Biología celular: membranas, orgánulos y ciclo celular
2.º de BachilleratoRuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Interpretar mecanismos de transporte según gradiente, proteína, energía y tamaño de la carga.
- Relacionar compartimentos y orgánulos con procesos celulares coordinados.
- Explicar ciclo celular, mitosis, meiosis y pérdida de control proliferativo sin confundir sus resultados.
Antes de empezar
- Distinguir células procariotas y eucariotas.
- Comprender concentración, gradiente y ATP.
La célula mantiene diferencias
La membrana no es una pared pasiva: separa medios, permite comunicación y regula flujos. Mantener concentraciones distintas entre compartimentos hace posibles fenómenos como el potencial eléctrico, la regulación del volumen y las rutas metabólicas especializadas.
El modelo de mosaico fluido describe una bicapa lipídica móvil con proteínas, carbohidratos y colesterol. Su composición cambia entre tipos celulares y regiones de una misma membrana.
Teoría celular y dos organizaciones básicas
La teoría celular establece que los seres vivos están formados por una o más células, que la célula es la unidad estructural y funcional básica y que toda célula procede de otra célula. La continuidad incluye material genético que puede replicarse y transmitirse.
Las células procariotas no poseen un núcleo rodeado por membrana: su ADN se organiza en una región nucleoide y carecen de los orgánulos membranosos típicos de las eucariotas. Sí tienen membrana, ribosomas y una organización compleja; muchas poseen pared y algunas alojan procesos energéticos en membranas celulares especializadas.
Ver depende de resolución, no solo de aumento
La microscopía óptica permite observar células vivas y estructuras teñidas, pero su resolución está limitada por la longitud de onda de la luz. La microscopía electrónica alcanza mayor resolución al usar electrones y requiere preparaciones incompatibles con la vida de la muestra.
Aumentar una imagen que ya carece de detalle no crea información. Para interpretar una micrografía hay que atender a escala, preparación, contraste y posibles artefactos del procedimiento.
Cinco vías de transporte
- Pasivo
Difusión simple a través de la bicapa para moléculas pequeñas apolares, como O2 y CO2, o difusión facilitada para iones y moléculas polares mediante canales o transportadores; ambas siguen el gradiente electroquímico y no gastan ATP de forma directa. El agua cruza también por ósmosis, a menudo mediante acuaporinas.
- Activo
Una proteína acopla energía al movimiento contra gradiente o utiliza un gradiente previamente creado. Bombas de Na+/K+ o de protones mantienen gradientes iónicos; cotransportadores pueden aprovecharlos para mover glucosa, aminoácidos u otros solutos.
- Vesicular
Endocitosis y exocitosis desplazan macromoléculas, partículas o cargas empaquetadas mediante deformación y fusión de membranas: por ejemplo, captación de partículas o receptores y secreción de proteínas, hormonas o neurotransmisores.
Cómo identificar un transporte de membrana
- Compara la concentración y la carga eléctrica a ambos lados para fijar el gradiente electroquímico.
- Comprueba si la sustancia atraviesa la bicapa, una proteína o una vesícula.
- Busca acoplamiento directo a ATP o a otro gradiente antes de llamarlo transporte activo.
- Limita la conclusión al soluto y a las condiciones observadas: una misma membrana usa mecanismos diferentes para cargas distintas.
Ósmosis y volumen celular
En ósmosis, el agua se desplaza hacia el lado con menor potencial hídrico a través de una membrana permeable al agua. Una célula animal en un medio muy hipotónico puede hincharse y lisarse; en una célula vegetal, la pared limita la expansión y aparece turgencia.
En un medio hipertónico, una célula animal pierde volumen; una vegetal puede sufrir plasmólisis, con separación de la membrana respecto de la pared. En muchas procariotas, la pared reduce el riesgo de lisis en un medio hipotónico; en uno hipertónico pueden perder agua y retraer su membrana y citoplasma. El resultado depende de la pared, de la osmorregulación, de qué solutos atraviesan la membrana y de la duración.
Compartimentos que cooperan
Las proteínas destinadas a secreción comienzan su síntesis en ribosomas asociados al retículo endoplasmático rugoso, se modifican y clasifican en el aparato de Golgi y viajan en vesículas. Lisosomas y sistemas afines degradan materiales; peroxisomas ejecutan oxidaciones; mitocondrias acoplan transferencias de electrones a síntesis de ATP.
Esta división del trabajo no vuelve independientes a los orgánulos. El flujo de membranas, metabolitos y señales coordina el sistema celular.
Fases y control del ciclo celular
Durante G1 la célula crece y evalúa condiciones; en S replica el ADN; en G2 comprueba y prepara la división; la fase M incluye reparto cromosómico y citocinesis. Algunas células salen temporal o duraderamente a G0. Replicar el ADN no equivale todavía a dividirse.
Puntos de control, ciclinas, quinasas dependientes de ciclina, reparación y muerte celular coordinan la progresión. Si el daño no se corrige, detener el ciclo o activar apoptosis reduce su propagación; el cáncer aparece por acumulación y selección de alteraciones en varias redes, no por el fallo aislado de una sola fase.
Mitosis y meiosis resuelven problemas distintos
- Mitosis
Tras una replicación, una división reparte cromátidas hermanas y conserva, salvo mutación, la dotación cromosómica de las células hijas.
- Meiosis
Tras una replicación, dos divisiones separan primero homólogos y después cromátidas; la recombinación y el reparto independiente generan variabilidad.
Ordenar las fases de división
- En mitosis, la profase condensa cromosomas y organiza el huso; la metafase los alinea; la anafase separa cromátidas hermanas; telofase y citocinesis reconstruyen núcleos y reparten el citoplasma. Su función incluye crecimiento, renovación y reproducción asexual en los organismos que la realizan.
- En meiosis I, la profase I permite sinapsis y recombinación entre homólogos; metafase I alinea pares y anafase I separa homólogos. Tras telofase I, la meiosis II alinea y separa cromátidas de modo análogo a una mitosis, sin una nueva replicación previa.
- La función meiótica es reducir la ploidía para formar células sexuales o esporas y generar variabilidad por recombinación y reparto independiente. Los nombres de fase describen una secuencia continua, no compartimentos instantáneos sin transición.
Riesgo de cáncer y prevención
Tabaco, alcohol, radiación ultravioleta, algunas infecciones, ciertas exposiciones laborales y factores asociados a obesidad o sedentarismo elevan el riesgo de determinados cánceres. Son factores de riesgo poblacionales: no explican por sí solos cada caso ni garantizan que una persona concreta enferme o quede protegida.
Evitar tabaco, moderar o evitar alcohol, protegerse del exceso de radiación solar, vacunarse frente a infecciones oncogénicas cuando corresponda, mantener actividad física y participar en cribados indicados puede reducir riesgo o favorecer detección temprana. Un estilo saludable disminuye riesgos, pero no ofrece protección absoluta.
El cáncer no es una mitosis aislada
Una célula entra en mitosis y por eso se vuelve cancerosa.
La transformación tumoral implica acumulación de alteraciones que afectan proliferación, reparación, muerte celular e interacción con el tejido.
La división es normal y necesaria; el problema es la pérdida sostenida de controles y su selección dentro del tejido.
Mapa de cierre
- La membrana selecciona flujos por tamaño, polaridad, gradiente y proteínas disponibles.
- La resolución limita qué estructura puede inferirse de una imagen.
- Los orgánulos forman redes funcionales coordinadas.
- Mitosis, meiosis y proliferación tumoral no son procesos equivalentes.
Compruébalo ahora
Clasifica de izquierda a derecha los cinco procesos del visual, indica en cuáles cruza la carga a través de una proteína transmembrana visible y señala cuál muestra aporte directo de energía.
Ver solución explicada
Respuesta: Difusión simple; difusión facilitada por canal; transporte activo por bomba; endocitosis; exocitosis. La carga cruza una proteína visible en el canal y la bomba; la bomba es la que muestra aporte directo de energía.
La difusión simple atraviesa la bicapa, la facilitada cruza un canal y el transporte activo cruza la bomba acoplada a energía. Endocitosis y exocitosis también requieren maquinaria proteica, pero en el visual desplazan la carga dentro de vesículas, no a través de un canal o bomba.
Identifica en el visual el proceso final que liberaría al exterior la carga de una vesícula secretora. Una proteína destinada a esa vía pierde su péptido señal y queda en el citosol: ¿qué dos etapas previas del sistema endomembranoso dejará de recorrer y qué consecuencia esperas?
Ver solución explicada
Respuesta: El proceso visible es la exocitosis. La proteína no entrará en el retículo endoplasmático rugoso ni seguirá hacia el Golgi; no recibirá el procesamiento y empaquetado de esa ruta ni llegará normalmente a la secreción.
La fusión de la vesícula con la membrana y la liberación de carga visibles identifican la exocitosis. Sin el péptido señal no comienza la entrada al retículo, por lo que tampoco se establece el tránsito posterior hacia Golgi y membrana.
Observa el visual: ¿qué proceso representado permitiría internalizar mediante una vesícula una señal extracelular que activa la división? Después, una célula diploide con 2n = 8 separa primero los cromosomas homólogos y, en una división posterior, las cromátidas hermanas. Si no hay errores, ¿qué proceso de división es y cuántos cromosomas tendrá cada producto final?
Ver solución explicada
Respuesta: El proceso de membrana es la endocitosis. La división descrita es una meiosis y cada producto final tendrá n = 4 cromosomas.
La invaginación visible que encierra carga en una vesícula corresponde a endocitosis. En la meiosis, la primera separación reduce de dos juegos de homólogos a uno y la segunda reparte cromátidas sin recuperar la diploidía; por eso cada producto recibe la mitad de 2n = 8.
Alineación curricular y fuentes
- Biología · saberes básicos · bloque C. Biología celular · Real Decreto 243/2022, currículo básico de Bachillerato
Cuando lo tengas claro
Biomoléculas: estructura, propiedades y función biológicaMetabolismo: transformar materia, energía y poder reductorInmunología: barreras, respuestas y memoria