La célula. Diferencias fundamentales entre células procarióticas y eucarióticas

BIOLOGÍA.

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1.

CONCEPTO DE CÉLULA

CLÁSICAMENTE:
“unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos”
BIOLOGÍA MOLECULAR:
“organismo en el que las acciones integradas de los genes
producen grupos de proteínas, que junto con otras moléculas
constituyen estructuras características que llevan a cabo
actividades relacionadas con la cualidad de la vida: crecer,
reproducirse, responder a estímulos y comunicarse con su
entorno”
Virus?????????


La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos:
membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN).
Posee la capacidad de realizar tres funciones vitales: nutrición,
relación y reproducción.
La célula es la unidad más simple conocida, lleva a cabo esas tres
funciones vitales por sí misma, es decir, sin necesidad de otros
seres vivos.

Los virus, aunque considerados por algunos autores como seres
vivos, precisan invadir a una célula viva para conseguir la
reproducción, por lo tanto no son la forma más simple de vida
autónoma. Deben ser considerados como materia viva, pero son
una forma de vida acelular.

TEORÍA CELULAR. ANTECEDENTES Y
DESARROLLO.
MOMENTO CULMINANTE: TEORÍA
CELULAR.


PRIMEROS APORTES
ROBERT HOOKE
Los primeros conocimientos sobre la célula datan de
1665, fecha en que Robert Hooke publicó los resultados
de sus observaciones sobre tejidos vegetales realizadas
con un microscopio de 50 aumentos construido por él
mismo.
Este investigador fue el primero que, al ver en esos
tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de
un panal, llamó a esas unidades de repetición células
(del latín cellulae=celdillas). Pero Hooke sólo pudo
observar células muertas por lo que no pudo describir
las estructuras de su interior.

 Contemporáneo

de Hooke, Van
Leeuwenhoek construyó un microscopio
de 200 aumentos. Con él visualizó
pequeños organismos vivos del agua de
una charca y pudo ver por primera vez
protozoos, levaduras, espermatozoides,
glóbulos rojos de la sangre, etc.


 Schleiden

y Schwann SXIX.
“CADA CÉLULA ES UNIDAD ESTRUCTURAL
Y FUNCIONAL DE LOS SERES VIVOS”
- VIRCHOW: TODA CÉLULA PROCEDE DE
OTRA CÉLULA PREEXISTENTE.


POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR.
1.

TODOS LOS ORGANISMOS SE ENCUENTRAN FORMADOS
POR UNA O MÁS CÉLULAS

2.

LA CÉLULA ES LA UNIDAD ANATÓMICA = ESTRUCTURAL Y
FISIOLÓGICA = FUNCIONAL DE LOS SERES VIVOS.

3.

TODA CÉLULA PROCEDE POR DIVISIÓN DE OTRA YA
EXISTENTE.

4.

EL MATERIAL HEREDITARIO QUE CONTIENE LAS
CARÁCTERÍSTICAS GENÉTICAS DE UNA CÉLULA PASA DE
LA CÉLULA MADRE E LA HIJA.




ACEPTACIÓN DE LA TEORÍA CELULAR.
RETICULARISTAS: TEJIDO NERVIOSO NO ESTABA
FORMADO POR CÉLULAS INDEPENDIENTES.
CÉLULAS NERVIOSAS FORMABAN UNA RED:
GOLGI.
SANTIAGO RAMÓN Y CAJAL: 1906. PREMIO NOBEL
DE MEDICINA. UNIVERSALIDAD A TEORÍA CELULAR.
INDIVIDUALIDAD A LA NEURONA.

 EL

USO DEL MICROSCOPIO PERMITIÓ
DIFERENCIAR ENTRE CÉLULAS
EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS.

 PERO

LOS MECANISMOS
MOLECULARES BÁSICOS SON LOS
MISMOS, POR LO QUE PROCEDEN DE
UN ANTECESOR COMÚN. (LUCA)

 EL

COMIENZO DE LA VIDA.

TIERRA: 4500 M.a.
VIDA: 3800 M.a.
Cómo apareció: Especulaciones, ya que
las condiciones de la atmósfera primitiva
no son reproducibles en un laboratorio.

EXPERIENCIAS PARA DAR EXPLICACIÓN A CÓMO SE FORMÓ
LA VIDA.
1922, OPARIN Y ALDANE: HIPÓTESIS SIMULTÁNEAMENTE,
DONDE LAS MÓLECULAS ORGÁNICAS PODRÍAN FORMARSE
CON LOS GASES DE LA ATMÓSFERA, QUE REACCIONARÍAN
ENTRE SÍ GRACIAS A LA RADIACIÓN SOLAR.
CAEN A LOS OCÉANOS FORMANDO EL CALDO O LA SOPA
NUTRITIVA.
FORMAN AGREGADOS O COACERVADOS: COLOIDES
PROTEICOS. POCO EXPLICADO AUTOSÍNTESIS Y
METABOLISMO.


MILLER Y UREY. (Años 50) S.XIX
Confirmaron las hipótesis de Oparín y Aldane en
laboratorio.
Produjo moléculas orgánicas, reproduciendo las
condiciones de atmósfera primitiva.
Con descarga eléctrica.

 LAS

PRIMERAS CÉLULAS.

El siguiente paso es la formación de
macromoléculas.
Calentando a.a. se polimeralizaban.
COOPER: Pero para que una macromolécula
pudiera estar implicada en procesos vitales
tendría que tener capacidad de autoreplicarse,
sólo esta podría reproducirse y evolucionar.

De las macromoléculas sólo los ÁCIDOS
NUCLEICOS son capaces de
autorreplicarse.
Altman y Cech: demostraron que el ARN es
capaz de servir de molde para catalizar su
propia replicación.
RIBOZIMA

W. Gilbert: Mundo de ARN.
Primera célula: membrana compuesta por
fosfolípidos y ARN autorreplicativo.
ARN constituyó el primer sistema genético


TEORÍA DEL ENDOSIMBIONTE
WOESE. ANTEPASADO COMÚN.
PROTOBIONTE
POSTERIORMENTE SURGIRÍAN CÉLULAS PROCARIÓTICAS.
Y ÉSTAS EVOLUCIONAN A LAS EUCARIÓTICAS.
MARGULIS. ENUNCIA LA TEORÍA DEL ENDOSIMBIONTE


3. TIPOS DE ORGANIZACIÓN
CELULAR
DOS GRANDES GRUPOS:
CÉLULAS PROCARIÓTICAS (carecen de
verdadero núcleo).
CÉLULAS EUCARIÓTICAS.


CÉLULAS PROCARIÓTICAS
DOS PHYLA (plural de phylum):
1.

ARQUEOBACTERIAS
(EXTREMÓFILAS).

2.

EUBACTERIAS.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

PARED CELULAR: COMPOSICIÓN
VARIABLE.
CÁPSULA O GLUCOCALIX: GLUCÍDICA. LA
RODEA.
CITOPLASMA CON RIBOSOMAS
NUCLEOIDE: ADN SIMPLE
MESOSOMAS: PLEGAMIENTOS DE
MEMBRANA.
FLAGELOS
PILI: INTERCAMBIO GENÉTICO.
FIMBRIA: ADHERENCIA.

FORMAS DE CÉLULAS
PROCARIÓTICAS


CÉLULAS EUCARIÓTICAS
Más complejas que procarióticas.
Diferencias con procarióticas:
Poseen núcleo, orgánulos citoplasmáticosy
citoesqueleto


 Compartimentación:

Gracias a los
orgánulos, tienen lugar actividades
metabólicas concretas en lugares
concretos.

 Polaridad:

Ordenación específica de
orgánulos en la célula (No en células
sanguíneas).

ORGÁNULOS COMUNES EN CÉLULAS EUCARIÓTICAS ANIMALES Y
VEGETALES:
1.

MITOCONDRIAS: METABOLISMO OXIDATIVO, SÍNTESIS DE ATP.

2.

LISOSOMAS Y PEROXISOMAS: DIGESTIÓN DE MACROMOLÉCULAS.

3.

CITOESQUELETO: RED DE FILAMENTOS. DA FORMA A LA CÉLULA,
DISTRIBUYE ORGÁNULOS, VESÍCULAS INTRACELULARES.

4.

NÚCLEO: ADN

5.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Y COMPLEJO DE GOLGI: TRANSPORTE DE
PROTEÍNAS Y SÍNTESIS DE LÍPIDOS.

6.

MEMBRANA PLASMÁTICA.

CÉLULA VEGETAL
 CLOROPLASTOS:
 PARED

Fotosíntesis.

CELULAR: EXOESQUELETO.

 VACUOLAS:

Almacenamiento.


CÉLULA ANIMAL
 CENTROSOMA:

Centro organizador de

microtúbulos.


4. FORMA Y TAMAÑO DE LAS
CÉLULAS
Presentan diversidad morfológica.
 Depende

de estirpe celular, su edad y su

función.
 Depende

de su situación: libre, en tejidos
o en cultivo.

MORFOLOGÍA DE CÉLULAS
ANIMALES


TEJIDO EPITELIAL


TEJIDO MUSCULAR


TEJIDOS CONJUNTIVOS


TEJIDO NERVIOSO


MORFOLOGÍA DE CÉLULAS
VEGETALES


TEJIDO PARENQUIMÁTICO

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TEJIDOS CONDUCTORES


TEJIDOS SECRETORIOS

Eliminación de sustancias

TAMAÑO CELULAR
Microscópico.
Es el de su soma: territorio nuclear.
Diámetro medio entre 10 y 100 micrómetros.
Diferencia de tamaño entre seres vegetales y animales es
por el número de células, no por el tamaño de éstas.
Mayor tamaño: Óvulo de avestruz.

5. EL NÚCLEO
Orgánulo celular presente sólo en células
eucarióticas
Contiene el ADN.
Lugar donde se produce su replicación.


 Su

aspecto depende del momento
nuclear:

-

Núcleo interfásico: Célula no está en fase
de división.

-

Núcleo mitótico: Se diferencian
cromosomas.

COMPONENTES DEL NÚCLEO
 ENVOLTURA

NUCLEAR: Doble

membrana.
 MATRIZ

NUCLEAR O NUCLEOPLASMA:
cromatina (ADN y proteínas asociadas).

 NUCLEOLO:

se sintetiza ARN ribosómico.


CARACTERÍSTICAS DEL
NÚCLEO


FORMA
 Esférica,

Ovalada, Polilobulada


TAMAÑO

 10

% DEL VOLUMEN CELULAR.


POSICION
 DEPENDE

DE CADA CÉLULA:

CENTRAL: EMBRIONARIAS.
LATERAL: ADIPOSAS.
SECRETORAS: BASALMENTE

NÚMERO
 SUELE

HABER UNO POR CÉLULA.

 EXCEPCIONES:
-

ERITROCITOS: NO PRESENTAN NÚCLEO.

-

PARAMECIO: DOS NÚCLEOS.
MACRONÚCLEO Y MICRONÚCLEO.

6. ENVOLTURA NUCLEAR.
Límite entre citoplasma y núcleo de
células eucarióticas.
Se trata de una DOBLE MEMBRANA
CON ESPACIO INTERMEMBRANOSO.


ENVOLTURA NUCLEAR.
1.
-

MEMBRANA NUCLEAR EXTERNA.
RIBOSOMAS ADOSADOS.
UNIDA AL R.E. LISO O RUGOSO.

2. ESPACIO PERINUCLEAR O INTERMEMBRANOSO.
3. MEMBRANA NUCLEAR INTERNA.
ASOCIADO A ELLA: LÁMINA FIBROSA O CORTEZA
NUCLEAR. Son polipéptidos. Anclaje a cromatina.

POROS NUCLEARES


En todos los núcleos las dos membranas de la envoltura
nuclear se fusionan dando lugar a poros nucleares.



Son CANALES ACUOSOS que regulan el intercambio
de moléculas entre núcleo y citosol.



Permiten circulación libre de moléculas hidrosolubles.



Macromoléculas como el ARN o proteínas:
MECANISMO DE TRANSPORTE ACTIVO.



Cantidad de poros es variable. Según actividad
transcripcional

ESTRUCTURA DEL COMPLEJO
PORO NUCLEAR


Los poros son estructuras complejas: COMPLEJO DE
PORO.



Constituido por un anillo o estructura cilíndrica
proyectado a la cara citoplasmática y nucleoplasmática.



8 partículas proteicas dispuestas en octógono:
NUCLEOPROTEINAS



Asociado a ellas: DIAFRAGMA, que reduce la luz del
poro

7. CROMATINA
 Estructura

empaquetada y compacta de
ADN asociada a proteínas y que se
encuentra en núcleo.

 Se

tiñe con facilidad: colorantes básicos.

 TIPOS.


CARACTERÍSTICAS
 La

cromatina consta de ADN y proteínas, las
proteínas pueden ser:

- HISTONAS: Básicas. H1, H2A, H2B, H3, H4.
- NO HISTONAS: muy abundante. La mitad
corresponde a encimas implicadas en
replicación, transcripción y regulación del ADN.

ULTRAESTRUCTURA
Problema del empaquetamiento del ADN.
La unión del ADN con un octámero de 8
histonas forma el NUCLEOSOMA.
Aspecto de collar de cuentas.
El LINKER une un cromosoma a otro.

 Cada

nucleosoma consta de un núcleo o
platisoma y un filamento de ADN que lo rodea.

 La

HISTONA H1 une los nucleosomas:
CROMATOSOMA.

 Un

nuevo plegamiento: Espirilización en 2º
grado.

 SUPERESPIRILIZACIÓN:

Momento de
comenzar MITOSIS, donde cromatina se
compacta formando cromosomas

 VIDEO


8. 1. NUCLEOPLASMA
 CITOPLASMA

O MATRIZ NUCLEAR.

 Contiene

material cromatínico (ADN y
proteínas) como el no cromatínico
(proteínas).


8. 2. NUCLEOLO
 Orgánulo

redondeado, no posee
membrana.

 Formado

por ADN, ARN y proteínas.

 Función:

Síntesis de ARN RIBOSÓMICO.

 Desaparece

durante la mitosis.

CROMOSOMAS
Representan la máxima compactación de la
cromatina.


ESTRUCTURA DEL
CROMOSOMA METAFÁSICO.
2

cromátidas paralelas entre sí. Resultado
de la duplicación del material genético.

 Se

unen por el CENTRÓMERO.


CENTRÓMERO
 Divide

a cromosoma en dos brazos.

A

ambos lados se sitúa el CINETOCORO.
(Estructura proteica desde donde se
sintetizan los microtúbulos).


CONSTRICCIÓNES
SECUNDARIAS

 Zonas

más estrechas.

 Relacionadas

con formación del nucleolo.


TELÓMEROS

 Estructuras

protectoras situados en los
extremos del cromosoma.

 Evitan

nucleasas.
 Evitan fusión de los extremos.

BANDAS

 Segmentos

de cromatina que se colorean
con diferente intensidad.


TIPOS DE CROMOSOMAS
 En

función de los índices de proporcionalidad
(i.p.b e i.p.c) y el lugar que ocupa el centrómero:

 METACÉNTRICO:

Medial, forma de V, brazos

iguales.
 SUBMETACÉNTRICO: Submedial, L., un brazo
ligeramente mayor.
 ACROCÉNTRICO: subterminal, un brazo muy
largo y otro muy corto.
 TELOCÉNTRICO: Único brazo.

NÚMERO
 n:

es constante para todas las células del
organismo.

 La

mayoría de organismos animales y
vegetales son diploides (2n)

 Cromosomas

forman parejas de
HOMÓLOGOS: Información genética para
los mismos caracteres.

 EL

número de cromosomas no guarda
relación con el nivel evolutivo alcanzado.

 Conjunto

de todos los cromosomas de la
célula: CARIOTIPO.


TIPOS DE CROMOSOMAS
1.

CROMOSOMAS SOMÁTICOS O
AUTOSOMAS: comunes en ambos
sexos.

2.

CROMOSOMAS SEXUALES O
GONOSOMAS: determinan el sexo.


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