La célula. Introducción TEMA 1

Introducción. La célula 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Formas de organización. Acelular y celular Organización acelular. Priones, viroides y virus Organización celular. Célula procariota y eucariota Seres unicelulares y pluricelulares Clasificación de los seres vivos Instrumentos de observación en biología

FORMAS DE ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA

ORGANIZACIÓN ACELULAR

FORMAS DE ORGANIZACIÓN

ORGANIZACIÓN CELULAR

ORGANIZACIÓN ACELULAR

Priones

ORGANIZACIÓN ACELULAR

Viroides

Virus

Organización acelular - Estructuras de nivel macromolecular, sin organización celular - Carecen de metabolismo propio - No realizan todas las funciones vitales (por este motivo, en sentido estricto, no se consideran seres vivos) - Parásitos de organismos celulares (carácter infeccioso) - Formas acelulares: - Priones - Viroides - Virus

Organización acelular PRIONES Son variantes patógenas de ciertas proteínas naturales que son producidas por cél. nerviosas y algún otro tipo de célula Un prion es una proteína patógena que tiene alterada su estructura terciaria, teniendo un plegamiento incorrecto. Está compuesto sólo por aminoácidos, al contrario que otros agentes infecciosos ( bacterias, virus, hongos… ) que contienen ac. nucleicos. De carácter infeccioso, asociadas a enfermedades degenerativas del Sistema Nervioso Central (Ej; encefalopatía espongiforme – “Mal de las vacas locas”)

Organización acelular VIROIDES • Moléculas de ARN monocatenario (de una sola cadena) circular y constituyen los patógenos más pequeños conocidos. • La molécula de ARN no contiene genes que codifiquen proteínas. Aparecen en el núcleo de la célula hospedadora interfiriendo en su regulación • En vegetales provoca enfermedades relacionadas con el crecimiento (como el tubérculo filiforme de la patata o el atrofiamiento de la planta del tomate )

Organización acelular VIRUS • Estructura biológica acelular • Presenta material genético propio, pero precisa de una célula para reproducirse (parásito intracelular obligado) • Componentes – Molécula de ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN, circular o lineal, monocatenario o de doble cadena – Alrededor del ácido nucleico, cápsida proteica con distintas formas – En algunos virus, de forma externa a la cápsida, se presenta envoltura membranosa de lípidos y glucoproteínas

• Ciclo de los virus – Lítico (la cél infectada por un virus muere por rotura (lisis en griego), al liberarse las nuevas copias virales.)

– Lisogénico (Ciclo vital de los virus parásitos de bacterias, los fagos, que se caracteriza por la integración de su genoma en el material genético de la célula hospedadora, pudiéndose mantener por tiempo indeterminado inactivo hasta producir nuevos virus y provocar la lisis)

VIRUS CON ENVOLTURA EXTERNA

ORGANIZACIÓN CELULAR

Célula procarionte

ORGANIZACIÓN CELULAR

Célula eucarionte

Organización celular - Organismos formados por célula/s - Todos los seres vivos están formados por células - Todas las células proceden de células preexistentes, por división de estas - Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células - Cada célula contiene toda la información hereditaria para regular todo su propio ciclo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como transmitir esa información a la siguiente generación celular (TEORÍA CELULAR) - Todas las células poseen una membrana que separa el medio externo del interior (citoplasma), donde siempre se encuentra el material genético y una variedad de moléculas y estructuras - Modelos de organización celular La célula procarionte La célula eucarionte

• Célula procarionte - Carece de compartimentos internos rodeados por membranas y por ello de verdadero núcleo. - Ejemplo; células bacterianas - Estructura común en todas las células procariotas: - Pared bacteriana, exterior a la membrana plasmática - Membrana plasmática, con frecuentes repliegues hacia el interior (mesosomas) - Citoplasma, que está formado por hialoplasma, ribosomas y sustancias de reserva. - Material genético (generalmente en forma de ADN circular) localizado en la región nuclear bacteriana (nucleoide), no delimitado por membrana nuclear

Célula procariota

• Célula eucarionte - Poseen membrana plasmática y en su citoplasma compartimentos rodeados por membranas (orgánulos citoplasmáticos) - Material genético contenido en un compartimento especial denominado núcleo, delimitado por la envoltura nuclear - Dentro del citoplasma se localizan estructuras celulares no membranosas y estructuras membranosas (orgánulos) - Tanto la célula animal como vegetal presentan organización eucariótica.

• Diferencias entre célula procariota y eucariota CARACTERÍSTICA

C. PROCARIOTA

C. EUCARIOTA

Organismos

Bacterias y cianobacterias

Tamaño celular Metabolismo

1-10µm de dimensión lineal

Protoctistas, hongos, plantas y animales 10-100 µm de dimensión lineal

Anaeróbico o aeróbico

Aeróbico

ADN

Circular en el citoplasma

Organizado en cromosomas rodeado de envoltura nuclear ARN sintetizado y transformado en el núcleo, Proteínas sintetizadas en el citoplasma

ARN Proteínas

y

Sintetizadas en el mismo compartimento

Citoplasma

Sin citoesqueleto

División celular Organización celular Pared celular

Por fisión binaria

Citoesqueleto formado por filamentos proteicos Por mitosis o meiosis

Unicelulares

Pluricelulares

Pared de mureina (dependiendo del grosor diferenciamos distintas bacterias: gram + mas gruesas y las gram- )

C. vegetal ( pared de celulosa ) C. animal ( sin pared )

Orgánulos

Ribosamas ( 70 S )

Mitocondria,centrosoma, ribosoma( 80 S ) , ap de Golgi, RE, ….

• Célula eucarionte LA MEMBRANA CELULAR Es una lámina delgada que envuelve la célula y que separa el citoplasma del medio externo. Componentes a) Bicapa Estos lípidos son: • Fosfolípidos que es el componente más abundante y glicolípidos • El otro tipo de lípidos es el colesterol y tiene una estructura plegada b) Proteínas Encontramos proteínas que se encuentran en el seno de la membrana, P. Integrales (hidrófobas) como glicoforina (con azúcares unidos hacia el ext) y banda 3 (con canal hidrófilo para intercambio de iones), y proteínas que están adheridas a la superficie externa o interna, P. Periféricas ( hidrófilas) unidas por otras proteínas

Funciones • Comunicación entre células (secreción, uniones GAP que son canales para intercambio) • Delimita la célula del medio • Reconocimiento celular y adhesividad (glicocalix) • Regula el intercambio de sustancias entre el exterior y el interior • Moléculas pequeñas – Transporte activo (gasto energético, a través de proteínas) – Transporte pasivo (sin gasto) • Difusión simple (a favor de gradiente, para igualar concentraciones, través de lípidos o entre dos proteínas ) • Difusión facilitada ( a través de poro en una proteína )

• Moléculas grandes – Exocitosis – Endocitosis • Fagocitosis ( grandes macromoléculas) • Pinocitosis fluida ( pequeñas macromoléculas)

• CITOPLASMA A) CITOSOL ( hialoplasma ) B) CITOESQUELETO C) ORGÁNULOS A) CITOSOL ( hialoplasma ) Es la zona que no presenta estructuras y esta formado en un 80% por agua y biomoléculas orgánicas e inorgánicas

B) CITOESQUELETO • Microfilamentos o filamentos de actina Se encuentran en la totalidad de las células( sobre todo en las musculares) y están constituidos por proteínas filamentosas (finísimos hilos elásticos de actina). Tamaño 3-7 nm • Filamentos intermedios Formados por proteínas fibrosas que se trenzan en grupos de tres, tamaño de 10 nm. Importantes en las células que forman la piel o los pelos. Cada célula tiene un tipo de filamento, son útiles para tipificar células • Microtúbulos. Están formados por tubulina (proteína) son subunidades que pueden juntarse y separarse rápidamente para producir alteraciones en la forma de la célula y en la posición de los orgánulos. Tamaño 24 nm La estructura del microtúbulo son 13 filamentos dispuestos en círculo formando un tubo hueco. FUNCIONES: soporte mecánico, transporte intracelular, forma de la célula, movimientos citoplasmáticos, intervienen en la distribución de los filamentos intermedios Estos microtúbulos crecen a partir del centrosoma de la célula.

C) ORGÁNULOS

REr y REl Conjunto de sacos y canales interconectados que están formados por membrana. Si tiene asociados ribosomas( REr ), si no los tiene (REl. Función del Rer es almacenar y transportar proteínas sintetizadas por los ribosomas. El Rel tiene la función de síntesis, almacenamiento y trasporte de lípidos

Ribosomas Partículas no membranosas formadas por ARN y proteínas, constituidas por dos subunidades. Pueden estar libres o asociados al RE. Función: síntesis de proteínas

Mitocondrias Suelen ser ovaladas y están formadas por dos membranas. La membrana externa es lisa y la interna forma unos repliegues hacia el interior llamados crestas (donde encontramos las ATPasas ). El espacio interior o matriz formado por agua, biomoléculas, y ADN. Función: respiración celular (energía )

Ap Golgi Conjunto de sacos aplanados y apilados ( 6-8 ) llamados cisternas a donde llegan vesículas del Re y salen vesículas hacia distintas partes de la célula o al exterior de la misma. Función: transforma distintas sustancias ( maduración )

Centrosoma Formados por dos cilindros perpendiculares (centriolos)formados por microtúbulos y rodeados de fibras proteicas. Función; intervienen en el reparto de cromosomas en la división celular y en la formación de cilios y flagelos

Lisosomas Vesículas membranosas esféricas, con sustancias para digerir nutrientes

• NÚCLEO Es donde se encuentra el material genético. Envoltura nuclear Está rodeado por una membrana nuclear formada por dos membranas, una interna y otra externa En estas membranas hay dos puntos donde se encuentran unidas dejando pequeños orificios que son los poros nucleares.

• NÚCLEO Nucleoplasma En el interior del núcleo está la matriz nuclear o el nucleoplasma de composición similar al hialoplasma Nucléolo Al microscopio electrónico se observa como una estructura más densa. El número de nucléolos dentro del núcleo es de uno o de dos, la composición es de ARN y proteínas. Sintetiza las subunidades ribosómicas (ARN y proteína) que se ensamblaran posteriormente en el citoplasma. El ARN se sintetiza a partir de ADN que se encuentra en el nucléolo (organizador nucleolar)

Cromosomas • Se forman a partir de la cromatina, son cadenas de ADN apareadas y enrolladas en una doble hélice, cada cadena está formada por la repetición de un grupo fosfato una base nitrogenada y una pentosa. • Las bases nitrogenadas son adenina unida con timina por dos puentes de H y guanina unida con citosina por tres puentes de H. • Cuando la célula se va a dividir estos filamentos se van a agrupar más ocupando menos espacio (se condensan gracias a proteínas histónicas) y van a dar lugar a los cromosomas. • Cada uno de los brazos del cromosoma duplicado se llama cromátida.

Célula eucariota animal

Célula eucariota vegetal

Diferencias entre célula animal y vegetal C. ANIMAL

C. VEGETAL

Presencia de centriolos

Ausencia de centriolos

Ausencia de pared celular

Presencia de pared celular

Pocas o ninguna vacuola

Grandes vacuolas

Ausencia de cloroplastos

Presencia de cloroplastos

ORGANISMOS UNICELULARES Y PLURICELULARES

Unicelulares

ORGANISMOS CELULARES

Pluricelulares

Organismos unicelulares - Todas sus actividades vitales son desarrolladas por una única célula - Son unicelulares todos los procariontes y algunos eucariontes, como los paramecios

Organismos pluricelulares - Formadas por un conjunto de células diferenciadas, con estructura y función específica que les permite especializarse - La especialización de una célula supone desarrollar una morfología característica y realizar un función determinada

Organismos pluricelulares - Consecuencia de la diferenciación y especialización celular, los organismos pluricelulares presentan una serie de características básicas con respecto a unicelulares: o Necesidad de medio interno o Mayor independencia del medio exterior (derivada de la anterior) o Posibilidad de desarrollar funciones más complejas y variadas

Priones

ORGANIZACIÓN ACELULAR

ESQUEMA RESUMEN

Viroides

Virus

Célula procarionte

UNICELULARES

ORGANIZACIÓN CELULAR Célula eucarionte

UNICELULARES (paramecio) PLURICELULARES Cel. Animal Cel. Vegetal

CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS

• Los seres vivos pueden clasificarse en cinco reinos distintos: – – – – –

MONERA. Incluye las bacterias y las cianobacterias. PROTOCTISTAS. Incluye los protozoos, las algas. FUNGI (HONGOS). Incluye los hongos de diferentes tipos. METAZOOS (ANIMALES). Incluye todos los tipos de animales. METAFITAS (PLANTAS). Incluye musgos (briofitas), helechos (pteridófitas ) y plantas superiores (espermatofitas).

REINO

ORGANIZACIÓN

NUTRICIÓN

Procariota

Unicelular

Autótrofa (cianobacterias) o heterótrofa

Protoctista

Eucariota

Unicelular o pluricelular poco especializada

Autótrofa (algas) o heterótrofa (protozoos)

Hongos

Eucariota

Unicelular o pluricelular

Heterótrofa

Plantas (metafitas)

Eucariota

Pluricelular

Autótrofa

Animales (metazoos)

Eucariota

Pluricelular

Heterótrofa

Monera

TIPO DE CÉLULA

INSTRUMENTOS DE OBSERVACIÓN EN BIOLOGÍA

• El pequeño tamaño de muchos de los materiales biológicos hace necesario utilizar, frecuentemente, instrumentos de observación. • Entre ellos los más frecuentes son: – Lupa binocular – Microscopio óptico – Microscopio electrónico

• A continuación señalaremos las características más importantes de estos tres instrumentos

LUPA BINOCULAR • Proporciona una buena observación de conjunto, pues tiene un campo de visión muy amplio. • Posee dos sistemas ópticos, lo que permite obtener una visión estereoscópica (sensación de relieve). • Sin embargo, sólo permite obtener imágenes moderadamente aumentadas (p.ej. 20 aumentos (20x))

MICROSCOPIO ÓPTICO • Instrumento capaz de proporcionar imágenes muy ampliadas de objetos muy pequeños • La parte óptica del microscopio, la que nos proporciona la imagen, está constituida por dos lentes: el objetivo y el ocular. • El objetivo contiene varias lentes que proporcionan diferentes aumentos de la imagen, que se proporciona invertida • El ocular es la lente a través de la cual se visualiza la muestra

MICROSCOPIO ÓPTICO

MICROSCOPIO ÓPTICO • Un aspecto clave a considerar en el microscopio es el aumento; grado de amplificación de la imagen. • Para obtener el aumento total con que se observa la preparación, se multiplica el aumento del objetivo por el del ocular. • A modo de ejemplo: OBJETIVO

OCULAR

AUMENTO TOTAL

10x

15x

150

MICROSCOPIO ELECTRÓNICO • A diferencia del microscopio óptico, en lugar de un haz de luz utilizan como fuente de radiación un haz de electrones • Los tipos de microscopio electrónico más empleados son: – Microscopio electrónico de transmisión (MET) – Microscopio electrónico de barrido (MEB)

Microscopio electrónico de transmisión (MET) • Se utiliza para observar secciones muy finas de muestras (espesor máximo de 0,5 µm, 500 nm) • Por este motivo, no pueden observarse células completas sino cortes de células • La imagen se obtiene de los electrones que atraviesan la muestra (objetos aparecen más oscuros si absorben electrones) • Aumento puede llegar a ser de 500.000

Microscopio electrónico de transmisión (MET)

Microscopio electrónico de barrido (MEB) • Permite observar con claridad y detalle la superficie de muestras sin seccionar, a diferencia del MET • En este caso, el haz de electrones no atraviesa la superficie de la muestra a observar, sino que la barre • En este barrido, la muestra se excita y emite haces de electrones secundarios que se recogen en una pantalla monocromática de un monitor • Sin embargo, alcanza un aumento menor (hasta 20.000) que el logrado con el MET, pero permite ver células enteras y las imágenes se reproducen de forma tridimensional

Microscopio electrónico de barrido (MEB)

Microscopio electrónico de barrido (MEB)

Microscopio electrónico de barrido (MEB)

RESUMEN COMPARATIVO DE LOS TIPOS DE MICROSCOPIO

Características

M. ÓPTICO

M. ELECTRÓNICO DE TRANSMISIÓN (MET)

M. ELECTRÓNICO DE BARRIDO (MEB)

Portátil

SÍ

NO

NO

Aumento máximo

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