1 TEMA 3 LA CÉLULA 1

2 1. ORGANIZACIÓN GENERAL DE LA CÉLULA PROCARIOTA Y EUCARIOTACélulas procariotas Células eucariotas No envoltura nuclear Con envoltura nuclear Sin orgánulos con membrana Con orgánulos celulares de todo tipo Su ADN es lineal o circular ADN siempre lineal Ribosomas pequeños 70 S Ribosomas grandes 80 S Enzimas respiratorios y pigmentos fotosintéticos situados en el mesosoma Enzimas respiratorios en la mitocondria y pigmentos fotosintéticos en el cloroplasto Siempre son seres unicelulares o colonias Hay unicelulares y pluricelulares Pueden realizar la quimiosíntesis Nunca son quimiosintéticas Algunas pueden fijar el N2 atmosférico Nunca fijan el N2 atmosférico 2

3 1. ORGANIZACIÓN GENERAL DE LA CÉLULA PROCARIOTA Y EUCARIOTA2.Células procariotas Bacterias Cianobacterias Micoplasmas 3.Células eucariotas Animales Vegetales

4 LA MEMBRANA PLASMÁTICALa membrana plasmática es una delgada lámina de 75 Å que envuelve a la célula y la separa del medio externo. Puede variar su forma permitiendo movimientos y desplazamientos de la célula. Su estructura es igual en todas las células y en todos los orgánulos citoplasmáticos, por lo que se llama membrana unitaria o unidad de membrana. Dauson y Danielli propusieron una doble capa de lípidos rodeada por dos capas de proteínas. Proteínas Lípidos Proteínas

5 LA MEMBRANA PLASMÁTICASegún Singer y Nicholson (1972) es una bicapa lipídica, asociada con moléculas de proteínas, formando la estructura de mosaico fluido. Esta membrana es asimétrica, ya que las glicoproteínas y glicolípidos sólo se encuentran hacia la cara externa. INTERIOR EXTERIOR

6 LA MEMBRANA PLASMÁTICALa composición química es de un 52% de proteínas, 40% de lípidos y 8% de azúcares. Las proteínas pueden ser intrínsecas como las integrales y las transmembrana, y extrínsecas o periféricas, adheridas a las monocapas. Las glicoproteínas sólo en la parte externa, formando parte del glucocáliz INTERIOR EXTERIOR

7 LA MEMBRANA PLASMÁTICALos lípidos son del tipo de los fosfolípidos, glicolípidos y colesterol, caracterizados por ser anfipáticos, dando espontáneamente en medio acuoso bicapas (autoensamblaje), que tienden a cerrarse sobre sí mismas (autosellado) Estos lípidos presentan una serie de movimientos que dan como consecuencia la fluidez de la membrana tales como: La difusión lateral la rotación flexión flip-flop. INTERIOR EXTERIOR

8 LA MEMBRANA PLASMÁTICAFUNCIONES La función fundamentalmente es mantener estable el medio intracelular, regulando el paso de agua, moléculas y elementos Mantener la diferencia de potencial iónico, haciendo que el medio interno esté cargado negativamente Realizar los procesos de endocitosis y exocitosis Además le confiere individualidad separándola del exterior, identidad a través de los antígenos de histocompatibilidad y le permite obtener información del exterior gracias a los receptores de membrana.

9 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANADEPENDE DE LOS SIGUIENTES FACTORES Tamaño Naturaleza (Hidrófila o hidrófoba) Gradiente de concentración Gradiente eléctrico Gradiente electroquímico.

10 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

11 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANAMOLÉCULAS PEQUEÑAS Se clasifica en función de los requerimientos energéticos en: ACTIVO PASIVO DIFUSIÓN SIMPLE DIFUSIÓN FACILITADA

12 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANAMOLÉCULAS PEQUEÑAS Se clasifica en función de los requerimientos energéticos en: PASIVOS DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE LA BICAPA: Lipídicas Apolares Polares de pequeño tamaño

13 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANAMOLÉCULAS PEQUEÑAS Se clasifica en función de los requerimientos energéticos en: PASIVOS DIFUSIÓN FACILITADA A TRAVÉS DE CANALES: Iones como Na+, K+ AGUA (acuaporinas) Pueden regularse por Ligando o voltaje

14 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANAMOLÉCULAS PEQUEÑAS Se clasifica en función de los requerimientos energéticos en: PASIVOS DIFUSIÓN FACILITADA A TRAVÉS DE PERMEASAS Moléculas polares Aminoácidos, Monosacáridos Permeasas Saturación

15 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANAMOLÉCULAS PEQUEÑAS Se clasifica en función de los requerimientos energéticos en: ACTIVOS Contra gradiente Requiere energía BOMBA Na+/K+ FUNCIONES: Potencial de membrana Volumen celular Es necesaria para el transporte activo secundario REPASO

16 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANAMOLÉCULAS GRANDES Y PARTÍCULAS Se distinguen 3 procesos: ENDOCITOSIS Entrada en célula Proceso de invaginación Clatrina Pinocitosis Fagocitosis Mediada por receptor

17 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANAMOLÉCULAS GRANDES Y PARTÍCULAS Se distinguen 3 procesos: EXOCITOSIS Salida de la célula Proceso de evaginación Equilibrio ENDO/EXO

18 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANAMOLÉCULAS GRANDES Y PARTÍCULAS Se distinguen 3 procesos: TRANSCITOSIS Atraviesa toda la célula

19 MEMBRANAS DE SECRECCIÓNGLICOCALIZ Está formado mayoritariamente por las cadenas de oligosacáridos de los glicolípidos y glicoproteínas de la membrana; también contiene glicoproteínas que han sido segregadas y luego adsorbidas sobre la superficie celular Puede llevar fosfatos, quitina, sílice, carbonatos, etc.

20 MEMBRANAS DE SECRECCIÓNGLICOCALIZ FUNCIONES Protección mecánica y química Regulación de la absorción Unión de células para formar tejidos Reconocimiento celular. Los oligosacáridos son los principales marcadores de identidad.

21 MEMBRANAS DE SECRECCIÓNPARED CELULAR Es una cubierta de celulosa en forma de fibrillas, proteínas y polisacáridos de forma estable y rígida. Es característica de las células vegetales. Está formada por tres capas: Lámina media, gelatinosa Pared Primaria, flexible Pared Secundaria, rígida Formación de la pared

22 MEMBRANAS DE SECRECCIÓNPARED CELULAR FUNCIONES: Dar forma a las células, impidiendo su ruptura por presión osmótica. Exoesqueleto de los vegetales. Unen entre sí las células, formando la estructura de la planta. Barrera de protección. Dependiendo de las sustancias que se depositen: Lignina, aumenta la rigidez y soporte de la planta, como en los tubos de xilema. Minerales, como el carbonato cálcico y la sílice, que dan protección a las células epidérmicas. Cutina y ceras, que son sustancias impermeabilizantes de frutos y hojas. Suberina, que forma el corcho que da protección con poco peso.

23 MEMBRANAS DE SECRECCIÓNPARED CELULAR ORIGEN: Vesículas del Aparato de Golgi, que se depositan en el plano ecuatorial y separan las células durante la citocinesis del proceso de división celular.

24 MEMBRANAS DE SECRECCIÓNPARED CELULAR ORIGEN: Entre una célula y otra quedan poros de comunicación denominados plamodesmos, situados en zonas donde no se deposita pared secundaria, denominadas punteaduras

25 EL CITOSOL También denominado hialoplasmaEs el medio acuoso del citoplasma. Representa aproximadamente la mitad del volumen celular. Etimológicamente Citosol significa la parte soluble del citoplasma. Contiene todas las moléculas que intervienen en las reacciones del metabolismo celular. También contiene una gran variedad de filamentos proteicos que le proporcionan una compleja estructura interna. El conjunto de estos filamentos constituye el citoesqueleto. 25

26 EL CITOSOL 26

27 EL CITOSOL Debido a esta gran concentración de proteínas, el citosol es un gel viscoso. Además, en el citosol de muchas células se almacenan sustancias de reserva en forma de gránulos, denominados inclusiones, que no están rodeados por una membrana. 27

28 EL CITOESQUELETO El citoesqueleto celular consiste en una malla tridimensional de filamentos proteicos hay tres componentes fundamentales que se hallan conectados entre sí: 28

29 MICROFILAMENTOS Formados por dos cadenas de subunidades globulares, actina G, enrolladas entre sí para formar una proteína filamentosa o actina F. (De 5 a 9 nm. de diámetro). Desempeñan las siguientes funciones: contracción muscular Pseudópodos y microvellosidades anillo contráctil cortex celular 29

30 FILAMENTOS INTERMEDIOSSon muy variables en cuanto a tipos. De un diámetro de unos 10 nm. Su principal función es ESTRUCTURAL Algunos ejemplos son: Los de queratina de las células epidérmicas Los neurofilamentos de las neuronas Los de la lámina nuclear 30

31 MICROTÚBULOS Los principales componentes del citoesqueleto de las células eucariotas, y pueden encontrarse dispersos por el citoplasma, o formando estructuras estables como cilios, flagelos o centriolos. Se trata de estructuras muy dinámicas que pueden formarse y destruirse según las necesidades de la célula. El crecimiento se produce por un extremo y la destrucción por el contrario, por eso se dice que presentan polaridad. Están constituidos por moléculas de tubulina.   Protofilamento 31

32 MICROTÚBULOS Entre las principales funciones de los microtúbulos se encuentran: brindan rigidez y conservan la forma celular regulan el movimiento intracelular de organelas y vesículas contribuyen a formar los compartimentos intracelulares constituyen el huso mitótico, responsable de organizar el movimiento de los cromosomas durante la división celular distribuyen el retículo endoplásmico y aparato de Golgi en los lugares apropiados son los elementos estructurales y generadores del movimiento de cilios y flagelos 32

33 CILIOS Y FLAGELOS Permiten el desplazamiento de la propia célulaLos cilios son cortos y abundantes Los flagelos son alargados y escasos. 33

34 CILIOS Y FLAGELOS 34

35 CILIOS Y FLAGELOS La movilidad del axonema se va a producir por el deslizamiento de unos dobletes periféricos con respecto a otros, siendo la dineína la responsable de este proceso. 35

36 CILIOS Y FLAGELOS 36

37 EL CENTROSOMA Contiene un par de centriolosEl conjunto se denomina diplosoma El citoplasma circundante posee mayor densidad electrónica. Cada centriolo consta de nueve tripletes de microtúbulos dispuestos en forma cilíndrica, y los dos centriolos de cada diplosoma se disponen entre sí con sus ejes longitudinales en ángulo recto. 37

38 EL CENTROSOMA Los centriolos actúan como el centro organizador del crecimiento de los microtúbulos del citoesqueleto que se irradian a partir del mismo mediante una disposición estrellada llamada áster. 38

39 RIBOSOMAS Es el orgánulo más abundanteDa aspecto granuloso al citoplasma Formado por dos subunidades: Grande 60 S Pequeña 40 S Se fabrican en el nucleolo Se pueden encontrar: Citosol Envoltura nuclear Retículo endoplasmático rugoso Se agrupan formando POLISOMAS

40 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICOConjunto de cavidades en forma de cisternas, sáculos y tubos. Se distinguen dos tipos: Rugoso (lleva ribosomas) fabrica proteínas Liso (no lleva) fabrica lípidos

41 APARATO DE GOLGI Sistema mixto de cisternas apiladas (DICTIOSOMAS) y vesículas (de transición en la cara “cis” y de secreción en la cara “trans”) Orgánulo dinámico Funciones: Maduración de las glucoproteínas provenientes del retículo. Intervenir en los procesos de secreción, almacenamiento, transporte y transferencia de glucoproteínas. Formación de membranas: plasmática, del retículo, nuclear. Formación de la pared celular vegetal. Intervienen también en la formación de los lisosomas. cis trans

42 LISOSOMAS Los lisosomas son orgánulos esféricos u ovalados, con una membrana que separa del citoplasma el lumen. Son los que se tiñen más oscuro El contenido puede ser homogéneo o heterogéneo Contienen enzimas hidrolíticos Su función principal es la digestión celular, tanto heterofágica como autofágica

43 PEROXISOMAS Son orgánulos formados por una membrana que contiene un lumen Es característico, que en su interior se suela encontrar una estructura cristalina de proteínas. Contienen enzimas oxidasas (productoras de peróxido de hidrógeno) y catalasas (que lo eliminan). Las principales funciones de los peroxisomas son: llevan a cabo reacciones oxidativas de degradación de ácidos grasos y aminoácidos intervienen en reacciones de detoxificación (por ejemplo, gran parte del etanol que bebemos es detoxificado por peroxisomas de células hepáticas) En las plantas hay un tipo especial, denominados glioxisomas, que desempeñan una función esencial, transformando las grasas almacenadas en azúcares, necesarios para el desarrollo del embrión OXIDASA CATALASA O2 + RH2  R + H2O2 2 H2O2  2 H2O + O2

44 VACUOLAS Son vesículas rodeadas de una membrana.De tamaño grande en vegetales y pequeñas en animales En su interior pueden contener diversas sustancias de reserva como azúcares y proteínas; de desecho como cristales y taninos; venenos (alcaloides y determinados glucósidos) que sirven a la planta de defensa contra los herbívoros; ácido málico en plantas CAM; ( Crassulean Acid Metabolismo) pigmentos hidrosolubles

45 VACUOLAS El origen está en vesículas del RE y del Aparato de GolgiFUNCIONES: almacenamiento de reservas y de productos tóxicos, crecimiento de las células por presión de turgencia, funciones análogas a los lisosomas cuando contienen enzimas hidrolíticas, homeóstasis del interior celular, ... Permiten rápidos movimientos en algunos órganos de ciertas plantas (Mimosa, Dionaea, ...) Eliminar agua en medios hipotónicos.

46 LAS MITOCONDRIAS Son las centrales energéticas de la célula.Fabrican ATP a partir de Glúcidos, Lípidos y Aminoácidos. El oxidante final es el oxígeno. Al microscopio electrónico las mitocondrias tienen forma cilíndrica con los bordes redondeados, como las cápsulas de gelatina de algunas medicinas. Aparecen dispersas en el citoplasma, su tinción es grisácea y se tiñen menos y son más grandes que los lisosomas

47 LAS MITOCONDRIAS Las mitocondrias constan de una membrana externa y una membrana interna que se pliega formando crestas. La forma de las crestas es variable y puede ser tubular o laminar. La disposición de las crestas puede ser paralela o perpendicular al eje mayor de la mitocondria Partes de la mitocondria

48 LAS MITOCONDRIAS El número de mitocondrias en una célula puede aumentar gracias a que se dividen por mecanismos de fisión o gemación (flecha) y puede disminuir gracias a un mecanismo conocido como la autofagia.

49 LOS CLOROPLASTOS Los plastos son orgánulos que realizan la fotosíntesis oxigénica y que residen en el citoplasma de muchas células eucariotas En las plantas son orgánulos relativamente grandes, de forma elipsoidal, y generalmente numerosos. En protistas son a menudo estructuras singulares, que se extienden más o menos extensamente por el citoplasma

50 LOS CLOROPLASTOS Aparecen delimitados por la envoltura plastidial, formada por dos membranas, la membrana plastidial externa y la membrana plastidial interna. El espacio entre ambas se denomina periplastidial. El espacio interior del plasto, el estroma, contiene vesículas aplastadas llamadas tilacoides, cuyo lumen o cavidad interior se continúa a veces con el espacio periplastidial, sobre todo en los plastos juveniles (proplastidios). Los tilacoides, que se extienden más o menos paralelos, forman localmente apilamientos llamados grana. En el estroma está el ADN plastidial.

51 LOS CLOROPLASTOS Para la síntesis proteica el plasto cuenta con sus propios ribosomas que son, lógicamente, del tipo procariótico (bacteriano). Los plastos se multiplican por bipartición, una vez duplicado el ADN plastidial. En las células de las plantas los plastos se desplazan y se orientan cada vez de la forma más adecuada para la captación de la luz.

52 ORIGEN DE MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOSDesde el siglo XX los biólogos advirtieron que hay semejanza entre diversos orgánulos delimitadas por membranas y ciertas bacterias. En particular, una de las similitudes más notorias es la que hay entre los cloroplastos y las cianobacterias cargadas de clorofilas. Así mismo, muchos biólogos notaron el parecido que hay entre las mitocondrias y otras bacterias de vida libre.

53 ORIGEN DE MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOSEl hecho de que los cloroplastos y las mitocondrias posean su propio ADN y puedan dividirse en forma independiente del resto de la célula apoya la hipótesis de que estos y otros orgánulos fueron bacterias independientes que invadieron a las células primitivas y llegaron a establecer una relación permanente con ellas. Se piensa que los invasores fueron simbiontes a los que beneficiaba el medio protegido del interior celular y que a su vez brindaban al hospedante, capacidades y talentos de los que éste carecía.

54 EL NÚCLEO: Centro de control de la célula eucariótica.Núcleo en división Núcleo en interfase

55 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL NÚCLEOa) Estabilidad génica: El ADN está más protegido. b) Permite la regulación de la expresión génica, ya que la envuelta nuclear puede impedir el paso o no a factores de transcripción. Los factores de transcripción son moléculas que regulan la expresión génica y son sintetizados en el citoplasma. Para su acción deben ser transportados al interior celular. d) Separar la transcripción de la traducción aporta a la célula una herramienta más para regular la información que va desde el ADN hasta la proteína. Así, la transcripción de un gen a ARNm no significa que se produzca una proteína de forma inmediata. Impidiendo la salida del ARNm del núcleo se evita la producción de dicha proteína.

56 ESTRUCTURA DEL NÚCLEO EN INTERFASE

57 ESTRUCTURA DEL NÚCLEO El medio interno nuclear se denomina nucleoplasma. En él se encuentran el ADN en forma de cromatina, ARN y proteínas. La matriz nuclear, es un entramado de proteínas, más o menos análogo al citoesqueleto. De ella forma parte la lámina nuclear, formada por filamentos intermedios y responsable de la forma del núcleo. En el nucleolo se concentran los genes ribosomales, es decir, los que codifican para el ARNr.

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60 EUCROMATINA Y HETEROCROMATINA (ampliación)La eucromatina es cromatina menos condensada y la mayoría de los genes que contienen se transcriben. Lo contrario ocurre con la heterocromatina

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62 ESTRUCTURA DEL NÚCLEO: POROS NUCLEARESPoseen una compleja estructura de ojal: Están formados por unas proteínas llamadas nuceloporinas. En la parte central tienen un canal que permite la comunicación con el citoplasma de forma selectiva, ya que los componentes del canal reconocen las moléculas que pueden atravesarlo.

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64 DE LA CROMATINA A LOS CROMOSOMASCuando la célula va a dividirse, la cromatina se condensa para formar los cromosomas. A lo largo de todo este proceso, los cromosomas se acortan y engruesan, con lo que finalmente se hacen visibles al microscopio òptico

65 ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMASLas Cromátidas: cada una de las dos moléculas de ADN después de la replicación. El Centrómero: divide al cromosoma en dos brazos. El Cinetocoro: permite la unión de las cromátidas con los microtúbulos del huso acromático. Los Telómeros: son los extremos del cromosoma y están formados por secuencias de ADN muy repetitivas.

66 TOPOS DE CROMOSOMAS

67 CARIOTIPO AUTOSOMAS Todos menos los sexuales Cromosomas sexualeso heterocromosomas. Sólo uno de los dos.

68 4. LOS VIRUS, VIROIDES Y PRIONESCaracterísticas generales: Son formas acelulares Formados por un ácido nucleico y proteínas A veces llevan envoltura Carecen de metabolismo No se nutren ni se relacionan Parásitos obligados de células vivas (fuera de la célula se denominan viriones) Tamaño menor que las bacterias (sólo 0,25 ) Están especializados en atacar a un sólo tipo de células

69 4. LOS VIRUS, VIROIDES Y PRIONESEstructura Levan ADN o ARN, nunca los dos juntos Una cubierta proteica, la CÁPSIDE, formada por proteínas globulares, los capsómeros. La cápside puede ser helicoidal o icosaédrica. Pueden llevar envolturas externas similares a las membranas de las células, así como estructuras especiales que facilitan su infección.

70 4. LOS VIRUS, VIROIDES Y PRIONESClasificación HELICOIDALES: POLIÉDRICOS: MIXTOS:

71 4. LOS VIRUS, VIROIDES Y PRIONESCiclo vital Lisogénico Eclipse Fijación Penetración Lítico Ensamblaje y salida

72 4. LOS VIRUS, VIROIDES Y PRIONESCiclo vital

73 4. LOS VIRUS, VIROIDES Y PRIONESVIROIDES: son pequeñas moléculas de ARN circular de cadena simple que se localizan en el nucleolo de las células a las que infectan. Principalmente infectan a vegetales como los cítricos y la patata. PRIONES: son pequeñas moléculas de ARN circular de cadena simple que se localizan en el nucleolo de las células a las que infectan. Principalmente infectan a vegetales como los cítricos y la patata.