tema 6 7 biología celular
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TEMA 6 BIOLOGÍA CELULAR
•Fue a partir de la invención del microscopio que empezó el estudio de la célula.•Los primeros microscopios se hicieron alrededor del año 1600.•En 1590, los artesanos holandeses Hans y Zacharias Jansen, improvisaron el primer microscopio compuesto. •Robert Hook, científico inglés, mejoró el microscopio compuesto.
LOS COMIENZOS DE LA BIOLOGIA CELULAR
El descubrimiento de la célula
Antony Van Leeuwenhoek (siglo XVII) fabricó un sencillo microscopio con el que pudo observar algunas células como protozoos y glóbulos rojos.
Dibujos de bacterias y protozoos observados por Leeuwenhoek
DECUBRIMIENTO DE LA CÉLULA
Robert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio (mejorado) comprobó que en los seres vivos aparecen unas estructuras elementales a las que llamó células. Fue el primero en utilizar este término.
Dibujo de R. Hooke de una lámina de corcho al microscopio
OBSERVACIÓNES DE HOOKE (EN EL LIBRO DE MICROGRAPHIA)
ENUNCIADOS DE LA TEORÍA CELULAR
TEORÍA CELULAR
SIGLO XVII
1632-1723Anton van leeuwenhoek. Construyó el primer microscopio óptico y realiza las primeras observaciones.
1635-1702Robert Hooke. Describe una lámina de corcho y utiliza por primera vez el término célula para referirse a las celdillas que observa.
SIGLO XIX
Brown (1831) observa la existencia del núcleo. Purkinje (1839), el protoplasma.
SIGLO XX 1933
Santiago Ramón y Cajal
Demuestra definitivamente la individualidad celular en el tejido nervioso concediendo validez universal a la teoría celular.
1.-La célula es la unidad morfológica y funcional de los sistemas biológicos, es decir, es la parte más pequeña de un ser vivo que tiene vida propia y es capaz de funcionar de manera autónoma.
2.-Todo ser vivo esta formado por células y sustancias procedentes del metabolismo celular..
3.-Toda célula procede por división de otra ya existente.
J. M. Schleiden (1838), T. Schwann (1839) y R. Virchow (1855)
LA MICROSCOPIA
La microscopía es la técnica de producir imágenes visibles de estructuras o detalles demasiado pequeños para ser percibidos a simple vista. En este campo ha habido gran impulso por parte de la física.
¿CÓMO SON LAS CÉLULAS?Tamaño
y forma
¿CÓMO SON LAS CÉLULAS?
Tamaño y forma
Tamaño: En general microscópico, con algunas excepciones
Se usa como unidad de medida el micrómetro (μm)
1 μm = 0,001 mm
¿CÓMO SON LAS CÉLULAS?
Tamaño y formaForma: Muy variada, depende de la función que realice
El microscopio óptico compuesto
Micrométrico
Macrométrico
Platina
Muestra
Pie o estativoOcular
Revolver
Objetivo
Condensador
Ajuste de platinaDiafragma de campo
Fuente de luz
EL ESTUDIO DE LAS CÉLULAS EN LA ACTUALIDAD
Es cilindro hueco metálico, provisto de una lente o un sistema de lentes convergentes, cuya finalidad es aumentar la imagen real e invertida enviada por el objetivo. Actúa como una lupa.
EL OCULAR
Parte más importante del microscopio. Varias lentes convergentes que corrigen las aberraciones cromáticas.
EL OBJETIVO
Son:
1- el espejo.
2- el condensador.
3- el diafragma-iris.
Son:
1- el espejo.
2- el condensador.
3- el diafragma-iris.
APARATOS DE ILUMINACIÓN
Parte mecánica:
También También denominado denominado estativo o estativo o montura del montura del microscopio.microscopio.Se compone de Se compone de las siguientes las siguientes partes:partes:
1- Pie.1- Pie.
2- Tubo..2- Tubo..
3- Columna3- Columna
4- Mecanismo de4- Mecanismo de movimiento.movimiento.
5- Platina.5- Platina.
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
1. Las lentes de un microscopio óptico son el condensador, el objetivo y el ocular.
2. La luz que entra en el sistema debe enfocarse sobre la preparación para lo que se usa elcondensador.
3. El objetivo es la lente situada cerca del objeto que se observa. El aumento primario del objeto es producido por la lente objetivo y la imagen se transmite al ocular.
4. En el ocular se realiza el aumento final.
AUMENTO Y RESOLUCIÓN
Es importante recordar que un microscopio, aparte de tener la capacidad de dar AUMENTO al tamaño de la imagen de la muestra, también tiene PODER RESOLUTIVO, esto es la capacidad de mostrar distintos y separados dos puntos muy cercanos.Cuanto mayor sea el poder resolutivo, mayor será la definición de un objeto. Los microscopios de gran poder resolutivo son especialmente buenos para ver pequeñas estructuras.
A) Microscopía de campo brillante: el material se observa
sin coloración. La luz pasa directamente y se aprecian detalles
que están naturalmente coloreados, o simplemente
contornos.
B) Microscopía en contraste de fase: se usa
principalmente para aumentar el contraste entre las partes
claras y oscuras de las células sin colorear. Es ideal para
especimenes delgados, o células aisladas.
MICROSCOPÍA DE CAMPO BRILLANTE Y CONTRASTE DE FASES
Microscopio de contraste de fases
MICROSCOPÍA DIFERENCIAL Y DE CAMPO OSCURO
C) Microscopía diferencial de contraste de interferencia (DIC) – Nomarski: Utiliza
dos rayos de luz polarizada y las imágenes combinadas aparecen como si la célula estuviera
proyectando sombras hacia un lado. Es muy utilizado en los tratamientos de fertilización in-
vitro actuales.
D) Microscopía en campo oscuro: El microscopio utiliza una luz muy intensa en forma de
un cono hueco concentrado sobre el espécimen. Esta forma de iluminación se utiliza para
analizar elementos biológicos transparentes y sin manchas, invisibles con iluminación
normal.
MICROSCOPIO DE INTERFERENCIA DIFERENCIAL
MICROSCOPIO DE CAMPO BRILLANTE O DE CAMPO CLARO
Micrografías con microscopios ópticos
MICROSCOPIO DE CAMPO OSCURO
MICROSCOPIO DE CONTRASTE DE FASE
MICROSCOPIO DE FLUORESCENCIA O LUZ
ULTRAVIOLETA
Micrografías con microscopio óptico
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
En un microscopio óptico, la potencia amplificadora está limitada por la longitud de onda de la luz visible.El microscopio electrónico utiliza electrones para iluminar un objeto; los electrones tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz, y pueden mostrar estructuras mucho más pequeñas.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Es importante el vacío dentro del cañón del microscopio electrónico, ya que los electrones pueden ser desviados por las moléculas del aire, de forma que tiene que hacerse un vacío casi total en el interior de un microscopio de estas características.
MICROSCOPIO ELECTRÓNICO
Existen dos tipos básicos de microscopio
electrónico:
1. Microscopio electrónico de transmisión (TEM)
2. Microscopio electronico de barrido (SEM)
Microscopio electrónico de transmisión (MET)
CátodoÁnodo
Lente condensadora
Lente objetivo
Lupa de aumento de la panalla visual
Lente de proyección
Brazo de soporte de la muestra
Pantalla visual
Linfocito a MET
Microscopio electrónico de transmisión (TEM)
Microscopios Electrónicos deTransmisión
Microscopio electrónico de barrido (MEB)
Haz de electrones
Lente condensador
Deflector del haz
Lente objetivo
Brazo de soporte de la muestra
Detector
Pantalla fluorescente
Generador de barrido
Ameba a MEB
Escherichia coli
E. coli
Células de Escherichia coli, bacteria habitante del tracto intestinal.
32
Escherichia coli
33
Escherichia coli (scanner)
Comparación de microscopios
Resumen comparativo de los tipos de microscopios
Característica MO MET MEB
Portátil sí no no
Aumento X 2 500 X 500 000 X 20 000
Tamaño mínimo observable 120 nm 1 nm 10 nm
Fotografía B/N y color B/N B/N
Observación in vivo sí no no
Tamaño celular
Célula nerviosa de jirafa
Ameba
Bacteria Linfocito
Yema de huevo de avestruz
Célula intestinal
FRACCIONAMIENTO CELULAR
Se basa en la propiedad de las partículas que están en suspensión en un
medio líquido, las cuales tienden a sedimentar por acción de la
gravedad.
Si aumenta el efecto de la gravedad por las fuerzas centrífugas, esto
permitirá ir separando los diversos componentes celulares en
centrifugaciones progresivas.
Esta técnica se denomina fraccionamiento celular por centrifugación
diferencial.
CENTRIFUGACIÓN DIFERENCIAL
análisis y purificación
Separación de biomoléculas… • proteínas• péptidos• aminoácidos• lípidos• ADN/ARN …
Mikhail Tswett1906
CROMATOGRAFÍACROMATOGRAFÍA “escribir en colores” (chroma-color y graphein-escribir)
A
B
FASE MÓVIL
FASE ESTACIONARIA
… en función de su diferente distribución en dos FASES (¡siempre!) Principio de retención selectiva
CLASIFICACIÓN
1_ Según el estado físico de la fase móvil:
FASE MÓVIL líquido Cromatografía de LÍQUIDOSgas Cromatografía de GASES
3_ Según la metodología utilizada para el desarrollo de la cromatografía (relacionado con la fase estacionaria: tipo de SOPORTE que la contiene):
FASE ESTACIONARIA Sobre superficie plana En columna
CRITERIOS
2_ Según la causa por la que se separan los componentes de la muestra (relacionado con las propiedades físico-químicas de las biomoléculas):
• Solubilidad• Tamaño• Carga eléctrica
• Hidrofobicidad• Interacciones por afinidad biológica• Interacciones inespecíficas
H2OH2O
H2O
H2O
H2O
H-H-H-
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2OH2O
H2O
H2O
H2O
Molec. Hidrofílica (soluble)
Molec. Hidrofóbica (insoluble)
F. MÓVIL Disolvente orgánico (LÍQUIDA)
F. ESTACIONARIA Celulosa (SÓLIDA)
CROMATOGRAFÍA EN PAPEL
PROPIEDAD: Solubilidad
LENTA RÁPIDA
Retenida por f. estacionaria Disuelta en fase móvil RESULTADO
SIMULACIÓN DE CROMATOGRAFÍA EN CAPA FINA (CLICKEAR)
1 2 4 5 6 7 8 93resp
uest
a d
el d
ete
ctor
fracción
PERFIL DE ELUCIÓN
CROMATOGRAFÍA DE GEL FILTRACIÓN
Molec. GRANDES RÁPIDAS
* Avanzan a mayor velocidad a través de los espacios intersticiales entre las bolas (con f. móvil) son eluidas antes
grande
Molec. PEQUEÑAS LENTAS
* Penetran en los pequeños conductos de las bolas de gel y avanzan a menor velocidad (con f. estacionaria) son eluidas después
pequeñaAPLICACIÓN MUESTRA
ELUCIÓN
INTRODUCCIÓN
Separar y analizar moléculas: proteínas ADN/ARN
ELECTROFORESISELECTROFORESIS
... en función de su diferente movilidad al aplicar un campo eléctrico(dependerá de su carga eléctrica)
cátodo ánodo * Moléc. (+) polo (-) o cátodo* Moléc. (-) polo (+) o ánodo
ELECTROFORESIS LIBRE moléculas en disolución o suspensión: poco resolutiva
Arne Tiselius1937
(Nobel 1948)
ELECTROFORESIS DE ZONA SOPORTE que retiene las moléculas:elevado poder de resolución
ELECTROFORESIS 2D
* 1ª dimensión: ISOELECTROENFOQUE separa por pI
* 2ª dimensión: SDS-PAGE separa por PM
1ª DIMENSIÓN 2ª DIMENSIÓN
ELECTROFORESIS 2D
IMPORTANTE FOTOGRAFÍA…
Cristalografia de rayos X del DNA B obtenida por Rosalind FranklinDe esta foto se obtuvieron datos cruciales para proponer la estructura en doble helice del DNA
TÉCNICAS HISTOQUÍMICAS
Casi todo el Oxígeno se combinó con Hidrógeno para formar agua. También se unió con Carbono para formar moléculas de Dióxido de CarbonoSe combinó con elementos más pesados para formar minerales (Silicatos, Carbonatos, etc)Luego de millones de años, la tierra se enfrió lo suficiente para permitir la existencia de agua líquida.En la superficie, el agua disolvió muchos minerales y formó un océano salado.Los rayos de las tormentas, el calor de los volcanes y la intensa luz ultravioleta procedente del sol derramaban energía en los jóvenes mares
ORIGEN DE LA ATMÓSFERA
En base a la composición química de las rocas de esa época, se cree que la atmósfera primitiva contenía:
Dióxido de carbonoMetanoAmoniacoHidrógenoNitrógenoÁcido clorhídricoSulfuro de hidrógenoVapor de agua
La atmósfera y el clima primitivos gobernaron la evolución prebiótica
PRACTICAMENTE NO HABÍA OXÍGENO LIBRE
El origen de la vida según Oparin
Alexander Ivanovich Oparin publica en 1923 “El origen de la Vida” en el seno de la revolución bolchevique
Componentes de la atmósfera primitiva (reductora)
Las frecuentes tormentas aportan la energía necesaria
Se forman las primeras moléculas orgánicas que se acumulan en el mar.
SOPA PRIMITIVA Los componentes de la sopa primitiva se unen entre si
Se forman los coacervados
Se inicia la evolución celular
ÉVOLUCIÓN BIOQUÍMICA DE LA VIDA
Los gases de la atmósfera primitiva:
CH4 , NH3 , H2
Descargas eléctricas que simulaban las de tormentas.
Refrigeración y condensación
Mezcla de moléculas orgánicas: Ácido aspártico, ácido glutámico, ácido acético, ácido fórmico, urea y aminoácidos.
Agua hirviendo
Miller en 1950 reprodujo la hipótesis planteada por Oparín y obtuvo compuestos orgánicos biológicos a partir de materia inorgánica.
Una vez formadas moléculas orgánicas éstas debieron:
Unirse entre sí para formar macromoléculas
Autorreplicarse: Seguramente las primeras macromoléculas autorreplicativas fueron
RIBOZIMAS
¿Fue el ARN la primera molécula autorreproductora?
En la década de 1980, Thomas Cech de la Universidad de Colorado y Altman de
la Universidad de Yale descubrieron que ciertas moléculas pequeñas de ARN,
llamadas ribozimas, actúan como enzimas que catalizan reacciones celulares,
entre ellas, la síntesis de más moléculas de ARN.
Sin embargo, la transición al moderno mecanismo de “ADNARN-> Proteína”
debió haber requerido una serie compleja de etapas intermedias.
Protocélula
Si una microesfera hubiera encerrado ribozimas, se habría formado algo parecido a una célula viva, a la que se llamaría protocélula.Dentro se habrían producido proteínas, y por difusión habrían entrado nucleótidos y aminoácidos necesarios para sintetizar nuevos ARN y proteínas.Cuando la microesfera creció lo suficiente, pudo haberse dividido, dando casi fin al camino hacia la evolución de las primeras células.
Las protocélulas pudieron haber consistido en ribozimas encerradas
en microesferas
Los químicos han demostrado que si se agita agua que contenga proteínas y lípidos a modo de simular las olas que golpeaban contra las antiguas costas, se forman estructuras huecas llamadas microesferas.Las microesferas se asemejan a las células vivas:
-Tienen una membrana similar a la membrana celular.
-Absorben material de la solución.
EVOLUCIÓN BIOQUÍMICA DE LA VIDA
RODEADAS DE UNA MEMBRANA FOSFOLIPÍDICA
ARN COMO MATERIAL GENÉTICO CON FUNCIÓN AUTORREPLICATIVA Y CATALÍTICA
EXTREMADAMENTE SENCILLAS AL PRINCIPIO
PROTOCÉLULAS
POCO A POCO FUE REEMPLAZADO POR ADN Y PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS
METABOLISMO FERMENTATIVO
FUENTE ILIMITADA DE MATERIA ORGÁNICA
TRANSFORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA DE REDUCTORA A OXIDANTE
APARICIÓN DEL METABOLISMO OXIDATIVO
AL ESCASEAR LA MATERIA ORGÁNICA DISPONIBLE
APARICIÓN DE LA FOTOSÍNTESIS
FORMACIÓN DE LA CAPA DE OZONO
COLONIZACIÓN DEL MEDIO AÉREO
ORGANIZACIÓN CELULAR
CARACTERÍSTICAS COMUNES A TODOS LOS TIPOS CELULARES
Membrana celular
SEGÚN CÓMO ALMACENEN SU MATERIAL GENÉTICO
1. Tienen el ADN mezclado con el resto de los componentes celulares
2. Su organización interna es tan sencilla que, prácticamente, no se distingue ninguna estructura intracelular.
3. Su tamaño medio oscila entre 1 y 10 m de diámetro.
4. No dan lugar a organismos pluricelulares.
Citoplasma
Núcleo
CÉLULAS PROCARIOTAS CÉLULAS EUCARIOTAS
1. Tienen el ADN separado del resto de los componentes celulares por una doble membrana formando un verdadero núcleo.
2. En el citoplasma distinguimos una amplia gama de corpúsculos con estructuras diferentes: los orgánulos.
3. Pueden tener vida libre o formar parte de organismos pluricelulares.
4. Su tamaño medio oscila en tomo a las 100 m de diámetro.
CÉLULAS EUCARIOTAS
Cloroplastos (realizan la fotosíntesis)
Mitocondrias (realizan un metabolismo oxidativo para la obtención de ATP)
Lisosomas y peroxisomas (intervienen en
procesos digestivos y oxidativos)
Citoesqueleto (responsable de la
forma y movimiento celular y de la
distribución de las estructuras celulares)
Vacuolas (digestivas, de almacenamiento o de excreción)
Retículo endoplásmico y complejo de Golgi
(transporte de proteínas y síntesis de lípidos)
CÉLU
LA V
EG
ETA
L
CÉLU
LA A
NIM
AL
ORIGEN DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS
Huesped antecesor universal
(urcariota)
Células eucarióticas: plantas, algunos protistas
Células eucarióticas: animales, hongos, algunos protistas
Las bacterias se convierten en:
Endosimbiosis
ADN
Bacterias fotosintética
s ancestrales
Bacterias aerobias
peroxisomasmitocondria
s
... se convierten en cloroplastos
La teoría endosimbiótica de Lynn Margulis propone que las células eucarióticas se originaron a partir de una primitiva célula urcariota que en un momento determinado englobaría a otras células u organismos procarióticos, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte.
ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA: MODELO DEL MOSAICO FLUIDO
Cara interna
Cara externa
Proteínas intrínsecas
La membrana está formada por una bicapa lípídica formada por fosfolípidos entre los que se intercalan moléculas de colesterol. En la bicapa se intercalan también proteínas. Otras se adosan a ella.
Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución de sus componentes químicos.
Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.
Los glúcidos (oligosacáridos) se encuentran en la cara externa formando el glucocálix.
Glucolípidos
Colesterol
Proteínas extrínsecas
Glucoproteínas
Fosfolípidos
COMPOSICIÓN DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
LÍPIDOS GLÚCIDOS
PROTEÍNAS
Fosfolípidos, glucolípidos y esteroles.
Difusión lateral
Rotación
Flip-flop
TRANSMEMBRANALES O INTRÍNSECASPERIFÉRICAS O EXTRÍNSECAS
Proteínas intrínsecas
Unidas a los lípidos
Unidas a las proteínas
Cara externa
Cara interna
Oligosacáridos unidos a proteínas
Oligosacáridos unidos a lípidos
Glucocálix
Transporte a través de la membrana.
• La MP tiene una permeabilidad selectiva.
• A ↓ tamaño de la molécula ↑facilidad para difundirse a través de la bicapa.
• Moléculas hidrosolubles y cargadas no pueden atravesar la bicapa (la mayoría).
• Es necesario un sistema de transporte para las moléculas impermeables a la bicapa: proteínas transportadoras de membrana
Transporte a través de la membrana.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE PASIVO
DIFUSIÓN SIMPLE
DIFUSIÓN FACILITADA
Tipos de transporte:
• No necesita energía (ATP).
• La DIFUSIÓN SIMPLE ocurre a través de la bicapa (inespecífico) o por poros (específico).
• Ocurre A FAVOR DE GRADIENTE
• La capacidad de difundir a través de la bicapa depende de:
-La diferencia de concentración a través de la membrana
-La permeabilidad de la membrana a la sustancia (hidrofobicidad = lipofilia)
- La Tª: determina la energía cinética de las moléculas
- La superficie de la membrana
• Ej.: O2 y CO2, EtOH, NH3, fármacos liposolubles
Transporte pasivo: difusión simple.
• Agua: aquaporinas (permiten el paso por ósmosis).• Iones (Na+, K+). La apertura del canal está regulada por: - Ligando, su unión a una determinada región del canal provoca la transformación estructural que induce la apertura. - Voltaje
Transporte pasivo: difusión simple. YOUTUBE
Difusión simple a través de canales:
Transporte pasivo: difusión facilitada.
• T Pasivo: No necesita energía.
• Ocurre a favor de gradiente.
• La difusión facilitada es específica y está mediada por proteínas transportadoras.
• Implica un cambio conformacional en la proteína.
• Ejemplos: glucosa, algunos aminoácidos…
Transporte activo
• Necesita energía (ATP) y proteínas transportadoras (receptor + ATPasa).
• Es en contra de gradiente (“contracorriente”).
• Mantiene las diferencias de concentración a ambos lados de la membrana (p.e. K+, Na+, Ca+2…), permite la absorción de micronutrientes en intestino y la reabsorción en el riñón y la generación y transmisión del impulso nervioso
•Tipos:
- TA primario: la energía procede directamente del ATP
- TA secundario o acoplado: la energía procede del gradiente generado por el TA primario.
Transporte activo
Bomba de Ca+2Bomba de Na+/K+
Mantiene ↓[Ca+2]LIC
Mantiene ↓[Na+]LIC
↑[K+]LIC
LEC
LIC
• Transporte de iones: Na+, K+, Ca+2, H+, Cl-…
• Ocurre en todas las células, fundamental en miocitos y neuronas
Transporte activo
- Proporciona energía para el transporte secundario de otras moléculas.
- Las células nerviosas y musculares utilizan el gradiente K+/Na+ para producir impulsos eléctricos.
- La salida activa de Na+ es importante para mantener el equilibrio osmótico celular.
Funciones de la bomba de Na+/K+ :
Transporte activo
• La difusión de Na+ hacia el interior celular (a favor de gradiente) impulsa el movimiento de otra molécula en contra de su gradiente.
- Simporte: la otra molécula se mueve en la misma dirección que el Na+
- Antiporte: en dirección opuesta
• Ejemplos: transporte acoplado al Na+ de GLUCOSA y AMINOÁCIDOS en células epiteliales del intestino delgado y de los túbulos renales, antiporte de H+ y Ca+2
4. Transporte activo
Receptores de membrana
• Receptores con actividad tirosin-quinasa
• Receptores acoplados a proteína G
•Sistema adenilato ciclasa-AMPc•Sistema fosfolípidos de membrana•Sistema del calcio
• Los mensajeros hidrosolubles (p.e., hormonas) interaccionan con receptores de la superficie de las células diana. • El acoplamiento ligando-receptor desencadena una señal intracelular mediada por SEGUNDOS MENSAJEROS. TIPOS:
TRANSPORTE DE HORMONAS Y GRANDES SUSTANCIAS
•TRANSPORTE PASIVO (DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE CANALES)
•TRANSPORTE PASIVO (DIFUSIÓN FACILITADA A TRAVÉS DE PERMEASAS)
•TRANSPORTE ACTIVO
ANIMACIONES (CLICKEAR)
ENDOCITOSIS -> YOUTUBE
ENDOCITOSIS: Incorporación de sustancias líquidas o sólidas de
sustancias para su posterior digestión por lisosomas.
YOUTUBE: FAGOCITOSIS DE UNA BACTERIA
ENTRADA DE SUSTANCIAS DE GRAN TAMAÑO
•FAGOCITOSIS
EXOCITOSIS
Eliminación de sustancias de desecho que son producto
de la DIGESTIÓN CELULAR
LA PARED CELULAR
COMPOSICIÓN QUÍMICA
Célulosa, hemicelulosa y pectina embutidas en una matriz proteica
ESTRUCTURA
Pared primaria
(hemicelulosa)
Lámina media(pectinas)
Pared secundaria(celulosa)
Membrana plasmátic
a
Célula vecina
Pared primaria: flexible, permite crecimiento celular
Pared secundaria: rígida, formada por fibras de celulosa ordenadas.
Lámina media: delgada, formada por pectina
MODIFICACIONES DE LA PARED SECUNDARIA
• LIGNIFICACIÓN: Lignina. Forma la madera.• SUBERIFICACIÓN: Suberina. Forma el corcho.
•MINERALIZACIÓN: Sales minerales. Órganos de sostén de plantas verdes.
COMUNICACIONES ENTRE CÉLULAS VECINAS
HIALOPLASMA
COMPOSICIÓN
70-80% de agua
20-30% de proteínas
Iones, aminoácidos, glúcidos, ATP, etc.
Puede presentar dos estados físicos
GEL viscoso
SOL fluido
FUNCIONES
Regulador del pH intracelular
Lugar donde se realizan reacciones metabólicas celulares
• Glucogenogénesis• Glucogenolisis• Biosíntesis de aminoácidos• Modificación de proteínas• Biosíntesis de ácidos grasos
• Reacciones con ATP y ARNt
Es la solución líquida intracelular en la que se encuentran el citoesqueleto y los orgánulos.
ESTRUCTURA
Almacenamiento de sustancia en forma de gránulos
CITOESQUELETOResponsable de la morfología celular, la organización
de los orgánulos citoplasmáticos y del movimiento celular.
MICROFILAMENTOS DE ACTINA YOUTUBE
FILAMENTOS INTERMEDIOS YOUTUBE
MICROTÚBULOS YOUTUBE CÉLULAS EN DIVISIÓN
YOUTUBE
Filamento de actina (actina F)
- tubulina - tubulina
Dímero de tubulina
Monómero de actina (actina G)
Extremo -Extremo
+
Filamentos de queratina
Neurofilamentos (tejido nervioso)
Tonofilamentos (tejido epitelial)
24 nm
12
3
4
567
9
10
11
12
13
8
Sección transversal del microtúbulo
8 nm
Organización General del CitoesqueletoEstructura Descripción Función
MicrotúbulosTubos huecos compuestos por la forma monomérica de la proteína
tubulina. (monómero globular)
Sostén estructural, participan en el movimiento
de orgánulos y la división celular (huso mitótico), componentes de cilios, flagelos y centríolos.
Filamentos de actina (microfilamentos)
Estructura sólida en forma de huso consistente en la proteína
actina. (monómero globular)
Sostén estructural, participan en el movimiento
de la célula y sus orgánulos y en la división celular.
Filamentos intermediosProteínas filamentosas, en forma
de tubos. Compuestas por monómeros fibrosos.
Sostén estructural. Forman redes que conectan la
membrana plasmática con la envoltura nuclear.
Centríolos
Pares de cilindros huecos, localizados cerca del centro de la
célula, formados por microtúbulos.
El huso mitótico se forma entre los centríolos durante
la división de células animales, fija y organiza los
microtúbulos. Están ausentes en las plantas superiores.
Cilios
Proyecciones relativamente cortas que se extienden desde la superficie celular. Compuestas
por microtúbulos.
Movimiento de algunos organismos unicelulares. Se
utiliza para mover materiales en la superficie de algunos
tejidos.
FlagelosProyecciones largas compuestas por microtúbulos. Cubiertos por
membrana plasmática
Locomoción celular de espermatozoides y algunos organismos unicelulares.
EL CENTROSOMA
Centriolo
Microtúbulos
CentrioloMaterial pericentrola
r
CORTE TRANSVERSAL (estructura 9+0)
Estructura en “rueda de carro”
Microtúbulo A
Microtúbulo B
Microtúbulo C
Nexina
Centrosoma al MET
FUNCIÓN
0,2 mEs el centro organizador de los microtúbulos. De él derivan todas las estructuras formadas por microtúbulos (cilios, flagelos, huso mitótico...)
CILIOS Y FLAGELOS
Cilios
CORTE TRANSVERSAL
DIFERENCIAS
Estructuras móviles que permiten desplazamientos celulares en medios líquidos
Los cilios son muy abundantes y se mueven como un látigo (aunque no es asi exactamente)
Los flagelos son escasos (uno o dos) y se mueven mediante ondulaciones que recorren toda la longitud del mismo.
Flagelo
Fibras secundarias
Microtúbulos centrales
Brazos de dineína
Microtúbulos periféricos
SISTEMA DE ENDOMEMBRANA: EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
TIPOS DE RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
R.E. RUGOSO. Con ribosomas adosados a su cara externa.
ULTRAESTRUCTURA (Sjostrand, Palade y Porter, 1950)Sáculos muy polimorfos formados por una membrana unitaria e interconectados entre sí.
Sáculos aplanados
Cisternas
Sáculos esféricos
Vesículas
Sáculos tubulares
túbulos
R.E. LISO. Sin ribosomas adosados a su cara externa.
FUNCIONES DEL RETÍCULO
FUNCIONES DEL R.E.LISO
• Síntesis de lípidos
Se sintetizan los fosfolípidos, el colesterol y la mayoría de los lípidos de las membranas celulares.
• Detoxificación
Elimina sustancias tóxicas para el organismo. Debido a esto los hepatocitos presentan un gran desarrollo del REL
Proteína recién sintetizada
Saco del RER
Ribosoma ARNm
Riboforina
FUNCIONES DEL R.E.RUGOSO
• Síntesis y almacenamiento de proteínas
• Sintesis de las proteínas
Espacio interreticular
CitoplasmaA medida que se sintetizan, las proteínas pueden pasar al lumen intermembranoso o quedarse en la membrana. Las celulas secretoras presentan un gran RER.
Sintesis de proteinas
APARATO DE GOLGI
Dictiosoma
FUNCIONES DEL COMPLEJO DE GOLGI
• Secreción de productos sintetizados en el R.E. liso.• Glucosilacion de lipidos y proteinas que formaran parte del glucocalix y matriz de la PC Las proteínas exportadas por el
RER van desplazándose de una cisterna a otra mediante vesiculas.
ULTRAESTRUCTURA
RER
Vesícula de secreción.
CARA DE FORMACIÓN O CARA CIS
CARA DE MADURACIÓN O TRANS
• Síntesis de lisosomas
• Formación del fragmoplasto
Vesícula de transición
RUTA DE LAS PROTEÍNAS
LOS LISOSOMAS
• Contienen en su interior enzimas hidrolíticas
Lisosoma primario
Lisosoma secundario
• Digieren material procedente de la pinocitosis, la fagocitosis y la autofagia.
Se forman vacuolas fagocíticas y pinocíticas.
1
2
Las vesículas se fusionan con los lisosomas primarios para formar los lisosomas secundarios.
1
2Lisosomas secundarios al MET
Vesícula fagocítica
Vesícula pinocítica
Autofagosoma
Dictiosoma
R.E. rugoso
Cuerpo residual
Vesícula exocítica
3
4Una vez finalizada la digestión, los lisosomas secundarios se transforman en cuerpos residuales que permiten eliminar los desechos.
3Los orgánulos y proteinas inservibles se digieren mediante autofagosomas.
4
MICROGRAFÍA DE AUTOFAGOSOMA FAGOCITANDO UNA MITOCONDRIA
AUTOFAGOSOMA
MITOCONDRIA
PEROXISOMAS
•Contienen en su interior enzimas implicadas en numerosas rutas metabólicas.
•Se escinden por división aunque no contienen genoma propio.
LOCALIZACIÓN Y FUNCIÓN DE LOS GLIOXISOMAS
•Oxidación de los ácidos grasos.
•Biosíntesis de lípidos.•En las células vegetales intervienen en la conversión de ácidos grasos a glúcidos.
FUNCIONES
Se produce en el ciclo del glioxilato.Los peroxisomas se llaman en este caso glioxisomas.
Cloroplasto
Núcleo
Centro cristalino
Glioxisoma
Ácidos grasos
Grasas
Ciclo del glioxilato
Glúcidos
Mitocondria
•Descomposición del agua oxigenada. Por catalasa
LA MITOCONDRIA
Cámara mitocondrial externa
Membrana mitocondrial externa
Membrana mitocondrial interna
Cámara mitocondrial internaMatriz
mitocondrial
Crestas mitocondriales
Partícula elemental
Complejo F1
Complejo F0
ADN circular
CLOROPLASTOS
Cloroplasto en zig-zag de Spyrogira visto al m.o.
Cloroplasto visto al m.e. de transmisión
Cloroplasto en forma de estrella de Zygnema visto al m.o.
TIPOS DE PLASTOS
Leucoplastos
Cromoplastos
Almacenan sustancias.
Contienen pigmentos que les dan color.
LOS PLASTOS
Se clasifican en
Amiloplastos
Oleoplastos
Proteoplastos
Almidón
Proteínas
Grasas
ClorofilaCélulas vegetales con cloroplastos
Cloroplastos
PROPLASTOS
Proceden de los
Si maduran en la oscuridad
Si maduran con luz
ULTRAESTRUCTURAMembrana externa
Membrana interna
Espacio intermembranoso
Estroma
Lamelas intergranales
Tilacoide
Grana
Cavidad tilacoidal
(lumen)
ENDOSIMBIOSIS
RELACIÓN DE MITOCONDRÍAS Y CLOROPLASTOS CON BACTERIAPRUEBAS A FAVOR DE SU ORIGEN ENDOSIMBIÓTICO
Las mitocondrias y cloroplastoscontienen ADN
El núcleo eucariótico contiene genes que derivan de bacterias
Las mitocondrias y los cloroplastos contienen sus propios ribosomas
Sensibilidad de estos orgánulos a antibióticos antibacterianos
Filogenia molecular: comparación de secuencias de ARNr de mitocondrias, cloroplastos y Bacteria
LAS VACUOLAS
•Consta de una membrana llamada tonoplasto, que la separa del citoplasma.
Tonoplasto
•Las vacuolas de la célula se fusionan a medida que madura.
Líquido vacuolar amorfo
FUNCIONES
•Mantenimiento de la forma de la célula.
•Control de la presión osmótica.
•Almacenamiento de sustancias nutritivas.
Los pétalos deben su color a los pigmentos almacenados en sus vacuolas.
Núcleo
Cloroplasto
Vacuola
•Las células adultas tienen una sóla vacuola de gran tamaño.
•Acumulación de sustancias de desecho.
INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS
Hepatocitos con inclusiones lípidicas (vacuolas vacías) y glucógeno (PAS +). M/E: El glucógeno forma rosetas en el citoplasma de estas células
LOS RIBOSOMAS
Descubiertos por Palade (1953)…“pequeñas partículas globulares abundantes en el citoplasma de las células”.
LOCALIZACIÓNLibres en el citoplasma (polirribosomas).Pegados a la membrana del retículo endoplasmático.Pegados a la cara citoplasmática de la envoltura nuclear.En mitocondrias y cloroplastos
ULTRAESTRUCTURA (Lake, 1980) POLIRRIBOSOMAS (MET)
COMPOSICIÓN QUÍMICAARN ribosómico= 60 % del peso seco.Proteínas = 40 %. Más de 50 diferentes. Muchas de ellas enzimas.
Subunidad menor
Subunidad mayor Ribosoma completo
RibosomaARN mensajero
FORMA:
EL NÚCLEO INTERFÁSICO
TAMAÑO: Entre 5 y 25 µm de diámetro.
NÚMERO: Suele ser único pero se producen excepciones.
- Células anucleadas (eritrocitos)
- Células binucleadas (paramecio)
- Células plurinucleadas (fibras musculares)
ESFÉRICO OVALADO POLILOBULADO
POSICIÓN:- Central (blastómeros)
- Lateralizado (adipocitos)
- Basal (células secretoras)Nucleoplasma (matriz nuclear)
Envoltura nuclear (doble membrana)
Nucléolo (dónde se sintetiza el ARN r)
Cromatina (ADN y proteínas asociadas)
ENVOLTURA NUCLEAR
NÚCLEO
CITOPLASMA
DOBLE MEMBRANA NUCLEAR
Membrana internaPresenta un material electrodenso : la lámina fibrosa o corteza nuclear
Membrana externa7 a 8 nm
PORO NUCLEAR
Espacio perinuclear o
intermembranoso
POROS NUCLEARES
Lámina fibrosaDiafragma
(deja libre sólo unos 10 nm)
Anillo(formado por proteínas dispuestas en octógonos)
FibrillaGránulo central(ribosomas recién
formados)
Los poros nucleares regulan el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citosol.
Son estructuras dinámicas, capaces de formarse y desaparecer, dependiendo del estado funcional de la propia célula.
Las fibras de cromatina pueden encontrarse como
COMPONENTE NUCLEAR
NUCLEOPLASMA Y NUCLEOLO
SÍNTESIS DEL ARNr
COMPONENTE ESTRICTAMENTE
NUCLEOLAR
ZONA GRANULAR
CROMATINA INTRANUCLEOLAR
tiene como funciones
ENSAMBLAJE DE LAS SUBUNIDADES RIBOSÓMICAS
al microscopio electrónico presenta
ZONA FIBRILAR
CROMATINA PERINUCLEOLAR
en el que se distinguen
NUCLÉOLO
CONTIENE ENZIMAS PARA LA REPLICACIÓN Y LA TRANSCRIPCIÓN
DEBE POSEER UNA RED FIBRILAR COMO EL CITOESQUELETO
Disolución acuosa en estado de gel
NUCLEOPLASMA
Tabla Características del Núcleo Celular y sus ComponentesPartes del Núcleo Celular
Descripción Función
NúcleoEstructura rodeada por una doble membrana con poros.
Contiene cromatina/cromosomas y
nucleolo.
Regular la función celular. Control del metabolismo,
reproducción (ciclo celular) y diferenciación
celular.
Envoltura NuclearEstructura formada por dos
unidades de membrana unidas a nivel de los poros
nucleares.
Continuación del RER. Posee poros que regulan el pasaje entre núcleo y
citoplasma
NucleóloCuerpo granular en el núcleo,
que consiste en ARN y proteínas.
Sitio de síntesis del RNA ribosómico y de ensamble
de los ribosomas.
Cromatina
ADN asociado a proteínas, tanto estructurales (histonas)
como a proteínas regulatorias. La cromatina es visible durante la interfase
celular
Empaquetamiento (plegamiento) de ADN. El ADN compone los genes. Funciones regulatorias de la transcripción genética.
CromosomasADN asociado a proteínas, en
estado superenrrollado. Visible en forma de
estructuras cilíndricas cuando la célula se divide, ya
sea en mitosis o meiosis.
Contienen los genes que son las unidades de
información, que rigen las funciones y estructura
celular.
LA CROMATINA
Octámero de histonas (dos moléculas de H2A, dos de H2B, dos de H3, y otras dos de H4)
Histona H1
ADN espaciador(54 pares de
bases)
ADN de la partícula nuclear (146 pares
de bases)
Nucleosoma
Fibra de cromatina de 30 nm
Solenoide(6 nucleosomas por vuelta)
Fibra de cromatina de 10
nm
EL CROMOSOMA METAFÁSICO
El cromosoma metafásico está constituido por dos cromátidas unidas por el centrómero que divide al cromosoma en dos brazos.
BRAZO
BRAZO
Cinetocoro
Centrómero
Constricciones secundarias
Telómero
Bandas
El ciclo celular
G1
G2
S
Interfase
Mitosis
CROMOSOMA POSICIÓN CENTRÓMERO LONGITUD DE BRAZOS
TELOCÉNTRICOSACROCÉNTRICOSSUBMETACÉNTRICOSMETACÉNTRICOS
TIPOS DE CROMOSOMAS
Metacéntrico
Submetacéntrico
Acrocéntrico
Telocéntrico
Central Iguales
Desplazado hacia un extremo Desiguales
Próximo a un extremo Muy desiguales
En un extremo Uno de ellos inexistente
En función de la posición del centrómero y de la longitud de los brazos, se distinguen cuatro tipos.
LA CÉLULA PROCARIOTA
Las células procariotas son
estructuralmente simples:
1. Sólo se encuentren formando seres unicelulares o colonias.
2. El núcleo celular no está envuelto por
una membrana, poseen el material
genético disperso en toda su
estructura en una región llamada
nucleoide, de ahí su nombre de
procariota (sin verdadero núcleo)
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PROCARIOTAS VERSUS EUCARIOTAS
Característica Célula Procariótica Célula EucarióticaNúcleo No posee membrana nuclear Posee membrana nuclear
Cromosomas Un único cromosoma circular y desnudo
Posee uno o más cromosomas lineales unidos a proteínas
(cromatina)
ADN extracromosómico Puede estar presente como plásmidos
Presente en organelas
Organelas citoplasmáticas No posee Mitocondrias y cloroplastos, (los cloroplastos presentes sólo en
células vegetales)
Membrana plasmática Contiene las enzimas de la cadena respiratoria, también puede
poseer los pigmentos fotosintéticos
Semipermeable, sin las funciones de la membrana procariótica
Sistema de endomembranas No posee Presenta REG, REL, Golgi, lisosomas, vacuolas y vesículas.
Pared celular Capa rígida de peptidoglucano (excepto micoplasmas)
No poseen pared de peptidoglucano. Pueden poseer una pared de celulosa o quitina
Esteroles Ausentes (excepto micoplasmas) Generalmente presentes
Citoesqueleto Ausente Presente. Formado por filamentos proteicos.
Exocitosis y Endocitosis Ausente PresenteRibosomas 70 S en el citoplasma 80 S en el retículo endoplásmico y
en el citosol
División Fisión Binaria (amitosis) Mitosis - MeiosisTamaño 0,2 a 10 mm Siempre superior a 6 mm
ESTRUCTURA DE LA CÉLULA PROCARIOTA
FORMAS BACTERIANAS
ESPIRILOS
CILIOS Y FLAGELOS
Algunas tienen extensiones largas y
delgadas, conocidas como flagelos
Los FLAGELOS, constituyen el medio
de movilidad de las células,
Cuando éstas habiten en un medio
acuoso
Las FIMBRIAS son varillas cilíndricas
rígidas. Sirven para unir las
bacterias a una fuente alimenticia,
a la superficie de un líquido, o a
dos bacterias en conjugación.
ADN DE PROCARIOTAS
Entre las características de las células procariota que las diferencian de las eucariota, podemos señalar:
1) DNA desnudo y circular; carencia de mitocondria, nucleolo y retículo endoplásmico.
2) La membrana celular de las procariotas carece de colesterol u otros esteroides. Poseen, además una pared celular que contienen polisacáridos y polímeros complejos formados a partir de aminoácidos y azúcares (mureína)
PARED BACTERIANA
GRAM - GRAM +
GRAM + Y GRAM -
LA MITOSISINICIO DE LA PROFASE FINAL DE LA
PROFASE
METAFASE
INICIO DE LA ANAFASE INICIO DE LA
TELOFASE
TELOFASE
Cromosomas
Huso mitótico
Centrosoma
Envoltura nuclear
Fibras del áster
Microtúbulos cinetocóricos
Cinetocoro
Placa metafásica
Microtúbulos polares
Cromátidas
Cromosomas en descondensación
Envoltura nuclear en formación
Envoltura nuclear
Microtúbulos polares
Anillo contrátil
MICROGRAFÍAS MITOSIS