# Biología celular y molecular ## Introducción La biología celular y molecular estudia las estructuras y procesos que ocurren dentro de las células y los mecanismos que permiten la vida a nivel molecular. Este material sintetiza conceptos clave sobre fotosíntesis, respiración celular, reproducción, biotecnología aplicada y virología, con ejemplos prácticos y comparaciones para facilitar el autoaprendizaje. > **Definición:** La biología celular y molecular es la rama de la biología que investiga la estructura, función y procesos bioquímicos de las células y sus componentes moleculares. ## Unidad 1: Biotecnología aplicada (biolixiviación y biorremediación) ### Biolixiviación (minería limpia) - Concepto: uso de microorganismos para extraer metales valiosos de minerales mediante procesos bioquímicos. - Ejemplo práctico: bacterias del género *Acidithiobacillus* oxidan sulfuros de metales para liberar cobre o oro en solución. - Aplicación real: recuperación de cobre en minas con menor impacto ambiental que la lixiviación química convencional. > **Definición:** La biolixiviación es la extracción de metales de minerales mediante la acción de microorganismos que transforman compuestos minerales en formas solubles. ### Biorremediación (limpieza de contaminación) - Concepto: uso de microorganismos para degradar, transformar o inmovilizar contaminantes (orgánicos e inorgánicos). - Ejemplos: degradación de hidrocarburos por bacterias como *Pseudomonas*, o inmovilización de metales pesados mediante bioadsorción. - Aplicación real: limpiar suelos petrolizados, descontaminar aguas y restaurar ecosistemas. > **Definición:** La biorremediación es la utilización de microorganismos para eliminar o neutralizar contaminantes del ambiente. Did you know que algunas bacterias pueden extraer metales valiosos de minerales a temperaturas y presiones ambientales, lo que reduce el consumo energético de la minería tradicional? ## Unidad 2: Fotosíntesis (Transformando la luz) ### Estructura del cloroplasto - Partes principales: **tilacoides**, **grana** (pilas de tilacoides), **estroma**. - Reconocimiento visual: los tilacoides son sacos membranosos donde se alojan los fotosistemas; el estroma es la matriz líquida que rodea las grana. > **Definición:** El cloroplasto es el orgánulo fotosintético de las células vegetales y algales donde ocurre la conversión de energía luminosa en energía química. ### Fase luminosa - Proceso: absorción de fotones por pigmentos (clorofilas y carotenoides) en los **fotosistemas** integrados en la membrana tilacoidal. - Fotólisis del agua (Reacción de Hill): el agua se divide para liberar electrones, protones y oxígeno: \(\ce{2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4 e^-}\). - Resultado: generación de **ATP** y **NADPH** y liberación de O2 a la atmósfera. ### Fase oscura (Ciclo de Calvin) - Objetivo: fijar CO2 para sintetizar azúcares usando la energía de ATP y NADPH producidos en la fase luminosa. - Enzima clave: **RuBisCO**, que cataliza la fijación de CO2 sobre la ribulosa-1,5-bisfosfato. > **Definición:** El ciclo de Calvin es la serie de reacciones en el estroma del cloroplasto que incorporan CO2 en moléculas orgánicas. ### Fotosíntesis anoxigénica - Organismos: bacterias fotosintéticas como las púrpuras y verdes que usan electrones de donantes distintos al agua (ej. \(\ce{H2S}\)). - Diferencia principal: no producen O2; usan compuestos como \(\ce{H2S}\) y generan azúcares o equivalentes reducidos. Did you know que algunas bacterias fotosintéticas prosperan en ambientes sulfurosos obscuros donde las plantas no pueden vivir, usando \(\ce{H2S}\) en lugar de agua para obtener electrones? ## Unidad 3: Respiración celular (Obteniendo ATP) ### Estructura de la mitocondria - Partes principales: **membrana externa**, **membrana interna** (con crestas), **matriz mitocondrial**. - Función: la matriz contiene enzimas del ciclo de Krebs; las crestas alojan la cadena de transporte de electrones. > **Definición:** La mitocondria es el org