¡Descarga La celula, origen, teoria etc y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
Biología Molecular de las células
¿Qué es?
Es un área de investigación activa cuyo entendimiento es fundamental para todas las
ciencias biológicas.
Aplicaciones Prácticas En agricultura, biotecnología y ing. Biomédica Horizontes de la practica medica La secuencia del genoma humano, el progreso de la biología molecular y celular. Muchos organismos como la bacteria, amebas y levaduras se componen de células únicas capaces de autorreplicarse independientemente. Origen y evolución de las células
Las células se dividen en dos clases principales, inicialmente definidas según
contengan núcleo o no.
Las Células
La primera célula Las primeras células que aparecieron en la Tierra fueron las células procariotas hace unos 3500 millones de años. Procariota significa anterior al núcleo. No tienen el ADN encerrado en un compartimento membranoso. El genoma humano es el genoma del Homo sapiens, es decir, la secuencia de ADN. EL CUERPO HUMANO ESTA COMPUESTO DE MAS DE 200 TIPOS DE CELULAS, CADA UNA DE ELLAS ESPECIALIZADA PARA UNA FUNCION DISTINTA COMO LA MEMORIA, EL MOVIMIENTO Y LA DIGESTION. TODAS LAS CELULAS UTILIZAN ADN COMO MATERIAL GENETICO. Procariotas (Bacterias): crecen de envoltura nuclear, Mas pequeñas, Genomas son menos complejos, No presentan orgánulos y Diámetro 1 um. Eucariotas: Presentan un núcleo donde el material genético está separado del citoplasma; Mayor tamaño, Genomas complejos, Presentan orgánulos y Diámetro 10-100 um.
La vida nació o emergió hace 3.800 millones de años, aprox. 750 millones después de que se formara la Tierra; la primera célula se convirtió en un ser de especulación que los acontecimientos no pueden reproducirse en un laboratorio. En 1920 surgió las moléculas orgánicas simples, donde existía poco Oxigeno, C02, N2 y pequeños gases como H2, H2S y CO. La atmosfera proporciona condiciones reductoras en las que las moléculas orgánicas tienen fuente de energía como la luz solar o descargas eléctricas y se pueden formar espontáneamente. Experimento de Stanley Miller El experimento no fue preciso en cuanto a las condiciones primitivas de la tierra, pero demostró una aceptable síntesis espontanea de las moléculas orgánicas y así producir los materiales básicos desde donde surgió el organismo vivo.
Formación de Macromoléculas
Macro (grande); moléculas (masa) Los bloques monoméricos que constituye las macromoléculas se polimerizan espontáneamente bajo condiciones prebióticas. El calentamiento de mezclas secas de aminoácidos da como resultado su polimerización para formar polipéptidos. Solo los ácidos nucleicos son capaces de dirigir su propia replicación. Stanley Miller demostró que la descarga de chispas eléctricas en una mezcla de H2, CH4 y NH3 (Mezcla de Hidrogeno, Metano e Amoniaco) en presencia de agua formaba una variedad de moléculas orgánicas más los aminoácidos. Demostrada experimentalmente en los años 50. El análisis de los productos de la reacción revelo la formación de varias moléculas orgánicas incluyendo los aminoácidos, alanina, ácido aspártico, acido glutámico y glicina. Monómeros: Es una pequeña molécula de masa que esta unida con otros monómeros.
Aminoácidos no esenciales: Nuestro cuerpo produce un aminoácido, aun cuando no lo obtengamos en algún alimento. Aminoácidos condicionales: Por lo regular no son esenciales, excepto en momentos de enfermedad y estrés. ARN (ácido ribonucleico)
¿Que es?
Sid Atman y Tom Cech en su laboratorio descubrieron que el Arn es capaz de catalizar numerosas reacciones químicas como la polimerización de nucleótidos. El único capaz de servir como molde y catalizar su propia replicación.
Ribozimas: son ARN con actividad catalítica.
Autorreplicación propia del ARN
Adenina (A)
Uracilo (U)
Guanina (G)
Citosina (C)
Son las letras con las que se escribe la información genética.
ADN:
¿Qué es?
significa ácido desoxirribonucleico, posee un azúcar de desoxirribosa y su base nitrogenada está compuesta de: adenina, citosina, guanina y timina. Se caracteriza por poseer 2 hebras enrolladas juntas para formar una doble hélice La evolución molecular ocurrió a principios de los años 80. Es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Está presente tanto en las células procariotas como en las eucariotas, y es el único material genético de ciertos virus (los virus ARN ).
Diferencias de ADN y ARN: El ADN es de cadena doble y el ARN de cadena simple.
El azúcar que lo componen es diferente. En el ADN es la desoxirribosa y en el ARN la ribosa. El peso molecular del ARN es menor que el del ADN.
Genes
¿Que son?
Son las unidades funcionales de la herencia.
¿Que almacenan?
Almacenan la información genética. Segmentos de ADN que contienen la información sobre cómo deben funcionar las células del organismo. Segmentos de ADN que codifican proteínas o moléculas de ARN. Secuencia de nucleótidos de un gen se copia al ARN mediante la transcripción El ARN codifica proteínas, su secuencia de nucleótidos se emplea para determinar el orden de los aminoácidos de una proteína en la traducción.
¿Dónde se encuentran?
Se encuentran en los cromosomas, en el núcleo de las células.
¿Cuántos cromosomas tenemos?
En total 46 cromosomas. Tenemos 23 pares de cromosomas (para formar cada par heredamos un cromosoma del padre y otro de la madre), y de ellos, 22 pares son autosomas y 1 par son cromosomas sexuales (XX en el caso de las mujeres y XY en el de los hombres). Membrana Plasmática También llamada Membrana celular, membrana citoplasmática o plasmalema.
¿Que es?
Es una estructura semipermeable que tiene una capa o bicapa de fosfolípidos que delimita las células y le permiten mantener la diferencia entre el interior y el exterior. Estructuras: Consiste una doble capa de lípidos con proteínas intercaladas. Tiene tres categorías Fosfolípidos Glucolípidos Esteroles La principal categoría de la membrana celular son los fosfolípidos. Protege a la célula
La evolución de la glicolisis: En la atmosfera anaerobia inicial de la tierra, las primeras reacciones generadoras de energía presumiblemente implicaron el rompimiento de moléculas orgánicas en ausencia de oxígeno. La rotura anaerobia de la glucosa a acido láctico con la ganancia neta de energía de dos moléculas de ATP, además usaron ATP como fuente de energía química intracelular. ¿Qué mecanismo proporciono el glucolisis? Proporciono un mecanismo mediante el cual la energía en moléculas orgánicas ya formadas podía convertirse en ATP y se lo utilizaba como fuente de energía para dirigir otras reacciones metabólicas. Por ejemplo, la glucosa. Las funciones de la glucólisis son: La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía celular en procesos de respiración aeróbica (presencia de oxígeno) y fermentación (ausencia de oxígeno). La Fotosíntesis: Permitió a la célula generar energía a partir de la luz solar y ser independientes de la utilización de las moléculas orgánicas ya existentes. La primera bacteria fotosintética probablemente utilizaba H2S para convertir CO2 en moléculas organicas, todavía algunas bacterias utilizan un proceso similar. El uso de H2O en reacciones fotosintéticas produce O2 libre. Este fenómeno tuvo lugar hace 2. millones de años. El Metabolismo oxidativo: podría haber evolucionado antes que la fotosíntesis y el aumento del O2 atmosférico proporciono una importa ventaja selectiva a los organismos capaces de utilizar O2 en las reacciones de generación de energía. El O2 es una molécula altamente reactiva y el metabolismo oxidativo usando esta reactividad ha proporcionado un mecanismo de generación de energía a partir de moléculas orgánicas mucho mas eficiente que la glicolisis anaerobia. Por ejemplo, la glucosa en CO2 y H2O produce energía equivalente a 36 o 38 moléculas de ATP. En la actualidad utilizan las reacciones oxidativas como fuente principal de energía.
Procariotas actuales Los procariotas actuales que incluyen todo el tipo de bacterias, están divididos en dos grupos: Las Arqueobacterias Las Eubacterias ¿Qué son las Arqueobacterias? Son bacterias que viven en condiciones extremas de temperatura y tiene un ph2 (un pH acido) Ej. termo acidófilos de sulfuro a 80 0 C. Incluso en la minería y volcanes.
¿Que es genoma?
Cantidad de la herencia y que va a darse la división celular ¿Que son las Eubacterias? También conocida como bacterias verdaderas, Son microorganismos que encontramos en diferentes entornos, incluso a nivel de la tierra, el agua y algunos extractos del cuerpo humano como el digestivo y puede servir como protección para el estómago. Formas comunes presentes en nuestros días. Tienen forma esférica, bastón, espiral de diferentes diámetros. Su contenido de ADN varia desde unos 0,6 millones a 5 millones de pares de bases y es una cantidad suficiente para codificar unas 5.000 proteínas diferentes. ¿Que son las Cianobacterias? También conocida como algas verdes, Son organismos microscópicos procariotas con células muy simples que realizan fotosíntesis y contribuyen muy positivamente a generar oxígeno, reciclar nutrientes y captar carbono y nitrógeno atmosférico al agua. Son las más grandes y complejas. Bacterias en la que la fotosíntesis evoluciono.
Las mitocondrias y los cloroplastos juegan papeles imprescindibles en el metabolismo energético El retículo endoplasmático y el aparato de Golgi están dedicados a la diferenciación y transporte de las proteínas destinadas a la secreción, a la incorporación en la membrana plasmática y a la incorporación en los lisosomas La mayoría de las células de las plantas contienen grandes vacuolas que desarrollan variedad de funciones incluyendo la digestión de macromoléculas y el almacenaje de productos de deseos y nutrientes Los lisosomas y peroxisomas también proporcionan compartimientos metabólicos especializados para la digestión de macromoléculas y varias reacciones oxidativas Las mitocondrias se encuentran en casi todas las células eucariotas son los centros de metabolismo oxidativos y son los responsables de generar la mayoría de ATP. Los cloroplastos son los centros donde se lleva a cabo la fotosíntesis y se encuentran exclusivamente en las células de las plantas y algas verdes. El retículo endoplasmático es una red extensa de membranas intracelulares que se extiende desde la membran nuclear hasta atravesar todo el citoplasma. No solo actúa en el proceso y transporte de proteínas sino también en la síntesis de lípidos. El liso elimina la toxicidad de los fármacos. En el aparato de Golgi presenta la síntesis de lípidos y síntesis de algunos polisacáridos que componen la pared celular. Es un mecanismo de transporte Celular y extracelular El citoesqueleto mantiene a la célula eucariota en una organización interna y tiene una red de filamentos proteicos que se extiende por el citoplasma, además proporciona el marco estructural de la célula, determinando la forma celular y la organización general del citoplasma y también es responsable de todos los movimientos de la célula por ejemplo. La contracción muscular. Incluyendo a su vez el transporte intracelular, la posición de los orgánulos, los movimientos de los cromosomas durante la división celular, etc. El Origen de las eucariotas
Los orgánulos de los eucariotas se cree que han surgido por endosimbiosis. ¿Qué es endosimbiosis? Una célula viviendo en el interior de otra. Los orgánulos eucarióticos han evolucionado a partir de las células procariotas que vivían en el interior de los ancestros de los eucariotas. Las células eucariotas evolucionaron por endosimbiosis y bien apoyada en los estudios de las mitocondrias y los cloroplastos, los cuales se cree que han evolucionado desde bacterias que vivían en células grandes. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen un tamaño similar al de las bacterias, tienen su propio ADN, se replican cuando un orgánulo se divide y los genes que contiene se transcriben dentro del orgánulo y se traducen en los ribosomas. etc. Forma y función Celulares
Desarrollo de la teoría celular
- En 1663 nació el estudio de las células, cuando Robert Hooke observó las paredes de las celdas vacías del corcho y creó la palabra cellulae (“pequeñas celdas”).
- Dos siglos después, Theodor Schwann estudió una amplia gama de tejidos animales y concluyó que todos los animales están hechos de células.
- Al principio, Schwann y otros biólogos creyeron que las células se derivaban de líquido corporal inerte, el cual se coagulaba de alguna manera y adquiría una membrana y un núcleo.
- Esta idea de la generación espontánea estaba enraizada en el pensamiento científico de la época, no fue desacreditada, sino hasta después de algunos experimentos clásicos realizados por el microbiólogo francés Louis Pasteur, en 1859.
- Hacia finales del siglo XIX, se estableció más allá de toda duda razonable que las células sólo se formaban a partir de otras células.
Teoría Celular moderna
- Todos los organismos están compuestos por células y productos celulares.
- La célula es la unidad estructural y funcional más simple de la vida. No existen subdivisiones más pequeñas de una célula u organismo que, por sí solas, tengan vida.
- A fin de cuentas, la estructura de un organismo y todas sus funciones se deben a la actividad de sus células.
- Las células sólo se forman a partir de células preexistentes, no de materia sin vida. Por tanto, todos los seres vivos tienen ancestros comunes.
- Debido a que cuentan con ancestros comunes, las células de todas las especies tienen muchas similitudes fundamentales entre sí, en sus componentes químicos y sus mecanismos metabólicos.
Formas y tamaños de células
Fusiformes: con forma de aguja; alargadas, gruesas en su parte central y con extremos puntiagudos, como las células musculares lisas. Fibrosas: largas, delgadas y en forma de hebra, como en las células musculares estriadas y los axones (fibras nerviosas) de las células nerviosas. Componentes básicos de la célula
- El material ubicado entre la membrana plasmática y el núcleo es el citoplasma.
- Contiene el citoesqueleto (una estructura de soporte de filamentos proteínicos y túbulos)
- Contiene una gran cantidad de organelos (estructuras diversas que realizan varias tareas metabólicas para la célula)
- Contiene cuerpos de inclusión (que son materia extraña o productos celulares almacenados).
- Una célula puede tener cien millones de moléculas de proteínas, incluidas potentes enzimas que destruirían la célula si no fuesen contenidas y se les aislara de otros componentes celulares.
- El citoesqueleto, los organelos y los cuerpos de inclusión están inmersos en un gel claro llamado citosol o líquido intracelular.
- Todos los líquidos corporales que no están con-tenidos en las células reciben el nombre genérico de líquido extracelular. Superficie celular: membrana plasmática
- Membrana unitaria de la superficie celular.
- Grosor total de casi 7.5 nm
- Compuesta por unos lípidos, proteínas de membrana, Funciones: - Limita la célula - Controla el paso de moléculas hacia la célula y fuera de esta - Protege el contenido celular
Lípidos de membrana: Representan el 98% de moléculas de la membrana
Fosfolípidos:
Molécula anfipática compuesta por 1 cabeza hidrófila y 2 colas hidrófobas
- Forman una bicapa lipídica
- Los movimientos que ejecutan mantienen líquida la membrana
- Representan el 75% de lípidos
Colesterol:
- Se encuentran cerca de las superficies de la membrana, entre los fosfolípidos
- Evitan que se peguen los fosfolípidos
- Regula la fluidez de la membrana
- Representan el 20% de lípidos
Sistemas de segundos mensajeros: la proteína actúa como receptor para
formar un segundo mensajero dentro de la célula. Estas proteínas están
ligadas una proteína G
Enzimas: estas realizan las etapas finales de la digestión del almidón y las
proteínas, ayudan a producir segundos mensajeros y desdoblan moléculas
para evitar la estimulación excesiva de la célula.
Proteínas de conductos: proteínas que permiten el paso de agua y solutos
hidrófilos. Se encuentra siempre abiertas o actúan como compuertas,
estas compuertas son activadas por voltaje, por un ligando o
mecánicamente
Portadores: Fijan y transfieres glucosa, electrolitos y otros solutos. Algunos
son llamados bombas.
Marcadores de identificación celular: son glucoproteínas que permiten al
cuerpo identificar cuáles células le pertenecen y cuáles son invasoras.
Moléculas de adhesión celular: se adhieren al material extracelular
mediante moléculas de adhesión celular (CAM).
Sistema de segundos
mensajeros
Glucocaliz:
- Es una cubierta vellosa formada por
las porciones de carbohidrato de los
glucolípidos y de las glucoproteínas
de la membrana.
- Es único en cada ser humano
excepto en gemelos.
- Actúa como un marcador de
identificación que permite al cuerpo
distinguir entre sus propias células
sanas y las de tejidos
trasplantados, microorganismos invasores o células muertas.
Funciones del glucocaliz:
- Protección
- Inmunidad a infecciones
- Defensa contra el cáncer
- Compatibilidad de trasplantes
- Adherencia celular
- Permite la identificación del espermatozoide con el óvulo
- Guía a las células embrionarias
- Puede haber de 50 a 200 cilios en la superficie de una célula.
- Por si solos, poseen un movimiento de golpe de potencia y recuperación
- En conjunto, poseen un movimiento ondulatorio que sirve para barrer la
superficie de las células
Flagelos:
- Apéndice móvil con forma de
látigo.
- El único flagelo funcional en el
ser humano es la cola del
espermatozoide.
- Son mas largos que un cilio,
pero su axonema es idéntico.
- Posee movimiento ondulatorio.
Transporte a través de la membrana:
- La membrana plasmática es, al mismo tiempo, una barrera y una compuerta
entre el citoplasma y el espacio extracelular.
Se puede clasificar a los métodos de desplazamiento de sustancias a través de la
membrana de dos maneras :
1. Transporte activo o pasivo (con necesidad de un ATP o no)
2. Transporte mediado por portadores o no
Filtracion:
- Una presión física fuerza el paso de un líquido a través de una membrana
permeable selectiva.
- En fisiología, el caso más importante de filtración es en los vasos capilares.
Difusion simple:
- Movimiento de partículas desde un lugar con mayor concentración a una con
menor concentración.
- Cuando la concentración de una sustancia difiere de un punto a otro, se dice que
existe un gradiente de concentración.
- Determinan la rapidez con que una célula puede adquirir nutrientes o
deshacerse de detritos (desechos).
Factores que influyen en la velocidad de difusión:
- Temperatura: A una mayor temperatura, las partículas se mueven mas rápido; a
una menor, mas lento.
- Peso molecular: Las moléculas pesadas se mueven con lentitud y se difunden
con menor velocidad que las partículas ligeras. Las moléculas pequeñas
también atraviesan los poros de la membrana con mayor facilidad que las
grandes.
- “Magnitud” del gradiente de concentración: Las partículas se difundirán más
rápido mientras mayor sea la diferencia de concentración.
