Download Biología. 2º Bachillerato. Tema 5b: La célula eucariótica

Tema Vb): LA CÉLULA EUCARIOTA
Descubrimiento y Teoría Celular
Técnicas citológicas
Características generales
Estructura y función:
Membrana
Citoplasma
Núcleo
Pared celular
Membrana (glucocáliz)
hialoplasma
microfilamentos
citoesqueleto
filamentos intermedios
sin membrana
microtúbulos
centríolos y cilios y flagelos
ribosomas
Citoplasma
centrosoma
retículo endoplasmático
aparato de Golgi
lisosomas
con membrana
vacuolas
peroxisomas
mitocondrias
plastos (cloroplastos)
Núcleo celular:
membrana nuclear
Interfásico
nucleoplasma
nucléolo
cromatina
En división: cromosomas
La célula
R. Hooke, 1665
A. van Leeuwenhoek, 1673
Matthias Schleiden (botánico), 1838
Acuñó el término célula.
Primer microscopio
Generación espontánea
Theodor Schwann (zoólogo), 1839
R. Virchow, 1855
E. Strasburger, 1879
“omnis cellula e cellula”
“omnis nucleus e nucleo”
R. Brown, 1883
Santiago Ramón y Cajal,
Observó el núcleo
Teoría neuronal
Teoría Celular
1. Todos los organismos están compuestos por una o más células
2. La célula es la unidad anatómica, fisiológica y genética de los
seres vivos.
Técnicas citológicas I
Microscopía
El ojo humano tiene un poder de resolución de 0,1 mm.
Óptico (hasta 2000X): poder Microscopio electrónico (hasta
de resolución 0,2 μm.
2.000.000X): la fuente no es luz como
Manipulación:
Fijación, inclusión (ceras,
criostatos, ...), microtomos,
tinción definitiva y montaje.
Tipos: microscopios de
contraste de fases,
microscopía de
fluorescencia, ...
en el óptico, sino un haz de
electrones.
Manipulación: ver óptico.
Tipos: M. E. de transmisión, de
barrido, de efecto túnel y de fuerza
atómica.
Técnicas citológicas II
1. Cultivo in vitro.
2. Técnicas inmunocitoquímicas: anticuerpos y marcadores
fluorescentes.
3. Fraccionamiento:
•
Cultivo o muestra
•
Homogeneización: trituración, acción con detergentes, ...
•
Centrifugación y ultracentrifugación (S: Svedberg)
La célula. Características
Tamaño: vegetales (20 a 50 μm) > animales (10 a 20 μm) > bacterias
(5 μm). Existen excepciones, yema de huevo, algunas neuronas,
micoplasmas.
Forma: las células libres son normalmente esféricas. En estado
natural dependen de las presiones ejercidas por las células
colindantes y fundamentalmente de la función.
Los microorganismos unicelulares tienen una gran variedad de
formas.
Organización celular:
•Procariótica: sin núcleo y sin orgánulos membranosos. Moneras.
•Eucariótica: en el resto de los seres vivos.
La célula eucariótica. Estructura general
Envueltas
Citoplasma
Núcleo
Membrana Citoesqueleto:
Orgánulos
Membrana
plasmática microfilamentos, con membrana sin membrana
nuclear
filamentos
Retículo
Cubierta de
Centríolos Nucleoplasma
intermedios y
endoplasmático,
secreción:
microtúbulos
(cilios y
Vacuolas,
glucocáliz,
flagelos),
Aparato de
Nucléolo
pared
Golgi,
Ribosomas
celulósica
pared no
celulósica
Citosol
Lisosomas,
Peroxisomas,
Mitocondrias
Plastos.
Cromatina
(cromosomas)
Membrana plasmática
Composición química: varía de unas células a otras e incluso entre la
cara interna y externa. Generalidades:
•Lípidos: fosfolípidos, colesterol y glucolípidos.
Todos anfipáticos.
90%
•Proteínas: dominio transmembrana.
•Glúcidos: oligosacáridos (glucolípidos y glucoproteínas).
•Iones y agua.
Estructura: Robertson, 1959 “sandwich”. Unidad de membrana.
Dawson y Danielli sitúan las proteínas al exterior en sendas capas.
Singer y Nicolson, 1971 “modelo del mosaico fluido”.
Membrana plasmática. Características
Fluidez: debido a los lípidos según la longitud de los ácidos grasos y
la cantidad de dobles enlaces (saturación). Desplazamiento lateral,
giratorio y por el proceso de “flip-flop”. El colesterol interfiere
entre las cadenas de ácidos grasos produciendo rigidez e
impidiendo la agregación y consiguiente solidificación.
Proteínas:
1. Intrínsecas o integrales (70%): transmembrana. Polaridad de las
cadenas. Muchas son glucoproteínas.
2. Extrínsecas o periféricas: hidrosolubles; unidas levemente a las
unidades lipídicas.
La membrana plasmática I
Membrana plasmática. Funciones
Estructural: aísla del medio. Gran elasticidad. Autosellado. Puede
presentar deformaciones temporales (seudópodos) y permanentes
(cilios y flagelos, microvellosidades, ...)
Intercambio de sustancias (siguiente diapositiva)
Transferencia de información: funciones de relación. Señales
hidrosolubles y liposolubles (receptores de membrana y proteínas de
transporte, transducción). Secreción.
Identidad celular: proteínas de histocompatibilidad. Marcadores de
membrana responsables de la unión de virus, toxinas, ...
Adhesión celular: más adelante.
Membrana. Intercambio de sustancias I
Transporte:
1. Pasivo (no requiere energía, diferencia de concentración o de
carga):
•
Ósmosis
•
Difusión :
simple: sustancias de bajo peso molecular (O2, CO2,
...) o lipófilas.
mediada: requieren la acción de proteínas que
reconocen las sustancias específicamente. Se utiliza
para moléculas de pequeño tamaño (aminoácidos,
azúcares sencillos, iones, ...). Pueden ser de dos tipos:
permeasas y proteínas de canal.
La membrana plasmática II
La membrana plasmática II
La membrana plasmática II
Membrana. Intercambio de sustancias II
La membrana plasmática II
La membrana plasmática II
La membrana plasmática II
Funciones de las vesículas
1. Adquisición de nutrientes de gran tamaño.
2. Almacenamiento de sustancias de reserva.
3. Incorporación de toxinas, virus, bacterias, células viejas o
lesionadas y restos celulares.
4. Transcitosis.
5. Defecación celular.
6. Secreción.
7. Regeneración de membranas.
Membrana plasmática. Uniones celulares.
Unión de las células entre sí o entre la célula y la matriz extracelular.
Tienen importancia para funcionamiento de tejidos, desarrollo
embrionario, coagulación, etc.
Existen muchas proteínas pero las más significativas son las
integrinas y las cadherinas, selectinas y homólogas a
inmunoglobinas. Se unen al citoesqueleto y a la matriz.
Uniones de oclusión o estancas: entre las dos
membranas. Intestino.
Bandas de adhesión. actina
Uniones celulares: Uniones de anclaje: Desmosomas
Hemidesmosomas.
Uniones comunicantes: plasmodesmos o
uniones tipo “gap”
La membrana
plasmática II
Glucocáliz
Pared celular. Sólo en células vegetales.
Hialoplasma o citosol
Medio interno de la célula donde se hallan inmersos todos los
orgánulos.
Composición: fundamentalmente H2O (85%) como disolvente y
todas las demás biomoléculas (orgánicas e inorgánicas) disueltas o en
suspensión. La distribución es heterogénea; fases de sol y gel.
Se han detectado dos estructuras:
1. Estructuras granulares: generalmente como almacén de
sustancias lipídicas, polisacáridos (glucógeno), etc.
2. Estructuras fibrosas: citoesqueleto.
Citoesqueleto
Citoesqueleto:
Centríolos
Cilios y flagelos
Ribosomas
Retículo endoplasmático
Aparato de Golgi
Aparato de Golgi
Descrito por Camilo Golgi en 1898. Técnicas especiales (artefactos).
Estructura: sáculos aplanados (4 o 5 unidades) y vesículas. Dictiosoma: cada
grupo de sáculos apilados. El número de dictiosomas varía de unas células a otras.
Abundan en células secretoras.
Cara “cis” próxima al RER y cara “trans” más cercana al exterior de la célula.
Funciones:
1.
fabricación de polisacáridos (hemicelulosa, pectinas, etc.).
2.
se realiza o completa la glucosilación de lípidos y proteínas (proceden del RER
que entran por la cara cis) que se liberan (por la cara trans) dentro o en la
membrana de vesículas.
3.
sulfatación y fosforilación de glúcidos.
4.
selección, clasificación y distribución de proteínas.
5.
reciclado de proteínas que no son de secreción, de aquellas que son del RER
que deben recuperarse. Ruta de retorno.
6.
renovación y mantenimiento de las membranas.
7.
formación del fragmoplasto en la división celular de células vegetales.
Relaciones núcleo, ribosomas, retículo
endoplasmático y aparato de Golgi...
Lisosomas
Vacuolas
Peroxisomas
Descritas por Rhodin en 1950 y nombradas por de Duve en 1965.
Vesículas que contienen enzimas donde destacan oxidasas y catalasas.
Funciones: oxidación.
1. Reacciones oxidativas (O2 como aceptor de H).
Una de las reacciones más importantes, es la degradación de ácidos
grasos (β-oxidación). Sólo producen calor, mientras que la energía en
la mitocondria se acumula. Más adelante veremos que se les
considera anteriores a mitocondrias.
Reacción de gluconeogénesis: formación de glúcidos a partir de otros
productos del metabolismo. Especialmente importante en los
glioxisomas, presentes en semillas, que transforman grasas en
azúcares para obtener la energía necesaria para germinar.
Mitocondrias
Mitocondrias. Estructura
Doble membrana:
Una externa lisa con canales formados por porina para el paso de
sustancias y enzimas para sintetizar lípidos.
Otra interna plegada (crestas mitocondriales). Contiene fosfolípidos
especiales (cardiolipinas), proteínas transportadoras: cadena
respiratoria y partículas F con enzimas ATP sintetasas donde se
transforma la energía en ATP.
Entre ambas existe un espacio de 100 A denominado espacio
intermembranoso.
El interior se denomina matriz mitocondrial. Donde encontramos:
ribosomas 70 S (mitorribosomas); una o varias moléculas de ADN
mitocondrial (circular y no asociado a proteínas); gránulos densos
(lipoproteínas); todo ello en un medio acuoso donde existen todo tipo
de biomoléculas.
Mitocondrias. Funciones
1. Respiración aerobia. Produce energía acumulada en forma de
ATP. “centrales energéticas de la célula”. Para ello se realizan el
ciclo de Krebs, la β-oxidación y el transporte de electrones
acoplado a la fosforilación oxidativa.
2. Tienen todos los componentes para formar su ADN y sus
proteínas, aunque han perdido la capacidad de sintetizar algunas
proteínas, debido a que las toman de la célula.
3. Las mitocondrias pueden dividirse por segmentación o por
bipartición.
Carácter semiautónomo de las mitocondrias.
“Teoría endosimbionte” de L. Margulis.
Plastos
Cloroplastos. Estructura
Doble membrana externa, ambas lisas.
Espacio interior llamado Estroma. Disolución coloidal formado por
agua, moléculas orgánicas como ADN circular no unido a proteínas e
inorgánicas. Contiene granos de almidón, gotas lipídicas etc.
Presenta como únicos orgánulos ribosomas 70 S.
Los plastos son también semiautónomos. No sintetizan todas sus
proteínas porque han perdido la capacidad. Se reproducen.
En el estroma hay, además, tres estructuras:
•Lamelas: estructuras membranosas que atraviesan el cloroplasto
paralelas al eje mayor.
•Tilacoides: vesículas planas discoidales.
•Grana: apilamientos de tilacoides.
Cloroplasto. Función
El tilacoide presenta en su membrana cuantosomas (partículas que
sobresalen. Muestra también dos tipos de partículas que contienen
pigmentos (clorofilas, carotenos, etc.) y captan la energía lumínica:
1. fotosistema FsI: partícula esférica y pequeña.
2. fotosistema FsII: partícula ovoide mayor.
Función: fotosíntesis. Consta de dos etapas: fase lumínica que ocurre
en los tilacoides (membrana) y fase oscura (estroma).
Teoría endosimbionte: plastos, mitocondrias y probablemente
peroxisomas (L. Margulis). Originariamente, estos orgánulos fueron
seres procariotas
Núcleo
Núcleo interfásico
Normalmente en el centro de la célula.
Generalmente esférico aunque puede presentar otras formas.
Tamaño: es variable. Lo importante es la relación
nucleocitoplásmica.
Número: la mayoría de las células son uninucleadas. También
existen células plurinucleadas: plasmodios (divisiones sin citocinesis)
o sincitios (fusión de células uninucleadas)
El núcleo interfásico consta de:
•Envoltura nuclear.
•Carioplasma.
•Nucléolo.
•Cromatina.
Núcleo: membrana nuclear
Carioplasma y Nucléolo
Carioplasma y Nucléolo
Carioplasma, también llamado cariolinfa, nucleoplasma y jugo
nuclear: Sistema coloidal formado por agua, nucleótidos, ácidos
nucleicos, aminoácidos, proteínas y en menor cantidad otras
biomoléculas. Aquí se produce la duplicación y la transcripción. Hay
autores que afirman que también existe traducción.
Nucléolo: cuerpo esférico. Pueden existir en una célula 1, 2 y
excepcionalmente muchos.
Se pueden distinguir tres zonas:
•Centro fibrilar poco denso: cromatina condensada. No hay transcripción.
•Componente fibrilar denso: ADN transcribiéndose a ARNr
•Componente granular: ARNt y proteínas (precursores de ribosomas).
Función: síntesis de ribosomas. Contiene los genes llamados
organizadores nucleolares que producen los ARNr 45S.
Cromatina
Conjunto de fibrillas de ADN asociado a proteínas (nucleoproteínas)
Tipos:
heterocromatina (10%): cromatina condensada (inactiva). Se
encuentra próxima al nucléolo y la lámina nuclear.
eucromatina: cromatina difusa (activa, transcribe y replica).
Estructura molecular:
histonas: 4X2 (H2A, H2B, H3 y H4) y ADN helicoidal (dos
vueltas) forman el Nucleosoma. Dos nucleosomas se unen por
el ADN espaciador. Por este se unen a otras proteínas no
histónicas (reguladores, factores de transcripción). Con H1 se
pliega más y continúa hasta constituir cromosomas.
Función: duplicar y repartir el material genético (autoperpetuación)
y transcribir el ARN para formar proteínas que realizan la función
en la célula (dirección)
Cromatina
Núcleo en división
Desaparece la estructura nuclear, se condensa la cromatina y se
forman los cromosomas (aparecen como entidades separadas).
Cromosomas
Forma: se estudia durante la metafase de mitosis.
Cromátidas (también llamadas hermanas): 2 por cromosoma.
Ambas tienen idéntica información.
Centrómero: región que mantiene unidas cromátidas
hermanas. Cinetócoro: complejo proteico en forma de disco y
es donde se une el cromosoma al huso acromático o mitótico.
Constricción secundaria (no siempre): no tienen centrómero
ni cinetócoro. Uno corresponde al organizador nucleolar.
Puede aparecer, tras estas constricciones una estructura
esférica conocida como satélite.
Telómero: extremos de cada cromátida.
Cromosomas. Estudio
Brazos cromosómicos: las dos fracciones en las que divide el
centrómero al cromosoma.
Tipos morfológicos de cromosomas (según longitud de los brazos):
Metacéntricos: brazos iguales.
Submetacéntricos: brazos ligeramente desiguales.
Acrocéntricos: brazos diferentes.
Telocéntricos: centrómero casi en el extremo.
Bandeado cromosómico: cada cromosoma presenta un patrón.
G (oscuras): genes facultativos. Se replican temprano en las células
donde se activan.
R (claras): genes constitutivos activos. Primeros en duplicarse.
Cariotipo.
Cromosomas
Cromosomas. Leyes
1. Ley de la constancia numérica: todos los individuos de la misma
especie tienen el mismo número de cromosomas.
2. Ley de las parejas de cromosomas homólogos. Haploide (n),
diploide (2n). Los gametos son siempre haploides. Hay individuos
que tienen un par de cromosomas no homólogos y se conocen
como cromosomas sexuales o heterocromosomas; el resto de los
cromosomas de estos individuos se denominan autosomas.
3. Ley de la individualidad de los cromosomas. Son individuales
durante todo el ciclo celular.