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LA CÉLULA: UNIDAD DE LA
ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA

  Es necesario contar con un conocimiento básico de la
  célula para comprender el funcionamiento de los
  sistemas orgánicos del cuerpo.
• “Célula típica” ¿? → Especialización
• Organelos comunes → aislamiento → Centrifugación
• Núcleos y mitocondrias →(100 00 g) → microsomas
  (ribosomas y peroxisomas)
   (Mathews, 2002, Devlin, 1999, Lehninger, 1993,Lehninger, 1975, Ganong, 2003)
TAMAÑOS DE LOS OBJETOS ESTUDIADOS POR LOS BIOQUÍMICOS




                                               Mathews
CLASES DE ORGANISMOS
PROCARIOTAS
            todos son unicelulares
  EUBACTERIAS: E. coli, y ARQUEOBACTERIAS:
                 Metanococus j.
                              j

                 CARACTERÍSTICAS:
• Di
  Diversidad metabólica: F
         id d        bóli     Fotosíntesis anoxigénica,
                                   í    i      i é i
  oxidación de compuestos inorgánicos, usan aceptores
  de electrones diferentes al oxígeno como Nitratos,
                                  g
  sulfatos y CO2 .Tienen amplia gama de rutas para
  fermentar el Piruvato, producen metano y usan y fijan
  N2.

• Alta Tasa Metabólica: Crecen rápido en tiempos
  cortos.
     t
EUCARIOTAS
          Existen unicelulares y multicelulares
        (Vegetales, Animales, Protozoos, Hongos y Algas)
            CARACTERÍSTICAS:
•Mayor tamaño y volumen
•Bajas relaciones superficie/volumen
•Tasas metabólicas bajas (tasas de crecimiento y
reproducción bajas).
•Compleja      organización       ultraestructural         (cito-
  q      )
esqueleto)
•Dominan       ecosistemas        aeróbicos:     productores
primarios, biomasa,
primarios biomasa # de especies alta diversidad
                                especies,
morfológica, alta tasa de mov., sofisticado sistema motor y
sensorial.
Epitelio Intestinal: para aumentar la relación superficie/ volumen
           El epitelio intestinal está sumamente plegado.
Característica       Célula procariota              Célula eucariota
Tamaño             Generalmente pequeña         Generalmente grande
                   (1-10 μm)                    (10-100 μm)
Genoma             DNA con proteínas NO         DNA con proteínas histonas
                   histonas, genoma no          y no histonas , genoma
                   rodeado de membrana.         en el núcleo, rodeado
                                                de membrana.
División celular   Fisión ó gemación, no hay
                            g              y    Mitosis
                   mitosis
Organelos          Ausentes                     Mitocondria, Retículo endoplásmico,
                                                Complejo de Golgi, Lisosomas,
con membrana                                    Cloroplastos,
                                                     p       ,
Nutrición          Absorción , algo de          Absorción, ingestión,
                   fotosíntesis                 fotosíntesis (plantas)
Metabolismo        Sin mitocondrias. Enzimas       Enzimas oxidativas empa
                                                                      empa-
                   oxidativas unidas a membrana quetadas en mitocondrias.
Energético
                   plasmática. Gran variedad en el Metabolismo más unificado.
                   metabolismo.
Citoesqueleto      Ausente                      Complejo: microtúbulos, filamentos
                                                            microtúbulos
                                                de actina y filamentos Intermedios.
Movimiento         Ausente                      Corriente citoplásmica,
celular                                         fagocitosis
• Diversificación de la célula procariota ancestral
Mathews
CLASIFICACIÓN DE
                                         ORGANISMOS DE
                                          ACUERDO A SU
                                       FUENTE DE ENERGÍA



                                                                    QUIMOTROFOS
                   FOTOTROFOS
                                                                 (Energía de Compuestos
                   (Energía Solar)
                                                                        Químicos)



   AUTOTROFOS                    HETEROTROFOS                      HETEROTROFOS
   (Carbon de CO2)            (Carbon de compuestos orgánicos)   (Carbon de compuestos
                                                                       orgánicos)
Ej: Cianobacterias, plantas    Ej: Bacterias púrpuras y verdes




                                                   LITOTROFOS                  ORGANOTROFOS
                                               (Energía de compuestos          (Energía de compuestos orgánicos).
                                                                                 Ej.: Mayoría de procariotes
                                                    inorgánicos).                 y todos los eucariotas no
                                                  Ej.: bacterias Sulfurosas)            fototróficos.
CÉLULA EUCARIOTA: CÉLULA ANIMAL
CÉLULA VEGETAL
MEMBRANA PLASMÁTICA
Fosfatidilinositol:
Muchas proteínas periféricas se
unen a la membrana a través de
esterificarse por el COOH de la
proteína y un –OH del
fosfatidilinositol
ALGUNAS FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS DE
MEMBRANA: Transportadora, Receptor enzimático, canal
                    iónico.
MITOCONDRIA
Es l
E el componentet
generador de ATP
Lisosomas




•Función: Digestión de bacterias, componentes celulares inútiles
 F    ió Di tió d b t i                    t    l l     i útil
•Composición: Enzimas hidrolíticas (ribonucleasa, fosfatasa,
catepsinas, colagenasa, glucosidasas)
• Puede haber ausencia congénita de lisosomas → Enfermedades
de Fabry, de Gaucher, de Tay-Sachs)
Peroxisomas
   *Se encuentran en la fracción microsómica de la célula.
*En
*E su membrana tienen enzimas que regulan entrada y salida
            b       ti        i              l    t d     lid
           de sustancias al interior de este organelo.
    *La matriz tiene alrededor de 40 enzimas que actúan en
    conjunto con las membranales para catalizar reaciones
                    anabólicas y catabólicas.
     *El núcleo tiene receptores (PPAR) que favorecen la
                  proliferación de peroxisomas
CITOESQUELETO
*estabiliza la forma celular, *organiza el citoplasma y *produce el
                movimiento de la célula y organelos


              El citoesqueleto está constituido por:
Microtúbulos:
filamentos intermedios
 microfilamentos (actina)
 Proteínas que los mantienen unidos
           q
microtúbulos
• Estructuras largas y huecas
• De 15 nm diámetro
• Formados por las subunidades
  proteicas: Tubulina α y β, que
  se agregan para formar
  “heterodímeros” (O-O) que se
  agregan para formar anillos de
  13 dí
     dímeros. E t anillos se
               Estos ill
  apilan para formar túbulos que
  se ensamblan y desensamblan.
• Son la “tubería” de la célula
• Son el Huso que mueve
  cromosomas en al mitosis
• El fármaco “paclitaxel”
Filamentos intermedios
• 8-14 nm
• Formados por subunidades
• Algunos conectan la membranas
   nuclear con la celular
• C tit
  Constituyen un andamiaje flexible para la célula
                     d i j fl ibl            l él l
  y le ayudan a resistir la presión externa.
• Cuando están defectuosos, es normal
  q
  que se formen vesículas en la p y
                                  piel
  las cel se rompen con facilidad.
microfilamentos
•Son fibras largas y sólidos de 4-6 nm de
diámetro
•Están formados por ACTINA que
permite la contracción muscular cuando
interactúa con MIOSINA
•La Actina es la proteína más abundante
en las células de los mamíferos y está
altamente conservada (l actina de
  l                  d (la    i d
levadura = a la de conejo)
•La Actina G se polimeriza a la Actina F
                 p
para formar los microfilamentos
•Se unen a varias partes del
citoesqueleto,
citoesqueleto interactúan con receptores
de la membrana para formar
“adhesiones focales= puntos de tracción)
Motores Moleculares (MM)
• S proteínas (enzimas ATPasa),
  Son              (                 )
• Mueven proteínas, organelos, vesículas y otras partes de la
  célula al utilizar la energía del ATP
• Trabajan conjuntamente con elementos del citoesqueleto
  (microtúbulos, actina)
• Ejemplos DE MM:
   j p
• Los que causan movimiento a lo largo de microtúbulos:
  Cinesina y Dineína,
• Los que causan mov a lo largo de actina: Miosinas I-IV
                                                       I IV
• Actúan en mitosis, meiosis, mov. Intracelular, contracción de
  vellosidades, migración celular y de músculo esquelético.
Centrosomas

• Ubicación: En cel.
                  cel
  Eucariotas, cerca del
  núcleo, en el citosol
        ,
• Formados: Centriolos y
  material pericentriolar
           p
• Formados por
  microtúbulos (tubulina)
                (         )
• Son centros de
  organización p los
    g           para
  microtúbulos
CILIOS/FLAGELOS


• Son proyecciones
  celulares. Están
  formados por dineína
• En microorganismos y
  en células epiteliales
• Constituidos por 9
  estructuras tubulares en
    t t       t b l
  las paredes, un par de
  microtúbulos central
• Gránulo basal
Moléculas de       • Importantes en el desarrollo
Adhesión Celular     embrionario y del SNC, unión de
                     tejidos, inflamación y
(MAC)                cicatrización, transmisión de
                     señales entre exterior y interior
                     celular, participan en mov.
                        l l       ti i
                     celular
                   • Permiten que las cel se adhieran
                     a la lámina basal y entre sí
                   • Son proteínas, muchas
                     atraviesan la membrana y se
                     unen al citoesqueleto a través de
                     lamininas.
                   • Ejemplos:
                     Integrinas
                     Inmunoglobulinas (IgG)
                     Caderinas (Ca2+)
                     Selectinas
Ejemplos de Moléculas de Adhesión celular (MAC)
Conexiones
intercelulares:
i t    l l
permiten la formación de tejidos.
• Tipos:
• a) las que adhieren células entre sí y los
  tejidos circundantes, y
    jid    i    d
• b) las que permiten transferencia
  de iones y otras molec entre cél.
• Incluyen:
  Unión cerrada,
  Desmosoma (unen células)
  Zónula adherente
  Nexo (transfiere moléculas)
Núcleo y Estructuras Relacionadas
SUPERFICIE DE LA ENVOLTURA NUCLEAR
  MOSTRANDO LOS POROS NUCLEARES
SISTEMA ENDOMEMBRANAL:
Envoltura nuclear, Retículo Endoplásmico, Complejo de Golgi, y Vesículas
                               p q
                               pequeñas.




                                     Ret. Endoplásmico:
                                     Biosíntesis de lípidos y
                                     metabolismo de drogas
                                     y tóxicos)



                                    C. Golgi: Terminado,
                                              Terminado
                                      Modificación
                                    y marcaje de proteínas.
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO
• Es una serie compleja de túbulos o
  sacos en el citosol
• Su membrana externa se continúa
   con la membrana nuclear
• Tipos:
• a) Retículo endoplásmico rugoso
  (RER) contiene ribosomas adheridos
  del lado citoplásmico de la
  membrana. Síntesis y plegamiento de
  prot, formación de puentes S-S
• b) Retículo endoplásmico Liso (REL)
  no contiene ribosomas Síntesis de
               ribosomas.
  esteroides y labores de destoxificación
Ribosomas
• Los Ribosomas del RER son el sitio de la síntesis
  proteica de membranas, de las proteínas de secreción y
  casi todas las almacenadas en el A. Golgi, lisosomas.
• Los Ribosomas libres sintetizan las proteínas
  citoplásmicas como la Hb y las de peroxisomas y
  mitocondrias.
• 22x32 nm
• Cada uno está formado por 2 subunidades: 60S y 40S
                         p
• Contienen muchas proteínas diferentes y por lo menos
  tres RNA ribosómicos
APARATO DE GOLGI
•Participa en el procesamiento de proteínas producidas por
los ribosomas,
VACUOLA: ENZIMAS DIGESTIVAS, EJERCE
        PRESIÓN DE TURGOR
CLOROPLASTO

 TILACOIDES: Contienen clorofila y
 los complejos cosechadores de luz
• Diferenciación Celular:
• Célula secretoria del páncreas




                           Células del Tejido muscular:
                           Fibras de actina y miosina

                                              (Lehninger, 1993)
• Espermatozoides




• Eritrocitos




                    (Lehninger, 1993)
• Embrión Humano (dos fases)




                               (Lehninger, 1993)
DISTRIBUCIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS EN UNA CÉLULA
                  (Mathews, 2002)
Completar la siguiente Tabla

    Organelo
    O     l           Composición
                      C     i ió          Procesos
                                          P
Membrana
Núcleo
Mitocondria
Complejo de Golgi
Peroxisoma
Lisosoma
Retículo
Endoplásmico
     p
rugoso
CÉLULAS Y TEJIDOS USADOS EN ESTUDIOS
               BIOQUÍMICOS:

E. Coli y S. cerevisiae, Alga Clamidomonas, hojas
de espinacas hígado de rata músculo esquelético
   espinacas,             rata,       esquelético.
RESPUESTA: a) 625, b)1.1 x 105, c) 1.9 x 1010
RESPUESTA:
a) 1 1 x 104
   1.1
b) 1.0 x 104

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Ch02 Celula 2010

  • 1. LA CÉLULA: UNIDAD DE LA ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA Es necesario contar con un conocimiento básico de la célula para comprender el funcionamiento de los sistemas orgánicos del cuerpo. • “Célula típica” ¿? → Especialización • Organelos comunes → aislamiento → Centrifugación • Núcleos y mitocondrias →(100 00 g) → microsomas (ribosomas y peroxisomas) (Mathews, 2002, Devlin, 1999, Lehninger, 1993,Lehninger, 1975, Ganong, 2003)
  • 2. TAMAÑOS DE LOS OBJETOS ESTUDIADOS POR LOS BIOQUÍMICOS Mathews
  • 4. PROCARIOTAS todos son unicelulares EUBACTERIAS: E. coli, y ARQUEOBACTERIAS: Metanococus j. j CARACTERÍSTICAS: • Di Diversidad metabólica: F id d bóli Fotosíntesis anoxigénica, í i i é i oxidación de compuestos inorgánicos, usan aceptores de electrones diferentes al oxígeno como Nitratos, g sulfatos y CO2 .Tienen amplia gama de rutas para fermentar el Piruvato, producen metano y usan y fijan N2. • Alta Tasa Metabólica: Crecen rápido en tiempos cortos. t
  • 5. EUCARIOTAS Existen unicelulares y multicelulares (Vegetales, Animales, Protozoos, Hongos y Algas) CARACTERÍSTICAS: •Mayor tamaño y volumen •Bajas relaciones superficie/volumen •Tasas metabólicas bajas (tasas de crecimiento y reproducción bajas). •Compleja organización ultraestructural (cito- q ) esqueleto) •Dominan ecosistemas aeróbicos: productores primarios, biomasa, primarios biomasa # de especies alta diversidad especies, morfológica, alta tasa de mov., sofisticado sistema motor y sensorial.
  • 6. Epitelio Intestinal: para aumentar la relación superficie/ volumen El epitelio intestinal está sumamente plegado.
  • 7. Característica Célula procariota Célula eucariota Tamaño Generalmente pequeña Generalmente grande (1-10 μm) (10-100 μm) Genoma DNA con proteínas NO DNA con proteínas histonas histonas, genoma no y no histonas , genoma rodeado de membrana. en el núcleo, rodeado de membrana. División celular Fisión ó gemación, no hay g y Mitosis mitosis Organelos Ausentes Mitocondria, Retículo endoplásmico, Complejo de Golgi, Lisosomas, con membrana Cloroplastos, p , Nutrición Absorción , algo de Absorción, ingestión, fotosíntesis fotosíntesis (plantas) Metabolismo Sin mitocondrias. Enzimas Enzimas oxidativas empa empa- oxidativas unidas a membrana quetadas en mitocondrias. Energético plasmática. Gran variedad en el Metabolismo más unificado. metabolismo. Citoesqueleto Ausente Complejo: microtúbulos, filamentos microtúbulos de actina y filamentos Intermedios. Movimiento Ausente Corriente citoplásmica, celular fagocitosis
  • 8. • Diversificación de la célula procariota ancestral
  • 10. CLASIFICACIÓN DE ORGANISMOS DE ACUERDO A SU FUENTE DE ENERGÍA QUIMOTROFOS FOTOTROFOS (Energía de Compuestos (Energía Solar) Químicos) AUTOTROFOS HETEROTROFOS HETEROTROFOS (Carbon de CO2) (Carbon de compuestos orgánicos) (Carbon de compuestos orgánicos) Ej: Cianobacterias, plantas Ej: Bacterias púrpuras y verdes LITOTROFOS ORGANOTROFOS (Energía de compuestos (Energía de compuestos orgánicos). Ej.: Mayoría de procariotes inorgánicos). y todos los eucariotas no Ej.: bacterias Sulfurosas) fototróficos.
  • 11.
  • 15. Fosfatidilinositol: Muchas proteínas periféricas se unen a la membrana a través de esterificarse por el COOH de la proteína y un –OH del fosfatidilinositol
  • 16. ALGUNAS FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: Transportadora, Receptor enzimático, canal iónico.
  • 17. MITOCONDRIA Es l E el componentet generador de ATP
  • 18. Lisosomas •Función: Digestión de bacterias, componentes celulares inútiles F ió Di tió d b t i t l l i útil •Composición: Enzimas hidrolíticas (ribonucleasa, fosfatasa, catepsinas, colagenasa, glucosidasas) • Puede haber ausencia congénita de lisosomas → Enfermedades de Fabry, de Gaucher, de Tay-Sachs)
  • 19. Peroxisomas *Se encuentran en la fracción microsómica de la célula. *En *E su membrana tienen enzimas que regulan entrada y salida b ti i l t d lid de sustancias al interior de este organelo. *La matriz tiene alrededor de 40 enzimas que actúan en conjunto con las membranales para catalizar reaciones anabólicas y catabólicas. *El núcleo tiene receptores (PPAR) que favorecen la proliferación de peroxisomas
  • 20. CITOESQUELETO *estabiliza la forma celular, *organiza el citoplasma y *produce el movimiento de la célula y organelos El citoesqueleto está constituido por: Microtúbulos: filamentos intermedios microfilamentos (actina) Proteínas que los mantienen unidos q
  • 21. microtúbulos • Estructuras largas y huecas • De 15 nm diámetro • Formados por las subunidades proteicas: Tubulina α y β, que se agregan para formar “heterodímeros” (O-O) que se agregan para formar anillos de 13 dí dímeros. E t anillos se Estos ill apilan para formar túbulos que se ensamblan y desensamblan. • Son la “tubería” de la célula • Son el Huso que mueve cromosomas en al mitosis • El fármaco “paclitaxel”
  • 22. Filamentos intermedios • 8-14 nm • Formados por subunidades • Algunos conectan la membranas nuclear con la celular • C tit Constituyen un andamiaje flexible para la célula d i j fl ibl l él l y le ayudan a resistir la presión externa. • Cuando están defectuosos, es normal q que se formen vesículas en la p y piel las cel se rompen con facilidad.
  • 23. microfilamentos •Son fibras largas y sólidos de 4-6 nm de diámetro •Están formados por ACTINA que permite la contracción muscular cuando interactúa con MIOSINA •La Actina es la proteína más abundante en las células de los mamíferos y está altamente conservada (l actina de l d (la i d levadura = a la de conejo) •La Actina G se polimeriza a la Actina F p para formar los microfilamentos •Se unen a varias partes del citoesqueleto, citoesqueleto interactúan con receptores de la membrana para formar “adhesiones focales= puntos de tracción)
  • 24. Motores Moleculares (MM) • S proteínas (enzimas ATPasa), Son ( ) • Mueven proteínas, organelos, vesículas y otras partes de la célula al utilizar la energía del ATP • Trabajan conjuntamente con elementos del citoesqueleto (microtúbulos, actina) • Ejemplos DE MM: j p • Los que causan movimiento a lo largo de microtúbulos: Cinesina y Dineína, • Los que causan mov a lo largo de actina: Miosinas I-IV I IV • Actúan en mitosis, meiosis, mov. Intracelular, contracción de vellosidades, migración celular y de músculo esquelético.
  • 25.
  • 26. Centrosomas • Ubicación: En cel. cel Eucariotas, cerca del núcleo, en el citosol , • Formados: Centriolos y material pericentriolar p • Formados por microtúbulos (tubulina) ( ) • Son centros de organización p los g para microtúbulos
  • 27. CILIOS/FLAGELOS • Son proyecciones celulares. Están formados por dineína • En microorganismos y en células epiteliales • Constituidos por 9 estructuras tubulares en t t t b l las paredes, un par de microtúbulos central • Gránulo basal
  • 28. Moléculas de • Importantes en el desarrollo Adhesión Celular embrionario y del SNC, unión de tejidos, inflamación y (MAC) cicatrización, transmisión de señales entre exterior y interior celular, participan en mov. l l ti i celular • Permiten que las cel se adhieran a la lámina basal y entre sí • Son proteínas, muchas atraviesan la membrana y se unen al citoesqueleto a través de lamininas. • Ejemplos: Integrinas Inmunoglobulinas (IgG) Caderinas (Ca2+) Selectinas
  • 29. Ejemplos de Moléculas de Adhesión celular (MAC)
  • 30. Conexiones intercelulares: i t l l permiten la formación de tejidos. • Tipos: • a) las que adhieren células entre sí y los tejidos circundantes, y jid i d • b) las que permiten transferencia de iones y otras molec entre cél. • Incluyen: Unión cerrada, Desmosoma (unen células) Zónula adherente Nexo (transfiere moléculas)
  • 31. Núcleo y Estructuras Relacionadas
  • 32. SUPERFICIE DE LA ENVOLTURA NUCLEAR MOSTRANDO LOS POROS NUCLEARES
  • 33. SISTEMA ENDOMEMBRANAL: Envoltura nuclear, Retículo Endoplásmico, Complejo de Golgi, y Vesículas p q pequeñas. Ret. Endoplásmico: Biosíntesis de lípidos y metabolismo de drogas y tóxicos) C. Golgi: Terminado, Terminado Modificación y marcaje de proteínas.
  • 34. RETÍCULO ENDOPLÁSMICO • Es una serie compleja de túbulos o sacos en el citosol • Su membrana externa se continúa con la membrana nuclear • Tipos: • a) Retículo endoplásmico rugoso (RER) contiene ribosomas adheridos del lado citoplásmico de la membrana. Síntesis y plegamiento de prot, formación de puentes S-S • b) Retículo endoplásmico Liso (REL) no contiene ribosomas Síntesis de ribosomas. esteroides y labores de destoxificación
  • 35. Ribosomas • Los Ribosomas del RER son el sitio de la síntesis proteica de membranas, de las proteínas de secreción y casi todas las almacenadas en el A. Golgi, lisosomas. • Los Ribosomas libres sintetizan las proteínas citoplásmicas como la Hb y las de peroxisomas y mitocondrias. • 22x32 nm • Cada uno está formado por 2 subunidades: 60S y 40S p • Contienen muchas proteínas diferentes y por lo menos tres RNA ribosómicos
  • 36. APARATO DE GOLGI •Participa en el procesamiento de proteínas producidas por los ribosomas,
  • 37. VACUOLA: ENZIMAS DIGESTIVAS, EJERCE PRESIÓN DE TURGOR
  • 38. CLOROPLASTO TILACOIDES: Contienen clorofila y los complejos cosechadores de luz
  • 39. • Diferenciación Celular: • Célula secretoria del páncreas Células del Tejido muscular: Fibras de actina y miosina (Lehninger, 1993)
  • 41. • Embrión Humano (dos fases) (Lehninger, 1993)
  • 42. DISTRIBUCIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS EN UNA CÉLULA (Mathews, 2002)
  • 43. Completar la siguiente Tabla Organelo O l Composición C i ió Procesos P Membrana Núcleo Mitocondria Complejo de Golgi Peroxisoma Lisosoma Retículo Endoplásmico p rugoso
  • 44. CÉLULAS Y TEJIDOS USADOS EN ESTUDIOS BIOQUÍMICOS: E. Coli y S. cerevisiae, Alga Clamidomonas, hojas de espinacas hígado de rata músculo esquelético espinacas, rata, esquelético.
  • 45. RESPUESTA: a) 625, b)1.1 x 105, c) 1.9 x 1010
  • 46. RESPUESTA: a) 1 1 x 104 1.1 b) 1.0 x 104