Citología I Archivo

Citología I
Prof. Iris Edith Peralta
BOTÁNICA I - CÁTEDRA DE BOTÁNICA
AGRÍCOLA - FCA - UNCU - 2014
Biodiversidad en la Tierra
Los distintos tipos de seres vivos que pueblan
nuestro planeta son resultado del proceso de
evolución y diversificación unido a la extinción
23 agosto 2011 . Vol. 9 Issue 8 e1001127 Nat
Conocidas 1.713.000 (15%)
Total 8.700.000
especies
Estimadas por conocer
6.987.000 (85%)
NÚMERO DE ESPECIES CONOCIDAS
TOTAL APROXIMADO
1.713.000
Insectos
1.000.000
Vertebrados
45.000
Otros animales
210.000
Virus
4.000
Protozoarios
40.000
Plantas
Algas
Superiores 40.000
300.000
Bacterios y
formas similares
Hongos
4.000
70.000
Diversidad estimada en las plantas: (Reino Plantae)
Algas: 40.000
Plantas terrestres: 300.000 especies
Musgos: 24.000 especies
Helechos: 10.000 especies
Gimnospermas: 800-1200 especies
Angiospermas: 250.000 especies
Una mirada al universo viviente nos muestra
que la evolución produjo una inmensa
diversidad de formas.
Se estiman alrededor de 8.700.000 especies (a
100 millones) de especies de los distintos
grupos de organismos
procariotas y
eucariotas,
cuya
morfología,
función,
comportamiento y distribución son muy
diferentes. Sin embargo, al estudiar a los
organimos vivientes a nivel celular y molecular,
exhiben una gran similitud.
ÁRBOL DE LA VIDA
http://www.tolweb.org/tree
REINO ANIMAL
REINO
PLANTAS
REINO
HONGOS
Heterótrofos: hongos
animales
Autótrofos: plantas
EUCARIOTAS
REINO
PROTISTAS
PROCARIOTAS
REINO
BACTERIA
ARCHEA
(MÓNERAS)
Heterótrofos: bacterias
Autótrofos: Cianobacterias
o Cianofíceas
Clostridium botulinum
Bacteria anaerobia , cuya toxina
neurotóxica causa el botulismo
Niveles de organización
Anabaena
azollae
Protófitos
Unicelulares
(Bacterias,
algas verde azuladas o
cianofíceas)
Nivel más sencillo de organización
la célula individual cumple las
funciones de un organismo entero.
Los “protófitos” reunen grupos de
organismos sistemáticamente muy
diferentes como los procariotas,
muchas algas y algunos hongos
inferiores. Constan de una única
célula y su organización es muy
sencilla y tienen vida independiente.
Niveles de organización
Pandorina morum
Colonias celulares
Volvox globator
Grupos de células no diferenciadas y equivalentes que se han
formado por división, las células están conectadas por
plasmodesmos y funcionan como unidad fisiológica. Existen
colonias sencillas (pocas células) y muy complejas con división
de trabajo entre células vegetativas y generativas
Niveles de organización
Talófitas
Talo (del griego vástago)
Cuerpo vegeativo pluricelular no
diferenciado en un eje vascularizado,
con desarrollo de hojas y raíces.
Puede se filamentoso o laminar, y no
posee mecanismos de regulación de
su contenido hídrico (poiquilohidros)
Niveles de organización
Talófitas
(Algas)
Cladophora sp.
Talo filamentoso
Durvillea utilis
“cochayuyo”
Alga parda
(Feofíceas)
Vista subacuática de
Macrocystes
pyrifera
“Sargazo”
Alga parda (Feofíceas)
Es el mayor vegetal,
hasta 200 m de
longitud. Se utiliza
como forraje y
extracción de iodo
Esquema de
Macrocystes
pyrifera
Porphyra sp. “nori”
Niveles de organización
Talófitas
(Hongos)
Mucor mucedo
Cenoblastos
Organismos tubiflormes plurinucleados
Penicillium roquefortii
(Ascomicetas)
Rhyzopus stolonifer
“ moho del pan”
Esquema de un
hongo de
sombrero
(Basidiomicetas)
Líquenes
Originalmente el
término talo fue
introducido por el
liquenólogo Acharius
en 1810.
El concepto de talo
se opone al del
Cormo.
Niveles de organización
Fontinalis antipyretica
Briófitos
(musgos)
Ocupan una posición
intermedia entre los Talófitos
y los Cormófitos.
Representan la transición de
la vida acuática a la
terrestre.
Su cuerpo desarrolla
rizoides, filoides y taloides
de estructuras sencillas y no
desarrollan un tejido
vascular (un inicio de tejidos
de conducción ocurre en
grupos más evolucionados)
Habitat: crecen en climas fríos o muy húmedos
Niveles de organización
Cormófitos
Adaptados a la vida
terrestre
Compuestos por tres
órganos : raíz, tallo y
hojas (fotosíntesis)
Diferenciación estructural
y funcional. Desarrollo de
tejidos meristemáticos,
tejidos fundamentales,
tejidos vasculares
Elodea canadensis
Plantae
Árbol filogenético del reino Plantae, nótense los eventos de adquisición del cloroplasto, que
precedieron a la aparición de las "plantas verdes"
Principales características de los
vegetales frente a hongos y animales
Presencia de pared celular rígida
Ausencia de movilidad de sus cuerpos
vegetativos
Capacidad de seguir creciendo y desarrollando
nuevos órganos hasta su muerte
Desarrollo de una gran superficie en relación
con su volumen
Ausencia de ingestión de sustancias a favor de
la absorción
Autotrofia
En los organismos vivientes existe una gran
diversidad, sin embargo, al estudiarlos a nivel
celular y molecular, exhiben una gran similitud.
Las células son los bloques con que se
construyen todas las formas de vida.
La célula es la unidad estructural y funcional
fundamental de los seres vivos.
Las células son las unidades elementales que
contienen estructuras provistas de la información
genética, enzimas relacionadas al metabolismo y
una membrana de permeabilidad selectiva. Por
debajo del nivel de complejidad de la célula no
hay vida independiente.
Los estudios bioquímicos demuestran que
la materia viviente esta compuesta por los
mismos elementos que constituyen el
mundo inorgánico, aunque existen
diferencias
fundamentales
en
su
organización.
C, O, H, N, P, S, Mg, Ca, K, Na, Fe,
etc.
4.600 millones de años
De Robertis, 2000
3.500 millones
de años
900 millones de años
En el origen de la vida surgieron estructuras supramoleculares capaces de
autoreproducirse y autoensamblarse (proteínas, hidratos de carbono,
lípidos y ácidos nucleícos). Con la aparición del código genético, se
originaron organismos capaces de perpetuarse: primer célula procariota
Todos los organismos vivos tienen el mismo código genético.
Estas evidencias indican que la vida en la Tierra se inició una sola vez.
CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS
COMPOSICIÓN: Predominan las proteínas,
ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos. Iones y
moléculas orgánicas.
ESTRUCTURA COMPLEJA: Los componentes
moleculares
y
supramoleculares
están
funcionalmente conectados y sincronizados unos
con otros, constituyendo sistemas.
NUTRICIÓN: Los seres vivos están formados por
moléculas ricas en energía e inestables (ordenación
estructural y funcional con baja entropía). Este
estado se mantiene con la entrada de energía, los
organismos abiertos absorben fotones ricos en
energía y ceden sustancias pobres en energía
(CO2, H2O). El intercambio de materia y energía es
característico de los seres vivos (metabolismo),
posibilita la formación de las moléculas del cuerpo a
través de un proceso que requiere energía
(anabolismo); la descomposición de los enlaces
químicos ricos en energía que la ceden
(catabolismo).
MOVIMIENTO:
Todo organismo vivo posee
movilidad. Algunos organismos entran en fases de
vida latente (esporas, semillas)
CAPTACIÓN Y RESPUESTA A ESTÍMULOS:
Percepción de las señales del medio ambiente y
reacción.
DESARROLLO: Los seres vivos modifican su
aspecto en las diferentes etapas de su vida
(crecimiento y diferenciación), hasta alcanzar su
tamaño final (ontogenia).
REPRODUCCIÓN
y
MULTIPLICACIÓN:
Perpetuación de las estirpes a través de la
sucesión de las generaciones. ¨Omne vivum e
vivo¨ HERENCIA: Transmisión de la información
genética (almacenadas en las secuencias de los
nucleótidos de los ácidos desoxirribonucleicos)
que contiene el programa para el dessarrollo
individual adecuado a cada estirpe o linaje de los
organismos.
EVOLUCIÓN: Replicación y la transmisión de la
información genética de forma precisa. Sin
embargo a lo largo de las generaciones se
producen cambios que se heredan (mutaciones).
En las poblaciones aparecen diferencias
hereditarias que dan mayores posibilidades de
reproducirse, aparecen cambios de aspecto,
funciones
y
costumbres
y
llevan
al
establecimiento de una especie (filogenia)
Teoría de la selección (Darwin y Wallace, 1859)
En todos los organismos la capacidad
reproductiva es la capacidad vital preponderante.
La vida es un continuo.
Célula procariota
Membrana
plasmática
Citoplasma
Pared
celular
Nucleoide
(ADN)
Membranas
fotosintéticas
E solar
6CO2+6H2O
Fotografía ME
C6H12O6+602
Anabaena azollae procariota fotosintético
Reacción de
fotosíntesis
Célula eucariota unicelular
Pared celular
Membrana
plasmática
Cloroplasto
Base del
flagelo
Mitocondria
Núcleo
Memb
nuclear
Grano de
almidón
Pirenoide
6CO2+6H2O
C6H12O6+602
E solar
6CO2+6H2O
C6H12O6+602
Chlamydomonas eucariota fotosintético
Reacción de
fotosíntesis
Célula eucariota, organismo pluricelular
Pared celular
Plasmalema
Carioteca
Núcleo
Nucleolo
Vacuola
Mitocondria
Grano de
almidón
Cloroplasto
E solar
6CO2+6H2O
C6H12O6+602
Zea mays eucariota fotosintético
Reacción de
fotosíntesis
Procariotas
Eucariotas
Células pequeñas (1-10μm)
Células grandes (10-100μm)
ADN en nucleoide no rodeado por una
membrana. No hay cromosomas
Núcleo rodeado por una membrana.
Cromosomas compuestos de ADN, ARN
y proteínas
División celular directa (fisión binaria)
No hay centríolos, huso mitótico ni
microtúbulos
División celular (mitosis). Huso mitótico,
ordenación de microtúbulos
Sistemas sexuales primitivos
Reproducción sexual generalizada,
actúan ambos sexos en la fecundación
Formas multicelulares escasas. Sin desarrollo Organismos multicelulares con desarrollo
de tejidos
extensivo de tejidos
Formas anaerobias, anaerobias facultativas y
aerobias
Casi todas aerobias (necesitan oxígeno)
Grandes variaciones en las vías metabólicas
Vías metabólicas de oxidación similares
Ausencia de mitocondrias
Mitocondrias
Flagelos bacterianos simples
Flagelos complejos (tubulina)
En especies fotosintéticas no hay plastidios
(enzimas ligadas a las membranas)
En especies fotosintéticas hay plastidios
Fotosíntesis oxigénica
Organización celular en procariotas y eucariotas
Procariotas
Eucariotas
Envoltura nuclear
Ausente
Presente
ADN (ácido
dexosiribonucleico)
Desnudo
Combinado con proteínas
(histonas)
Cromosomas
Unico, circular
en nucleoide
Múltiples, lineales en
núcleo
Nucléolos
Ausentes
Presentes
Organelas (mitoc. y clorop.)
Ausentes
Presentes
Tamaño del ribosoma
70S
80S/ 70S en mitocondrias
y cloroplastos
Citoesqueleto
(microtúbulos y filamentos)
Ausentes
Presentes
Endomembranas
Ausentes
Presentes
Pared celular
No celulósica
Celulósica
División
Amitosis
Mitosis y meiosis
Tamaño celular
1-10µ
5-100µ
Célula animal
Célula vegetal
Pared celular, vacuolas
más desarrolladas,
cloroplastos
Desarrollo histórico del concepto celular
Robert Hooke
0bserva y describe células por primera vez
1670
Anton van Leeuwenhoek
Observa células de distintos organismos y
describe por primera vez los cloroplastos
1675
Marcello Malpighi
Describe la estructura de la célula vegetal
1831
Robert Brown
Descubre el núcleo celular
1835
Matthias Schleiden
Descubre el nucleolo
1839
Theodor Schwann
Núcleo en células vegetales. Paralelismo
estructural entre tejidos animales y vegetales
1839
Schleiden-Schwann
Teoría celular
1855
Rudolf Virchow
Principio Omnis cellula e cellula
1875
Strasburger-Flemming
Mecanismo de división nuclear y mitosis
1884
Strasburger
Procesos de fecundación en la fanerógamas.
Núcleo es el portador de los factores de la
herencia
Hacia 1880
Abbe
Perfecciona la óptica microscópica
Principio del Siglo XX
Diferentes autores
Descripción de todos los orgánulos celulares
visibles al microscopio óptico
1665
Redescubrimiento de las leyes de la herencia Mendel. Cariología y Citogenética.
1945
Fase Microestructural, Bioquímica y Molecular (1953 modelo ADN, 1996
primeros organismos con genoma secuenciado,
Siglo XXI
Secuenciación de Genomas. Genómica y Proteómica
Medidas utilizadas en microscopía
1cm=1/100m=1x10-2m
1mm=1/1.000m=1x10-3m
Micrómetro 1µm=1/1.000.000m=1x10-6m
Nanómetro 1nm=1/1.000.000.000m=1x10-9m
Angstrom 1A =1/10.000.000.000m=1x10-10m
1m=1x102cm=1x103mm=1x106µm=1x109nm=1x1010A
1mm=1x103µm=1x106nm=1x107A
1µm=1x103nm=1x104A
1µm=1x10-3mm
µm=micrón; nm=nanómetro, A = Angstrom
Poder de resolución o poder de
separación: capacidad para distinguir
la separación entre dos pequeños
detalles en la imagen. Mínima
distancia en que dos puntos pueden
verse como separados
1 µm
Menos de 1 µm
10m
1m
largo de una fibra
de yute
altura en humanos
altura de una planta
herbácea
0,1m
nuez
1cm
1mm
100µm
10µm
semillas de
sésamo
células
animales
y vegetales
polen
núcleo
bacterias
1µm
mitocondrias
Límite del ojo humano= 100µm
= 0,1mm
Límite del microscopio óptico
=0,2µm = 0,0002 mm
micoplasma (pequeñas
100nm
bacterias)
virus
ribosomas
10nm
proteínas
lípidos
1nm
0,1nm
pequeñas
moléculas
Atomos
Límite del microscopio electrónico
=5-10 A°
=0,5-1 nm= 0,0005-0,001µm
= 0,0000005-0,000001mm
Microscopio óptico (fotónico)
Lentes de cristal y partículas de luz (fotones)
Fórmula de Abbe, E =0,61 λ/A= 0,61 λ/n sen α
E=poder de resolución
λ=longitud de onda de la luz utilizada
A=Abertura numérica
n=índice de refracción de medio existente entre el
objeto y la lente objetivo (n=velocidad de la luz en el vacio/
velocidad de la luz en el medio transmisor)
α =semiángulo con que los rayos de luz entran al
objetivo
Lente objetivo
α
objeto
luz
Desviación de los haces de luz
Lentes y observación en microscopios ópticos
Mejorar el poder de resolución del MO
significa reducir el valor de E
Fórmula de Abbe, E =0,61 λ/A= 0,61 λ/n sen α
Disminuir λ, usando luz ultravioleta λ=4000A
Incrementar n, entre objetivo y cubreobjeto
agregar una gota de aceite de cedro (n=1,5)
Incrementar α=90 , sen 90 =1, utilizando
lentes de mayor abertura (gran angular)
Fuente de
electrones
Observación
ocular directa
Fuente de
electrones
condensador
condensador
haz de
electrones
especímen
Lente
ocular
haz de
electrones
Deflector
Lente
objetivo
especímen
Objetivo
proyector
proyector
detector
Lente
condensadora
del haz de luz
especímen
Fuente
de luz
Microscopio
óptico
Imagen proyectada en
pantalla fluorescente
Microscopio electrónico de
transmición
Imagen en
pantalla
Microscopio
electrónico de barrido
Microscopios óptico y electrónico
Instrumental
MO
ME
Fuente de energía
Fotones
Electrones (0,05A )
Condensación
Lentes de cristal
Electroimanes
Soporte
Tubo lentes y
espejos
Tubo de vacío
Observación del
objeto
Directa, a través de Indirecta, pantalla
lentes
fluorescente
5-10 A
Poder de resolución (0,2µm) 0,3-0,4 µm
Aumento
1800-2000 (4000)
200.000-300.000
Preparado
Vivo o muerto
Muerto (técnicas de
(técnicas de fijación)
fijación)
Microscopios más modernos:
Microscopios de contraste de fase y de
interferencia para observaciones de
materiales vivos y para estudios de
desarrollo.
Microscopio electrónico de barrido que
permite obtener imágenes tridimensionales
Célula Vegetal
Espacio intercelular
Peroxisoma
Tonoplasto
Pared celular
Vacuola
Campo de
punteaduras,
paso de
plasmodesmos
Dictiosoma
Laminilla
media
Cloroplastos
Cordones
citoplasmáticos
Citosol
Plasmalema
Núcleo
Mitocondria
Nucleolo
Ribosoma
Cisternas Retículo
endoplasmático
rugoso
Túbulos
Retículo
endoplasmático
liso
Fotografía ME
Formas de las células vegetales
Isodiamétricas= tres dimensiones iguales
ortotetradecaedro.
Células de tejidos parenquimáticos
Formas de las células vegetales
Planenquimáticas= dos dimensiones iguales y una menor
Ejemplo: células del tejido epidérmico
Prosenquimáticas= dos dimensiones iguales
y una mayor
Ejemplo: Células del tejido vascular,
elementos de conducción; células del tejido
esclerenquimático, fibras
10m
1m
largo de una fibra
de yute
altura en humanos
altura de una planta
herbácea
0,1m
nuez
1cm
1mm
100µm
10µm
semillas de
sésamo
Tamaño de las células
Más pequeñas=0,3-0,5µm
en bacterias
Más grandes=0,5m en ramio
(Bohemeria nivea)
60-70 mm en algodón
(Gossypium hirsutum)
ojo
células
animales
y vegetales
polen
núcleo
Normales=20-200 µm
bacterias
1µm
mitocondrias
micoplasma (pequeñas
100nm
MO
bacterias)
virus
ribosomas
10nm
proteínas
lípidos
1nm
0,1nm
pequeñas
moléculas
Atomos
ME