El documento describe la historia del descubrimiento y estudio de la célula a través del microscopio. Robert Hooke observó por primera vez células en 1665 usando un microscopio compuesto. Más tarde, van Leeuwenhoek observó células sanguíneas en 1673 y bacterias en 1683. En 1838, Schleiden y Schwann establecieron la teoría celular. Desde entonces, nuevos descubrimientos sobre los componentes celulares se han logrado gracias al desarrollo de microscopios como el electrónico.

1. LA CÉLULA COMO UNIDAD DE VIDA

2. DESCUBRIENDO LA CÉLULA Fueron observadas por primera vez en 1665 Por Rober Hooke Mediante un microscopio compuesto Observó cavidades en cortes de corcho y hojas Las llamó “celdillas” o “células”

3. Escalas microscópicas Qué vemos a simple vista · De gran tamaño: kilómetros de montañas o de mar. · De tamaño humano: una persona, un animal... · De 1 centímetro: moscas, abejas... · De 1 milímetro: garrapatas, pulgas y otros insectos. Qué vemos al microscopio óptico · Amebas y protozoos: Una décima de milímetro. · Glóbulos rojos y otras células: Una centésima de milímetro. · Bacterias: Milésimas de milímetro. Qué vemos con el microscopio electrónico · Cromosomas: décimas de micra o diezmilésimas de milímetro · Virus: centésimas de micra · Moléculas: milésimas de micra, o nanómetros

4. Tamaños relativos de las células y sus componentes El ojo humano tiene una resolución de cerca de 100 µm. Muchas de las estructuras y eventos biológicos son más pequeños de lo que el ojo humano puede ver sin ayuda.

5. EL MICROSCOPIO El microscopio e s una de las principales herramientas para el estudio de la célula. Abrió al ojo humano una nueva dimensión, en la que nadie sospechaba que pudiera haber seres vivos con capacidad para enfermarnos o matarnos. Hoy, el concepto de microscopio se ha ampliado de manera extraordinaria, uniéndonos con el propio corazón de la materia: los átomos.

6. Historia del estudio celular Robert Hooke Observa células de corcho Hermanos Jansen Inventan microscopio compuesto Leeuwenhoek Observa Células sanguíneas Leeuwenhoek Observa protozoos L. Pasteur Microorganismos R. Brown Descubre el Núcleo celular Schleiden y Schwann establecen la Teoría Celular Kolliker descubre las Mitocóndrias Comportamiento de cromosomas en mitosis Se descubre el Retículo endoplasmático Golgi descubre el Aparato de Golgi Ruska y Knoll construye el primer microscopio electrónico de transmisión Hillier perfecciona el MET consiguiendo 7000 aumentos Primer microscopio de barrido 1650 1655 1673 1683 1674 Leeuwenhoek Observa bacterias 1822 1833 1838 1840 Purkinje introduce el término Protoplasma 1857 1879 1897 1898 1931 1951 1937 1956 1965 Se descubren los Lisosomas Se descubren los Ribosomas

7. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular Constaba de un tubo con dos lentes convexas en cada extremo A mpliaba más que las lupas, que existían desde la Edad Media D aba una imagen borrosa. 1. E l microscopio compuesto es inventado por los hermanos Jansen en 1650 .

8. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular 2. En 166 5 Robert Hooke publica su obra “ Micrografía ” , con reproducciones de sus observaciones hechas con microscopio compuesto.

9. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular 3. Antony van Leeuwenhoek , conserje que en su tiempo libre se dedicaba a pulir lentes y ponerlas en soportes , consigue hacer del microscopio una herramienta útil. En 1673 obser v a células sang uineas E n 1674 descubr e los primeros seres unicelulares ( protozoos ) Más tarde , en 1683, va a ser el primero en ver bacterias A estos organismos los llam o "animáculos" o pequeños animales. Escribió más de 300 cartas a la Royal Society de Londres y recibió la visita de Leibniz, que también creía en la vida microscópica.

10. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular 4 . Louis Pasteur (1822-95) se ayuda del microscopio para demostrar que las infecciones son producidas por microbios. Impulsó el concepto de vacunación preventiva Estudió l o s microorganismos positivos para la vida humana. 5. Robert Brown en 1833 va a descubrir el núcleo al observar células vegetales

11. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular 6. En 1838 los alemanes Matthias J. Schleiden y Theodor Schwann establ ecen la Teor í a celular, que p uede resumirse en tres punt o s: T odos los seres vivos están formados por células. La célula es la unidad anatómica y funcional de los seres vivos. Toda célula procede de la división de otra célula.

12. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular 7. A partir de aquí los descubrimientos se van a suceder rápidamente: en 1840 J Purkinje introduce el término protoplasma para describir el contenido celular en 1857 Kolliker descubre las mitocondrias en 1879 es observado el comportamiento de los cromosomas en la mitosis en el año 1897 el retículo endoplasmático en 1898 Golgi al teñir las células con nitrato de plata descubre el aparato de Golgi

13. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular 8 . Santiago Ramón y Cajal y Camilo Golgi reciben el p remio Nobel en 1906 por trabajos científicos fundamentados en observaciones microscópicas realizadas mediante el teñido de muestras.

14. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular 9 . Ernst Ruska y Max Knoll construyen en 1931 el primer microscopio electrónico. Funciona mediante bombardeo de electrones sobre la muestra. La imagen resultante aún es inferior a la que ofrecen los microscopios convencionales. 10 . James Hillier consigue un microscopio electrónico que supera a los convencionales en 1937. Se pasa de 2000 aumentos a 7000. Con los años, el propio Hillier contribuiría a construir aparatos con una capacidad de 2 millones de aumentos. Una dimensión totalmente fuera de las posibilidades de los microscopios tradicionales.

15. La cadena de inventos y acontecimientos en biología celular 11. en 1951 los lisosomas 12. en el año 1956 son descubiertos los ribosomas... 13 . 1965. Se desarrolla el microscopio electrónico de barrido.

16. COMO SE ESTUDIAN LAS CÉLULAS Técnicas de estudio en las células Microscopio óptico Microscopios electrónicos Nuevos métodos de preparación de tejidos Tinciones Inmunofluorescencia Microradioautografía Centrifugación diferencial Fragmentación por ultrasonido

17. TIPOS DE MICROSCOPIOS UTILIZADOS EN BIOLOGÍA CELULAR Microscopio óptico. 2. M icroscopio electrónico : de transmisión (MET) de barrido (MEB) de barrido ambiental

18. Microscopio óptico. Está formado por muchas lentes y generalmente dispone de un "revólver de objetivos", que le permite cambiar la ampliación. Tiene un limite resolución de cerca de 200 nm (0.2 µm) debido a la longitud de onda de la luz (0.4-0.7 µm ). Las células pueden estar vivas o fijadas y teñidas.

19. Microscopio electrónico Funciona mediante bombardeo de electrones sobre la muestra. La imagen se proyecta sobre una pantalla. En 1933, el canadiense Ernst Ruska (premio Nobel de Medicina en 1986) creó el microscopio electrónico, que ampliaba un objeto 7.000 veces. El microscopio electrónico de transmisión (MET) tiene un limite de resolución de cerca de 2 nm. Esto es debido a limitaciones del lente usado para enfocar electrones hacia la muestra. Un MET mira a replicas de células muertas , después de haber sido fijadas y teñidas con iones de metales pesados. Los electrones son dispersados cuando pasan a través de una fina sección del espécimen, y luego detectados y proyectados hacia una imagen sobre una pantalla fluorescente.

20. El microscopio electrónico de barrido (MEB) también tiene un limite de 2nm. Al igual que el MET, el MEB permite mirar a células muertas, después de haber sido fijadas y teñidas con iones de metales pesados. Con esta técnica los electrones son reflectados sobre la superficie del espécimen.

21. Microscopio electrónico de barrido ambiental Esta herramienta permite realizar observaciones en 3 modos distintos: • Alto vacío , como un scanning convencional. • Bajo vacío , soportando una presión de máximo 2 Torr. • Presión ambiental , resistiendo una presión máxima de 50 Torr. El microscopio se denomina «ambiental» debido a que la muestra se encuentra dentro de la cámara a temperatura ambiental. Este nuevo avance tecnológico tiene como ventaja respecto del scanning convencional que, en los 2 últimos modos, no es necesario recubrir o metalizar las muestras. En el modo ambiental se puede observar muestras húmedas, sustancias orgánicas o inorgánicas.

22. ESTRUCTURA CELULAR COMPONENTES ESENCIALES DE LAS CÉLULAS CITOPLASMA (Solución acuosa con orgánulos) MEMBRANA PLASMÁTICA (Separa el citoplasma del medio) MATERIAL GENÉTICO ORGÁNULOS SUBCELULARES (Estructuras con diferentes funciones)

23. ORGANIZACIÓN CELULAR CÉLULA PROCARIOTA CÉLULA EUCARIOTA DEL GRIEGO: PRO = ANTES DE KARYON = NÚCLEO genoma no separado del resto del citoplasma CON RIBOSOMAS - EN BACTERIAS DEL GRIEGO: EU = VERDADERO KARYON = NUCLEO genoma organizado en cromosomas rodeados de una membrana que delimita el núcleo - CON MUCHOS ORGÁNULOS - EN EL RESTO DE LOS ORGANISMOS

24. COMPONENTES DE LA CÉLULA EUCARIOTA - NÚCLEO material genético limitado por una membrana - CITOPLASMA en el que se encuentran: ORGÁNULOS CELULARES (muchos delimitados por membranas) CITOESQUELETO entramado de fibras de proteínas, cuyas funciones son: soporte facilitar el tráfico de moléculas - MEMBRANA PLASMÁTICA que separa el citoplasma del medio extracelular

25. MEMBRANA PLASMÁTICA

26. MEMBRANA PLASMÁTICA - Es la capa más externa de la célula Define su extensión Controla el contenido químico de la célula

27. COMPOSICIÓN QUÍMICA DA LA MEMBRANA . GLÚCIDOS 10% : . LÍPIDOS : 40% forman una doble capa Fosfolípidos Colesterol . PROTEÍNAS : 50% dispuestas de una forma irregular y asimétrica entre los lípidos Unidos a los lípidos -- Glucolípidos Unidos a las proteínas -- Glucoproteínas

28. ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS UNA DOBLE CAPA DE FOSFOLÍPIDOS CON : GRUPOS HIDROFÍLICOS ( afines al agua ) orientados hacia las superficies interna y externa GRUPOS HIDROFÓBOS( no afines al agua ) dirigidos hacia el centro de la bicapa MOLÉCULAS DE PROTEÍNAS de dos tipos PROTEÍNAS EXTRÍNSECAS (periféricas) Localizadas en la superficie exterior o interior PROTEÍNAS INTRÍNSECAS (integrales) Localizadas en la matriz fosfolipídica asomando al interior, al exterior o a ambos lados (canales proteicos)

29. MODELO DEL MOSAICO FLUIDO propuesto por Singer y Nicolson( 1972 ) Este modelo explica mejor la naturaleza dinámica de las proteínas de la membrana Las estructuras primaria y terciaria de las proteínas son congruentes con la posición de éstas dentro de la membrana o sobre ella. Según este modelo, es posible cierta circulación lateral de los fosfolípidos y las proteínas.

30. UNIDAD DE MEMBRANA Pero todas muestran el mismo aspecto al ser observadas al microscopio electrónico (UNIDAD DE MEMBRANA) las capas de proteínas se observan como dos líneas densas ( oscuras) con un espesor de aproximadamente 2,5 a 3,5 nm con un espacio claro entre ellas que tiene aproximadamente 3,5 nm, para un grosor de aproximadamente 10 nm o100 Å. Las membranas poseen la propiedad de ser selectivas, lo que indica que cada tipo de membrana tiene características moleculares particulares, que les permite funcionar bajo sus propias condiciones.

31. 6. Glicoproteína 7. Moléculas de fosfolípidos organizadas en bicapa 8. Moléculas de colesterol 9. Cadenas de carbohidratos 10. Glicolípidos 11. Región polar (hidrofílica) de la molécula de fosfolípido 12.Región hidrofóbica de la molécula de fosfolípido 1. Modelo de mosaico fluido de la membrana plasmática (bicapa de fosfolípidos) 2. Lado externo de la membrana 3. Lado interno de la membrana 4. P roteína intrínseca de la membrana 5. Proteína canal iónico de la membrana

32. FUNCION DE LA MEMBRANA PERMITE EL INTERCAMBIO DE SUSTANCIAS CON EL MEDIO EXTERNO

33. INTERCAMBIO DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA I 1. TRANSPORTE PASIVO – Sin gasto de energía (a favor del gradiente de concentración). Tipos: DIFUSIÓN FACILITADA DIFUSIÓN SIMPLE 2. TRANSPORTE ACTIVO – Con gasto de energía (en contra del gradiente de concentración)

34. INTERCAMBIO DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA II

35. Estructura molecular de la membrana plasmática I ¿ Como se llaman las moléculas señaladas con los números (1,2,3) b. ¿Dónde se localiza el citoplasma en el esquema?.

36. Estructura molecular de la membrana plasmática II c. ¿Por qué se dice que la membrana es asimétrica? d. ¿Qué significa las expresiones mosaico fluido y membrana unitaria?

37. PARED CELULAR PARED CELULAR Plantas, algas y hongos poseen pared celular M antiene la forma celular y previene de la presión osmótica En plantas se trata de una cubierta rígida compuesta de polisacáridos : celulosa y pectina

38. ORGÁNULOS CELULARES

39. RIBOSOMAS Globulares diminutos LIBRES : en el citoplasma en la matriz de: mitocondrias cloroplastos ADOSADOS A MEMBRANAS: retículo endoplasmático núcleo Pueden aparecer: Formados por: ARN r y Proteínas

40. RIBOSOMAS ESTRUCTURA Formados por dos subunidades esféricas: MAYOR y MENOR

41. RIBOSOMAS Se pueden unir formando una fibra de ARN m y forman los polisomas o polirribosomas

42. RIBOSOMAS FUNCIÓN: SÍNTESIS DE PROTEINAS Leen el mensaje del ARN m Unen los aminoácidos transportados por el ARN t según el orden determinado por el ARN m

43. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Retículo Endoplasmático Liso R. Endoplasmático Rugoso del inglés endoplasmic reticulum Sistema multirramificado de sacos membranosos planos ( cisternas ) con estructura de unidad de membrana. El RE es continuo con la membrana externa de la envoltura nuclear, a la que se une en las cercanías del núcleo Aspectos: Retículo Endoplasmático rugoso: Con ribosomas adosados a la cara externa de sus membranas. Retículo Endoplasmático liso: Sin ribosomas.

44. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Aspectos: RUGOSO(a) : Con ribosomas adosados a la cara externa de sus membranas. LISO (b): Sin ribosomas

45. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Funciones: - R. E. rugoso sintetiza: . lípidos de membrana . proteínas que son: liberadas en el citoplasma distribuidas a distintas partes de la célula por sus canales R. E. liso está implicado en la síntesis de: glucógeno, lípidos y esteroides Sus canales sirven para la distribución de las sustancias

46. APARATO DE GOLGI S istema de membranas aplanadas superpuestas (CISTERNAS) Cada Aparato de Golgi o DICTIOSOMA tiene de 4 a 6 cisternas con una separación de 10 nm Emiten pequeñas vesículas de secreción N o son estructuras permanentes en caso de necesidad se forman por el retículo endoplasmático. Función fundamentalmente secretora

47. APARATO DE GOLGI

48. LISOSOMAS Vesículas cargadas de enzimas digestivas Estructuras membranosas cerradas, constituidas por una sola membrana. Se forman a partir del Aparato de Golgi

49. LISOSOMAS FUNCIÓNES: - Digerir las partículas fagocitadas por la célula - Degradan compuestos intracelulares (en caso necesario)

50. MITOCONDRIAS I Orgánulos rodeados por una doble membrana Forma, tamaño y número varían según actividad

51. MITOCONDRIAS II ESTRUCTURA: Presentan dos membranas y una matriz mitocondrial

52. MITOCONDRIAS III MEMBRANAS separadas por un espacio intermembrana - MEMBRANA EXTERNA LISA - MEMBRANA INTERNA con prolongaciones (crestas mitocondriales) que dividen la matriz en cámaras comunicadas En la cara que conecta con la matriz se adosan OXISOMAS, donde se forma ATP

53. MITOCONDRIAS IV MATRIZ MITOCONDRIAL En ella aparecen: Gránulos ADN mitocondrial (escaso) Ribosomas (mitorribosomas) Enzimas

54. MITOCONDRIAS V

55. MITOCONDRIA VI Realizan la RESPIRACIÓN CELULAR Cuya finalidad es obtener la energía necesaria para realizar las actividades celulares FUNCIÓN

56. ESQUEMA DE LA RESPIRACIÓN CELULAR

57. MITOCONDRIAS

58. PLASTOS Exclusivos de células vegetales Orgánulos delimitados por una doble membrana En función de su contenido se diferencian: - Leucoplastos (con sustancias de reserva) – Amiloplastos (almidón) - Cromoplastos (con pigmentos) – Cloroplastos (clorofila)

59. CLOROPLASTOS Forma lenticular Pigmento - clorofila - da color verde Exclusivo de las células vegetales

60. Exclusivo de células vegetales

61. ESTRUCTURA DE LOS CLOROPLASTOS DOBLE MEMBRANA: externa lisa interna replegada Separadas por un espacio intermembrana

62. ESTRUCTURA DE LOS CLOROPLASTOS II 2. ESTROMA o sustancia de relleno donde se encuentran: A- TILACOIDES sáculos aplanados que se apilan formando granas Cada sáculo está rodeado por dos membranas, las lamelas

63. ESTRUCTURA DE LOS CLOROPLASTOS III LAMELA EXTERNA con cuantosomas (partículas fotosintéticas que contienen clorofila) - LAMELA INTERNA con partículas plurienzimáticas que contienen las enzimas que intervienen en la fotosíntesis

64. ESTRUCTURA DE LOS CLOROPLASTOS IV B- ADN plastidial C- RIBOSOMAS

65. FUNCIÓN DE LOS CLOROPLASTOS FOTOSÍNTESIS Transformación de energía solar en energía química útil para la célula

66. ESQUEMA DE LA FOTOSÍNTESIS

67. ESQUEMA DE LA FOTOSÍNTESIS

68. CITOCENTRO Exclusivo de las células animales ESTRUCTURA 2 CENTRIOLOS: Cilindros dispuestos perpendicularmente CENTROSFERA: Espacio citoplasmático alrededor de los centríolos ÁSTER: Fibras que rodean a la centrosfera

69. CENTRIOLOS CENTRIOLOS: Formados por microtúbulos agrupados de 3 en 3 ( tripletes) - posee 9 tripletes - dispuestos de manera radial - unidos por unos puentes Cada centríolo:

70. CITOCENTRO FUNCIÓN Formación del huso mitótico durante la mitosis Formación de microtúbulos del citoesqueleto Formación de cilios y flagelos

71. MICROTÚBULOS Y MICROFILAMENTOS F ormaciones tubular es o filamentosa s situadas en el citoplasma de casi todas las células Aparecen aislados o asociados con centríolos, cilios y flagelos C ompuestos por proteínas ( tubulinas ) que tienen la capacidad de contraerse

72. MICROTÚBULOS Y MICROFILAMENTOS - Intervienen en el movimiento : celular primitivo del citoplasma celular de sustancias de vesículas dentro de las células - Soporte esquelético FUNCIONES

73. MICROTÚBULOS Y MICROFILAMENTOS Los MICROFILAMENTOS son estructuras semejantes a los microtúbulos F ormados por distintos tipos de proteínas, de las cuales las más conocidas son la actina y la miosina, que se encuentran en el músculo. Estas estructuras son las responsables de la contracción muscular. Las fibras de actina y de miosina se deslizan unas sobre otras, al tiempo que rompen al ATP, y con su energía producen el acortamiento de las fibras y de las células que las contienen.

74. CILIOS Y FLAGELOS Orgánulos vibrátiles permanentes Se forman a partir de los centríolos

75. CILIOS Y FLAGELOS Estructura similar: 9 pares de microtúbulos que rodean a un par central, todo ello rodeado por una membrana

76. CILIOS Y FLAGELOS CILIOS – cortos y numerosos FLAGELOS – Largos y escasos

77. CILIOS Y FLAGELOS FUNCIÓN En las células móviles - permiten el desplazamiento de las células en el medio en el que viven En las células fijas - provocan corrientes a su alrededor

78. VACUOLAS Vesículas bastante grandes En células vegetales pueden ocupar más del 90% del volumen celular

79. VACUOLAS Almacenan sustancias Algunas tienen funciones digestivas, de transporte o de reserva

80. EL NÚCLEO Consta de: • Membrana nuclear • Nucleoplasma • Nucleolo • Cromatina Es el centro de control de la célula

81. MEMBRANA NUCLEAR Doble y atravesada por poros Los poros son grandes y permiten la comunicación del interior con el citoplasma Pueden existir desde unos pocos a miles La membrana externa se continúa con algunas membranas del citoplasma

82. El Nucleoplasma es el líquido interno del núcleo

83. NUCLEOLO Son masas densas y esféricas formados por dos zonas: una fibrilar y otra granular - La fibrilar es interna y contiene ADN - La granular rodea a la anterior y contiene ARN y proteínas Intervienen en la producción de ribosomas Pueden existir uno o varios

84. CROMATINA Y CROMOSOMAS Cromatina se observa en la interfase Durante la división celular se organiza en cromosomas CROMATINA - Masa granulosa dispersa en el nucleoplasma Formada por ADN y proteínas Contiene la información genética de la célula

85. ESTRUCTURA DE UN CROMOSOMA Cromosoma antes de la replicación Cromosoma después de la replicación Disposición de la doble cadena en un cromosoma Brazo corto Centrómero Brazo largo

86. CROMOSOMA E s una molécula de ADN muy larga que contiene una serie de genes. Un cromosoma metafásico está formado por dos cromátidas idénticas en sentido longitudinal. Están unidas a través del centrómero . En cada una de ellas hay un nucleofilamento de ADN replegado idéntico en ambas cromátidas. También se aprecia un cinetócoro (centro organizador de microtúbulos ) formados durante la mitosis que ayudan a unir los cromosomas con el huso mitótico .

87. DEL ADN AL CROMOSOMA 1 : molécula de ADN, 2 : ADN unido a proteínas globulares formando una estructura "collar de perlas" , formado por la repetición de unidades ( nucleosomas) . 3 : Estructura de orden superior (solenoide). 4 : aumenta el empaquetamiento formándose la fibra de cromatina. 5 : mayor espiralización y compactación se forman un denso paquete de cromatina, que es en realidad, un cromosoma.

88. El total de la información genética contenida en los cromosomas de un organismo constituye su genoma. - Todas las especies de seres vivos tienen un número fijo de cromosomas que los caracterizan. - En el hombre existen 23 parejas de cromosomas (46 en total) - Todas las células del hombre (excepto las reproductoras) tienen 2 juegos de 23 cromosomas cada uno (2n cromosomas) (son diploides) - Cada juego contiene toda la información necesaria para formar las biomoléculas que forman parte de su cuerpo

89. DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL

90. CÉLULA VEGETAL CÉLULA ANIMAL - Además de membrana plasmática PARED CELULAR de celulosa - Sólo membrana plasmática - Con PLASTOS entre los que destacan los cloroplastos donde se realiza la fotosíntesis - Formas prismáticas - Formas muy diversas: alargadas globulares, etc . - Sin Plastos

91. CÉLULA VEGETAL CÉLULA ANIMAL - No posen centriolos - Con CENTRIOLOS, por lo que pueden presentar cilios y flagelos - Núcleo central - Núcleo, citoplasma y orgánulos en la periferia - Si existen vacuolas son pequeñas - Una gran vacuola central