Estructura y energía de la célula
La célula es la unidad básica de la vida. Su núcleo guarda el ADN. La membrana celular controla lo que entra y sale. Los ribosomas fabrican proteínas. Las mitocondrias liberan la energía de los alimentos.
Respiración celular y ATP
Las células no pueden usar la glucosa directamente. En la respiración, la glucosa se rompe paso a paso (la glucólisis ocurre en el citoplasma; después, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones ocurren en las mitocondrias). La energía se guarda en una molécula llamada ATP. Con oxígeno, una glucosa da unos 30 a 32 ATP. Sin oxígeno, solo se forman 2 ATP (fermentación).
Fotosíntesis
Las plantas captan la luz en los cloroplastos para fabricar glucosa a partir de dióxido de carbono y agua, y liberan oxígeno. Esta es la fuente de alimento y energía de casi todos los seres vivos.
Regulación y defensa
El cuerpo mantiene estable su interior (homeostasis) mediante la retroalimentación negativa. Cuando sube el azúcar en la sangre, el páncreas libera insulina, las células absorben azúcar y el nivel vuelve a bajar. Los nervios actúan en un instante; las hormonas actúan más despacio, pero durante más tiempo.
Defensa inmunitaria
La piel y la mucosidad son la primera muralla. Si un germen entra, los glóbulos blancos lo atacan. Los linfocitos B fabrican anticuerpos, proteínas en forma de Y que encajan con una forma concreta (un antígeno) de un germen. Algunos linfocitos B y T quedan como células de memoria, así que la próxima infección se combate más rápido. Una vacuna entrena esta memoria sin causar la enfermedad.
Continuidad de la vida: ADN y herencia
El ADN es una doble hélice con dos cadenas unidas por pares de bases: A con T, y C con G. Un gen es un tramo de ADN que lleva las instrucciones para una proteína.
Replicación del ADN
Antes de que una célula se divida, la hélice se abre como una cremallera. Cada cadena antigua sirve de molde y las bases nuevas se emparejan con ella. Así se obtienen dos moléculas de ADN idénticas, cada una con una cadena antigua y una nueva (semiconservativa).
Cómo se transmiten los rasgos
Las células del cuerpo se dividen por mitosis y producen células idénticas. Las células sexuales se forman por meiosis y llevan la mitad de los cromosomas, de modo que los hijos reciben un juego de cada progenitor. Los errores al copiar son mutaciones, una fuente de variación.
Biotecnología
La biotecnología usa células vivas o sus partes para fabricar cosas útiles. Las formas antiguas son hacer yogur, pan y vino. La ingeniería genética moderna pasa un gen de un organismo a otro.
Pasos de la clonación de un gen
- Cortar el gen deseado con enzimas de restricción (tijeras moleculares).
- Cortar un plásmido con la misma enzima para que los extremos encajen.
- Unir el gen al plásmido con ligasa (pegamento molecular).
- Introducir el plásmido en bacterias. Ellas crecen y fabrican muchas copias del gen y de su proteína.
Usos: insulina, vacunas, cultivos resistentes a enfermedades, huellas de ADN en casos criminales y pruebas de parentesco. La seguridad, la justicia y la naturaleza necesitan normas cuidadosas.
Pruébalo: mira el efecto del gasto de ATP
Cuenta tus respiraciones durante un minuto en reposo. Haz 30 saltos de tijera y cuenta otra vez. Tus músculos gastaron más ATP, así que necesitaste más oxígeno y subió tu ritmo de respiración. En el 3D, mueve el control de glucosa y mira cómo sube el ATP.
Fórmulas y definiciones clave
- Respiración: glucosa + oxígeno -> dióxido de carbono + agua + energía (unos 30-32 ATP)
- Fotosíntesis: dióxido de carbono + agua + luz -> glucosa + oxígeno
- Pares de bases: A-T y C-G
- La replicación es semiconservativa: cada ADN nuevo tiene una cadena antigua y una nueva
Ejemplos resueltos
1. Una célula recibe 4 moléculas de glucosa y las respira por completo con oxígeno. ¿Cuántos ATP se forman aproximadamente si cada glucosa da 30 ATP?
4 x 30 = 120 ATP.
2. Una cadena de ADN dice A-T-G-C. ¿Cuál es la cadena complementaria?
A se une con T y C se une con G, así que la pareja es T-A-C-G.
3. ¿Por qué una segunda infección por el mismo germen suele causar una enfermedad más leve?
Las células de memoria recuerdan al germen. Fabrican los anticuerpos adecuados muy rápido, y el germen se detiene antes de extenderse.
Errores comunes
- Decir que el ATP es la energía en sí. El ATP es una molécula que transporta energía.
- Pensar que las plantas no respiran. Sí respiran, de día y de noche; solo hacen la fotosíntesis con luz.
- Confundir los pares A-T y C-G, o poner A con C.
- Pensar que un anticuerpo encaja con todos los gérmenes. Cada anticuerpo encaja con un antígeno concreto.