Estructura celular

Biología

Conceptos clave

Teoría celular (3 postulados): todo ser vivo = células (Schleiden 1838, Schwann 1839); célula = unidad funcional; toda célula proviene de célula preexistente (Virchow 1858).
Aumento: $\text{aumento} = \dfrac{\text{tamaño imagen}}{\text{tamaño real}}$
Resolución = distancia mínima entre dos puntos distinguibles. Óptico ~200 nm; TEM ~0,1 nm (electrones: $\lambda \approx 0{,}004$ nm).

Procariontes (bacterias): 0,5–5 µm; sin núcleo membranoso — solo nucleoide con DNA circular; ribosomas 70S (30S+50S); sin organelos.
Eucariontes: 10–100 µm; envoltura nuclear doble con poros; DNA lineal + histonas; ribosomas 80S (40S+60S); organelos membranosos.
Vegetal: pared de celulosa, cloroplastos, vacuola central (hasta 90 % del volumen). Animal: centríolos, lisosomas abundantes. Hongo: pared de quitina, ergosterol en membrana (blanco de antifúngicos azoles).

Núcleo: doble envoltura + poros (~125 MDa); nucléolo = síntesis de rRNA + ensamblaje de ribosomas.
Mitocondria: membrana interna con crestas (↑ superficie); matriz con DNA circular y ribosomas 70S → evidencia endosimbiótica (alfaproteobacteria).
RER: ribosomas en cisternas → síntesis y glicosilación de proteínas secretadas → vesículas COPII → Golgi → secreción.
Golgi: cara cis (entrada desde ER) → modificación de carbohidratos → cara trans → empaqueta hacia lisosomas (marca 6-fosfomanosa) o secreción.
Cloroplasto: tilacoides en grana (reacciones luminosas: ATP+NADPH+O₂); estroma (ciclo de Calvin: CO₂→glucosa); DNA circular + 70S → origen cianobacteriano.
Lisosoma: pH 4,5–5; hidrolasas ácidas; degradan material endocitado y organelos dañados.

Esfera de radio $r$ : $S/V = 3/r$ — a mayor tamaño, menor S/V.
Si S/V baja, la membrana no abastece el volumen → las células no pueden crecer indefinidamente.
Procariontes pequeños (alta S/V): sin compartimentalización interna, dependen de difusión a través de la membrana.
Adaptaciones eucariotas: membranas internas, microvellosidades, transporte activo con proteínas motoras.

Micrografía TEM: mitocondria mide 15 mm; barra de escala = 1 µm = 5 mm en imagen.

Aumento desde barra: $\dfrac{5\ \text{mm}}{1\ \mu\text{m}} = 5\,000\times$
Tamaño real: $\dfrac{15\ \text{mm}}{5\,000} = \dfrac{15\,000\ \mu\text{m}}{5\,000} = \mathbf{3\ \mu\text{m}}$ ✓ (rango real 1–10 µm)

Unidades: imagen en mm → convertir a µm antes de dividir ( $1\ \text{mm} = 1\,000\ \mu\text{m}$ ). Mezclar unidades es el error más frecuente.
Magnificación ≠ resolución: zoom mayor no mejora resolución; superar el límite = "magnificación vacía". TEM resuelve ~25 nm (ribosomas); óptico no puede.
Excepciones a la teoría celular: sincitios y plasmodios de hongos del limo surgieron de fusión de células preexistentes — no la refutan. Los virus tampoco: no son organismos autónomos.
70S vs 80S: procariontes 70S, eucariontes 80S. Base de la acción antibiótica selectiva (tetraciclinas, cloranfenicol actúan sobre 70S).
Paredes celulares: celulosa (plantas), quitina (hongos), peptidoglucano (bacterias) — no intercambiar en preguntas de comparación.
S/V y tamaño: "¿por qué las bacterias son pequeñas?" → sin compartimentalización interna necesitan alta S/V para abastecer el metabolismo por difusión. NO "porque son primitivas".

Conceptos clave

Teoría celular (3 postulados): todo ser vivo = células (Schleiden 1838, Schwann 1839); célula = unidad funcional; toda célula proviene de célula preexistente (Virchow 1858).
Aumento: $\text{aumento} = \dfrac{\text{tamaño imagen}}{\text{tamaño real}}$
Resolución = distancia mínima entre dos puntos distinguibles. Óptico ~200 nm; TEM ~0,1 nm (electrones: $\lambda \approx 0{,}004$ nm).

Procariontes vs. eucariontes

Procariontes (bacterias): 0,5–5 µm; sin núcleo membranoso — solo nucleoide con DNA circular; ribosomas 70S (30S+50S); sin organelos.
Eucariontes: 10–100 µm; envoltura nuclear doble con poros; DNA lineal + histonas; ribosomas 80S (40S+60S); organelos membranosos.
Vegetal: pared de celulosa, cloroplastos, vacuola central (hasta 90 % del volumen). Animal: centríolos, lisosomas abundantes. Hongo: pared de quitina, ergosterol en membrana (blanco de antifúngicos azoles).

Ultraestructura de organelos

Núcleo: doble envoltura + poros (~125 MDa); nucléolo = síntesis de rRNA + ensamblaje de ribosomas.
Mitocondria: membrana interna con crestas (↑ superficie); matriz con DNA circular y ribosomas 70S → evidencia endosimbiótica (alfaproteobacteria).
RER: ribosomas en cisternas → síntesis y glicosilación de proteínas secretadas → vesículas COPII → Golgi → secreción.
Golgi: cara cis (entrada desde ER) → modificación de carbohidratos → cara trans → empaqueta hacia lisosomas (marca 6-fosfomanosa) o secreción.
Cloroplasto: tilacoides en grana (reacciones luminosas: ATP+NADPH+O₂); estroma (ciclo de Calvin: CO₂→glucosa); DNA circular + 70S → origen cianobacteriano.
Lisosoma: pH 4,5–5; hidrolasas ácidas; degradan material endocitado y organelos dañados.

Relación superficie-a-volumen (S/V)

Esfera de radio $r$ : $S/V = 3/r$ — a mayor tamaño, menor S/V.
Si S/V baja, la membrana no abastece el volumen → las células no pueden crecer indefinidamente.
Procariontes pequeños (alta S/V): sin compartimentalización interna, dependen de difusión a través de la membrana.
Adaptaciones eucariotas: membranas internas, microvellosidades, transporte activo con proteínas motoras.

Ejemplo resuelto

Micrografía TEM: mitocondria mide 15 mm; barra de escala = 1 µm = 5 mm en imagen.

Aumento desde barra: $\dfrac{5\ \text{mm}}{1\ \mu\text{m}} = 5\,000\times$
Tamaño real: $\dfrac{15\ \text{mm}}{5\,000} = \dfrac{15\,000\ \mu\text{m}}{5\,000} = \mathbf{3\ \mu\text{m}}$ ✓ (rango real 1–10 µm)

En el examen IB

Unidades: imagen en mm → convertir a µm antes de dividir ( $1\ \text{mm} = 1\,000\ \mu\text{m}$ ). Mezclar unidades es el error más frecuente.
Magnificación ≠ resolución: zoom mayor no mejora resolución; superar el límite = "magnificación vacía". TEM resuelve ~25 nm (ribosomas); óptico no puede.
Excepciones a la teoría celular: sincitios y plasmodios de hongos del limo surgieron de fusión de células preexistentes — no la refutan. Los virus tampoco: no son organismos autónomos.
70S vs 80S: procariontes 70S, eucariontes 80S. Base de la acción antibiótica selectiva (tetraciclinas, cloranfenicol actúan sobre 70S).
Paredes celulares: celulosa (plantas), quitina (hongos), peptidoglucano (bacterias) — no intercambiar en preguntas de comparación.
S/V y tamaño: "¿por qué las bacterias son pequeñas?" → sin compartimentalización interna necesitan alta S/V para abastecer el metabolismo por difusión. NO "porque son primitivas".