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BASES NEUROPSICOBIOLÓGICAS DEL DESARROLLO
BIOLOGÍA CELULAR
La célula es el nivel de organización en la que la vida aparece como una característica nueva y Distintiva. Por ello las células pueden definirse como: la unidad estructural, funcional y de origen de todos los seres vivos. Existe una gran diversidad de células en cuanto a la variedad de formas, estructuras y tamaños. La forma de las células está relacionada fundamentalmente con la función que cumplen en el organismo. Por ejemplo, las células esféricas, como los glóbulos blancos, son apropiadas para ser transportadas en medios acuosos; las células poliédricas, como la de los tejidos epidérmicos, están especializadas en la función de protección; las células estrelladas, como las nerviosas, se encargan de captar y transmitir los impulsos nervios; las células en forma de huso, como las musculares, forman las paredes de distintos órganos y tienen la posibilidad de contraerse y alargarse para producir el movimiento. La gran mayoría de las células son microscópicas y miden entre 10 y 100 micrómetros de longitud ( micrómetros=1milímetro). Sin embargo, existen excepciones. Algunas células (como ciertas células nerviosas) son visibles a simple vista y pueden alcanzar varios centímetros de longitud.
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Tipos de células Se diferencian dos tipos básicos de células: _ Eucariotas : ( eu = verdadero; carion = núcleo) Son células que presentan su material genético (ADN) rodeado por una membrana nuclear , que forma un núcleo celular bien definido. En el citoplasma (cuerpo de la célula) se encuentra una serie de membranas que delimitan organelas encargados de diferentes funciones dentro de las células. Algunas células presentan una pared celular (como las células vegetales) que rodea a la membrana celular. _ Procariotas : ( pro = antes; carion = núcleo) Son células que no presentan núcleo celular y el material genético se encuentra libre en el citoplasma. Carecen de estructuras u organelas encargadas de diferentes Funciones dentro de la célula y presentan una pared celular por fuera de la membrana celular. Esta célula es característica de las bacterias. Procariota Eucariota Actividad 1: a) Define la célula. Menciona algunos tipos de formas celulares y sus ejemplos. b) Describe brevemente el tamaño de las células. Menciona su unidad de medida.
c) Define célula procariota y eucariota.
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Estructuras de las células eucariotas y sus funciones Estructura Descripción Función Núcleo de la célula Núcleo Nucléolo Cromosomas
- Estructura grande rodeada por una doble membrana; contiene el nucléolo y los cromosomas.
- Cuerpo granular dentro del núcleo; consiste de ARN y proteínas.
- Compuesto de cromatina; que se condensa durante la división nuclear, en forma de varillas o bastones.
- Transcribe la información del ADN; donde se especifica la síntesis de proteínas celulares.
- Lugar de síntesis del ARN ribosómico y de ensamblaje de las subnidades ribosómicas.
- Contiene los genes (unidades de información hereditaria) que dirigen la estructura y actividad celular. Orgánulos citoplasmáticos Membrana plasmática Ribosomas Retículo endoplasmático (RE) Liso Rugoso Complejo de Golgi Lisosomas Vacuolas Peroxisomas Mitocondrias
- Membrana que conforma los límites de la célula.
- Gránulos compuestos de ARN y proteína; algunos están unidos al RE y otros están libres en el citoplasma.
- Red de membranas internas que se extienden por todo el citoplasma.
- Carece de ribosomas en la superficie externa.
- Presenta ribosomas salpicados por la superficie externa.
- Sacos membranosos aplanados y apilados.
- Sacos membranosos (en animales).
- Sacos membranosos (en la mayoría de plantas, hongos, algas).
- Sacos membranosos que contienen diversas enzimas.
- Sacos rodeados por dos membranas; la membrana interna se pliega para formar crestas y rodear a la matriz mitocondrial
- Encierra el contenido celular; regula el de materiales dentro y fuera de la célula; ayuda a mantener la forma de la célula.
- Sintetiza polipéptidos tanto en procariotas como en eucariotas.
- Sintetiza lípidos y modifica muchas proteínas; es el lugar de origen de las vesículas de transporte intracelular que llevan las proteínas.
- Síntesis de lípidos; destoxificación de proteínas; almacenamiento de iones de calcio.
- Fabricación de proteínas.
- Modifica proteínas, empaqueta las proteínas secretadas; clasifica las proteínas para dirigirlas hacia las vacuolas u otros orgánulos.
- Contienen enzimas que degradan diferentes materiales ingeridos, así como orgánulos y proteínas deteriorados o que ya no se necesitan.
- Almacenan materiales, residuos, agua; mantienen la presión hidrostática.
- Lugar en el que ocurren muchas reacciones metabólicas diversas; por ejemplo, degradación de ácidos grasos.
- Lugar donde ocurre la mayoría de las reacciones de la respiración celular. Citoesqueleto Microtúbulos Microfilamentos Centriolos
- Tubos huecos constituidos por subunidades de la proteína tubulina.
- Estructuras sólidas con forma de varilla o barra.
- Par de cilindros huecos localizados cerca del núcleo.
- Proporcionan soporte estructural; participan en los movimientos de sustancias celulares, de los organelos y en la división celular; son los componentes de cilios, flagelos, centriolos.
- Proporcionan soporte estructural, participan en el movimiento celular, contribuyen en la formación de estructuras transitorias que se forman en la división celular.
- El huso mitótico se forma entre los centriolos durante la división celular.
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b) Responde :
- ¿Qué estructuras conforman el núcleo celular?
- ¿Qué organelas u orgánulos se mencionan en el cuadro?
- ¿Qué elementos estructurales se consideran parte del citoesqueleto?
- Menciona estructura y función de las siguientes organelas: a) Ribosomas b) Mitocondrias c) Microtúbulos MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA La nutrición celular requiere del trabajo integrado de una serie de organelas, pero fundamentalmente de la membrana celular o plasmática. Esta membrana hace de límite del sistema celular y determina su relación con el entorno, se encuentra presente en todas las células, ya sean eucariotas como procariotas. Estructura de la membrana: Modelo de mosaico fluido Básicamente la membrana está conformada por lípidos, proteínas y una pequeña porción de hidratos de carbono. El modelo de mosaico fluido es un modelo de la estructura de la membrana plasmática propuesto en 1972 por S. J. Singer y G. Nicolson. Este modelo propone que sus componentes forman un mosaico fluido , en el que los lípidos se disponen formando una bicapa de fosfolípidos, a la cual se asocian proteínas e hidratos de carbono, interactuando unas con otros. Los fosfolípidos de la bicapa están situados con sus cabezas hidrofílicas hacia el medio externo o hacia el citosol, y sus colas hidrofóbicas dispuestas hacia el interior de la bicapa. Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución de sus componentes, fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa.
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TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR
Las células se encuentran en contacto con el medio e interactúan con él a través de la membrana plasmática. El mantenimiento del ambiente interno de la célula requiere que la membrana celular desempeñe una doble acción: hacia adentro, debe evitar la entrada de ciertas sustancias y permitir el ingreso de otras y, hacia afuera, debe retener ciertos materiales y permitir la salida de otros. ¿Cómo se lleva a cabo la entrada y la salida regulada de sustancias? El intercambio de sustancias se realiza por diferentes mecanismos: Tanto el medio intracelular como el extracelular contienen sustancias disueltas en agua, a las que se les llama solutos. El agua que las disuelve se denomina solvente , y al conjunto de solutos disueltos en agua se le llama disolución. Las moléculas de una disolución están en constante movimiento , debido a la energía cinética que poseen. Cuando las moléculas de una sustancia se mueven, lo hacen desde donde se encuentran más concentradas hacia donde están menos concentradas. Debido a esto, se establece un cambio paulatino en la concentración de las moléculas en el espacio. Este cambio en la concentración de una sustancia a lo largo del espacio se denomina gradiente de concentración.
Actividad 1
Entre el espacio intracelular y extracelular también se establece un gradiente de concentración de las moléculas que se encuentran disueltas en agua. Estas moléculas , cuando atraviesan la membrana plasmática, lo pueden hacer a favor del gradiente de concentración o en contra de este, como viste en la actividad anterior. Según esto, el transporte de las moléculas puede ser pasivo o activo , respectivamente.
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a) Transporte pasivo: Se trata de un proceso que no requiere
energía , ya que las moléculas se desplazan libremente a través de la membrana a favor del gradiente de concentración , es decir, desde una zona de alta concentración de solutos a otra zona de más baja concentración de solutos. Las moléculas que suelen realizar este transporte son pequeñas y sin carga eléctrica como el oxígeno, dióxido de carbono y el alcohol. Los tipos de transporte pasivo son osmosis, difusión simple y difusión facilitada. En la difusión simple , el pasaje de las sustancias es directamente a través de las moléculas de fosfolípidos de la membrana plasmática. Y en la difusión facilitada , el transporte de las moléculas es ayudado por las proteínas de la membrana plasmática. La o smosis es el transporte de agua a través de la membrana plasmática, el agua se desplaza libremente a través de la membrana sin gasto de energía. b) Transporte activo: En este caso, el transporte ocurre en contra del gradiente de concentración, las sustancias son insolubles en lípidos, o son moléculas grandes y, por lo tanto, la célula requiere de energía (en forma de ATP, molécula rica en energía). Los ejemplos de transporte activo son las bombas , como la sodio- potasio y el transporte en masa (endocitosis y exocitosis). En el transporte activo de tipo “ bombas ” participan proteínas transportadoras, que se encuentran en la membrana celular, cuya función es permitir el ingreso de la sustancia al interior o exterior de la célula. Diferentes tipos de transporte a través de la membrana plasmática Transporte en masa : Las grandes moléculas como proteínas o polisacáridos utilizan otros mecanismos de transporte activo como la endocitosis y exocitosis. a) La endocitosis permite el ingreso de sustancias al interior de la célula. Según el tipo de molécula incorporada existirán dos tipos de endocitosis: Pinocitosis si son materiales líquidos; y Fagocitosis: si son materiales sólidos, como restos celulares o microorganismos. b) La exocitosis: permite la salida o eliminación de ciertas macromoléculas. Actividad 2: Define los siguientes conceptos: a) solutos b) solvente c) disolución d) gradiente de concentración e) transporte pasivo f) transporte activo g) osmosis h) difusión simple I) difusión facilitada j) transporte en masa k) endocitosis l) exocitosis
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Estructura del ADN Actividad 2 A) Responde: ¿Quiénes y en qué año postularon el “modelo de doble hélice” para la estructura del ADN? B) Actividad 3 Coloca verdadero o falso, según corresponda. Justificá las que consideraste incorrectas:
- (......) El ADN es un tipo de lípido.
- (......) El ADN es un tipo de biomolécula.
- (......) La cromatina está conformada exclusivamente por ADN.
- (......) La molécula de ADN es visible al microscopio óptico.
- (......) Los cromosomas son el resultado del enroscamiento de la molécula de ADN.
- (......) Los cromosomas se hallan libres en el citoplasma.
- (......) El ADN se halla en el interior del núcleo.
- (......) Los genes son una porción delimitada de ADN.
- (......) Los genes se hallan en el núcleo celular.
- (......) La molécula de ADN contiene la información hereditaria del organismo al que pertenece.
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Estructura de los Cromosomas Eucarióticos Los cromosomas son estructuras, que normalmente poseen forma de bastón y se hallan en el interior del núcleo; están constituidos por genes, los que a su vez contienen ácidos nucleicos ( ADN y ARN ) y una envoltura de proteínas llamadas histonas. La forma y tamaño de los cromosomas es variable, durante la división celular, está integrado por dos partes, filamentos idénticos, llamadas cromátidas , que se unen en un punto central denominado centrómero. En ese momento los cromosomas tienen la apariencia de una letra equis(X). Cada cromátida es una molécula única de ADN idéntica al ADN del cromosoma original antes de su duplicación. Las dos zonas de una cromátida separadas por el centrómero reciben el nombre de brazo. Las características constantes del cromosoma: Cada especie biológica tiene un número característico de cromosomas en todas sus células, que se mantiene constante. El número de moléculas de ADN o cromosomas es característico de cada especie. En un organismo que se reproduce sexualmente distinguimos dos tipos de células: células somáticas (o del cuerpo) y células sexuales (o gametas). Las células somáticas tienen en su núcleo los cromosomas de a pares, es decir son diploides. Cada miembro del par de cromosomas es conocido como homólogo o cromosoma homólogo. Estos cromosomas homólogos provienen uno del padre y lleva su versión de los genes, y el otro de la madre es portador de los genes de origen materno. Las otras células, las sexuales o gametas sólo contienen un ejemplar de cada pareja de homólogos como resultado de la meiosis, y se dicen haploides. De la fusión de las dos gametas haploides se formará un cigoto diploide, con el número de cromosomas característico de la especie. El número total de cromosomas de una célula diploide se designa 2n , el correspondiente a humanos es 2n= 46. El número haploide de las gametas se designa n, y en humanos es n= 23 cromosomas. Además, la forma de cada cromosoma se mantiene también constante de una generación a otra y es la misma para todos los individuos normales de la misma especie. Las proporciones relativas de los brazos entre sí y el tamaño relativo de los cromosomas son también constantes. Actividad 1
- Define: a) cromosoma b) células somáticas c) células sexuales o gametas
- Dibujá un cromosoma simple y señalá: cromátida, brazos y centrómero.
- Diferenciá los números haploide y diploide de cromosomas. ¿En qué células humanas buscarías un número haploide de cromosomas? ¿y diploide?
- ¿Cómo está conformada la cromatina? Actividad 2 Considerando la información de la siguiente tabla con la cantidad de cromosomas de algunas especies, resolvé: a) ¿Qué explicación darías al hecho de que el chimpancé y la planta de tabaco tengan el mismo número de cromosomas, pero sean diferentes? b) ¿Cuántos cromosomas tendrá... ...la célula neuronal del ratón?.............. ...el espermatozoide del cerdo?............. ...una célula del tallo de la planta de papa?................ ...el óvulo del chimpancé hembra?.................. ...una célula de la piel del gato?...................
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DIVISION CELULAR
La división o reproducción celular consiste en la división de la célula. Pero, para que cada célula hija reciba todos los elementos necesarios para su funcionamiento, es necesaria la duplicación previa de los organelas y, fundamentalmente, del material genético o ADN. La reproducción celular incluye dos tipos diferentes de divisiones: la mitosis y la meiosis. La mitosis es la división celular que permite obtener, a partir de una célula madre, dos células hijas. Estas son exactamente iguales a la que les dio origen, es decir, reciben una copia exacta del ADN de la célula madre y tienen el mismo número de cromosomas. La meiosis es la división celular por la cual, a partir de una célula madre, se obtienen cuatro células hijas o gametos (células sexuales), que tienen la mitad del número de cromosomas. En el caso femenino, de las cuatro células, solamente una madura en óvulo, el resto degenera. En el caso masculino, las cuatro células se convierten en espermatozoides.
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MITOSIS
La mitosis ocurre en todas las células somáticas, esto permite la regeneración de tejidos, el crecimiento y la cicatrización de heridas, entre otras cosas. La mitosis produce una división equitativa de una célula madre en dos células hijas con la misma cantidad de cromosomas. Presenta 4 fases: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. A continuación, se presentan las fases o etapas de la mitosis: Actividades: 1) Define: a) Mitosis b) Meiosis 2) Responde : a) ¿Cuáles son las fases de la mitosis? b) ¿Cuál es el resultado de la mitosis?
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Actividades: 1) Define: a) Gónadas b) Gametas c) Cromosomas homólogos 2) Responde: a) ¿Cuáles son las etapas de la meiosis? Describe cada una. b) ¿Cuáles son las fases que corresponden a cada etapa. c) ¿Qué procesos fundamentales ocurren en la profase I? d) Define el “crossing- over o entrecruzamiento”. e) ¿Cuál es el resultado de la meiosis? “crossing- over o entrecruzamiento” 3) Completa el siguiente cuadro 4 ) Marca la alternativa correcta: a) b) c) d)
