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JUSTO EMILIO PINZÓN ESPINOSA
MD-39
Resumen: Biología Molecular de De Robertis
Cap. 1: La Célula
Domingo, 27 de Abril de 2008
01:44 p.m.

1.1 Las células son los bloques con los que se construyen todas las formas de vida
 Biología celular y molecular es el análisis de las moléculas y células que constituyen los
bloques con los cuales se construyen todas las formas de vida.
 Una célula aislada puede constituir un organismo entero.
 Célula es una entidad estructural y funcional fundamental de los seres vivos.
 Átomo es la unidad fundamental de las estructuras químicas.
 En el mundo inanimado existe la tendencia continua a un equilibrio termodinámico, con
contribución al azar de materia y energía.
 Un organismo vivo mantiene un alto grado de estructura y función durante la
transformación de la energía y la materia, basado en el ingreso y egreso constante de
éstas.
 Constituyentes celular: proteínas, grasas, hidratos de carbono y ácidos nucleicos.
 Tipos principales de organismos: eucariotas y procariotas.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN

1.2 En Biología celular y molecular
 La biología trata de los niveles de organización que van desde la célula a poblaciones y
ecosistemas.
 Una serie de niveles de organización integrados dan por resultado las manifestaciones
vitales del organismo.
 La diversidad del mundo viviente depende de un programa genético codificado por los
ácidos nucleicos.
 Las características de los diferentes tipos celulares se basan en su estructura y en los
componentes moleculares, resultantes de la expresión de los genes.

1.3 Niveles de Organización y poder resolutivo de los instrumentos utilizados
 El ojo humano puede resolver (discriminar) dos puntos separados por más de 0,1 mm
(100 micras)
 Poder resolutivo del microscopio óptico: 0,2 micras
 Estructuras celulares requieren de la resolución del microscopio electrónico; sus
tamaños oscilan entre 0,4 y 200 nm.
 Estudio de configuración molecular (proteínas, ácidos nucleicos, complejos
moleculares): difracción de rayos X.
 Peso de componentes importantes de la célula: picogramos (1 pg = 10-12 g); peso de las
moléculas se expresa en dalton (Da) = 1 átomo de H = 1 uma
HISTORIA DE LA BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR

1.4 Desarrollo de la teoría celular
 Esencia: Todos los organismos vivos están compuestos por células y productos
celulares.
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Se inicia en el siglo XVII con el desarrollo de lentes y su combinación para hacer el
microscopio (gr. mikros, pequeño, y skopein, ver).
Célula (gr. kytos, célula, y del latín cella, espacio vacío) fue empleado por Robert Hooke
(1655) por primera vez. Observó la "textura del corcho". Observaciones repetidas por
Grew y Malphigi (vesículas de la pared celular).
Van Leeuwenhoek (1674) descubrió células libres.
El botánico Schleiden (1838) y zoólogo Schwann (1839) hicieron descubrimientos de los
tejidos vegetales y animales.
Brown (1831) descubrió núcleos en todas las células. Luego, el concepto de célula se
transformó en el de una masa de protoplasma limitada en el espacio por una
membrana celular y que posee núcleo.
Protoplasma que rodea al núcleo se llama citoplasma; el del núcleo, carioplasma o
protoplasma del núcleo.
1855: Virchow, "Omnis cellulae e cellula" (todas las células se originan en células
preexistentes). Establece la división celular como el fenómeno central de la
reproducción de organismos. Flemming: mitosis (1880); división de cromosomas:
Waldeyer (1890). Fecundación: Hertwig, 1875. Antes de finalizar s. XIX, se dijo que
gametos se forman por meiosis, manteniendo el número de cromosomas constante.
Teoría moderna:
 Células constituyen unidades morfológicas y fisiológicas de todo organismo vivo.
 Propiedades de un organismo depende de las células individuales.
 Las células surgen de otras células y su continuidad se mantiene por material
genético.
 La unidad más pequeña de la vida es la célula.
1.5 Desarrollo de la biología celular submicroscópica y molecular.
o Rápido desarrollo de la biología:
 Mayor poder de resolución (electrónicos y difracción de rayos X)
 Convergencia con genética, fisiología y bioquímica.
o 1865: Mendel descubre leyes de la herencia
o 1901: Correns, Tschermak, De Vries redescubrieron, indep., leyes de la herencia.
o Morgan et al establecieron teoría cromosómica de la herencia, atribuida a los genes
(Johanssen) loci específicos dentro de los cromosomas. Citología + genética =
citogenética.
o 1871: Miescher aisló nucleína (DNA)
o 1953: Watson y Crick proponen modelo de doble hélice del DNA.
o Nirenberg y Ochoa descifran código genético.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CÉLULAS

1.6 Existen procariotas y eucariotas
o Whittaker: Cinco reinos: Móneras, protistas, hongos, vegetales y animales.
o Woesse et al: Tres dominios: Eukarya, Archea y Bacteria.
o Dos tipos de células:
 Procariotas: no núcleo ni organelos con membrana.
 Móneras (bacterias y algas azules)
 Eucariotas: núcleo verdadero y organelos con membrana.
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o
Todos los organismos usan el mismo código genético y una maquinaria similar para
proteo síntesis.

1.7 Tipos de células y ciclo energético
o Sol: fuente original de energía, aprovechado por plantas verdes con clorofila que
captan luz y almacenan energía en forma química.
o Dos tipos celulares, de acuerdo a alimentación:
 Autótrofos: Fotosíntesis: CO2 + H2O -> hidratos de carbono y O2
 Heterótrofos: Principalmente respiración aeróbica: combustión de oxígeno e
hidratos de carbono, lípidos y proteínas.
o Bacterias y algas azules fotosintéticas consumen nutrientes solubles del medio.

1.8 Organización procariotas
o Dos membranas con espacio periplasmático en medio.
 Externa: rígida, protección mecánica; se llama pared celular. Contiene
polisacáridos, lípidos y proteínas.
 Porina: proteína abundante; forma canales que permite difusión de
solutos.
 Interna: "Membrana plasmática"; lipoproteica; controla entrada y salida de
solutos; contiene enzimas de la cadena respiratoria.
o Cromosoma bacteriano es una molécula circular única de ADN desnudo y
apretadamente plegado en el nucleoide.
o Puede tener un plásmido, círculo de ADN más pequeño; otorga resistencia a
antibióticos.
o Ribosomas: ARN + proteínas; síntesis proteica. Subunidad mayor + subunidad menor =
ribosomas; ribosomas + ribosomas = polirribosomas.

1.9 Micoplasmas, virus y viroides
o Micoplasma: pequeñas bacterias; producen enfermedades infecciosas en animales y
hombres. Diámetro de 0,1 a 0,25 micras. Mil veces menor que una bacteria y un
millón menos que eucariotas.
o Virus: No son células verdaderas. Propiedades: autorreproducción, herencia y
mutación, pero sólo dentro del huésped. Son parásitos obligados.
 Simetría icosaédrica, proviene del arreglo de los capsómeros (proteínas) que
forman el cápside.
 Clases:
 Cromosoma de ARN (Virus del mosaico del tabaco)
 Cromosoma de ADN (bacteriófagos)
 Son formados dentro de la célula por agregación molecular (fabricación en
distintos puntos de la célula y luego unidos en un punto común)
 Ejemplo:
 Adenovirus: Forma agregados de cristales dentro del núcleo del huésped.
Molécula de ADN lineal de doble cadena; capsómeros: 240 hexonas, 12
pentonas.
 Bacteriófagos: Infección: rotura del nucleoide -> hidrólisis enzimática del
ADN -> síntesis de ADN del fago -> síntesis de ARN y proteínas virales.
o Viroides: agentes infecciosos; atacan células vegetales; están formados por una sola
molécula de ARN; no poseen cápside.
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o

Las células poseen:
 Programa genético que permite formación de nuevas células similares
 Membrana celular que limita entre interior y exterior celular; regula paso de
solutos
3. Maquinaria biológica que usa energía atrapada o adquirida del medio
4. Maquinaria para sintetizar proteínas.
1.10 Organización general eucariota
Principales componentes
Subcomponentes
Función principal
Membrana celular
Pared celular
Cubierta celular
Membrana plasmática
Protección
Interacciones celulares
Permeabilidad, endo-, exocitosis
Núcleo
Cromosomas
Nucléolo
Genes
Síntesis de ribosomas
Citosol
Enzimas solubles
Ribosomas
Glucólisis
Síntesis proteica
Citoesqueleto
Microtúbulos
Microfilamentos
Forma y movilidad de la célula
Organoides microtubulares
Centrosoma y centríolos
Cuerpos basales y cilios
División celular
Motilidad celular
Sistema de endomembranas
Membrana nuclear
Retículo endoplasmático
Complejo de Golgi
Endosomas y lisosomas
Permeabilidad nuclear
Síntesis y procesamiento
Secreción
Digestión
Organoides de membrana
Mitocondrias
Cloroplastos
Peroxisomas
Síntesis de ATP
Fotosíntesis
Protección
Citoplasma

1.11 Diversidad morfológica entre eucariotas
o Células de multicelulares tienen formas y estructura variables; se diferencian de acuerdo
a la función específica de distintos tejidos y órganos.
 La forma depende de sus adaptaciones funcionales, del citoesqueleto, acción
mecánica de células adyacentes y la rigidez de la membrana celular.

1.12 La membrana plasmática separa el contenido interno y externo
o Membrana: 5 nm de espesor, bicapa lipídica, proteínas intercaladas o adheridas
superficialmente.
 Función: Controlar de manera selectiva el pasaje de solutos.
 Refuerzos:
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


Animales: cubierta celular (polisacáridos, glicoproteínas, glicolípidos); más
gruesa que la membrana; protege y ayuda para asociar células en tejidos.
Plantas: pared celular (celulosa, lignina); plasmodesmos habilitan
comunicación entre células vegetales.
1.13 El núcleo caracteriza a los eucariotas
o Células esféricas, cúbicas o poliédricas: núcleo esférico.
o Células cilíndricas o fusiformes: núcleo elipsoidal.
o Tamaño es proporcional al número de cromosomas.
o Casi todas son mononucleadas; binucleadas (hepáticas y cartilaginosas); polinucleadas
(fibras musculares)
o Crecimiento de la célula:
 Mn/Mc ; 2 Mn/ 2 Mc; 4 Mn/ 4 Mc; 8 Mn/ 8 Mc; etc. (Mn: masa nuclear; Mc: masa
citoplasmática)
 Dos períodos: interfase y de división
o Función del núcleo:
 Almacenamiento de información genética
 Duplicación del DNA
 Transcripción del DNA
o Estructura del interfásico:
 Envoltura nuclear: bicapa con poros nucleares
 Matriz
 Fibras de cromatina: ADN + proteína = cromosomas más o menos desenrolladlos
 Eucromatina: desenrollados
 Heterocromatina: condensados; cerca de envoltura, asociadas al nucléolo.
 Nucléolo: sintetiza subunidades de ribosomas.
o División celular: se corta envoltura nuclear; se condensa cromatina en cromosomas.
o Nucleosomas: estructuras granulares de histona + DNA.

1.14 Mitosis y meiosis
o En las células somáticas los cromosomas se presentan de a pares. Los miembros de un
par se denominan homólogos. El hombre posee 23 pares.
o Número original de cromosomas: diploide (2n); mitad: haploide (n)

1.15 Mitosis mantiene continuidad y número diploide
o Mitosis: división celular manteniendo el número de cromosomas
o Fases: (En interfase, se duplican los cromosomas)
 Profase: condensación en cromosomas
 Prometafase
 Metafase: alineamiento en el ecuador de la célula (dos filamentos de cromatina
llamados cromátidas)
 Anafase: Se separan las cromátidas y se mueven hacia polos opuestos
 Telofase: formación del núcleo.

1.16 Meiosis reduce cromosomas a número haploide
o Sucede en gametos: se reduce el número diploide a haploide con dos divisiones
nucleares sucesivas pero sólo una duplicación de cromosomas.
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Proceso:
 Cromosomas homólogos se aparean y forman un bivalente (4 cromátidas).
 De homólogo a otro se intercambian porciones de cromátidas apareadas, da lugar
a quiasmas. Cada quiasma es manifestación citológica de un fenómeno llamado
recombinación genética.
 Metafase I, cada bivalente se alinea en el ecuador.
 Anafase I, cada cromosoma homólogo (dos cromátidas) va hacia su polo.
 En la segunda división meiótica, se forman cuatro células haploides, cada una con
una cromátida del bivalente original.

1.17 Citoplasma tiene una matriz llamada citosol
o Compartimientos del citoplasma:
 Uno contenido en el sistema de endomembranas
 Matriz citoplasmática, fuera de éstas.
o El citosol es el verdadero medio interno, contiene las principales estructuras de forma y
movimiento, y ahí tienen lugar síntesis proteica y procesos metabólicos.

1.18 Citoesqueleto está formado por varios tipos de filamentos
o Citoesqueleto: mantiene la forma, motilidad celular, cambios coloidales del citoplasma.
 Microtúbulos: estructuras tubulares finas y rígidas de 25 nm de diámetro, cuyas
paredes están compuestas por 13 filamentos individuales. Principal proteína es la
tubulina. Producen movimiento por rápida polimerización y despolimerización.
Componen el huso mitótico, centríolos, cuerpos basales y cilios.
 Centríolos: cilindros de 0,2 x 0,4 micra; abiertos en ambos extremos y sus paredes
tienen nueve grupos de tripletes de microtúbulos dispuestos en círculo. Nacen en
los centrosomas.
 Cuerpos basales: similar a centriolo, pero en la base de cilios y flagelos.
 Cilios: prolongaciones cortas que nacen en la superficie y se extienden.
 Flagelos: más largos pero igual diámetro y estructura.
 El eje de ambos (axonema) tiene nueve pares de microtúbulos + 2 en
el centro. Pero centríolos y cuerpos basales tienen 9 tripletes en
círculo + 0 centrales.
 Filamentos de actina: estructuras más pequeñas observadas con el mic. Óptico;
da forma y motilidad; interviene en la citocinesis.
 Filamentos de tamaño intermedio: funciones mecánicas.

1.19 Endomembranas: envoltura nuclear, RE, Golgi, endosomas y lisosomas.
o Envoltura nuclear: tiene dos membranas unidas por poros (permiten el paso de
materiales).
o RE: sacos aplanados y túbulos.
 Rugoso: cubierto por ribosomas que sintetizan proteínas hacia el interior del RE.
 Liso: síntesis de diversas moléculas; casi siempre continuo con el rugoso.
o Complejo de Golgi: diferenciada del sistema de endomembranas. Pilas de sacos
aplanados y vesículas. Interviene en procesamiento y empaquetamiento de productos
provenientes del RE; liberados de la célula por exocitosis o incorporados por
endosomas mediante vesículas especiales.
o Endosomas: organoides que reciben material que entra por endocitosis. Pasa a ser
lisosomas al incorporársele enzimas que vienen del Golgi.
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Lisosomas: organoides polimorfos de una sola membrana con enzimas hidrolíticas.
Digieren y degradan sustancias y partes viejas de la célula.
1.20 Mitocondrias, plástidos, peroxisomas son fundamentales.
o Mitocondrias: doble membrana; la interna se pliega en crestas que entran a la matriz.
La membrana interna y la matriz tienen enzimas para la extracción de energía de los
alimentos.
o Plástidos: (células vegetales)
 Leucoplastos: almacén de almidón
 Cromoplastos: contienen pigmentos.
 Cloroplastos: contienen pigmento verde llamado clorofila. Posee dos
membranas, una estroma con enzimas solubles y un compartimiento con
tilacoides (sacos aplanados). Lleva acabo la fotosíntesis.
o Tanto mitocondrias y cloroplastos poseen ADN, ARNm, ribosomas y ARNt; pueden
sintetizar algunas de sus proteínas.
o Peroxisomas: una sola membrana. Contienen enzimas para la producción y
degradación de peróxido de hidrógeno y protege a la célula.
Dimensión
Rama
Estructura
Método
0,1 mm +
Anatomía
Órganos
Ojo y lente simple
100 - 10 micra Histología
Tejidos
Varios tipos de microscopios
ópticos
10 - 0,2 micra
Citología
Células y Bacterias
Microscopio Óptico y de
Rayos X
200 - 1 nm
Morfología
submicroscópica
Ultraestructura
Componentes
celulares
Virus
Microscopio de Polarización
Biología molecular
Estructura molecular y
atómica
Disposición de los
átomos
Difracción de rayos X
Menos de 1
nm
Microscopio electrónico
o
Dimensión lineal
Peso
Terminología
1 cm
1g
Bioquímica convencional
1 mm
1 mg
Microquímica
100 micras
1 microgramo
Histoquímica
1 micra
1 pg
Citoquímica