La célula. Introducción

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