Zellatmung, Photosynthese und Zellzyklus — Prozesse erklärt

Rolle in der Zellatmung

Glucosa: molécula orgánica oxidada (pierde H+) en presencia de oxígeno, convirtiéndose en CO2 y H2O.

Oxígeno: aceptor final de electrones y protones; se reduce a H2O.

NAD+ y FAD: coenzimas que capturan los H+ perdidos por la oxidación de una molécula orgánica (por ejemplo, la glucosa). Se reducen a NADH + H+ y FADH2. Posteriormente, estos coenzimas reducidos transfieren electrones e hidrógeno al oxígeno.

Proteínas del transporte de electrones: moléculas proteicas en la membrana interna de las mitocondrias que transportan electrones desde los coenzimas reducidos hasta el O2. La energía liberada se utiliza para sintetizar ATP mediante la fosforilación oxidativa.

CO2: molécula inorgánica que se obtiene de la oxidación (pérdida de H+) de moléculas orgánicas como la glucosa.

H2O: molécula inorgánica que se forma cuando el oxígeno captura electrones y protones transferidos por los coenzimas reducidos.

ATP: molécula que se obtiene por la fosforilación del ADP usando la energía liberada al oxidar moléculas como la glucosa. Existen dos tipos de fosforilación: a nivel de sustrato y fosforilación oxidativa.

Rolle in der Photosynthese

Glucosa: moléculas orgánicas que se sintetizan a partir del CO2 durante la fotosíntesis.

Oxígeno: producto de desecho que procede de la fotólisis del agua.

NADP+: coenzima que en la fase luminosa capta los átomos de hidrógeno provenientes de la molécula de H2O; al ganar hidrógeno se reduce a NADPH + H+. A su vez, el NADPH + H+ en la fase oscura proporciona hidrógeno para la reducción del CO2.

Clorofila: pigmento fotosintético que captura la energía luminosa y la convierte en energía química.

CO2: se reduce en la fase oscura a compuestos orgánicos utilizando ATP y NADPH + H+.

H2O: se descompone por la energía luminosa (fotólisis del agua). Es fuente de H+ (agente reductor); los H+ se transfieren al NADP+.

ATP: molécula que se forma tanto en la fase luminosa como en la fase oscura.

Interphase

Interfase: periodo que se extiende desde la formación de la célula hasta el inicio de su división. Durante la interfase ocurre la duplicación del ADN. Se divide en tres fases:

• Fase G₁: la célula recién formada crece y aumenta el número de orgánulos.
• Fase S: se produce la replicación del ADN; al final de esta fase la célula contiene dos copias de su material genético.
• Fase G₂: síntesis de las estructuras necesarias para la división celular.

Mitose (Karyokinese)

Mitosis o cariocinesis: consiste en la división del núcleo. De un núcleo de una célula madre se obtienen dos núcleos hijos con el mismo número de cromosomas que el núcleo materno.

Fases de la mitosis:

• Profase: condensación de la cromatina; los cromosomas se vuelven visibles. Tras la replicación del ADN en la fase S, cada cromosoma está formado por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero. Desaparece el nucleolo y se empaquetan las máquinas de transcripción. Los centríolos se replican y comienzan a separarse hasta situarse en los polos opuestos de la célula; entre ellos se forman fibras de microtúbulos que constituyen el huso mitótico. La envoltura nuclear se fragmenta progresivamente.
• Metafase: los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación y se alinean en la placa ecuatorial (placa metafásica) debido a la tensión de las fibras del huso.
• Anafase: se separa el centrómero y las dos cromátidas de cada cromosoma se separan; las fibras del huso se acortan y las cromátidas (ahora cromosomas hijos) se desplazan hacia los polos.
• Telofase: comienza a formarse la envoltura nuclear alrededor de cada juego de cromosomas; reaparece el nucleolo y los cromosomas se descondensan volviendo al estado de cromatina. Generalmente coincide con el inicio de la citocinesis.

Cytokinese

Citocinesis: división del citoplasma que da lugar a dos células hijas.

• En células animales: ocurre por estrangulamiento de la membrana plasmática debido a un anillo contráctil de filamentos de actina que forma un surco de división hasta que las células se separan.
• En células vegetales: la pared celular impide el estrangulamiento; la citocinesis se realiza por formación de una pared divisoria (fragmoplasto) a partir de la fusión de vesículas. El fragmoplasto no se une completamente al principio, pero está perforado por puentes citoplasmáticos o plasmodesmos que aseguran la comunicación entre las células hijas. Ausencia de centríolos en muchos casos.

Ciclo haplonte

Ciclo haplonte: ciclo de organismos cuyo cuerpo está constituido por células haploides durante la mayor parte de su ciclo vital, como muchos hongos, algunos protistas y otros organismos. La forma haploide produce gametos haploides por mitosis; la fusión de gametos da lugar a una cigota diploide que sufre meiosis cigótica, produciendo células haploides que se desarrollan en nuevos individuos haploides.

Ciclo diplonte

Ciclo diplonte: propio de los animales, cuyo cuerpo está formado por células diploides durante la mayor parte del ciclo. En el organismo adulto diploide se forman por meiosis gamética las células reproductoras haploides (gametos); tras la fecundación se forma una cigota diploide que, por mitosis y diferenciación celular, da lugar a un organismo adulto diploide.

Ciclo haplodiplonte (Alternancia de generaciones)

Ciclo haplodiplonte: alternancia de generaciones entre una fase diploide (esporófito) y una fase haploide (gametófito). El esporófito sufre meiosis para producir esporas haploides que germinan y forman gametófitos; los gametófitos producen gametos que se fusionan para formar una cigota diploide que se desarrolla en un nuevo esporófito.

Diferencias en el ciclo reproductivo: gimnospermas vs angiospermas

Diferencias principales entre ciclos reproductivos de gimnospermas (coníferas) y angiospermas:

• El tubo polínico en muchas gimnospermas es relativamente corto.
• El saco embrionario (saco femenino) suele tener menos células en las gimnospermas que en las angiospermas.
• En las gimnospermas los óvulos están "desnudos" (no encerrados en un ovario cerrado), mientras que en las angiospermas los óvulos están protegidos por el carpelo y forman el ovario.
• En las gimnospermas la fecundación suele ser simple (un gameto masculino fecunda al óvulo); en las angiospermas es característica la doble fecundación (dos núcleos espermáticos participan: uno fecunda al óvulo y otro forma el endospermo).
• La polinización puede ser anemógama (por viento) en muchas gimnospermas; en angiospermas existen diversos vectores.
• Si no ocurre la fecundación en el ovario, no se forman fruto ni semillas, y puede observarse aborto de los órganos reproductores.