1. Introducción al estudio de la biología celular y molecular 1.1 El descubrimiento de las células 1.2 Propiedades básicas de las células Las células son muy complejas y organizadas Las células poseen un programa genético y los medios para usarlo Las células son capaces de reproducirse Las células obtienen y utilizan energía Las células llevan a cabo diferentes reacciones químicas Las células se ocupan de numerosas actividades mecánicas Las células son capaces de reaccionar a estímulos Las células son capaces de autorregularse Las células evolucionan
1.3 Dos clases de células fundamentalmente diferentes Características que diferencian a las células procariotas de las eucariotas Tipos de células procariotas Tipos de células eucariotas: especialización celular ● PERSPECTIVA HUMANA: La posibilidad de una terapia de remplazo celular El tamaño de las células y sus componentes
1.4 Virus Viroides ● VÍAS EXPERIMENTALES: Origen de las células eucariotas
2. Las bases químicas de la vida 2.1 Enlaces covalentes Moléculas polares y no polares Ionización
2.2 Enlaces no covalentes PERSPECTIVA HUMANA: Radicales libres como causa de envejecimiento Enlaces iónicos: atracción entre átomos cargados Puentes de hidrógeno Interacciones hidrófobas y fuerzas de van der Waals Las propiedades del agua mantienen la vida
2.3 Ácidos, bases y amortiguadores 2.4 La naturaleza de las moléculas biológicas Grupos funcionales Clasificación de las moléculas biológicas de acuerdo con su función
2.5 Cuatro tipos de moléculas biológicas Carbohidratos Lípidos Proteínas ● PERSPECTIVA HUMANA: El plegamiento de las proteínas puede tener consecuencias fatales Ácidos nucleicos
2.6 La formación de estructuras macromoleculares complejas Ensamblado de partículas del virus del mosaico del tabaco y sus subunidades ribosómicas ● VÍAS EXPERIMENTALES: Chaperonas: proteínas colaboradoras que permiten un apropiado estado de plegamiento
3. Bioenergética, enzimas y metabolismo 3.1 Bioenergética Las leyes de la termodinámica y el concepto de entropía Energía libre
3.2 Enzimas como catalizadores biológicos Las propiedades de las enzimas Superación de la barrera de la energía de activación El sitio activo Mecanismos de catálisis enzimática Cinética enzimática ● PERSPECTIVA HUMANA: El problema creciente de la resistencia a los antibióticos
3.3 Metabolismo Una revisión del metabolismo Oxidación y reducción: una cuestión de electrones La captura y utilización de energía
4. La estructura y función de la membrana plasmática 4.1 Una revisión de las funciones de la membrana 4.2 Una breve historia de los estudios sobre la estructura de la membrana plasmática 4.3 La composición química de las membranas Lípidos de membrana Carbohidratos de la membrana
4.4 La estructura y funciones de las proteínas de la membrana Proteínas integrales de membrana Estudio de la estructura y propiedades de las proteínas integrales de la membrana Proteínas periféricas de membrana Proteínas de membrana fi jadas a lípidos
4.5 Lípidos de membrana y fl uidez de la membrana La importancia de la fl uidez de la membrana Mantenimiento de la fl uidez de la membrana La asimetría de los lípidos de membrana Balsas lipídicas
4.6 La naturaleza dinámica de la membrana plasmática La difusión de las proteínas de membrana después de la fusión celular Restricciones de la movilidad de las proteínas y lípidos El eritrocito: un ejemplo de estructura de la membrana plasmática
4.7 El movimiento de sustancias a través de las membranas celulares La energética del movimiento de solutos Difusión de sustancias a través de las membranas Difusión facilitada Transporte activo ● PERSPECTIVA HUMANA: Defectos en los canales y transportadores iónicos como causa de la enfermedad hereditaria
4.8 Potenciales de membrana e impulsos nerviosos El potencial de reposo El potencial de acción Propagación de los potenciales de acción como un impulso Neurotransmisión: salto de la hendidura sináptica ● VÍAS EXPERIMENTALES: El receptor de acetilcolina
5. La respiración aeróbica y la mitocondria 5.1 Estructura y función de la mitocondria Membranas mitocondriales La matriz mitocondrial
5.2 Metabolismo oxidativo en la mitocondria El ciclo del ácido tricarboxílico (ATC) La importancia de las coenzimas reducidas en la formación de ATP ● PERSPECTIVA HUMANA: La función de los metabolismos anaeróbico y aeróbico en el ejercicio
5.3 La función de la mitocondria en la formación de ATP Potenciales de oxidación-reducción Transporte de electrones Tipos de portadores de electrones
5.4 Translocación de protones y establecimiento de una fuerza motriz para protones 5.5 Los mecanismos para la formación de ATP La estructura de la sintetasa de ATP La base de la formación de ATP de acuerdo con el mecanismo de cambio de unión Otras funciones para la fuerza motriz de protones además de la síntesis de ATP
5.6 Peroxisomas ● PERSPECTIVA HUMANA: Enfermedades consecutivas a la función anormal de mitocondrias o peroxisomas
6. La fotosíntesis y el cloroplasto 6.1 Estructura y función del cloroplasto 6.2 Una revisión del metabolismo fotosintético 6.3 La absorción de luz Pigmentos fotosintéticos
6.4 Unidades fotosintéticas y centros de reacción Formación de oxígeno: coordinación de la actividad de dos sistemas fotosintéticos diferentes Destrucción de hierbas mediante inhibición del transporte de electrones
6.5 Fotofosforilación Fotofosforilación no cíclica o cíclica
6.6 Fijación del dióxido de carbono y la síntesis de carbohidratos Síntesis de carbohidrato en las plantas C 3 Síntesis de carbohidratos en las plantas C 4 Síntesis de carbohidratos en las plantas CAM
7. Interacciones entre las células y su ambiente 7.1 El espacio extracelular La matriz extracelular
7.2 Interacciones de las células con los materiales extracelulares Integrinas Adhesiones focales y hemidesmosomas: fijación de las células a su sustrato
7.3 Interacciones de las células entre sí Selectinas Inmunoglobulinas Caderinas ● PERSPECTIVA HUMANA: El papel de la adhesión celular en la inflamación y la metástasis . Uniones adherentes y desmosomas: fijación de unas células con otras . El papel de los receptores de adhesión celular en la señalización transmembranosa .
7.4 Zonas de oclusión: sellado del espacio extracelular . 7.5 Uniones comunicantes y plasmodesmas: mediación de la comunicación intercelular . Plasmodesmas .
7.6 Paredes celulares . 8. Sistemas de membrana citoplásmica: estructura, función y tránsito en la membrana . 8.1 Revisión del sistema endomembranoso . 8.2 Algunas aproximaciones al estudio de las endomembranas . Información obtenida de la autorradiografía . Información obtenida a partir de la proteína verde fluorescente . Información obtenida del análisis bioquímico de las fracciones subcelulares . Información obtenida a partir de sistemas libres de células . Información obtenida del estudio de mutantes genéticos .
8.3 El retículo endoplásmico . El retículo endoplásmico liso . Funciones del retículo endoplásmico rugoso . Del retículo endoplásmico al aparato de Golgi: primer paso en el transporte vesicular .
8.4 El aparato de Golgi . Glucosilación en el aparato de Golgi . El movimiento de materiales a través del aparato de Golgi .
8.5 Tipos de transporte en vesículas y sus funciones . Vesículas cubiertas con COP-II: transporte de cargamento del retículo endoplásmico al aparato de Golgi . Vesículas cubiertas con COP-I: transporte de proteínas escapadas de regreso al retículo endoplásmico . Más allá del aparato de Golgi: ordenamiento de proteínas en el TGN . Direccionamiento de las vesículas a un compartimiento particular .
8.6 Lisosomas . ● PERSPECTIVA HUMANA: Trastornos secundarios a defectos de la función lisosómica .
8.7 Vacuolas de las células vegetales . 8.8 La vía endocítica: movimiento de membrana y materiales dentro de la célula . Endocitosis . Fagocitosis .
8.9 Captación de proteínas por peroxisomas, mitocondrias y cloroplastos después de la traducción . Captación de proteínas en los peroxisomas . Captación de proteínas en las mitocondrias . Captación de proteínas en los cloroplastos . ● VÍAS EXPERIMENTALES: Endocitosis mediada por receptor .
9. El citoesqueleto y la motilidad celular . 9.1 Revisión de las principales funciones del citoesqueleto . 9.2 El estudio del citoesqueleto . El uso de la microscopia con fluorescencia en células vivas . Uso de ensayos de motilidad de una sola molécula in vitro . El uso de células con expresión genética alterada .
9.3 Microtúbulos . Estructura y composición . Proteínas relacionadas con los microtúbulos . Microtúbulos como soportes y organizadores estructurales . Microtúbulos como agentes de movilidad intracelular . Proteínas motoras que cruzan el citoesqueleto microtubular . Centros organizadores de microtúbulos . Las propiedades dinámicas de los microtúbulos . Cilios y fl agelos: estructura y función . ● PERSPECTIVA HUMANA: La función de los cilios en el desarrollo y la enfermedad .
9.4 Filamentos intermedios . Ensamble y desensamble de fi lamentos intermedios . Tipos y funciones de los fi lamentos intermedios .
9.5 Microfi lamentos . Ensamble y desensamble de microfi lamentos . Miosina: el motor molecular de los fi lamentos de actina . 9.6 Contractilidad muscular . El modelo de fi lamento deslizante de la contracción muscular .
9.7 Movilidad extramuscular . Proteínas de unión con la actina . Ejemplos de movilidad y contractilidad extramuscular .
10. Naturaleza del gen y el genoma . 10.1 El concepto de gen como unidad de la herencia . 10.2 Cromosomas: portadores físicos de los genes . El descubrimiento de los cromosomas . Cromosomas como portadores de la información genética . Análisis genético en Drosophila . Entrecruzamiento y recombinación . Mutagénesis y cromosomas gigantes .
10.3 La naturaleza química del gen . La estructura del DNA . La propuesta de Watson y Crick . DNA superenrollado .
10.4 La estructura del genoma La complejidad del genoma ● PERSPECTIVA HUMANA: Enfermedades consecutivas a la expansión de repeticiones de trinucleótidos
10.5 La estabilidad del genoma Duplicación completa del genoma (poliploidización) Duplicación y modifi cación de secuencias del DNA “Genes saltarines” y la naturaleza dinámica del genoma
10.6 Secuenciación de genomas: la base genética del ser humano Genómica comparativa: “si está conservado, entonces debe ser importante” Variación genética dentro de la población humana ● PERSPECTIVA HUMANA: Aplicación de análisis genómicos a la medicina ● VÍAS EXPERIMENTALES: La naturaleza química del gen
11. Expresión del material genético: de la transcripción a la traducción 11.1 Relación entre genes y proteínas Revisión del tránsito de la información dentro de las células
11.2 Sinopsis de la transcripción en células procariotas y eucariotas Transcripción en bacterias Transcripción y procesamiento del RNA en células eucariotas
11.3 Síntesis y procesamiento de los RNA ribosomal y de transferencia Síntesis del precursor de rRNA Procesamiento del rRNA precursor Síntesis y procesamiento del rRNA 5S RNA de transferencia
11.4 Síntesis y procesamiento de RNA mensajeros La maquinaria para la transcripción del mRNA Procesamiento de genes: un hallazgo inesperado El procesamiento de los mRNA eucariotas Implicaciones evolutivas de la rotura de genes y el splicing del RNA Creación de nuevas ribozimas en el laboratorio
11.5 RNA pequeños no codifi cantes y vías de silenciamiento de RNA ● PERSPECTIVA HUMANA: Aplicaciones clínicas de la interferencia de RNA MicroRNA: una red recién descubierta para la regulación génica
11.6 Codifi cación de la información genética Las propiedades del código genético
11.7 Decodifi cación de los codones: la función de los RNA de transferencia La estructura de los tRNA
11.8 Traducción de la información genética Inicio Elongación Terminación Vigilancia del mRNA: no se permiten codones sin sentido Polirribosomas ● VÍAS EXPERIMENTALES: La función del RNA en la catálisis
12. El núcleo celular y el control de la expresión génica 12.1 El núcleo de una célula eucariota La envoltura nuclear Cromosomas y cromatina ● PERSPECTIVA HUMANA: Aberraciones cromosómicas y enfermedades humanas
12.2 Control de la expresión génica en bacterias El operón bacteriano Ribointerruptores
12.3 Control de la expresión génica en eucariotas 12.4 Control a nivel transcripcional La función de los factores de transcripción en la regulación de la expresión génica La estructura de los factores transcripcionales Sitios de DNA que participan en la regulación de la transcripción Activación transcripcional: función de los aumentadores, promotores y coactivadores Represión de la transcripción
12.5 Control a nivel del procesamiento 12.6 Control a nivel traduccional Localización citoplásmica de los mRNA El control de la traducción del mRNA El control de la estabilidad del mRNA
12.7 Control postraduccional: determinación de la estabilidad de la proteína 13. Replicación y reparación del DNA 13.1 Replicación del DNA Replicación semiconservadora Replicación en células bacterianas Estructura y funciones de las polimerasas de DNA La replicación en las células eucariotas
13.2 Reparación del DNA Escisión de nucleótidos y reparación Reparación de la escisión de bases Reparación de la unión defi ciente Reparación de la rotura de doble cadena ● PERSPECTIVA HUMANA: Las consecuencias de las deficiencias del sistema de reparación del DNA
13.3 Entre la replicación y la reparación 14. Reproducción celular 14.1 El ciclo celular Ciclos celulares in vivo Control del ciclo celular
14.2 Fase M: mitosis y citocinesis Profase Prometafase Metafase Anafase Telofase Fuerzas necesarias para los movimientos mitóticos Citocinesis
14.3 Meiosis Las etapas de la meiosis ● PERSPECTIVA HUMANA: Falta de disyunción meiótica y sus consecuencias ● VÍAS EXPERIMENTALES: Descubrimiento y caracterización del factor promotor de maduración (MPF)
15. Señalización celular y transducción de señales: comunicación entre las células 15.1 Los elementos básicos de los sistemas de señalización celular 15.2 Estudio de los mensajeros extracelulares y sus receptores 15.3 Receptores unidos con proteína G y sus segundos mensajeros Transducción de la señal por receptores unidos con proteína G ● PERSPECTIVA HUMANA: Trastornos relacionados con los receptores unidos con proteína G Segundos mensajeros Especifi cidad de las reacciones relacionadas con la proteína G Regulación de los niveles de glucosa sanguínea La función de los GPCR en la percepción sensorial
15.4 Fosforilación de proteína-tirosina como mecanismo para la transducción de señal La vía de cinasa de Ras-MAP Señalización del receptor para insulina Vías de señalización en las plantas
15.5 La función del calcio como mensajero intracelular Regulación de las concentraciones de calcio en las células vegetales
15.6 Convergencia, divergencia y comunicación cruzada entre diferentes vías de señalización Ejemplos de convergencia, divergencia y comunicación cruzada entre vías de señalización
15.7 La función del óxido nítrico como mensajero intercelular 15.8 Apoptosis (muerte celular programada) La vía extrínseca de la apoptosis La vía intrínseca de la apoptosis
16. Cáncer 16.1 Propiedades básicas de una célula cancerosa 16.2 Las causas del cáncer 16.3 La genética del cáncer Genes supresores de tumor y oncogenes: frenos y aceleradores
16.4 Nuevas medidas para combatir el cáncer Inmunoterapia Inhibición de la actividad de proteínas promotoras de cáncer Inhibición de la formación de nuevos vasos sanguíneos (angiogénesis) ● VÍAS EXPERIMENTALES: El descubrimiento de los oncogenes
17. La reacción inmunitaria 17.1 Revisión de la reacción inmunitaria Reacciones inmunitarias innatas Reacciones inmunitarias adaptativas
17.2 La teoría de la selección clonal aplicada a las células B Vacunación
17.3 Linfocitos T: activación y mecanismo de acción 17.4 Algunos temas sobre las bases celulares y moleculares de la inmunidad La estructura molecular de los anticuerpos Reajuste de DNA de los genes que codifi can los receptores de antígeno de las células B y T Complejos antígeno-receptor unidos a la membrana El complejo mayor de histocompatibilidad Distinción entre lo propio y lo ajeno Los linfocitos se activan por señales en la superficie de las células Vías de transducción de señales en la activación de linfocitos ● PERSPECTIVA HUMANA: Enfermedades autoinmunitarias ● VÍAS EXPERIMENTALES: El papel del complejo mayor de histocompatibilidad en la presentación de antígenos
18. Técnicas en biología celular y molecular 18.1 El microscopio óptico Resolución Visibilidad Preparación de especímenes para microscopia óptica Microscopia con contraste de fase Microscopia de fl uorescencia (y técnicas relacionadas basadas en la fl uorescencia) Microscopia con video y procesamiento de imágenes Microscopia confocal de barrido láser
18.2 Microscopia electrónica de transmisión Preparación del espécimen para la microscopia electrónica
18.3 Microscopia electrónica de barrido y microscopia de fuerza atómica Microscopia de fuerza atómica
18.4 El uso de radioisótopos 18.5 Cultivo celular 18.6 Fraccionamiento del contenido de una célula mediante centrifugación diferencial 18.7 Aislamiento, purifi cación y fraccionamiento de proteínas Precipitación selectiva Cromatografía líquida de columna Electroforesis en gel de poliacrilamida Medición y análisis de proteínas
18.8 Identifi cación de la estructura de proteínas y complejos multisubunitarios 18.9 Purifi cación de ácidos nucleicos 18.10 Fraccionamiento de ácidos nucleicos Separación de DNA por electroforesis en gel Separación de ácidos nucleicos por ultracentrifugación
18.11 Hibridación de ácidos nucleicos 18.12 Síntesis química de DNA 18.13 Tecnología de DNA recombinante Endonucleasas de restricción Formación de DNA recombinante Clonación de DNA
18.14 Amplifi cación enzimática de DNA por PCR Aplicaciones de la PCR
18.15 Secuenciación de DNA 18.16 Genotecas de DNA Genotecas genómicas Genotecas de cDNA
18.17 Transferencia de DNA en células eucariotas y embriones de mamífero 18.18 Determinación de la función de genes eucariotas por eliminación génica Mutagénesis in vitro Bloqueo génico Interferencia de RNA
18.19 Uso de anticuerpos Apéndice A-1 Premios Nobel otorgados por investigación en biología celular y molecular desde 1958 Temas de interés humano
Glosario G-1 Índice alfabético I-1 | 
