Madrid PAU Biology cheat sheet

Teoría celular: todos los organismos están formados por células, la célula es la unidad estructural y funcional, y toda célula procede de otra célula preexistente.

Procariota: sin núcleo ni orgánulos membranosos, DNA circular en nucleoide, ribosomas 70S, pared de peptidoglicano (bacterias); tamaño típico 1-10 µm.

Eucariota: núcleo con envoltura doble y poros, DNA lineal con histonas, ribosomas 80S, compartimentación en orgánulos; tamaño típico 10-100 µm.

Membrana plasmática: modelo de mosaico fluido de Singer-Nicolson; bicapa de fosfolípidos con proteínas integrales y periféricas; colesterol modula fluidez en células animales.

Transporte: difusión simple (O2, CO2, lípidos) y facilitada (glucosa vía GLUT) a favor de gradiente; transporte activo (bomba Na+/K+, 3 Na+ fuera por 2 K+ dentro con ATP) contra gradiente.

Ósmosis: paso de agua a través de membrana semipermeable hacia el medio hipotónico; en medio hipertónico la célula animal se encoge (crenación) y la vegetal sufre plasmólisis.

Mitocondria: respiración celular y β-oxidación; membrana interna con crestas y ATP sintasa; posee DNA circular propio y ribosomas 70S (teoría endosimbiótica).

Cloroplasto: fotosíntesis; tilacoides con fotosistemas y estroma con enzimas del ciclo de Calvin; también con DNA propio y doble membrana.

Retículo endoplasmático rugoso: síntesis de proteínas de secreción y de membrana; REL: síntesis de lípidos, detoxificación y reservorio de Ca2+; aparato de Golgi: glucosilación, empaquetamiento y secreción.

Enlace glucosídico: unión entre monosacáridos por deshidratación; α-1,4 en almidón y glucógeno (ramificaciones α-1,6), β-1,4 en celulosa (no digerible por humanos).

Lípidos saponificables: ácidos grasos unidos por enlace éster a glicerol (triglicéridos, fosfolípidos) o a esfingosina; insaponificables: esteroides, terpenos y prostaglandinas.

Ácidos grasos insaturados presentan dobles enlaces cis que generan codos y menor punto de fusión; los saturados son lineales y sólidos a temperatura ambiente.

Aminoácidos: 20 proteinógenos; el enlace peptídico se forma entre el grupo carboxilo y el amino con pérdida de agua; el Cα es quiral salvo en la glicina.

Estructura proteica: primaria (secuencia), secundaria (α-hélice y lámina β por puentes de H), terciaria (globular, enlaces disulfuro e interacciones hidrofóbicas) y cuaternaria (varias cadenas).

Nucleótido = pentosa + base nitrogenada + grupo fosfato; en DNA la pentosa es desoxirribosa y las bases A-T (2 puentes de H) y G-C (3 puentes de H).

Enzimas: catalizadores proteicos (o ribozimas de RNA) que disminuyen la energía de activación sin alterar el equilibrio; presentan especificidad de sustrato y centro activo.

Cinética de Michaelis-Menten: v = Vmax·[S]/(Km+[S]); Km es la concentración de sustrato para v = Vmax/2 e indica afinidad inversa; inhibidor competitivo aumenta Km sin cambiar Vmax.

Inhibidor no competitivo reduce Vmax sin modificar Km; factores que afectan la actividad: pH, temperatura (desnaturalización por encima del óptimo), concentración de enzima y sustrato.

1ª ley de Mendel (uniformidad): el cruce de dos razas puras da una F1 uniforme; 2ª ley (segregación): los alelos se separan en la meiosis, proporción 3:1 en F2 de un monohíbrido.

3ª ley (transmisión independiente): genes en cromosomas distintos se combinan al azar; proporción fenotípica 9:3:3:1 en F2 de un dihíbrido.

Retrocruzamiento o cruce prueba: individuo problema × homocigoto recesivo; proporción 1:1 confirma heterocigosis.

Herencia ligada al sexo: genes del cromosoma X; el varón (XY) expresa siempre el alelo recesivo (daltonismo, hemofilia); la mujer necesita dos copias.

Codominancia (grupo AB: alelos IA e IB) y herencia intermedia (flor rosa) difieren de la dominancia completa; alelismo múltiple: sistema ABO con tres alelos.

Dogma central: DNA → RNA (transcripción) → proteína (traducción); replicación semiconservativa según Meselson-Stahl.

Transcripción: RNA polimerasa lee la hebra molde 3'→5' y sintetiza RNA 5'→3'; en eucariotas hay maduración con eliminación de intrones y poliadenilación.

Código genético: tripletes, degenerado (varios codones por aminoácido), no solapante y universal; AUG es inicio (metionina) y UAA, UAG, UGA son de parada.

Mutaciones: sustitución (transición/transversión) puede ser silenciosa, de sentido erróneo o sin sentido; inserción o deleción no múltiplo de 3 produce cambio de pauta de lectura.

Equilibrio de Hardy-Weinberg: p + q = 1 y p² + 2pq + q² = 1; se mantiene con población grande, apareamiento aleatorio, ausencia de mutación, migración y selección.

Frecuencia de heterocigotos portadores: 2pq; si q² es pequeño, 2pq ≈ 2q, útil para estimar portadores de enfermedades recesivas raras.

Deriva genética: cambio aleatorio de frecuencias, más intenso en poblaciones pequeñas; efecto fundador y cuello de botella son sus casos extremos.

Selección natural: diferencial de eficacia biológica (fitness); direccional, estabilizadora y disruptiva según el fenotipo favorecido.

Selección sexual: selección intrasexual (competencia) e intersexual (elección de pareja); explica caracteres sexuales secundarios.

Especiación alopátrica por aislamiento geográfico; simpátrica por poliploidía o aislamiento etológico; el concepto biológico de especie exige aislamiento reproductivo.

Pruebas de la evolución: paleontológicas (fósiles), anatómicas (órganos homólogos), embriológicas, biogeográficas y moleculares (comparación de secuencias).

Neodarwinismo o teoría sintética: integra la selección natural con la genética de poblaciones, la mutación y la recombinación como fuente de variabilidad.

Bacterias: pared de peptidoglicano; tinción de Gram distingue Gram+ (pared gruesa, violeta) de Gram- (pared fina y membrana externa, rosa); reproducción por bipartición.

Virus: ácido nucleico (DNA o RNA) + cápside proteica, a veces envuelta; parásitos intracelulares obligados, sin metabolismo propio; ciclos lítico y lisogénico.

Hongos microscópicos: unicelulares (levaduras) o filamentosos (mohos con hifas y micelio); pared de quitina; heterótrofos por absorción.

Inmunidad innata: barreras físicas y químicas, fagocitos (macrófagos, neutrófilos), células NK, complemento e inflamación; respuesta rápida y sin memoria.

Inmunidad adaptativa: linfocitos B producen anticuerpos (inmunidad humoral) y linfocitos T citotóxicos destruyen células infectadas (celular); memoria inmunológica.

Anticuerpo: inmunoglobulina con dos cadenas pesadas y dos ligeras, forma de Y; región variable reconoce el antígeno; IgM, IgG, IgA, IgE e IgD.

Respuesta primaria (predominio IgM, lenta) frente a secundaria (IgG, rápida y de mayor título) por células de memoria; base de la vacunación.

Tipos de inmunidad: activa (vacuna o infección, genera memoria) y pasiva (suero con anticuerpos, inmediata pero breve); específica e inespecífica.

Hipersensibilidad, autoinmunidad e inmunodeficiencia: fallos por exceso, reconocimiento de lo propio o defecto de la respuesta; el VIH destruye linfocitos T CD4+.

Catabolismo: degradación de moléculas orgánicas con liberación de energía (exergónico); anabolismo: síntesis con consumo de energía (endergónico), acoplado por ATP y poder reductor (NADH, NADPH).

ATP: hidrólisis del enlace fosfato terminal libera ~30,5 kJ/mol; es el intermediario energético universal entre reacciones acopladas.

Glucólisis: en el citosol, glucosa → 2 piruvato; balance neto 2 ATP y 2 NADH por glucosa; fase de inversión (2 ATP) y fase de beneficio.

Respiración celular: piruvato → acetil-CoA → ciclo de Krebs (matriz mitocondrial, 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2 por glucosa) → cadena transportadora de electrones y quimiósmosis en membrana interna.

Balance de la respiración aerobia: hasta 36-38 ATP por glucosa según la lanzadera de NADH; el aceptor final de electrones es el O2, que forma agua.

Fermentación: regenera NAD+ en ausencia de O2; láctica (piruvato → lactato, en músculo y bacterias) y alcohólica (piruvato → etanol + CO2, en levaduras); rinde solo 2 ATP.

Fotosíntesis: fase luminosa en tilacoides (fotólisis del agua, libera O2, produce ATP y NADPH) y fase oscura o ciclo de Calvin en el estroma (fija CO2 mediante rubisco).

Quimiosíntesis: bacterias que obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos (nitrificantes, sulfobacterias) y fijan CO2; no requiere luz.

Anabolismo autótrofo frente a heterótrofo: los autótrofos fijan CO2 y los heterótrofos necesitan moléculas orgánicas preformadas; ambos usan ATP y NADPH/NADH.

Ciclo celular: interfase (G1, S, G2) y fase M; la replicación del DNA ocurre en S; los puntos de control en G1/S y G2/M verifican tamaño, DNA y huso.

Mitosis: profase (condensación de cromosomas, desaparición de la envoltura), metafase (cromosomas en placa ecuatorial), anafase (separación de cromátidas) y telofase; da dos células diploides idénticas.

Citocinesis: por estrangulamiento con anillo de actina en células animales; por formación de placa celular y fragmoplasto en vegetales.

Meiosis I es reduccional: sobrecruzamiento en profase I (paquiteno) y separación de cromosomas homólogos en anafase I; meiosis II es ecuacional y separa cromátidas.

Fuentes de variabilidad en meiosis: sobrecruzamiento (entrecruzamiento) en profase I y segregación independiente de homólogos en anafase I.

Una célula diploide 2n produce 4 células haploides n; la mitosis conserva 2n; la fecundación restablece la diploidía y origina el cigoto.

Gametogénesis: espermatogénesis da 4 espermatozoides y es continua; ovogénesis da un óvulo y tres corpúsculos polares, con meiosis detenida en profase I hasta la ovulación.

Alteraciones: la no disyunción en meiosis produce aneuploidías (trisomía 21, síndrome de Turner 45,X0); la apoptosis es muerte celular programada, distinta de la necrosis.

Cáncer: proliferación descontrolada por mutación de protooncogenes y genes supresores; las células tumorales malignas hacen metástasis.

Enzimas de restricción: endonucleasas que cortan DNA en secuencias palindrómicas específicas; generan extremos cohesivos o romos; las ligasas unen fragmentos.

Vector de clonación: plásmido con origen de replicación, gen de resistencia a antibiótico (selección) y sitio de restricción múltiple; el DNA foráneo se inserta y se transforma en bacteria.

PCR: desnaturalización (≈95 °C), hibridación de cebadores (≈55 °C) y extensión por Taq polimerasa (≈72 °C); amplifica exponencialmente DNA in vitro.

Electroforesis en gel de agarosa: separa fragmentos de DNA por tamaño; los pequeños migran más rápido hacia el ánodo; se visualizan con bromuro de etidio o SYBR Safe.

CRISPR-Cas9: guía de RNA que dirige la nucleasa Cas9 a una secuencia diana para cortar DNA; permite editar genes e inactivar o reparar secuencias.

ADN recombinante: unión de DNA de distinto origen; aplicaciones: insulina humana, hormona del crecimiento, vacunas recombinantes y plantas transgénicas.

Biotecnología clásica: fermentaciones con microorganismos (pan, cerveza, queso, antibióticos como la penicilina de Penicillium); biotecnología moderna: manipulación del DNA.

Terapia génica: introducción de un gen funcional en células del paciente mediante vectores virales o no virales; retos de seguridad, expresión y ética.

Huella genética (fingerprinting): análisis de repeticiones cortas en tándem (STR) para identificación; se usa en medicina forense y pruebas de paternidad.

Método científico: observación, hipótesis contrastable, experimento con control y variable independiente (la que se manipula), dependiente (se mide) y controladas.

Microscopio óptico: aumentos ≈ 40×-1000×, resolución ≈ 0,2 µm; electrónico de transmisión: resolución ≈ 0,1-0,2 nm para estructuras internas; de barrido: superficie 3D.

Tinción y observación: azul de metileno y lugol para células vegetales; Gram para bacterias; la muestra debe ser fina y transparente para microscopía óptica.

Centrifugación diferencial: separa orgánulos por densidad y tamaño mediante velocidades crecientes; el sobrenadante y el precipitado se analizan por separado.

Cromatografía: separa pigmentos fotosintéticos según su afinidad por la fase móvil y la estacionaria; la clorofila b y los carotenoides migran distinto que la clorofila a.

Espectrofotometría: mide absorbancia a una longitud de onda; la ley de Beer-Lambert (A = ε·c·l) relaciona absorbancia con concentración; se usa para cuantificar proteínas o actividad enzimática.

Análisis de datos: media, desviación típica y error estándar; gráficas con barras de error; la significación estadística se valora con pruebas como la t de Student (p < 0,05).

Controles: positivo (da resultado esperado) y negativo (sin muestra o sin reactivo) detectan falsos positivos y contaminación; los experimentos deben ser replicables.

Cultivos celulares y microbiológicos: condiciones de esterilidad, medio con nutrientes, temperatura óptima y control de crecimiento por turbidimetría o recuento de colonias.