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LA CELULA: UNA VISIÓN GENERAL
1.1 DESCUBRIMIENTO DE LA CÉLULA
Se acredita a (^) Robert Hooke, les llamó así porque parecían a las celdas habitadas por monjes en un monasterio.
Anton Van Leeuwenhoek fue el primero en analizar una gota de agua bajo el microscopio y descubrió lo que él llamó animalículos que eran microorganismos y fue el primero en describir varias bacterias.
Matthias Schleiden concluyó que las plantas estaban hechas de células y que el embrión de planta venía de una sola célula.
Theodor Schwann concluyó que las células animales y vegetales son similares y así nació:
LA TEORIA CELULAR:
Todos los organismos vivos están formados por una o más células. La célula es la unidad estructural y fundamental de la vida, las funciones vitales ocurren en su interior Las células solo pueden originarse por una división celular preexistente (Rudof Virchow) Las células tienen información hereditaria que se transmite.
1.2 PROPIEDADES BÁSICAS DE LAS CELULAS
LAS CÉLULAS SON MY COMPLEJAS Y ORGANIZADAS
Cuanto más compleja una estructura más partes deben estar en el lugar adecuado y menos errores debe haber LAS CÉLULAS POSEEN UN PROGRAMA GENÉTICO Y LOS MEDIOS PARA USARLO Los organismos están constituidos de acuerdo a la información codificada en los genes. LAS CÉLULAS SON CAPACES DE REPRODUCIRSE Las células se generan por reproducción. Existen tipos de reproducción la de las células es por división celular. LAS CÉLULAS OBTIENEN Y UTILIZAN ENERGÍA Para las células animales la energía viene “pre empacada” en forma de glucosa, cuando la célula es heterótrofa. El ATP es usado por los ribosomas para hacer funcionar a la célula
Para las células vegetales, la obtención de energía se da por medio de la fotosíntesis.
LAS CÉLULAS LLEVAN A CABO DIFERENTES REACCIONES QUÍMICAS
Todos los cambios químicos que ocurren en las células necesitan de enzimas. Las enzimas son moléculas que aumentan la velocidad a la que ocurre una reacción química. La suma de estas reacciones se conoce como metabolismo celular. LAS CÉLULAS SE OCUPAN DE NUMEROSAS ACTIVIDADES MECÁNICAS La célula lleva a cabo actividades mecánicas basadas en cambios intracelulares mecánicos y dinámicos. Iniciados por cambios en la estructura proteínica motora. Las proteínas motoras, son unos de los muchos tipos de máquinas mecánicas de la célula.
LAS CÉLULAS SON CAPACES DE REACCIONAR A ESTÍMULOS
La mayor parte de las células están cubiertas por receptores que interactúan con sustancias externas. Los receptores proveen vías para que los agentes externos inicien reacciones en la célula diana. LAS CÉLULAS SON CAPACES DE AUTOREGULARSE La célula posee diversos mecanismos para regularse y cumplir sus funciones de manera correcta, cuando una célula es dañada la única capaz de reparar ese daño es ella misma. LAS CÉLULAS EVOLUCIONAN Se piensa que las células proceden de formas de vida pre-celular, que se originaron a partir de materiales orgánicos sin vida.
1.3 DOS CLASES DE CÉLULAS FUNDAMENTALMENTE DIFERENTES
Existen dos tipos de células (Eucariota y Procariota) que se diferencian por su tamaño, estructura interna u organelos.
Las células procariotas: son más sencillas estructuralmente, incluyen todo tipo de bacterias (Eubacterias y Arqueobacterias) Las células eucariotas: tienen una estructura más compleja e incluyen a los, protistas, hongos, plantas, algas y animales.
CÉLULA PROCARIOTA
CARACTERÍSTICAS
Nucleoide, es la región no delimitada de ADN Cromosoma con ADN circular (1 solo cromosoma) División celular sencilla (fisión binaria) Conjugación, un fragmento de ADN se transfiere de una célula a otra
TIPOS DE CÉLULAS PROCARIOTAS
Son 2 tipos: Archaea y Bacteria
ARCHAEA: Arqueobacterias, viven en ambientes extremos. BACTERIA: Eubacterias, viven en ambientes normales.
ARQUEOBACTERIAS
Conocidas como externofilas
Metanógenos: convierten los gases en gases tóxicos (CO 2 + H 2 = CH 4 ) Halófilos: Viven en ambientes muy salados como el mar muerto Acidófilos: Viven en PH ácidos hasta en PH cero Termófilos: Viven en temperaturas extremas, ya sea muy altas o muy bajas
EUBACTERIAS
La más compleja es
Cianobacteria: Tiene una membrana citoplasmática, algunas no solo hacen fotosíntesis sino que también hacen fijación de nitrógeno.
CÉLULA EUCARIOTA
TIPOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS
Son animales, vegetales y fúngicas
ESPECIALIZACIÓN CELULAR
Existen células que realizan actividades específicas, estas se llaman células especializadas.
Las células especializadas pasan por un proceso llamado diferenciación celular.
DIFERENCIACIÓN CELULAR
La diferenciación celular es el proceso por el cual las células cambian de un tipo celular a otro, generalmente uno más especializado. Para este proceso la célula atraviesa un proceso de morfogénesis, donde hay modificaciones en su expresión génica, para adquirir la morfología, funciones de un tipo celular específico y diferente al resto de tipos celulares del organismo.
ORGANISMOS MODELO
Son organismos de fácil estudio que sirven como marco de referencia para estudiar especies que es difícil estudiar directamente. Son organismos representativos celular y molecularmente; son seis, un procariota y cinco eucariotas.
E. Coli: Una bacteria Saccharomyces cerevisiae: levadura/hongo Caenorhabditis elegans: nematodo Drosophila melanogaster: mosca de la fruta Arabidopsis thaliana: planta con flor Mus musculus: ratón de laboratorio
ORGANELOS ÚNICOS DE LAS BACTERIAS
MESOSOMA: Invaginación que sirve para el anclaje de ADN bacteriano, intervienen en la división celular, en las bacterias aerobias sirve para realizar parte de la respiración celular.
PARED CELULAR: similar a las de las células vegetales y fúngicas pero esta es de peptidoglucano. Estructura rígida y resistente que aparece en la mayoría de las células bacterianas. La pared bacteriana se puede reconocer mediante la tinción Gram, que permite distinguir dos tipos de paredes bacterianas:
Bacterias Gram +: son bacterias con paredes anchas, formadas por gran cantidad de capas de peptidoglucandos unidos entre sí. Bacterias Gram - : son bacterias con paredes estrechas, con una capa de peptidoglucanos, rodeada de una bicapa lipídica muy permeable. Este tipo de bacterias son más resistentes a los antibióticos.
La función de la pared bacteriana consiste en impedir el estallido de la célula por la entrada masiva de agua. Éste es uno de los mecanismos de actuación de los antibióticos; crean poros en las paredes bacterianas, provocando la turgencia en la bacteria hasta conseguir que estalle.
RIBOSOMAS 70s: Orgánulos encargados de la síntesis de proteínas. Se llaman 70s porque es la velocidad de sedimentación.
PLÁSMIDOS: Constituyen el material genético extracromosómico. Están constituidos por secuencias cortas de ADN circular bicatenario, que pueden existir y replicarse independientemente del ADN cromosómico y son heredados por las células hijas. Aunque no son esenciales para la vida de la bacteria, generalmente proveen a ésta una ventaja selectiva, por ejemplo: resistencia a los antibióticos, nuevas capacidades metabólicas, patogénicas (cuando codifican para factores de virulencia como toxinas, etc.) u otras numerosas propiedades. Pueden transferirse de bacteria a bacteria mediante un proceso denominado conjugación.
NUCLEOIDE: es una región de aspecto fibrilar, situada en el centro del citoplasma, que contiene el cromosoma principal de la bacteria, circular y superenrollado. ADN circular, un solo cromosoma.
ESPORA: Algunas bacterias Gram positivas pueden formar esta estructura especial inactiva de resistencia Estas estructuras son resistentes a situaciones vitales estresantes como el calor, la desecación, la radiación ultravioleta, los ácidos y los desinfectantes químicos. Debido a su resistencia y al hecho de que varias especies de bacterias formadoras de esporas son agentes patógenos peligrosos, las esporas tienen gran importancia en microbiología alimentaria, industrial y médica.
La célula procariota tiene 3 tipos de ADN polimerasa, el 1, 2 y 3; y un ARN polimerasa
Mientras que La célula eucariota tiene ADN α (^) alfa β (^) beta γ (^) gamma ε (^) épsilon; y 3 ARN polimerasa
ORGANELOS CELULARES
CELULAS EUCARIOTAS: NUCLEO: El núcleo es el organelo más grande de la célula y representa la característica más resaltante de las células eucariotas, siendo lo que las diferencian de las células procariotas. Está bien delimitado por dos membranas o envolturas nucleares que poseen poros. Dentro del núcleo se encuentra el DNA en forma de cromatina (condensada y laxa) y el nucléolo. MEMBRANA PLASMATICA: La membrana plasmática se encarga de mantener aislado el interior celular del medio circundante. Controla el paso de todas las sustancias y moléculas que entran y salen de la célula a través de diversos mecanismos como la difusión simple (a favor de un gradiente de concentración), y transporte activo, donde se requieren de proteínas de transporte. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO: El retículo endoplasmático se compone de una red de túbulos y sacos (cisternas) que se rodean por una membrana que se extiende desde el núcleo (membrana nuclear externa). Se trata también de uno de los organelos más grandes de las células. El retículo endoplasmático rugoso (RER) posee en su superficie externa un gran número de ribosomas y además contiene vesículas que se extienden hasta el aparato de Golgi. Compone el sistema de síntesis proteica de la célula. Las proteínas sintetizadas pasan a las cisternas del RER donde son transformadas, acumuladas y transportadas. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO: está involucrado en la síntesis de los lípidos y carece de ribosomas asociados a la membrana. Se compone de túbulos cortos tendiendo a tener una estructura tubular. Puede estar separado del RER o ser una extensión de él. Las células asociadas a la síntesis de lípidos y secreción de esteroides poseen REL muy desarrollados. Este organelo interviene también en los procesos de desintoxicación y conjugación de sustancias nocivas, encontrándose muy desarrollados en las células hepáticas .Poseen enzimas que modifican compuestos hidrófobos como pesticidas y sustancias carcinógenas, convirtiéndolos en productos hidrosolubles que son fácilmente degradados. Almacén de Ca++
RIBOSOMAS: Son complejos supramoleculares de ácido ribonucleico (ARNr) y proteínas ribosómicas, constituyendo una máquina molecular que está presente en todas las células (excepto en los espermatozoides). Son los centros celulares de traducción que hacen posible la expresión de los genes. Es decir, se encargan de sintetizar proteínas a partir de la información contenida en el ADN, que llega transcrita a los ribosomas en forma específicamente de ARN mensajero (ARNm).
MITOCONDRIAS: Son orgánulos celulares eucariotas encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular (respiración celular). Actúan como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). Tienen su propio ADN independiente del núcleo. Realiza fosforilación oxidativa para la obtención de ATP. Tiene ribosomas 70s. Capacitación de las proteínas por los ribosomas en su interior.
NUCLEOLO: Se ocupa de la producción y ensamblaje de los ribosomas de las células. Tras el montaje, los ribosomas son transportados al citoplasma de la célula donde sirven como centros de síntesis de las proteínas. Contiene ARN y proteínas, ahí también se sintetiza el ARN ribosomal.
CROMOSOMAS: son estructuras en el interior de la célula que contienen la información genética, compuesto por un complejo de ADN y proteínas llamado cromatina.
CITOESQUELETO: es un entramado tridimensional de proteínas que provee soporte interno en las células, organiza las estructuras internas e interviene en los fenómenos de transporte, tráfico y división celular. Consta de tres tipos de proteínas ( microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios). En las células eucariotas, consta de filamentos de actina, filamentos intermedios, microtúbulos y septinas, mientras que en las procariotas está constituido principalmente por las proteínas estructurales FtsZ y MreB. El citoesqueleto es una estructura dinámica que mantiene la forma de la célula, facilita la movilidad celular (usando estructuras como los cilios y los flagelos), y desempeña un importante papel tanto en el tráfico intracelular (por ejemplo, los movimientos de vesículas y orgánulos).
MICROTÚBULOS: Tubos huecos compuestos de una proteína llamada Tubulina. Intervienen en el movimiento de la célula y organelos formando la parte estructural del centrosoma, los cilios y los flagelos. Transporte intracelular de vesículas a través del citoplasma. Forman del huso mitótico al comienzo de la cariocinesis y se encarga de controlar el movimiento de los cromosomas. Desaparece al terminar la división celular. Funciona como sostén estructural. MICROFILAMENTOS: Estructuras solidas a manera de bastón conformadas por actina y misiona. Participa en el movimiento de organelos y división celular. FILAMENTOS INTERMEDIOS: Mantienen la membrana celular estirada e impiden que se deforme ante las presiones exteriores.
INTRO: Los virus, mejor conocidos como PIO (Partícula Intracelular Obligada).
Su interior puede contener ADN y llamarse adenovirus o contener ARN y llamarse reovirus o retrovirus.
Su capside puede tener forma Helicoidal o Icosaédrica.
Pueden estar envueltos en una membrana con glicoproteínas o pueden no estarlo.
¿QUÉ ES UN VIRUS?
Un virus es una partícula intracelular obligada o PIO, esta clase de partículas es incapaz de replicarse a sí mismo o realizar alguna función de tipo celular. Por el contrario, los virus necesitan de una célula hospedera para infectarla y así apoderarse de sus funciones, para realizar la respectiva reproducción e infección a otras células
PARTES DE UN VIRUS
Material genético: Puede ser ADN o ARN pero NUNCA ambos.
VIRUS
Cuando está formado por ADN se denomina Adenovirus. Cuando está conformado por ARN se denomina Reovirus o Retrovirus. Capside o capsula: Recubrimiento o capa formada por capsómeros que se ensamblan para envolver el material genético o protómeros (Los protómeros son unidades estructurales de proteínas oligoméricas, mientras que los capsómeros son proteínas individuales compuestas de protómeros, que son subunidades estructurales de la cápside vira)l. Presentan formas icosaédricas o helicoidales. Envoltura: La envoltura puede estar presente como puede no estarlo, esta envuelve a la capside cuando se encuentra presente y puede llegar a tener glicoproteínas; es muy parecida a la membrana celular, solo que no cumple con ninguna de las funciones de la anteriormente mencionada.
Grupo IV: Virus ARN monocatenario positivo (Virus ARNmc+ o Virus (+) ssRNA). El ADN viral monocatenario se convierte en bicatenario, probablemente usando la maquinaria de reparación del ADN del huésped. El resto de las etapas de replicación son similares a las del grupo I.
Grupo V: Virus ARN monocatenario negativo (Virus ARNmc- o Virus (-) ssRNA). El ARN monocatenario negativo se convierte en ARNm (que es una cadena monocatenaria positiva) mediante una transcriptasa inversa aportada por el virus. El ARNm generado se traduce en proteínas reguladoras y estructurales. Las proteínas regulan la replicación del ARN monocatenario negativo a través de una cadena de ARN monocatenario positivo que funciona a modo de molde. Estas cadenas se incluyen en los nuevos virus.
Grupo VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito (Virus ARNmcRT o Virus ssRNA-RT).
ESTADOS DE UN
VIRUS
Estado extracelular= Inactivo Estado intracelular= Activo Virus Bacteriófago
El ADN viral entra en el núcleo de la célula, es reparado por la maquinaria de reparación del huésped y se integra en el genoma del huésped. El resto de las etapas es similar a las del grupo VI.
El ADN viral entra en el núcleo de la célula, es reparado por la maquinaria de reparación del huésped y se integra en el genoma del huésped. El resto de las etapas es similar a las del grupo VI.
Grupo VII: Virus ADN monocatenario retrotranscrito
Virus animal, el Virus de Inmunodeficiencia Humana o VIH, es un virus que ataca a los linfocitos LT4 para que no puedan avisar a los LT8, invade la célula haciéndola creer que es parte de la membrana y cuando entra, transforma su ARN en ADN y así en ARNm para que así se haga replicación de este y cuando salga muera la célula y él tenga nuevas copias virales. Virus de tipo VI en la clasificación de Baltimore.
OTRAS
ENTIDADES
DIFERENCIACIÓN CELULAR
Es el proceso por el cual una célula cambia su estructura de manera que pueda realizar una función específica. La diferenciación celular y la especialización celular NO son lo mismo pero llevan a lo mismo. La diferenciación lleva a la especialización.
DIFERENCIACIÓN: es la capacidad de una célula de hacerse diferente de otras. Las diferencias en la expresión de las proteínas define la morfología, pero la función hace alusión a la especialización.
ESPECIALIZACIÓN: hace referencia a la función que cumple una célula, esta se diferencia o se especializa tanto en cumplir una función que ya no puede cumplir una diferente.
TIPOS DE DIFERENCIACIONES CELULARES:
- CÉLULAS TOTIPOTENTES: Son las primeras células que se originan a partir del cigoto, son capaces de diferenciarse en cualquier tipo de célula especializada. Pueden formar un organismo completo.
- CÉLULAS PLURIPOTENTES: Pueden formar cualquier tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo, mesodermo). No pueden formar un organismo completo.
- CÉLULAS MULTIPOTENTES: Solo pueden originar células de su misma capa o linaje embrionario. Se replican para reparar tejidos y órganos específicos.
- CÉLULAS UNIPOTENTES: Células que originan un solo tipo de célula. Tienen la capacidad de dar origen a un solo tipo de célula o tejido. LINAJES EMBRIONARIOS
