Introducción al estudio de la célula

 Niveles de organización

. Nivel subatómico (protones, neutrones, electrones)

. Nivel atómico

. Nivel molecular (monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos)

. Nivel macromolecular (Ej. Aminoácidos se juntan y forman proteínas)

. Nivel prebiótico o supramacromolecular (virus)

. Nivel subcelular (organoides: mitocondrias, cloroplastos, ribosomas, etc.)

. Nivel celular (célula procariota, célula eucariota) individuos unicelulares: bacterias, algas unicelulares, levaduras, protozoos, etc.

. Nivel tisular (tejidos: conectivos, epitelial, muscular, etc.)

. Órganos (corazón, pulmones, estomago, etc.)

. Sistemas y aparatos (aparato circulatorio, sistema digestivo, etc.)

. Población

. Comunidad

.  Ecosistema

. Universo

Características de los seres vivos

Organización compleja: los seres vivos están organizados desde la función más sencilla (unicelulares) hasta la otra más compleja (pluricelulares) para llevar a cabo los procesos biológicos. La unidad de esta organización es la célula.

Homeostasis: tendencia que lleva a mantener  el medio interno estable, se dice que este equilibrio es dinámico.

Reproducción: “La vida proviene solo de los seres vivos”, los seres vivos se reproducen, peor con variaciones para que haya evolución y adaptación.

Crecimiento y desarrollo: el crecimiento es el conjunto de procesos que incrementan el volumen de materia viva de un organismo. Por desarrollo entendemos todos aquellos cambios que se dan a lo largo de la vida de un organismo.

Metabolismo: son todas reacciones químicas y de conversión de energía básicas para la nutrición, crecimiento y reparación de células.

Irritabilidad: es la capacidad de responder a estímulos (modificaciones químicas o físicas del medio externo o interno).

Evolución y adaptación: las características de los seres vivos que le dan mayor posibilidad de sobrevivir ante un entorno cambiante son la capacidad de evolución y adaptación. Las adaptaciones son aquellos rasgos que  colocan a un organismo en una posición más favorable para la supervivencia en determinado ambiente.

Clasificación de los seres vivos

La clasificación de los seres vivos se realiza según relaciones evolutivas.

En 1937 el biólogo E. Chatton creó las procariotas para las bacterias, y eucariotas para las células con núcleo.

En 1969 R.H. Whitaker organizo el sistema de 5 reinos:

 Procariota (antes llamad Monera) Carecen de núcleo y organelas membranosas  (bacterias, algas cianofíceas y micoplasmas)

 Protist  Eeucariontes unicelulares (protozoos, algas pardas y rojas)

 Fungi   eucariontes, heterótrofos, no fotosintéticos, pluricelulares, unicelulares escasos

 Plantas eucariontes, uni o pluricelulares, autótrofos, modelo celular típico de la célula vegetal.

 Animales  eucariontes, sin pared celular ni cloroplastos, pluricelulares, heterótrofos.

Evolución de los sistemas de clasificación de los seres vivos

Haeckel 1894 3 reinos	Whittaker 1969 5 reinos	Woese 1977 6 reinos	Woese 1990 3 dominios
		eubacteria	bacteria
Protista	monera	archaebacteria	archae
plantae	protista	protista	eukarya
animalia	fungi	fungi
	plantae	plantae
	animalia	animalia

 

Teoría celular

La célula es la unidad de vida más pequeña.

1. Todos los seres vivos están formados por células y productos celulares (unidad anatómica).
2. Las funciones de un ser vivo son el resultado de la interacción de las células que lo componen (unidad fisiológica).
3. Toda célula solo puede tener origen en una célula progenitora (se forma e otra célula).
4. Cada célula tiene la información hereditaria del organismo del cual forma parte y pasa de célula progenitora a una célula hija.

 

Características de las células

.Todas las células están cubiertas por una membrana externa, llamada MEMBRANA PLASMATICA que las separa de otras células y del medio circundante con el cual intercambian materia y energía. La membrana plasmática debe actuar como limite celular y como barrera selectiva.

 

.Todas las células poseen METABOLISMO (conjunto de reacciones químicas, que posibilitan el mantenimiento de la vida). Necesita de fuentes de energía:

- Monedas energéticas, como el ATP

- Moléculas combustibles, como la glucosa o ácidos grasos

- Moléculas de reserva de energía, como el glucógeno o el almidón

 

.Todas las células almacenan en forma de ADN la información necesaria para controlar sus actividades y para establecer su estructura.

Dimensiones de las células: a mayor superficie celular, mayor es el transporte de moléculas a través de la membrana, siendo importante para la continuidad de los procesos metabólicos la proporción superficie celular sobre volumen celular.

Células eucariotas y procariotas

Principales características comunes entre celulas eucariotas y procariotas

1.     En las dos el ADN es el material genético.

2.     Tienen membrana plasmática como limite celular.

3.     Poseen ribosomas para la síntesis proteica.

4.     Poseen un metabolismo básico similar.

5.     Ambos tipos celulares son diversos en formas y estructuras.

 

Características diferenciales entre eucariotas y procariotas

 

característica	Célula procariota	Célula eucariota
núcleo	No posee núcleo	Posee núcleo
cromosomas	Único cromosoma circular y desnudo	Posee uno o más cromosomas lineales unidos a proteínas
ADN extracromosomico	Puede estar presente como plásmidos	Presentes en organelas
Organelas citoplasmáticas	No posee	Mitocondrias y cloroplastos( presentes en células vegetales)
Sistema de    endomembranas	No posee	Presenta REG, REL Golgi, lisosomas, vacuolas y vesículas.
Pared celular	Capa rígida de peptidoglucano	No poseen pared peptidoglucana, puede poseer una pared de celulosa o quinita.
esteroles	Ausentes (excepto microplasmas)	Generalmente presentes
citoesqueleto	ausente	Presente, formado por filamentos proteicos
Exocitosis y endositosis	ausente	presente
ribosomas	70 s en el citoplasma	80 s en el retículo endoplasmatico y en el citosol.
división	Fisión binaria (amitosis)	Mitosis-meiosis
tamaño	0,2 a 10 um	Siempre superior a 6 um
Membrana plasmática	Contiene enzimas de la cadena respiratoria, también puede poseer los pigmentos fotosintéticos	Semipermeable, sin funciones de la membrana procariota

 

Estructura de la célula procariota  (bacterias, micoplasmas y algas cianofíceas)

                          

                                   Pared celular --------------------- peptidoglucano

Procariontes               membrana plasmática---------- funciones energéticas, biocinéticas                                                            

                                                                                    Regulatorias

                                   Citoplasma-------------------------- nucleoide —ADN

                                                    -------------------------- plásmidos

BACTERIAS unicelulares, procariotas, se reproducen por fisión binarias información genética se encuentra en un único cromosoma  bacteriano circular. Posee sistemas productores de energía y biosinteticos necesarios para el crecimiento y la reproducción, tienen una pared rígida de peptidoglicanos.

MICROPLASMAS son bacterias más pequeñas de vida independiente. Flexibles y deformables, atraviesan los filtros de esterilización. Carecen de pared celular, en su membrana plasmática posee esteroles, son resistentes a la penicilina (carecen de pared de peptidoglucano) y por eso no toman la coloración de Gram.

CITOBACTERIAS anteriormente llamadas algas cianofíceas, son bacterias Gramnegativas, presentes e estanques, lagos, suelos húmedos, etc. En su mayoría son autótrofos fotosintéticos. Contienen clorofila. 

PLASMIDOS es una molécula de ADN extracromosomico que se replica en forma autónoma. Puede haber hasta 50 copias de un plásmido en una bacteria, pueden contener genes que codifican factores de resistencia a antibióticos, ciertos genes pueden transmitirse de una bacteria a otra mediante el pasaje de plásmidos (conjugación) a través del contacto físico de dos bacterias.

TRANSPOSONES son elementos genéticos movibles, que se encuentran presentes en las procariontes. Son fragmentos de ADN, la enzima que participa es la transposasa. Pueden provocar mutaciones al insertarse en nuevas regiones de ADN.

Bacterias Grampositivas y Gramnegativas  (dividió las bacterias en dos)

Gram + retienen al colorante (no responden al solvente) su pared celular es más gruesa, posee peptidoglicano, ácidos teicoicos y lipoteicoicos. Su componente fundamental es la mureina.

Gram – no retienen el colorante, pared celular menos gruesa, menor cantidad de mureina, sin ácidos teicoicos ni lipoteicoicos, tiene membrana externa e interna periplasma (espacio entre membranas) y en el centro pared de mureina.

 Capsulas

 Por fuera de la membrana externa de las Gram –  y de la gruesa pare de las Gram + se encuentra presente en algunas bacterias  una capsula o matriz exopolisacarida, formada por gel hidrofilico.

 

Estructura de la célula eucariota (organismos de los reinos protista, hongos, plantas y animales)

 

 

                                       Membrana plasmática

 

                                                                       --------------- citosol                                      Mitocondrias, cloroplsatos                      

                                     

Célula eucariota          Citoplasma            --------------- organelas --------------------    Peroxisomas, plastidos

 

                                                                       ---------------sist. Endomembranas  -----   REG, REL, Golgi

                                                                                                                                               Lisosomas, vacuolas

                                                                                                                                               Vesículas

                                         ADN                      ---------------------------------------------------  Envoltura nuclear

 

Las células eucariotas poseen un núcleo celular, controla el transporte, muy selectivo, de sustancias entre el núcleo y el citoplasma a través de los poros nucleares, la envoltura nuclear posee ribosomas adheridos a la cara citoplasmática y una estructura proteica en su parte interna llamada lamina nuclear, que sirve como esqueleto al núcleo.

En el interior del núcleo se encuentra el material genético ADN.

 

Características del núcleo y sus componentes

 

Estructura: núcleo celular	Descripción	Función
Núcleo	Rodeada x doble membrana con poros. Contiene cromatina/cromosomas y nucléolo.	Regular la función celular. Control del metabolismo, reproducción y diferenciación celular.
Envoltura nuclear	Estructura formada por dos unidades de membrana unidas a nivel de los poros nucleares.	Continuación del REG. Posee poros que regulan el pasaje entre núcleo y citoplasma.
Nucleolo	Cuerpo granular en el núcleo que consiste en ARN y proteínas.	Sitio de síntesis de RNA ribosómico y de ensamble de ribosomas.
Cromatina	ADN asociado a como a proteínas regulatorias. La cromatina es visible durante la interface celular.	Empaquetamiento (plegamiento) de ADN. El ADN compone los genes. Funciones regulatorias de la transcripción genética.
Cromosomas	ADN asociado a proteínas en estado superenrrollado. Visible en forma de estructuras cilíndricas cuando la célula se divide, ya sea en mitosis o meiosis.	Contiene los genes que son las unidades de información, que rigen las funciones y estructura celular.

 

Membrana plasmática

 

Compuesta por una bicapa fosfolipídica, contiene múltiples proteínas: 1 proteínas integrales (atraviesan la membrana de lado a lado). 2  proteínas periféricas (están en contacto con la membrana pero no la atraviesa. También existen proteínas transportadoras y canales reguladores del movimiento de iones y moléculas a través de la membrana. Otra función importante de la membrana es la comunicación intercelular y el reconocimiento de diversos tipos de moléculas que interactúan con ella.

 

Sistema de endomembranas

 

Compuesto de sistemas membranosos interconectados. Permiten la circulación de sustancias.

Organización del sistema de endomembranas

 

estructura	descripción	función
REG	Membranas internas en forma de sacos con ribosomas adheridos a su superficie externa, la envoltura nuclear es parte del REG.	Síntesis de proteínas destinadas a secreción o a la incorporación de membranas.
REL	Membranas internas donde predominan los túbulos. Sin ribosomas adheridos.	Sitio de biosíntesis de lípidos y detoxificacion de medicamentos
Aparato de Golgi	Pilas de sacos membranosos aplanados, funcional y estructuralmente polarizado.	Modificación de proteínas. Empaquetamiento de proteínas secretadas, clasificación de las proteínas que se distribuyen en la membrana plasmática, secreción o lisosomas.
Lisosomas	Vesículas membranosas	Contienen enzimas hidroliticas que desdoblan materiales ingeridos. Secreciones y desechos celulares.
Vacuolas	Sacos membranosos principalmente, en plantas, hongos y algas.	Transporte de materiales, desechos y agua.

 

Principales organoides membranosos de la célula eucarionte

 

estructura	descripción	Función
mitocondria	Organelas que poseen ADN y ribosomas procarionte. Una doble membrana les sirve de envoltura.
cloroplasto	Posee ADN y ribosomas tipo procarionte. Una doble membrana envuelve a los tilacoides. La clorofila se encuentra se encuentra en las membranas tilacoides
microcuerpos	Vesículas membranosas que contienen diversas enzimas relacionadas con el metabolismo del oxigeno y el peróxido de hidrogeno. No poseen ADN ni ribosomas

 

Célula eucariota animal y vegetal

 

 

 

                                -------- autótrofas fotosintéticas ----celulas vegetales ----- cloroplastos

                                                                                                                            ------ mitocondrias

 

Célula eucariota                                             

 

                              --------- heterótrofas ------------------ células animals ------- mitocondrias

                                                                  ------------------- hongos ----------------- mitocondrias

 

Las células autótrofas sintetizan su propio alimento, utilizan la luz solar como fuente de energía (fotosíntesis), este proceso se lleva a cabo en el cloroplasto. Dentro de él se encuentran sacos membranososo apilados (tilacoides) en cuyas membranas encontramos el pigmento llamado clorofila.

Las células heterótrofas necesitan una fuente de energía externa.

Las células animales y vegetales poseen unas organelas membranosas llamadas mitocondrias, donde se lleva a cabo la respiración celular, se necesita la presencia de oxigeno.

 

estructura	Célula animal	Célula vegetal
Pared celular	ausente	Constituida por celulosa
Aparato mitótico	astral	anastral
centriolos	presente	ausente
vacuolas	Vacuolas pequeñas	Vacuolas grandes
metabolismo	heterótrofo	autótrofo
mitocondrias	presentes	presentes
cloroplastos	ausentes	presentes

 

Virus  Son agentes infecciosos se reproducen en nuestro organismo. No es considerado un ser vivo, formado por acido nucleico y proteína, son parásitos obligados, solo se pueden reproducir a través de una infección de una célula.

Hay dos formas de infección:

 Inyectan

Entran a la célula, su capside se rompe y queda el ADN dentro, se puede incorporar al ADN y los ribosomas producen lo que está en su ADN, se producen más proteínas de la capside mas ADN se ensamblan y se rompe la bacteria.

Están los virus desnudos y el envuelto con membrana lipoproteíca.

Se pueden clasificar en:

- citocidicos (muerte de la célula)

- no citocidicos (se replican sin matar a la célula) pueden causar 2 tipos de infecciones: latentes el virus permanece sin manifestarse. Infecciones crónicas

- moderados

- oncogénicos

 

Provirus: queda incorporado en el material genético de una célula huésped.

 

 Genoma vital: puede encontrarse en los distintos tipos de virus, puede sistematizarse de acuerdo a diversos criterios.

1 tipo de acido nucleico: ADN, ARN

2 polaridad o sentido: + o – (aplicado principalmente a los ARN virus)

3 numero de cadenas: monocatenario o bicvatenario

4 genoma circular o desnudo

5 genoma entero o fragmentado

 

 Bacteriófagos:  son virus que infectan bacterias, pueden establecer dos tipos de procesos:

 

Ciclo lítico: produce gran cantidad de acidos nucleicos virales y proteínas de la capside, se ensamblan  nuevas partículas y son liberadas al medio al producirse la lisis celular.

Ciclo lisogéno: la relación entre la célula huésped y el virus puede prolongarse por periodos  variables de tiempo.

 

 Profago: igual que provirus pero bacterofogo

 

Viroide: igual que un virus pero sin capside

 

Priones: son proteínas que cambiaron su forma, cuando entran en contacto con otra proteína similar antes de cambiar la forma, las hace cambiar de forma.

La proteína normal posee una estructura muy rica en hélices alfa, en cambio, la proteína patógena posee mayor cantidad de láminas beta. La proteína alterada interacciona con otra proteína normal cambiando su conformación  a un estado alterado o prión, manifestando de esta forma su poder infectivo