeróbica.

Respiración Aeróbica

Descarboxilación de Piruvato

Ocurre en la matriz mitocondrial. El piruvato se convierte en acetil-CoA mediante la enzima piruvato deshidrogenasa. El proceso implica:

  1. Transformación del piruvato (3C) en acetato (2C) por oxidación.
  2. Reducción de NAD+ a NADH.
  3. Unión de la coenzima A al acetato para formar acetil-CoA, que entra al ciclo de Krebs.

**Resultado:** Por cada glucosa se forman 2 NADH y 2 acetil-CoA.

Ciclo de Krebs

El grupo acetilo de la acetil-CoA se une al oxalacetato (4C) para formar ácido cítrico (6C), que se degrada nuevamente a oxalacetato mediante reacciones de óxido-reducción.

**Resultado:** Se obtienen 3 NADH, 1 FADH2 y 1 ATP por ciclo de Krebs (2 ciclos por glucosa). La función principal es generar moléculas reducidas de NADH y FADH2.

Cadena de Transporte de Electrones

Las proteínas integrales de la membrana mitocondrial interna aceptan y transportan electrones. El flujo de electrones genera un bombeo de protones (H+) al espacio intermembranal, creando un gradiente electroquímico. El último aceptor de electrones es el O2, y el primero es el NADH o FADH2 en el complejo I. El citocromo ayuda en el transporte de electrones. No siempre se produce agua al final.

**Resultado:** Se genera energía, pero no ATP directamente. Se acumula un gradiente de protones y agua (1 O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O).

Fosforilación Oxidativa

Los protones acumulados regresan a la matriz mitocondrial a través de un canal (ATP sintasa), liberando energía que se utiliza para fosforilar ADP y formar ATP. El flujo de protones impulsa la enzima ATP sintasa.

Canales de Protones

  • **Canal de p+ F0:** Membrana interna, canal de protones.
  • **Canal de p+ F1:** Matriz mitocondrial, enzima ATP sintasa.

**Resultado:** Se producen 30 a 32 ATP en la respiración aeróbica y 2 ATP en la anaeróbica.

Radicales Libres

Los radicales libres (ROS) como O2-, O2– y OH- pueden alterar el flujo de protones y dañar componentes celulares. Se generan durante la respiración aeróbica. Los mecanismos de defensa intentan neutralizarlos, pero no siempre son efectivos.

Desacopladores

Los desacopladores disipan el gradiente de protones al transportarlos a través de la membrana mitocondrial, inhibiendo la síntesis de ATP y la producción de radicales libres. Disminuyen la fuerza protonmotriz.

Membrana Plasmática

La membrana plasmática controla la entrada y salida de sustancias de la célula. Es una bicapa lipídica semipermeable con proteínas incrustadas.

Transporte a través de la Membrana

Ósmosis

Movimiento de agua a través de una membrana semipermeable debido a una diferencia de concentración. La presión osmótica es la fuerza necesaria para detener este movimiento.

Tonicidad

  • **Hipotónica:** Mayor concentración de agua fuera de la célula. La célula se hincha (turgencia).
  • **Hipertónica:** Menor concentración de agua fuera de la célula. La célula se deshidrata (plasmólisis).
  • **Isotónica:** Igual concentración de agua dentro y fuera de la célula.

Potencial Hídrico

El agua se mueve de mayor a menor potencial hídrico.

Modelo de Mosaico Fluido

Las proteínas están incrustadas en la bicapa lipídica. La fluidez de la membrana depende de la composición de lípidos y la temperatura. El colesterol regula la fluidez.

Tipos de Transporte

Difusión Simple

Movimiento de solutos a favor del gradiente de concentración, sin gasto de energía, bidireccional e inespecífico. Puede utilizar canales proteicos.

Difusión Facilitada

Movimiento de solutos a favor del gradiente de concentración, con ayuda de proteínas transportadoras, sin gasto de energía, específico y bidireccional. Tipos:

  • **Uniporte:** Transporte de una molécula.
  • **Simporte:** Transporte de dos moléculas en la misma dirección.
  • **Antiporte:** Transporte de dos moléculas en direcciones opuestas.

Transporte Activo

Movimiento de solutos en contra del gradiente de concentración, con gasto de energía, específico y unidireccional. Tipos:

  • **Uniporte:** Transporte de una molécula.
  • **Simporte:** Transporte de dos moléculas en la misma dirección.
  • **Antiporte:** Transporte de dos moléculas en direcciones opuestas.

Bomba de Sodio y Potasio

Transporte activo que bombea 3 Na+ fuera de la célula y 2 K+ hacia dentro, creando un gradiente electroquímico. Utiliza ATP.

Transporte Activo por Endocitosis

  • **Fagocitosis:** Incorporación de partículas grandes.
  • **Pinocitosis:** Incorporación de líquidos y pequeñas moléculas.
  • **Endocitosis mediada por receptor:** Incorporación de moléculas específicas mediante receptores.

Músculo

Las células musculares contienen miofibrillas compuestas por miofilamentos de actina (delgados) y miosina (gruesos). La interacción de estos filamentos permite la contracción muscular.

El sarcómero es la unidad funcional del músculo estriado, desde un disco Z hasta el siguiente.

Existen diferentes tipos de células musculares:

  • **Músculo liso:** Involuntario, mononucleado.
  • **Músculo estriado:** Voluntario, multinucleado (sincitio).