Sesión 02 BiologÃa..
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B-0106 Sesión 02 Estructura y función celular Contenido • ¿Qué es la teoría celular? • ¿Cuáles son las características básicas de las células? • ¿Cuáles son las características principales de las células procarióticas? • ¿Cuáles son las características principales de las células eucarióticas? ¿Qué es la teoría celular? • Los principios de la teoría celular moderna: – Todo organismo vivo se compone de una o más células. – Los organismos vivos más pequeños son células individuales y las células son las unidades funcionales de los organismos multicelulares. – Todas las células nacen de células preexistentes. ¿Cuáles son las características básicas de las células? – Las funciones de las células limitan su tamaño. – Todas las células tienen características comunes. – Hay dos tipos básicos de células: procarióticas y eucarióticas. Las funciones de las células limitan su tamaño • Casi todas las células son pequeñas, y miden entre 1 y 100 micras de diámetro. • El micrómetro, micrón o micra, equivale a una milésima parte de un milímetro. Su símbolo científico es un µm Tamaños relativos. Las dimensiones que suelen encontrarse en biología van desde unos 100 metros (altura de las secuoyas más altas) hasta unas cuantas micras (diámetro de la mayoría de las células) y unos cuantos nanómetros (diámetro de muchas moléculas grandes). Observe que en el sistema métrico (empleado casi exclusivamente en la ciencia en muchas regiones del mundo) se dan nombres distintos a las dimensiones que difieren en factores de 10, 100 y 1000. Las funciones de las células limitan su tamaño • Las células necesitan intercambiar nutrimentos y desechos con su ambiente exterior. • Ninguna parte de la célula puede estar alejada de su ambiente exterior. Todas las células tienen características comunes • La membrana plasmática encierra a la célula y regula el flujo de material. La membrana plasmática Todas las células tienen características comunes • El citoplasma es el espacio interior donde ocurren las reacciones metabólicas de la célula. – Contiene organelos. – La porción fluida (citosol) contiene agua, sales y una variedad de moléculas orgánicas. Célula animal representativa Célula vegetal representativa Todas las células tienen características comunes • Todas las células usan el ADN (ácido desoxirribonucleico), como plano de la herencia. • Todas las células usan el ARN (ácido ribonucleico ), para copiar y ejecutar la construcción de las proteínas. Todas las células tienen características comunes • Todas las células obtienen energía y nutrimentos del ambiente. • Todas las células utilizan bloques de construcción para construir las moléculas de la vida. Hay dos tipos básicos de células • Las células pueden ser: – Procarióticas: antes del núcleo. – Eucarióticas: núcleo verdadero. cromosoma (región nucleoide) pelo ribosomas gránulo de alimento flagelo procariótico cápsula o capa mucilaginosa pared celular plásmido (DNA) Células procarióticas citosol membrana plasmática Células procarióticas Hay dos tipos básicos de células • Eucarióticas – Núcleo verdadero Célula animal representativa Célula vegetal representativa ¿Cuáles son las características principales de las células procarióticas? – Las células procarióticas son pequeñas y tienen características especializadas en su superficie. – Casi todas las células procarióticas (bacterias) miden < 5 micras de largo. – Las células procarióticas tienen menos estructuras especializadas en su citoplasma. Células procarióticas • Por lo general, está presente una pared celular rígida. Células procarióticas Cromosoma (región nucleoide) Pared celular Membrana plasmática ribosomas cápsula Células procarióticas Células procarióticas • • • Algunas bacterias pueden moverse, impulsadas por flagelos. Las bacterias infecciosas tienen cápsulas revestidas con polisacáridos y capas legamosas en su superficie. Los pelos son proteínas que se proyectan hacia fuera de la pared de la célula de algunas bacterias para aumentar su adhesión. Células procarióticas • Pueden tomar forma de bastoncillos (bacilos), esferas (cocos) o hélices (espirilos). Células procariotas Células procarióticas • Tienen un solo cromosoma circular que consiste en una hebra larga de DNA. – Este cromosoma está enroscado y se encuentra en la región central de la célula, llamada región nucleoide. • Pequeños anillos de DNA (plásmidos) ubicados en el citoplasma. Células procarióticas • • • Carecen de núcleo y de otros organelos encerrados en membranas. Algunas bacterias fotosintéticas tienen membranas internas en las cuales se localizan las proteínas que captan la luz. El citoplasma puede contener gránulos de alimento. Células procarióticas Membranas fotosínteticas ¿Cuáles son las características principales de las células eucarióticas? – Las paredes celulares sirven de sostén a algunas células eucarióticas. – El citoesqueleto brinda forma, soporte y movimiento. – Los cilios y flagelos mueven a la célula o a los líquidos para que éstos pasen por la célula. – El núcleo es el centro de control de la célula eucariótica. ¿Cuáles son las características principales de las células eucarióticas? (continuación) – El citoplasma eucariótico incluye un complejo sistema de membranas. – Las vacuolas desempeñan muchas funciones. – Las mitocondrias extraen energía de las moléculas de alimento. – Los cloroplastos captan la energía solar y la transforman en energía química. – Las plantas utilizan plástidos para almacenamiento. Características principales • Las células eucarióticas suelen medir más de 10 micras de diámetro. • Una diversidad de organelos encerradas dentro de membranas realizan funciones específicas. • El citoesqueleto da forma y organización. Características principales • Las células animales y vegetales difieren en cuanto a paredes celulares, cloroplastos, plástidos, vacuolas centrales, y centriolos. Célula animal representativa Célula vegetal representativa Paredes celulares • • Las superficies exteriores de las plantas, hongos y algunos protistas tienen recubrimientos relativamente rígidos y sin vida que se llaman paredes celulares. Las paredes celulares están hechas de polisacáridos como la celulosa o la quitina. – Las paredes celulares soportan y protegen a las células que de otra manera serían frágiles y por lo general son porosas. Paredes celulares • Las paredes celulares están hechas de polisacáridos como la celulosa o la quitina. Paredes celulares • Las paredes celulares de las plantas pueden tener varias capas: – Las paredes celulares primarias de las plantas son exteriores. – Las paredes celulares secundarias son interiores. – Las paredes celulares primarias de las células contiguas se unen por medio de la laminilla intermedia. Paredes de células vegetales El citoesqueleto • El citoesqueleto forma una red de fibras proteicas dentro del citoplasma. – Está formado por microtúbulos, filamentos intermedios y microfilamentos. El citoesqueleto El citoesqueleto El citoesqueleto • Funciones importantes del citoesqueleto: – Mantiene y da forma a la célula. – Proporciona el movimiento celular. – Proporciona el movimiento de los organelos, incluyendo la vesículas formadas durante la endocitosis y exocitosis. – Facilita la división celular en los movimientos de los cromosomas y la citocinesis. Cilios y flagelos • Los cilios y flagelos son delgadas extensiones de la membrana plasmática. Cilios y flagelos Cilios y flagelos • Los cilios y los flagelos están formados por microtúbulos en una disposición “9+2”, estos se dirigen hacia arriba desde un cuerpo basal (derivado de un centriolo) anclado justo debajo de la membrana plasmática. • Los cilios son cortos (10-25 micras) y numerosos, mientras que los flagelos son largos (50-75 micras) y menos numerosos. Célula animal representativa Cilios y flagelos • Largos pares de microtúbulos se deslizan juntos (usando ATP), provocando el movimiento de los cilios y flagelos. • Funciones: – Los cilios o flagelos se pueden usar para mover a la célula. – Los cilios se pueden usar para crear corrientes de liquido que se mueve en su ambiente. Cilios y flagelos • Funciones: – Los cilios o flagelos se pueden usar para mover a la célula. – Los cilios se pueden usar para crear corrientes de liquido que se mueve en su ambiente. Cómo se mueven los cilios y flagelos El núcleo • El núcleo es un organelo que consta de tres partes principales: – Envoltura nuclear – Cromatina – Nucleolo El núcleo • La envoltura nuclear separa a los cromosomas del citoplasma. – La envoltura consta de una doble membrana con poros nucleares para la transportación de moléculas (agua, iones, proteínas, trozos de ribosomas y ARN). – La membrana nuclear exterior tiene ribosomas incrustados. El núcleo El núcleo El núcleo • El núcleo contiene ADN en varias configuraciones. – Cromosomas condensados (durante la división celular). – Cromatina difusa (el DNA dirige las reacciones por medio de un RNA mensajero para realizar la síntesis de proteínas celulares). Cromosomas El núcleo • Región dentro del núcleo que se tiñe de color oscuro llamada nucleolo. – Son los sitios donde se realiza la síntesis de los ribosomas. – Los ribosomas sintetizan las proteínas. Ribosomas Sistema de membranas • El sistema de membranas incluye la membrana plasmática y las membranas de algunos organelos (núcleo, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas, vesículas y vacuolas). Sistema de membranas • La membrana plasmática aísla a la célula y permite la regulación del transporte. – Las plantas, los hongos, y además algunos protistas, tienen una pared celular fuera de la membrana plasmática. Sistema de membranas • Los sacos membranosos llamados vesículas transportan las membranas y el contenido especializado entre las regiones separadas del sistema de membranas. • El retículo endoplásmico (RE), forma canales encerrados por membrana dentro del citoplasma. • Existen dos formas de RE: – liso – rugoso Sistema de membranas • El retículo endoplásmico (RE), forma canales encerrados por membrana dentro del citoplasma. • Existen dos formas de RE: – RE liso – RE rugoso Retículo endoplásmico ribosomas vesículas Retículo endoplásmico Sistema de membranas • El RE liso no tiene ribosomas. Contiene enzimas que eliminan la toxicidad de las drogas (en las células del hígado), sintetizan lípidos y almacena iones de calcio. vesículas retículo endoplásmico liso Retículo endoplásmico Sistema de membranas • El RE rugoso tiene ribosomas incrustados en el exterior. Fabrica las proteínas como las enzimas digestivas y hormonas como la insulina que algunas células excretoras exportan a su ambiente y en sus membranas tienen enzimas que sintetizan varios lípidos. Retículo endoplásmico rugoso Sistema de membranas • El aparato de Golgi es una pila de bolsas aplanadas e interconectadas. – Recibe proteínas del RE (a través de las vesículas) y las clasifica. – Modifica algunas moléculas (por ejemplo, las proteínas a glucoproteínas). – Empaca el material en vesículas para exportarlo. El aparato de Golgi es una pila de bolsas membranosas aplanadas que se derivan del retículo endoplásmico. Las vesículas se fusionan, de manera continua, y se separan del aparato de Golgi y del RE, transportando material del RE al aparato de Golgi y de regreso. La flecha larga indica la dirección del movimiento de los materiales dentro del aparato de Golgi conforme son modificados y separados. Las vesículas brotan del aparato de Golgi por una cara opuesta al RE; algunas producen lisosomas, y otras transportan sustancias a la membrana plasmática para la exocitosis. El aparato de Golgi aparato de Golgi Las vesículas que llevan proteínas del RE se fusionan con el aparato de Golgi El aparato de Golgi Las vesículas que llevan proteínas modificadas dejan el aparato de Golgi Sistema de membranas • Destino de tres sustancias producidas por el sistema de membranas: 1. Las proteínas secretadas en el RER, viajan a través de Golgi, y luego son exportadas por la membrana plasmática. – La figura siguiente ilustra el proceso de los anticuerpos, proteínas producidas por los glóbulos blancos que se adhieren a los organismos invasores y ayudan a destruirlos. Fabricación y exportación de una proteína Sistema de membranas 2. Las proteínas digestivas producidas en el RER, viajan a través del aparato de Golgi, y se empacan como lisosomas para usarse en la célula. • Los lisosomas se funden con las vacuolas alimentarias y digieren el alimento en nutrimentos básicos. Formación y función de lisosomas y vacuolas alimentarias. Sistema de membranas 3. Las proteínas y lípidos de la membrana producidos en el RE fluyen a través del aparato de Golgi, y reabastecen o agrandan las membranas plásmáticas y de los organelos. El aparato de Golgi Las vacuolas desempeñan muchas funciones Vacuolas: bolsas de membrana celular llenas de fluido. • Funciones de las vacuolas – Las vacuolas contráctiles de organismos de agua dulce recolectan y drenan el agua. Vacuolas contráctiles Las vacuolas desempeñan muchas funciones • Funciones de las vacuolas (continuación): – Las vacuolas centrales vegetales tienen varias funciones. • Participan en el equilibrio hídrico de la célula. • Almacenan desechos, nutrimentos o pigmentos tóxicos. • Proporcionan presión de turgencia en el citoplasma para mantener la rigidez de la célula. Las mitocondrias extraen energía del alimento • Las mitocondrias son organelos redondos, ovalados o tubulares que tienen un par de membranas. – La membrana interior forma pliegues profundos llamados crestas. – El compartimiento intermembranas está ubicado entre la membrana externa e interna. – La matriz se encuentra entre los pliegues de la membrana interior. Una mitocondria Membrana exterior Membrana interior Compartimiento intermembranas matriz crestas Una mitocondria Membrana exterior Membrana interior Compartimiento intermembranas matriz crestas Una mitocondria 0.2 micras Las mitocondrias extraen energía del alimento • Las mitocondrias podrían ser restos de bacterias procarióticas (hipótesis endosimbiótica). Las mitocondrias extraen energía del alimento • Funcionan como las “centrales eléctricas de la célula”. – Las mitocondrias extraen energía de las moléculas de alimento. – La energía extraída es almacenada en enlaces de alta energía del ATP. – El proceso de extracción de energía implica reacciones anaeróbicas y aeróbicas. Cloroplastos • Los cloroplastos son organelos especializados rodeados por una doble membrana: – Membrana exterior. – Membrana interior; en la cual se encierra un fluido llamado estroma. • La pila de bolsas membranosas, huecas e interconectadas (grana) dentro del estroma se llaman tilacoides. Un cloroplasto Membrana exterior Membrana interior estroma tilacoide Canal que interconecta tilacoides Granum (pila de tilacoides) Un cloroplasto 1 micra Cloroplastos • Las membranas de los tilacoides contienen clorofila y otros pigmentos que capturan la luz del sol y sintetizan azúcar, a partir del CO2 y agua (fotosíntesis). Membrana exterior Membrana interior estroma tilacoide Canal que interconecta tilacoides Un cloroplasto Granum (pila de tilacoides) Las plantas utilizan plástidos para almacenamiento • • • Los plástidos se encuentran sólo en las plantas y en los protistas fotosintéticos. Están rodeados por una doble membrana. Funciones: – Almacenan el almidón, que se forma a partir de los azúcares producidos durante la fotosíntesis. – Almacenan las moléculas de los pigmentos que imparten el color a las frutas maduras. Las plantas utilizan plástidos para almacenamiento • Funciones: – Almacenan el almidón, que se forma a partir de los azúcares producidos durante la fotosíntesis. – Almacenan las moléculas de los pigmentos que imparten el color a las frutas maduras. Un plástido Lecturas y Videos para repasar • lavidaenlatierra.weebly.com/uploads/ 1/7/5/2/17520789/estructura_celular.pdf • https://www.youtube.com/watch? v=CoxCbrDbt1c • https://www.youtube.com/watch? v=Ocjhtm5MeLQ\
