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ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Nombre del Alumno/a: Melany Mera B. Fecha: 29/05/2016 Asignación No: 8 Tema: Estructura y Función de orgánulos celulares y núcleo Retículo endoplasmático rugoso: DEFINICIÓN: Se denomina así porque lleva ribosomas ligados a la cara citosólica de sus membranas. La adhesión de los ribosomas se lleva a cabo por su subunidad mayor, mediada por la presencia de la membrana reticular, el atributo endoplásmatico o endoplásmico, refiere a aquello vinculado con el endoplasma la cual es una parte del protoplasma que se halla en una célula y rugoso, finalmente significa que tiene arrugas. ESTRUCTURA: Es un conjunto de sacos aplanados y túbulos membranosos interconectados entre sí y con la carioteca. Sus membranas están cubiertas en su superficie externa o cara citosólica por ribosomas, estando adheridos estos por su subunidad mayor. FUNCION: Las funciones del RER son: Circulación intracelular de sustancias que no se liberan al citoplasma. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Síntesis de proteínas, lo que se lleva a cabo en los ribosomas adosados a sus membranas. Canalización y procesamiento de proteínas que van a diferentes destinos dentro o fuera de la célula. Las proteínas que se producen en el RER son de varios tipos: Enzimas hidrolíticas, que van a formar parte de los lisosomas y proteínas de secreción. El RER es parte fundamental de la vía secretoria. Ajunto un link para entender mejor dicho orgánulo: https://www.youtube.com/watch?v=sNrCnKJH7xQ Retículo endoplasmático liso DEFINICIÓN: Tipo de retículo endoplásmico carente de ribosomas asociados en la superficie de la membrana. Presenta una amplia gama de funciones metabólicas especializadas, que incluyen el suministro de enzimas para la síntesis de esteroides, la detoxificación, y la degradación del glicógeno. En las células de ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 los músculos, el retículo endoplásmico liso recibe el nombre de retículo sarcoplásmico. ESTRUCTURA: El REL es una red de túbulos que se interconectan entre sí y que carece de ribosomas por no poseer riboforina. Se encuentra en el citoplasma conectado con el retículo endoplasmático rugoso que se localiza junto al núcleo Los retículos solo se encuentran en las células eucariotas. FUNCION: Interviene en procesos de detoxificación, en las membranas del RE liso hay enzimas capaces de eliminar sustancias perjudiciales para la célula, tanto si son producidas por ella misma mediante el metabolismo, para que puedan abandonar la célula y ser eliminadas al exterior por la orina o a través de la bilis. Estos procesos ocurren principalmente en el hígado. Síntesis de lípidos: en el RE liso se sintetizan la mayoría de los lípidos constituyentes de las membranas: fosfolípidos, colesterol, glucolípidos, etc. Se sintetizan hormonas esteroideas a partir del colesterol. Contracción muscular, en las fibras musculares el retículo liso libera iones de calcio acumulados en su interior, necesarios para la contracción muscular como respuesta a un estímulo nervioso https://www.youtube.com/watch?v=NHjT6SMR8E4 ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Lisosomas: DEFINICIÓN: El lisosoma es un orgánulo pequeño característico de células eucariotas. La alteración de la función de las enzimas lisosomales causa enfermedades crónico-progresivas graves. ESTRUCTURA: Tienen una estructura muy sencilla, "semejantes" a vacuolas, rodeados solamente por una membrana, contienen gran cantidad de enzimas digestivas que degradan todas las moléculas inservibles para la célula. TIPOS: Lisosomas Primarios: Son orgánulos derivados del sistema de endomembranas. Cada lisosoma primario es una vesícula que brota del aparato de Golgi, con un contenido de enzimas hidrolíticas sintetizadas en el RER en el aparato de Golgi por transporte vesicular sufren una glicosilación terminal de la cual resultan con cadenas glucídicas ricas en manosa-6-fosfato. El producto de la fusión es un lisosoma secundario. Por lo tanto, la digestión de moléculas orgánicas se lleva a cabo en los lisosomas secundarios, ya que éstos contienen a la vez los sustratos y las enzimas capaces de degradarlos. Lisosomas Secundarios: Los lisosomas secundarios tienen materiales en vías de digestión, además de enzimas. Son de mayor tamaño y contenido heterogéneo. Las enzimas lisosomales están latentes, sólo se activan por rotura de su membrana, así tendrían un sustrato sobre el que actuar. Son poco corrientes, porque no sólo resisten la acción de las hidrolasas, sino que también es impermeable tanto a las enzimas como a sus sustratos. Existen diversas formas de lisosomas ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 secundarios, según el origen de la vesícula que se fusiona con el lisosoma primario: Fago lisosomas. Se originan de la fusión del lisosoma primario con una vesícula procedente de la fagocitosis, denominada fagosoma. Se encuentran, por ejemplo, en los glóbulos blancos, capaces de fagocitar partículas extrañas que luego son digeridas por estas células. Endosomas tardíos. Surgen al unirse los lisosomas primarios con materiales provenientes de los endosomas tempranos. Los endosomas tempranos contienen macromoléculas que ingresan por los mecanismos de endocitosis inespecífica y endocitosis mediada por receptor. Este último es utilizado por las células para incorporar, por ejemplo, las lipoproteínas de baja densidad o LDL. Autofagolisosomas. Es el producto de la fusión entre un lisosoma primario y una vacuola autofágica o autofagosoma. Algunos orgánulos citoplasmáticos son englobados en vacuolas, con membranas que provienen de las cisternas del retículo endoplasmático, para luego ser reciclados cuando estas vacuolas autofágicas se unen con los lisosomas primarios. Lo que queda del lisosoma secundario después de la absorción es un cuerpo residual. Los cuerpos residuales contienen desechos no digeribles que en algunos casos se exocitan y en otros no, acumulándose en el citosol a medida que la célula envejece. Un ejemplo de cuerpos residuales son los gránulos de lipofuscina que se observan en células de larga vida, como las neuronas. La heterogeneidad de la morfología de los lisosomas contrasta con la ultra estructura relativamente uniforme de los demás orgánulos celulares. Esta diversidad es un reflejo de la amplia gama de diferentes funciones digestivas ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 mediadas por las hidrolasas ácidas, incluidas la digestión y el recambio de los constituyentes intracelulares y extracelulares, la muerte celular programada durante la embriogénesis, la digestión de los microorganismos fagocitados e incluso la nutrición celular. FUNCIÓN: Los lisosomas participan en la muerte celular. Contribuyen a la desintegración de células de desecho. No participan en el desarrollo embrionario, pero si intervienen en el proceso de diferenciación de órganos durante la ontogenia. Intervienen en la digestión de las sustancias ingeridas por endocitosis. Éstas vacían su contenido en endosomas, y la fusión de un endosoma con un lisosoma primario forma un lisosoma secundario. https://www.youtube.com/watch?v=Q4Kzdfk_Lr8 ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Vacuolas: DEFINICIÓN: Las vacuolas son estructuras celulares, muy abundantes en las células vegetales, contenidas en el citoplasma, de forma más o menos esférica u ovoidea, generadas por la propia célula al crear una membrana cerrada que aísla un cierto volumen celular del resto del citoplasma. Su contenido es fluido. Almacenan productos de nutrición o de desecho, y pueden contener enzimas lisosómicas. ESTRUCTURA: El contenido de las vacuolas es muy variable. Depende de la planta, de la célula y del estado fisiológico de la célula. A demás hay compuestos que se almacenan de forma permanente en la vacuola y otros que se intercambian periódicamente con el citoplasma. Se puede encontrar iones (K , Mg , Ca , Cl ), también ácido orgánicos, proteínas, mucílagos, heterósidos. Otras sustancias presentes en las vacuolas: Ácido oxálico: se almacena de forma permanente en la vacuola y en forma de oxalato cálcico (drusas). Acido málico: se intercambia a lo largo del día con el citoplasma, sobre todo en plantas “cam”. Glúcidos: Son sustancias que se almacenan y se recuperan masivamente según las necesidades de la célula. En la vacuola se almacenan siempre de forma soluble. Llaman la atención como glúcidos la sacarosa y la inulina La sacarosa juega un papel fundamental como sacárido de transporte en la planta. Es un disacárido formado por la unión de una fructosa más una glucosa. Cada vez que entra la sacarosa o sale de la vacuola tiene que ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 ser hidrolizada y después se vuelve a sintetizar. En este proceso interviene un complejo enzimático La inulina es una molécula constituida por una glucosa y tres fructosas. Se sintetiza a partir de la sacarosa por unión de dos fructosas. El aparato enzimático necesario para la síntesis de la inulina se encuentra asociado internamente al tonoplasto. Es una sustancia de reserva. En algunas plantas sustituye al almidón. Cuando polimerizan más de tres fructosas se forma fructofurano, que pueden llegar a ser insolubles y a cristalizar en formas variadas. Proteínas: Son muy variables y depende de la planta que se estudie, del tipo de célula y del estado fisiológico. En cuanto a las proteínas aparecen muchas en la vacuola y suelen ser proteínas de reserva pudiendo alcanzar un gran tamaño. Dentro de las proteínas de reserva se han estudiado aquellas que presentan leguminosas denominadas “globulinas”, también destaca la “glutenina” de los cereales. En la mayoría de los casos las proteínas que aparecen son las glucoproteínas. FUNCIÓN: El incremento del tamaño de la vacuola da como resultado también el incremento de la célula. Una consecuencia de esta estrategia es el desarrollo de una presión de turgencia, que permite mantener a la célula hidratada, y el mantenimiento de la rigidez del tejido, unas de las principales funciones de las vacuolas y del tonoplasto. Otras de las funciones es la de la desintegración de macromoléculas y el reciclaje de sus componentes dentro de la célula. Todos los orgánulos celulares, ribosomas, mitocondrias y plastidios pueden ser depositados y degradados en las vacuolas. Debido a su gran actividad digestiva, son comparadas a los orgánulos de las células animales denominados lisosomas. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 También aíslan del resto del citoplasma productos secundarios tóxicos del metabolismo, como la nicotina. Existen otras estructuras que se llaman también vacuolas pero cuya función es muy diferente: Vacuolas pulsátiles: éstas extraen el agua del citoplasma y la expulsan al exterior por transporte activo. Vacuolas digestivas: se produce la digestión de sustancias nutritivas, una vez digeridas pasan al interior de la célula y los productos de desecho son eliminados hacia el exterior de la célula. Vacuolas alimenticias: función nutritiva, forma a partir de la membrana celular y del retículo endoplasmático. https://www.youtube.com/watch?v=4V60SDngB4A Aparato de Golgi: DEFINICIÓN: El aparato de Golgi es un orgánulo presente en todas las células eucariotas. Pertenece al sistema de endomembranas. Fue reportado por primera vez por el ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 científico español Santiago Ramón y Cajal en el 1897, y luego descrito en gran detalle por el científico italiano Camillo Golgi, al cual debe su nombre y quien fue Premio Nobel de Medicina en 1906 junto a Santiago Ramón y Cajal. ESTRUCTURA: Está compuesto por estructuras denominadas sáculos, estas se agrupan habitualmente de 4 a 8, formando el dictiosoma en las plantas. Presentan conexiones tubulares que permiten el paso de sustancias entre las cisternas. Los sáculos son aplanados y curvados, con su cara convexa orientada hacia el retículo endoplasmático. Alrededor de la cisterna principal se disponen las vesículas esféricas recién exocitadas. El aparato de Golgi se puede dividir en tres regiones funcionales: Región Cis: es la más interna y próxima al retículo. De él recibe las vesículas de transición, que son sáculos con proteínas que han sido sintetizadas en la membrana del retículo endoplasmático rugoso, introducidas dentro de sus cavidades y transportadas por el lumen hasta la parte más externa del retículo. Región medial: es una zona de transición. Región Trans: es la que se encuentra más cerca de la membrana plasmática. FUNCIÓN: Modificación de sustancias sintetizadas en el RER. Secreción celular. Producción de membrana plasmática. Formación de los lisosomas primarios. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Formación del acrosoma de los espermios. https://www.youtube.com/watch?v=xW1ZIZKrz7I Mitocondria: DEFINICIÓN: La mitocondria es considerada como el centro neurálgico de la célula. En la membrana se producen las reacciones químicas mientras que en la matriz se contiene el fluido, forman parte de las células eucariotas. A menudo, se la considera como la fuente de energía de las células, generan la mayor parte de la energía de la célula en forma de trifosfato de adenosina (ATP), utilizado como fuente de la energía química. ESTRUCTURA: La mitocondria es una estructura en forma de varilla que puede ser encontrada tanto en células animales como en plantas. Es un orgánulo unido por una doble membrana, por lo que tiene una membrana externa y otra interna, compuestas por fosfolípidos y proteínas. Los componentes de la mitocondria son los siguientes: ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Membrana externa: Es lisa y está formada por la misma cantidad de fosfolípidos que de proteínas. Contiene un gran número de proteínas especiales conocidas como porinas. Las porinas son proteínas integradas en la membrana que permite el movimiento de las moléculas. La membrana externa es permeable a nutrientes, iones y moléculas energéticas como el ATP y el ADP molecular. Membrana interna: La membrana interna de la mitocondria es una estructura más compleja Se dobla en una serie de pliegues muchas veces, conocidos como crestas, las cresas y las proteínas de la membrana interna ayudan a la producción de moléculas ATP. Varias reacciones químicas se realizan dentro de esta capa interna. A diferencia de la membrana externa, la interna es estrictamente permeable. Por lo tanto, solo deja pasar oxígeno, moléculas ATP y ayuda a regular la transferencia de metabolitos a través de la membrana. Espacio intermembranoso: Es el espacio existente entre la membrana externa e interna, dentro de una mitocondria. Tiene la misma composición que el citoplasma de una célula. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Matriz: Es una mezcla compleja de proteínas y enzimas. Estas enzimas son importantes para la síntesis de las moléculas ATP, los ribosomas mitocondriales, el ADN y el ARN mitocondrial. FUNCIÓN: La función más importante de la mitocondria es producir energía. Las moléculas más simples de la nutrición se envían a las mitocondrias para que ser procesadas y crear moléculas cargadas que son combinadas con oxígeno para producir ATP. Este proceso es conocido con el nombre de fosforilación oxidativa Ayuda a la célula a mantener la concentración adecuada de iones de calcio dentro de los compartimentos de la célula Construye ciertas partes de la sangre y de las hormonas como la testosterona y el estrógeno Las mitocondrias de las células del hígado tienen enzimas que desintoxican el amoníaco Desempeña un papel fundamental en el proceso de la apoptosis o la muerte celular programada. La muerte anormal de las células debida a la disfunción de la mitocondria puede afectar a la función del órgano. https://www.youtube.com/watch?v=dY2sfuA1UPc ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Ribosomas: DEFINICIÓN: Son los más numerosos, están presentes tanto en las células procariotas como eucariotas. En estas últimas se ubican libres en el citoplasma, están asociados a proteínas. ESTRUCTURA: La estructura primaria se corresponde con una molécula flexible de gran longitud con una disposición asimétrica en las bases nitrogenadas y conteniendo una elevada proporción de guanina y escasa de citosina, en lo que respecta a organismos inferiores y vegetales; a medida que avanzamos en la escala evolutiva aumenta la citosina y va siendo menor la diferencia entre nucleótidos. Se pudo demostrar la existencia de una estructura secundaria con la espectroscopía viendo que la molécula de ARN se puede plegar debido a su flexibilidad. Si las bases que están en oposición son complementarias se unen y da el aspecto de que es una hélice de ADN, hay otras zonas donde no hay oposición de bases complementarias y no se produce unión quedando como asas, a veces seguidos denominándose estructura de trébol que contiene también un ARN transferente. En cuanto a la estructura terciaria se han propuesto varios modelos: según un modelo se produciría por un amontonamiento de cadenas de ácidos y daría lugar a estructuras en varilla. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 FUNCIÓN: La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas: este es el proceso mediante el cual el mensaje contenido en el ADN nuclear, que ha sido previamente transcrito en un ARN mensajero, es traducido en el citoplasma, juntamente con los ribosomas y los ARN de transferencia que transportan a los aminoácidos, para formar las proteínas celulares y de secreción. El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla la proteína con los aminoácidos suministrados por los ARN de transferencia, este proceso se denomina síntesis de proteínas. Los polisomas se encargan de sintetizar proteínas de localización celular, mientras que los ribosomas del RER se encargan de sintetizar proteínas de exportación, o sea que se irán de la célula hacia otro lugar donde se necesite. Para la síntesis de proteínas se requiere la unión de una subunidad mayor y otra menor. Al terminar de fabricar las proteínas, se separan. Cuando vuelven a sintetizar se unen dos diferentes. En esta síntesis de proteínas los ribosomas se asocian en grupos mediante un filamento de unos 2 nm. de espesor. Estos ribosomas asociados se denominan polisomas, y suelen adoptar una figura en espiral. La subunidad menor queda hacia el interior de la espiral. Los ribosomas forman polisomas para realizar cualquier tipo de síntesis proteicas: tanto la efectuada por los ribosomas libres como la realizada por los asociados a membranas. En el RER la subunidad mayor es la que se adosa a la membrana. El número de ribosomas que forman un polisoma y la longitud de ARN-m que los une varía según el peso molecular de las proteínas que se va a sintetizar. Para la síntesis de proteínas, los ribosomas recorren el ARNm desde un extremo a otro. Por cada tres nucleótidos recorridos, ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 incorporan un aminoácido a la cadena de proteínas que están sintetizando; aminoácidos que les proporciona el ARNt. Cuando han completado el recorrido, los ribosomas se liberan del ARNm y suelta la proteína ya terminada. Mientras se esté sintetizando proteínas, por cada ribosoma que abandona el polisoma en el extremo final, otro se incorpora en el inicial, de modo que el ritmo de trabajo del polisoma siempre es complejo. El ARNt y la cadena de aminoácidos que se está formando se encuentran en un canal situado en la subunidad mayor. https://www.youtube.com/watch?v=VEy8TYGs4mA Centriolo: DEFINICIÓN: Orgánulo citoplasmático de las células eucariotas animales formado por un conjunto de micro túbulos dispuestos alrededor de un eje. Se encuentra en las proximidades del núcleo y rodeado por el aparato de Golgi; durante la división celular colabora en la separación de los cromosomas. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 ESTRUCTURA: El centriolo es un orgánulo que generalmente se sitúa cerca del núcleo o en el lado cóncavo del aparato de Golgi y que solamente está presente en células animales. Constituido por 9 tripletes de microtúbulos constituyendo en conjunto un cilindro. Los microtúbulos del triplete se denominan, de dentro a fuera A, B, y C, y están, en parte, fusionados. Por ello, sólo el microtúbulo A posee sección redonda, mientras que los otros la tienen semilunar. Todos los microtúbulos A poseen dos brazos mal delimitados, de forma de uno de ellos se dirige al microtúbulo C del triplete adyacente y el otro al centro. Hay un par de centriolos por célula y se disponen perpendiculares entre sí, constituyendo el diplosoma. Cada centriolo está rodeado por una corona de material denso que forma acúmulos denominados satélites. FUNCIÓN: La función principal es la formación y organización de los filamentos que constituyen el huso acromático cuando ocurre la división del núcleo celular. https://www.youtube.com/watch?v=cANtz6DJlGk ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Núcleo: DEFINICIÓN: En biología, el núcleo celular es un orgánulo membranoso que se encuentra en el centro de las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas. El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear. ESTRUCTURA: Está formado por los siguientes elementos estructurales: Envoltura nuclear: Separa el núcleo del citoplasma celular. Es una doble membrana: Membrana externa: es continua con el Retículo Endoplasmático y como este puede estar cubierta de ribosoma. Membrana interna: tiene aspecto liso. El espacio que las separa recibe el nombre de espacio perinuclear. Tiene poros que cruzan la doble membrana. Son estructuras en forma de flor, constituidas por ocho secciones a manera de pétalos. Los poros forman un canal que permite el intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Nucleoplasma o carioplasma: Es el medio interno del núcleo, es viscoso e incoloro. En él se encuentra inmerso el ADN, el ARN, agua, sales y muchas proteínas, especialmente enzimas relacionadas con el metabolismo de los ácidos nucleicos. También existen proteínas ácidas que no están unidas a ADN ni a ARN y que se denominan proteínas residuales. Matriz nuclear: Es una red de hebras de proteínas que se encuentran por todo el interior del núcleo celular y es análogo del citosqueleto celular, es decir cumple la misma función, de soporte. La lámina nuclear forma parte de la matriz nuclear. Es una red de filamentos fibrosos que encuentra en el interior de la envoltura nuclear. Nucléolo: Es aproximadamente esférico y está rodeado por una capa de cromatina condensada. Las células de los mamíferos tienen entre 1 y 5 dependiendo de la actividad celular. El nucléolo solo se observa cuando la célula está en interface, ya que cuando está en división el nucléolo desaparece, permitiendo a la cromatina que lo forma reorganizarse para constituir el cromosoma. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 No es un orgánulo, es una parte del núcleo que no está delimitada por membrana, que se localiza en el nucleoplasma. El núcleo es el encargado de producir ribosomas que acaban saliendo al citoplasma por los poros de la membrana nuclear. Cromatina y cromosomas: Célula en estado de interface: o El ADN se asocia a una serie proteínas llamadas histonas, enrollándose alrededor de un grupo de 8 histonas periódicamente dándolas dos vueltas y recibe el nombre de nucleosoma. o Esta fibra se arrolla sobre sí misma formando una estructura solenoide o de muelle. o Finalmente la fibra se pliega formando bucles de 300 nm de espesor y es lo que se conoce como CROMATINA y que no se puede ver con microscopio óptico. Célula que va a dividirse: o Cuando la célula se va a dividir, el ADN se condensa formando CROMOSOMAS, que tienen un espesor de 1400nm cada uno y que se pueden observar con el microscopio. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 DIVISIÓN CELULAR: 1. Mitosis: La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas, las cuales son todas aquellas que no van a convertirse en células sexuales. Entonces, es el proceso de división o reproducción nuclear de cualquier célula que no sea germinal. En ella, una de las estructuras más importantes son los cromosomas, formados por el ADN y las proteínas presentes en el núcleo. Las etapas más relevantes de la mitosis son: Interface: Es el tiempo que pasa entre dos mitosis o división del núcleo celular. En ella, ocurre la duplicación del número de cromosomas. Así, cada hebra de ADN forma una copia idéntica a la inicial. Las hebras de ADN duplicadas se mantienen unidas por el centrómero. La finalidad de esta duplicación es entregar a cada célula nueva formada la misma cantidad de material genético que posee la célula original. Además, también se duplican otros organelos celulares como, por ejemplo, los centriolos que participan directamente en la mitosis. Terminada la interface, que es la primera etapa del ciclo celular; comienza la mitosis propiamente tal que se ha subdividido en cuatro etapas: Profase: las hebras de ADN se condensan y van adquiriendo una forma determinada llamada cromosoma. Desaparecen la membrana nuclear y el nucléolo. Los centriolos se ubican en puntos opuestos en la célula y comienzan a formar unos finos filamentos que en conjunto se llaman huso mitótico. Nótese que el núcleo y todos los componentes celulares están dispersos dentro del citoplasma. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Metafase: las fibras del huso mitótico se unen a cada centrómero de los cromosomas. Estos se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, cada uno unido a su duplicado. Anafase: los centrómeros se duplican, por lo tanto, cada duplicado del cromosoma se separa y es atraído a su correspondiente polo, a través de las fibras del huso. La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original. Telofase: en ella se desintegra el huso mitótico, la membrana nuclear y el nucléolo reaparecen, los nuevos cromosomas pierden su forma definida y se transforman en hebras o largos filamentos de ADN. Terminada la telofase se forman dos núcleos idénticos en relación con la cantidad y calidad de ADN que posee cada célula nueva. A medida que va ocurriendo la telofase, el citoplasma comienza a separarse en la región de la línea ecuatorial en dos porciones iguales hasta que forma dos células idénticas entre sí. Este proceso, que representa una verdadera división del citoplasma que hasta allí contiene dos núcleos, se llama citoquinesis. La mitosis junto con la citoquinesis representa la forma de reproducción para los organismos unicelulares. A los organismos pluricelulares, este mismo proceso les permite reemplazar células muertas o desgastadas, el crecimiento, la cicatrización, la formación de nuevos tejidos, etcétera. 2. Meiosis: La meiosis es un mecanismo de división celular que a partir de una célula diploide (2n) permite la obtención de cuatro células haploides (n) con diferentes combinaciones de genes, consta de dos divisiones sucesivas de la célula con ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 una única replicación del ADN. El producto final son cuatro células con n cromosomas. Se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de cromosomas que tienen el resto de las células del cuerpo. Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas. La mitad de estos cromosomas proceden de un progenitor y la otra mitad del otro. La meiosis, entonces, consiste en dos divisiones sucesivas de una célula diploide acompañadas por una sola división de sus cromosomas. En los organismos multicelulares la meiosis ocurre únicamente en los órganos encargados de la formación de células sexuales. Estos órganos se denominan gónadas en los animales y son los ovarios de la hembra, que producen gametos femeninos u óvulos, y los testículos del macho, que generan gametos masculinos o espermatozoides. En las plantas con flores la meiosis opera en determinadas estructuras florales: ovario y antera. Debido a que la meiosis consiste en dos divisiones celulares, estas se distinguen como Meiosis I y Meiosis II. Ambos sucesos difieren significativamente de los de la mitosis. Cada división meiótica se divide formalmente en los estados de: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. De estas la más compleja y de más larga duración es la Profase I, que tiene sus propias divisiones: Leptoteno, Citogeno, Paquiteno, Diploteno y Diacinesis. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Meiosis I Las características típicas de la meiosis I solo se hacen evidentes después de la replicación del ADN, cuando en lugar de separarse las cromátidas hermanas se comportan como bivalentes o una unidad, como si no hubiera ocurrido duplicación formando una estructura con el cromosoma homólogo (también bivalente) con cuatro cromátidas. Las estructuras bivalentes se alinean sobre el huso, posteriormente los dos homólogos duplicados se separan desplazándose hacia polos opuestos, a consecuencia de que las dos cromátidas hermanas se comportan como una unidad, cuando la célula meiótica se divide cada célula hija recibe dos copias de uno de los dos homólogos. Por lo tanto, las dos progenies de esta división contienen una cantidad doble de ADN, pero estas difieren de las células diploides normales. Profase I Al comienzo de la profase I, los cromosomas aparecen como hebras únicas, muy delgadas, aunque el material cromosómico ya se ha duplicado en la interface que precede a la meiosis. Muy pronto, los cromosomas homólogos se atraen entre sí, colocándose uno junto al otro, para formar parejas que se correspondan y contactan íntimamente en toda su extensión. En este proceso de apareamiento, llamado sinapsis, cada pareja de homólogos incluye un cromosoma de origen "paterno" y un cromosoma de origen "materno", ambos en proceso de condensación. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 A medida que continúan acortándose y engrosando, se hace visible que cada cromosoma está constituido por dos cromátidas hermanas unidas por un centrómero, de modo que la pareja de homólogos forma, en conjunto, una estructura de cuatro cromátidas, la tétrada. Mientras integran una tétrada, las cromátidas no hermanas intercambian porciones homólogas, fenómeno conocido como entrecruzamiento. La recombinación de material hereditario en el entrecruzamiento contribuye a la variación de la descendencia. Durante la profase I, la célula sufre cambios similares a los estudiados en la mitosis. Los centriolos (si existen) se separan y aparecen el huso y las ásteres. La membrana nuclear y el nucléolo terminan desintegrándose. Metafase I Al llegar a esta etapa la membrana nuclear y los nucléolos han desaparecido y cada pareja de cromosomas homólogos ocupa un lugar en el plano ecuatorial. En esta fase los centrómeros no se dividen; esta ausencia de división presenta una diferencia importante con la meiosis. Los dos centrómeros de una pareja de cromosomas homólogos se unen a fibras del huso de polos opuestos. Además, los diferentes pares de cromosomas homólogos se distribuyen a ambos lados del ecuador de la célula en forma independiente y al azar, vale decir, algunos cromosomas de origen paterno o materno se colocan en un lado del plano ecuatorial y, el resto, en el lado opuesto. Para tal ordenamiento, la única regla es que cada cromosoma de origen paterno quede siempre enfrentado a su homólogo de procedencia materna; pero el hemisferio celular que ocupa cualquiera de ellos depende sólo de la casualidad. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Anafase I Como en la mitosis, este anafase comienza con los cromosomas moviéndose hacia los polos. . Precisamente es en esta etapa de anafase I de la meiosis I cuando ocurre la separación de los cromosomas homólogos, momento en el que ocurre realmente la haploide cuando cada miembro de una pareja homóloga se dirige a un polo opuesto y se cumple con lo establecido por Mendel. Telofase I Esta telofase y la interface que le sigue, llamada intercinesis, son aspectos variables de la meiosis I. En muchos organismos, estas etapas ni siquiera se producen; no se forma de nuevo la membrana nuclear y las células pasan directamente a la meiosis II. En otros organismos la telofase I y la intercinesis duran poco; los cromosomas se alargan y se hacen difusos, y se forma una nueva membrana nuclear. En todo caso, nunca se produce nueva síntesis de ADN y no cambia el estado genético de los cromosomas. Meiosis II La segunda división meiótica es una división ecuacional, que separa las cromátidas hermanas de las células haploides. Esencialmente, la Meiosis II es una mitosis normal en la que las dos células producto de la meiosis I separan, en la anafase II, las cromátidas de sus n cromosomas. Surgen así cuatro células con n cromátidas cada una. ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Profase II Esta fase se caracteriza por la presencia de cromosomas compactos en número haploide y por el rompimiento de la membrana nuclear, mientras aparecen nuevamente las fibras del huso. Los centriolos se desplazan hacia los polos opuestos de las células. Metafase II En esta fase, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial. En este caso, las cromátidas aparecen, con frecuencia, parcialmente separadas una de otra en lugar de permanecer perfectamente adosadas, como en la mitosis. Anafase II Los centrómeros se separan y las cromátidas son arrastradas por las fibras del huso acromático hacia los polos opuestos. Telofase II En los polos, se forman de nuevo los núcleos alrededor de los cromosomas. En suma, podemos considerar que la meiosis supone una duplicación del material genético (fase de síntesis del ADN) y dos divisiones celulares. Inevitablemente, ello tiene como resultado unos productos meióticos con solo la mitad del material genético que el meiosito original. La meiosis no es un tipo de división celular diferente de la mitosis o una alternativa a ésta. La meiosis tiene objetivos diferentes. Uno de estos objetivos es la reducción cromosómica. Las células diploides se convierten en haploides. Otro de sus objetivos es establecer reestructuraciones en los cromosomas ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 homólogos mediante intercambios de material genético. Por lo tanto, la meiosis no es una simple división celular. La meiosis está directamente relacionada con la sexualidad y tiene un profundo sentido para la supervivencia y evolución de las especies. A nivel genético, la meiosis es una de las fuentes de variabilidad de la información. El "entrecruzamiento" de los cromosomas paternos y maternos durante la profase I y la "combinación al azar" de esos mismos cromosomas en la metafase I, determinan la producción de una gran variedad de gametos por cada progenitor. La variación en la descendencia constituye la base de los cambios evolutivos que ocurren con el tiempo. Los individuos que, por sus características hereditarias, pueden adaptarse mejor a las condiciones ambientales tienen mayores oportunidades de sobrevivir y dejar más descendientes que los individuos con rasgos hereditarios menos favorables. https://www.youtube.com/watch?v=hnPFjv8Zsmg ESCUELA DE FISIOTERAPIA FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR FST 108 Periodo 2016 – 2 Nucléolo: ESTRUCTURA: Es un corpúsculo internuclear granular que normalmente tiene forma de esférica a oval. Tiene un aspecto esponjoso con un alto contenido en ARN. Morfológicamente se constituye de las siguientes partes: la parte fibrilar, la parte granular, la parte amorfa y la cromatina asociada al nucléolo. FUNCIÓN: La función principal del nucléolo es la biogénesis de ribosomas desde su componentes de ADN para formar ARN prerribosomal. Está relacionado con la síntesis de proteínas. En células con una síntesis proteica intensa hay muchos nucléolos. Además, investigaciones recientes, han descrito al nucléolo como el responsable del tráfico de pequeños segmentos de ARN. El nucléolo además, interviene en la maduración y el transporte del ARN hasta su destino final en la célula. 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