1 LA CÉLULA Prof. María José Borrego Gutiérrez

2 ESTUDIO DE LA CÉLULA Conocer la función de los órganos de nuestro cuerpo Conocer dónde reside el ADN

3 LA CÉLULA ES LA UNIDAD ANATÓMICO-FUNCIONAL DE LOS SERES VIVOSTodas las células comparten dos características esenciales: membrana externa (separa el protoplasma de la célula del medio externo) material genético (regula las actividades celulares y transmite las características a la descendencia)

4 Tipos de células PROCARIOTAS: pro = antes, Karion = núcleoMaterial genético (molécula circular en una región denominada nucleoide, carente de membrana) EUCARIOTAS: eu= verdadero, karion = núcleo Núcleo rodeado por membrana o envoltura nuclear. Espiroqueta Eritrocito

5 Relacionados con su función:FORMA Y TAMAÑO CÉLULAR Relacionados con su función: Forma característica: neuronas Equidimensionales: parénquima, eritrocitos Forma cambiante: leucocitos Forma esférica en estado líquido Forma poliédrica: células en grupo El tamaño suele ser constante en cada línea celular Existen células visibles al ojo humano

6 TAMAÑO CELULAR

7 ESTRUCTURA EUCARIOTAS PROCARIOTASMembrana nuclear Presente Ausente ADN Combinado proteínas Desnudo y circular Cromosomas Múltiples Único División celular Mitosis o meiosis Fisión binaria Mitocondria Presentes( ribos.) 70S Ausente Cloroplasto células vegetales Ausente Ribosomas S 70S Pared celular en vegetales: celulosa presente: mureina Nucléolos Presentes Ausentes Retículo endoplásmico Presente Ausente Órganos locomoción Cilios y flagelos Flagelos sin estructura

8 Célula animal eucariotaORGÁNULOS CELULARES Célula animal eucariota MEMBRANA CELULAR CITOPLASMA NÚCLEO

9 Célula animal eucariotaORGÁNULOS CELULARES Célula animal eucariota MEMBRANA CELULAR Metabolismo celular Barrera semipermeable, permite el paso de pocas moléculas manteniendo el interior celular constante Doble capa de fosfolípidos y proteínas Colesterol

10 Membrana celular BICAPA: FOSFOLÍPIDOS Y PROTEÍNAS

11 Membrana celular

12 Célula animal eucariotaORGÁNULOS CELULARES Célula animal eucariota CITOPLASMA CELULAR Protoplasma Orgánulos: Retículo endoplasmático Ribosomas Aparato de Golgi Lisosomas Mitocondrias Fibras intermedias, microfilamentos, microtúbulos Estructuras filamentosas y tubulares

13 Citoplasma celular

14 Célula Eucariota típicaEsquema de una célula animal

15 Retículo endoplasmático

16 Unicelular con flageloMitocondria Aparato de Golgi Ribosoma

17 Citoesqueleto celular

18 Célula animal eucariotaORGÁNULOS CELULARES Célula animal eucariota NÚCLEO CELULAR Centro de control celular Rodeado de membrana que separa protoplasma del nucleoplasma Depósito de la información genética celular formada por la cromatina (ADN+proteínas) Dispersa Condensada  cromosomas

19 Núcleo celular

20 Secuencias del Ciclo Celular Eucariotacrecimiento replicación mitosis nuevo proceso de crecimiento

21 DESCUBRIMIENTO DEL ADN

22

23 “Lo mejor que se me ocurre es citar lo que dijo el pintor John Minton en una brillante conferencia en la que se hablaba de sus creaciones artísticas: lo importante es estar ahí cuando se pinta el cuadro. Me parece una cuestión de suerte y de sensatez, de inspiración y dedicación constante” Francis Crick, 1993.

24 NÚCLEO CELULAR MATERIAL GENÉTICO: ADN Formado por nucleótidos:ARN - azúcar (desoxirribosa, ribosa) - fosfato - base nitrogenada (ACG,T, U)

25 ADN

26 Estructura en doble hélice:

27 La estructura de un fragmento de ADN está determinado por la secuencia de las bases nitrogenadasEl orden de las bases constituye las instrucciones del programa genético de los organismos Secuenciar un ADN equivale a conocer un código genético El código es la explicación de las leyes de la herencia Se puede comparar con el lenguaje

28 ANALOGÍA DNA LENGUAJE • Código de 4 caractéres• Alfabeto, signos • Palabras • Frases • Significado Obra DNA • Código de 4 caractéres • Adenina y Timina Citosina y Guanina • Codones • Proteínas • Fenotipo Individuo

29 LENGUAJE: Español Letras:enunlugardelamanchadecuyonombreno quieroacordarme + espacios • Palabras: 1. En 2. Un 3. Lugar 4. De 5. La 6. Mancha… • Frase: “En un lugar de la Mancha de cuyo nombre no quiero acordarme…” • Sentido: Estando en un sitio del cual no quiero recordar cómo se llamaba • ¡Don Quijote de La Mancha!

30 LENGUAJE: Genoma • Secuencia: AAATTCGCGTTACG TTT AAGCGCAATGC • Secuencia de aminoácidos • Característica fenotípica: Color de ojos, tamaño de las orejas, grupo sanguíneo • Individuo bio-psico-social • ¡YO!, ¡Mi Padre!, ¡Charles Darwin!

31 ARN ARN mensajero: secuencia de nucleótidos que corresponde a la transcripción de un trozo de ADN (gen). Transporta la información genética del núcleo a los ribosomas ARN transferencia: son moléculas que cruciformes que leen el código del ARNm en los ribosomas y van sintetizando proteínas a partir de los aa que tienen en su estructura ARN ribosómico: ARN estructural que compone los ribosomas junto con las proteínas. Función enzimática

32 ARN

33 DIFERENCIAS ENTRE ADN y ARNESTRUCTURALES: El ADN es de doble cadena, lo que confiere mayor protección a la información contenida en ella. El ARN es monocatenario lineal o cruciforme EN LA COMPOSICIÓN: en el azúcar (en ARN es ribosa) y en una B.N. (en ARN es Uracilo) EN LA FUNCIÓN: ADN: almacenar, conservar y transmitir la información genética a las células hijas ARN: expresar la información genética del ADN en la síntesis de proteínas

34 ORGANIZACIÓN CROMOSÓMICA DEL MATERIAL HEREDITARIOs. XIX, Flemming llamó cromatina a los palitos coloreados del núcleo 1888, Waldeyer los llamó cromosomas 1867, Miescher describe la nucleina 1871, se aísla el ADN del núcleo Mendel descubre las unidades de la herencia: genes

35 MATERIAL GENÉTICO CROMOSOMAS: estructuras celulares formadas por cromatina (60% proteínas; 35% ADN y 5% ARN) encargadas de transmitir los caracteres hereditarios de una célula a otra. - Eucromatina - Heterocromatina

36 Pueden ser: - Autosomas: llevan la información somática, siempre homólogos. 22 pares - Heterocromosomas: determinan el sexo

37 Están formados por: - Centrómero, movimiento del cromosoma durante la división celular - Cromátidas, brazo corto “p” y brazo largo “q”

38 CLASIFICACIÓN: - Metacéntricos: “p” y “q” iguales - Submetacéntricos: brazos diferentes - Acrocéntricos: centrómero en un extremo - Telocéntricos: sólo presenta el brazo largo

39

40 TELÓMEROS Envejecimiento Cáncer

41 Secuencia de etapas o fases que atraviesa una célula entre una división y la siguiente

42 DIVISIÓN CELULAR

43 División celular División del núcleo (mitosis) División del CitoplasmaComprende División del núcleo (mitosis) División del Citoplasma (cariocinesis) Dividida en Profase Metafase Anafase Telofase

44 Una célula se divide cuando ha doblado su volumenDIVISIÓN CELULAR Cariocinesis: División del núcleo Mitosis: células hijas idénticas a la célula madre Meiosis: células hijas (gametos) presentan la mitad de material genético que la célula madre Citocinesis: División del citoplasma Una célula se divide cuando ha doblado su volumen

45 MITOSIS Proceso de división celular mediante el cual una célula nueva adquiere un número de cromosomas idéntico al de sus progenitores. Implica el reparto equitativo de los materiales celulares entre las dos células hijas. Por tanto, la mitosis es un mecanismo que permite a la célula distribuir en las mismas cantidades los materiales duplicados durante la interfase

46 MITOSIS

47 Interfase Membrana plasmática Nucleolo Membrana nuclear CromatinaMembrana nuclear Cromatina Citoplasma Centríolos Microtúbulos del áster

48 Profase Comienza a desaparecer la membrana nuclear Se empieza aconstituir el huso mitótico Empiezan a visualizarse los cromosomas Los centriolos se duplican y van a los polos opuestos de la célula

49 Profase tardía

50 Metafase Los cromosomas se colocan en el ecuador

51 Anafase Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan, cada unava a un polo La célula comienza a estrangularse

52 Anafase tardía

53 Telofase Empieza a formarse la membrana nuclear Las cromátidasse descondensan

54 Citocinesis Resultado final: dos células hijas idénticas a la madre

55 Pared celular Membrana plasmática En células vegetales la separación de las dos células hijas se produce por la formación de un tabique: El fragmoplasto

56

57

58

59

60

61 MEIOSIS

62 MEIOSIS Aspectos generales Primera división meióticaSegunda división meiótica

63 ¿QUÉ ES UNA CÉLULA HAPLOIDE?¿QUÉ ES LA MEIOSIS? Es uno de los métodos de reproducción celular. Mediante la meiosis se reproducen las células sexuales o gametos haploides. ¿QUÉ ES UNA CÉLULA HAPLOIDE? Son las que tienen la mitad de información genética, por ejemplo: Los óvulos y espermatozoides humanos son haploides (haploos= simple) y poseen 23 cromosomas.

64 Los GAMETOS en el ser humano se denominan: ¿QUÉ ES UN GAMETO? Son células especializadas que participan en el proceso de reproducción sexual y se producen en las gónadas. Los GAMETOS en el ser humano se denominan: Espermatozoides: se producen en los testículos. Óvulos: se producen en los ovarios.

65 G Ó N A D S V E T L G Ó N A D S H U M

66 MEIOSIS: FORMACIÓN DE GAMETOS

67 Los sucesos más característicos de la meiosis son:¿ EN QUE CONSISTE LA MEIOSIS? Esta ocurre en el interior de las gónadas y se inicia en células sexuales no diferenciadas llamadas: ovogonias y espermatogonias. Los sucesos más característicos de la meiosis son: Dos divisiones nucleares, llamadas primera y segunda división meiótica. Una división de los cinetocoros. Una reducción a la mitad en el número de cromosomas. La formación de 4 núcleos hijos haploides. Cada división nuclear tiene profase, metafase, anafase y telofase.

68 Aparición de cromosomas homólogos.¿QUÉ OCURRE EN LA PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA? Interfase I: Es una etapa acompañante de la meiosis, donde la célula sexual no diferenciada (ovogonia o espermatogonia) se prepara para dividirse. PROFASE I Es la etapa que inicia la primera división meiótica y se caracteriza por los siguientes eventos: Aparición de cromosomas homólogos. Son cromosomas idénticos en forma y tamaño. Son dobles y codifican para el mismo tipo de información.

69 En este dibujo se observan los pares homólogos doblesEn este dibujo se observan los pares homólogos dobles. Ambos cromosomas dobles codifican para el mismo tipo de información genética. El color diferente de uno y otro solo nos servirá para explicar un proceso llamado entrecruzamiento. Los cromosomas homólogos codifican para el mismo tipo de información, aun cuando la “cualidad” puede ser dife-rente; por ejemplo: En uno de los homólogos podemos encontrar a los genes dominantes, mientras que en el otro, estarán los genes recesivos. A B C D c d a b

70 Apareamiento de los homólogos:Se aparean en un proceso llamado sinapsis Cada sitio de unión se conoce como quiasma La estructura que resulta de la sinapsis se denomina tétrada Si la célula es humana, se formarán 23 tétradas. Tétradas

71 Entrecruzamiento de los homólogosDurante este proceso, los cromosomas homólogos intercambian genes. Esta mezcla de genes entre los cromosomas, permitirá mejorar las características de la descendencia. c d a b A B C D C d A b a B c D

72 METAFASE I Las tétradas se alinean en el ecuador del huso acromático. Si la célula es humana se observarán 23 tétradas alineadas. ANAFASE I Las tétradas se separan y se forman cromosomas hijos dobles. Son 23 cromosomas dobles que se dirigen hacia polos opuestos

73 TELOFASE I Marca el final de la primera división meiótica. Se caracteriza por la formación de dos núcleos hijos idénticos. Cada uno de ellos tiene información para formar 23 cromosomas dobles. CITOCINESIS I Se caracteriza por la división del citoplasma para formar dos células hijas.

74 Citocinesis I Cada una de las células resultantes, pasa a la segunda división meiótica, donde el número de cromosomas se reduce a la mitad. Para explicar esta segunda división, solo tomaremos a una de las células

75 ¿QUÉ OCURRE EN LA SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA?Interfase II: La célula se prepara para dividirse. Generalmente esta etapa es tan rápida que pasa desapercibida. PROFASE II TEMPRANA Aparecen los cromosomas dobles. En cada una de las células se observarán 23 cromosomas dobles.

76 PROFASE II TARDÍA Desaparece el núcleo y nucleolo. Aparece el huso acromático. Los cromosomas dobles se adhieren a las fibras del huso acromático. METAFASE II Los cromosomas dobles se alinean en el ecuador del huso acromático. En las células humanas serán 23 cromosomas dobles

77 ANAFASE II TEMPRANA Se duplica el cinetocoro, forman-do cromosomas hijos. Los cromosomas hijos se orientan hacia polos contrarios. Son 23 hacia cada polo. ANAFASE II TARDÍA Los cromosomas hijos migran hacia polos contrarios. El número de cromosomas se ha reducido a la mitad. Hay 23 en cada polo.

78 TELOFASE II Marca el final de la segunda división meiótica y se forman 4 núcleos haploides. Dos núcleos por cada célula que inició la segunda división. Si las células son humanas, los núcleos tendrán información para formar 23 cromosomas cada uno.

79 CITOCINESIS II Se caracteriza por la división del citoplasma para formar 4 células haploides. Citocinesis II Citocinesis II

80 La finalidad de la meiosis es formar 4 núcleos haploides.En la citocinesis II se obtienen 4 células haploides; estas células son las que finalmente darán origen a los gametos masculinos o femeninos en el humano. La meiosis en la mujer se inicia a los tres meses de su desarrollo embrionario; se suspende en la etapa de profase I de leptoteno para volver a reiniciarse a los 13 –14 años de edad. La meiosis en el hombre se inicia en la pubertad (10-14 años de edad).

81 MEIOSIS Sólo se realiza en células específicasSu objetivo es producir gametos con la mitad de dotación cromosómica que una célula somática En un organismo diploide con doble copia de cromosomas (2n) los gametos tienen una sola copia de cada cromosoma (n) La meiosis es el proceso que genera diversidad genética

82 MEIOSIS Profase I: desintegración membrana nuclear, desaparición del nucléolo y formación del huso mitótico. - Leptoteno: los cromosomas se condensan y se acortan - Cigoteno: los cromosomas homólogos se aparean punto por punto, a lo largo, en un proceso llamado sinapsis (único de meiosis) los cromosomas apareados se llaman bivalentes - Paquiteno: los cromosomas continúan acortándose y engrosándose. Cada uno está formado por dos cromátidas hermanas (tétradas). Se produce el sobrecruzamiento o crossing over : intercambio recíproco de segmentos entre homólogos

83 MEIOSIS - Diploteno: los cromosomas parecen repelerse, quedando unidos por unos puntos: quiasmas - Diacinesis: los cromosomas se unen a las fibras del huso cinetocórico y los quiasmas se desplazan a los extremos Prometafase I: la membrana nuclear desaparece. Los cromosomas empiezan a moverse en las fibras del huso Metafase I: los homólogos, cada uno formado por dos cromosomas (4 cromátidas) aún unidos son arrastrados al ecuador por las fibras del huso: “placa metafásica”. La orientación es al azar. 50% padre/ 50% madre

84 Meiosis II: división mitótica, con las cromátidas diferentesAnafase I: los cromosomas se separan y las cromátidas permanecen unidas por sus centrómeros. Los cromosomas se mueven a los polos opuestos. Cada célula hija es haploide pero con 2 cromátidas Telofase I: Se reorganizan los núcleos y se da la citocinesis Las membranas nucleares se pueden reformar o dar paso a la meiosis II Meiosis II: división mitótica, con las cromátidas diferentes

85 MEIOSIS

86 CÉLULAS HIJAS

87 CÉLULAS HIJAS

88 DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSISComportamiento de los cromosomas: 1. Mitosis: los cromosomas homólogos son independientes 2. Meiosis: los cromosomas homólogos se aparean formando bivalentes hasta anafase I Número de cromosomas: 1. Mitosis: genera células hijas idénticas diploides 2. Meiosis: genera células hijas haploides Identidad genética de la progenie: 1. Mitosis: genera células hijas idénticas 2. Meiosis: presentan nueva variedad de cromosomas paternos. Las cromátidas no son idénticas debido al intercambio de segmentos