La célula y el Núcleo IES Bañaderos.

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1 La célula y el Núcleo IES Bañaderos

2 Historia del Estudio de las Células
SIGLO XVII Van Leeuwenhoek (1674). Construye el primer microscopio. Observa espermatozoides, protozoos y bacterias.

3 Robert Hooke (1665). Describe una lámina de corcho y utiliza por primera vez el término célula para referirse a las celdillas que observa.

4 SIGLO XIX Dutrochet (1824) llega a la conclusión de que todos los seres, animales y vegetales están compuestos de unidades pequeñas, células. Brown (1831) demostró la existencia de un corpúsculo en el interior de las células vegetales, al que denominó núcleo. Purkinje (1839) introdujo el término protoplasma, para definir el contenido vivo de las células Schleiden y Schwann (1839) formularon la teoría celular y llegan a la conclusión de que “la célula es una unidad estructural y funcional de todos los seres vivos”. Sin embargo mantenían ideas equivocadas sobre el origen de las células. R. Virchow (1858) completó la teoría celular: toda célula procede de otra célula.

5 ENUNCIADOS DE LA TEORÍA CELULAR
1.- Todos los organismos se encuentran formados por una o más células. 2.- La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos. 3.- Toda célula procede por división de otra ya existente. 4.- El material hereditario conteniendo las características genéticas de una célula pasa de la célula madre a la hija. En resumen, la teoría celular enuncia que: La célula es la unidad morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos. SIGLO XX Santiago Ramón y Cajal (1933) Demuestra definitivamente la individualidad celular en el tejido nervioso concediendo validez universal a la teoría celular

6 MICROSCOPIOS Siglo XVIII Siglo XX Siglos XIX
Siglo XX aumento máx. x1000 Práctica microscopio

7 El origen de la vida Oparin (1922)
Hace millones de años, la Atmósfera de la Tierra estaba formada fundamentalmente por metano, amoniaco y vapor de agua. Estas moléculas sencillas, excitadas por las radiaciones solares y las descargas eléctricas durante las tormentas, se fueron condensando y diversificando, dando lugar a gran variedad de moléculas orgánicas, las cuales al enfriarse la Tierra, fueron arrastradas por torrenciales lluvias hasta el océano El primitivo océano estaba formado por masas de agua caliente donde se iban acumulando gran cantidad de estas moléculas orgánicas. A todo este medio se le da el nombre de caldo nutritivo o sopa primitiva. La temperatura de la sopa favorecía las reacciones entre las moléculas que al unirse iban adquiriendo un mayor grado de complejidad y tamaño. Todas estas moléculas se fueron asociando formando agregados heterogéneos que Oparin denomino coacervados, el mundo científico no dio credibilidad a las hipótesis de Oparin

8 El experimento de Miller
Miller reprodujo las condiciones que la atmósfera terrestre tenía hace 3500 m.a. y obtuvo compuestos orgánicos biológicos a partir de materia inorgánica. Descargas eléctricas que simulaban las de tormentas. Los gases de la atmósfera primitiva: CH4 , NH3 , H2 Refrigeración y condensación Agua hirviendo Mezcla de moléculas orgánicas: Ácido aspártico, ácido glutámico, ácido acético, ácido fórmico, urea y aminoácidos. Origen de la vida

9 La evolución de la vida ● Arqueas ● Urcariotas Protobionte o
● Bacterias Protobionte o Progenote Las primeras células serían heterótrofas anaerobias, utilizarían como alimento las moléculas orgánicas presentes en el medio. Como estas moléculas terminarían por agotarse, podría haber ocurrido una primera crisis ecológica, si no hubiera sido porque en algún momento de la evolución celular...

10 Algunas células aprendieron a fabricar las moléculas orgánicas mediante la fijación y reducción del CO2. Se iniciaba así la fotosíntesis, como un proceso de nutrición autótrofa. El empleo del agua en la fotosíntesis como donante de electrones, tuvo como origen la liberación de O2 y por tanto la transformación de la atmósfera reductora en la atmósfera oxidante que hoy conocemos. Empezó una revolución del oxígeno que causaría la muerte de muchas formas celulares para las que fue un veneno, otras se adaptarían a su presencia y ...

11 Algunas células aprendieron a utilizarlo para sus reacciones metabólicas, lo que dio lugar a la respiración aerobia, realizando una nutrición heterótrofa aerobia. Estas formas celulares tienen organización procariota y son de pequeño tamaño. A partir de ellas, se piensa que evolucionaron las células eucariotas.

12 Origen de las células eucarióticas
La teoría endosimbiótica de Lynn Margulis propone que las células eucarióticas se originaron a partir de una primitiva célula urcariota (hace m.a.) que en un momento determinado englobaría a otras células u organismos procarióticos, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte. Bacterias anaerobias Células eucarióticas: plantas, algunos protistas Bacterias fotosintéticas ancestrales Huesped antecesor universal (urcariota) ... se convierten en cloroplastos Endosimbiosis Células eucarióticas: animales, hongos, algunos protistas ADN Las bacterias se convierten en: peroxisomas mitocondrias

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14 DIFERENCIAS MORFOLÓGICAS Y ESTRUCTURALES
Tipos de Organización Celular DIFERENCIAS MORFOLÓGICAS Y ESTRUCTURALES CÉLULAS EUCARIOTAS CÉLULAS PROCARIOTAS Poseen un núcleo provisto de membrana nuclear que contiene el ADN Carecen de membrana nuclear y, por tanto, de núcleo definido. Poseen un ADN circular que forma el cromosoma bacteriano. Ambos tipos celulares poseen membrana plasmática y citoplasmatica, y cuentan con representantes con y sin pared celular, aunque su naturaleza es distinta Poseen gran variedad de orgánulos citoplasmaticos: retículo, aparato de Golgi, lisosomas, ribosomas, etc. Poseen ribosomas (diferentes a los de las eucariotas) pero carecen de otros orgánulos celulares provistos de membranas. Poseen orgánulos energéticos: mitocondrias en todos los casos y cloroplastos en el caso de células vegetales. Poseen repliegues en su membrana (mesosomas) con enzimas respiratorios. Algunos también poseen pigmentos fotosintéticos.

15 DIFERENCIAS FUNCIONALES
CÉLULAS EUCARIOTAS CÉLULAS PROCARIOTAS Constituyen organismos tanto unicelulares (protistas) como pluricelulares: animales, vegetales y hongos. Constituyen organismos unicelulares llamados protistas (móneras): bacterias y cianobacterias. Son de nutrición heterótrofa o autótrofa (fotosintética). Son de nutrición heterótrofa o autótrofa (fotosintética o quimiosintética). No pueden fijar el N2 atmosférico. Algunos procariotas pueden fijar el N2 atmosférico. Son de respiración aerobia aunque existen eucariotas capaces de realizar fermentación (levaduras y células musculares). Existen procariotas aerobios y anaerobios (estrictos o facultativos). Muchos realizan fermentaciones. En ambos tipos de células existen representantes con capacidad de realizar movimientos como respuesta a estímulos.

16 DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES
Diferencias y semejanzas Célula Vegetal Célula Animal Forma de las células no especializadas Poliédrica Esférica Tamaño Generalmente son mayores Generalmente son menores Membrana plasmática Son similares en ambos tipos de células. Pared celular Es exterior a la membrana plasmática. Formada por celulosa y constituye el esqueleto celular. No tienen Orgánulos celulares Son comunes a ambos tipos celulares, por ejemplo:Mitocondrias, R. End., Rb., Ap. de Golgi,... Orgánulos exclusivos de las células vegetales son: - Los cloroplastos, pueden realizar la fotosíntesis - vacuolas, adquieren gran tamaño (hasta el 95 % del volumen del citoplasma). Acumulan gran variedad de sustancias: de reserva, de desecho, pigmentos, agua, etc. No poseen cloroplastos (son heterótrofas). Las vacuolas, son denominadas, en éstas, vacuolas digestivas o lisosomas secundarios, son de pequeño tamaño Orgánulos exclusivos de las células animales son: - Los centriolos: están relacionados con el movimiento, se encuentran, o bien en la base de cilios y flagelos o en parejas, formando el diplosoma en el interior del centrosoma (organizador de los microtúbulos en el citoplasma celular). Posición del núcleo: Se encuentra desplazado contra la membrana plasmática por las grandes vacuolas y ocupa una posición excéntrica. Suele ser central, Movilidad Carece de capacidad para desplazarse (excepto casos particulares como algunos gametos). Pueden ser moviles mediante pseudópodos o pueden poseer cilios y flagelos.

17 Células procarióticas
Flagelos (1 o 2 que permiten la locomoción) TIPOS MORFOLÓGICOS Cocos Mesosomas (plegamientos de la membrana que contienen enzimas para la respiración y división celular) Bacilos Espirilos Cápsula o glucocálix Vibrios Membrana plasmática Pared celular Nucleoide (molécula circular de ADN) Citoplasma (desprovisto de orgánulos excepto ribosomas y mesosomas) Ribosomas Fimbria Pili

18 Células animales Células vegetales

19 Células eucarióticas CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL
Cloroplastos (realizan la fotosíntesis) Mitocondrias (realizan un metabolismo oxidativo para la obtención de ATP) Lisosomas y peroxisomas (intervienen en procesos digestivos y oxidativos) CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL Citoesqueleto (responsable de la forma y movimiento celular y de la distribución de las estructuras celulares) Vacuolas (digestivas, de almacenamiento o de excreción) Retículo endoplásmico y complejo de Golgi (transporte de proteínas y síntesis de lípidos)

20 Mitocondrias Lisosoma R.E.r Peroxisoma Núcleo Centriolo Poro Ncl Memb. Plasm. Microtubulo Nucleolo Memb. Nuclear R. Endoplasmatico liso Cromosoma Ap. De Golgi R. Endopl. rugoso Cilios Ribosoma R. Endoplasmatico liso

21 Morfología de las células animales
TEJIDO EPITELIAL TEJIDO MUSCULAR TEJIDOS CONJUNTIVOS TEJIDO NERVIOSO Al analizar los diferentes tejidos animales se puede observar la diversidad morfológica que presentan sus células.

22 TEJIDOS PARENQUIMÁTICOS
Morfología de las células vegetales TEJIDOS PARENQUIMÁTICOS TEJIDOS CONDUCTORES TEJIDOS SECRETORES Las células vegetales presentan una menor diversidad morfológica que las animales debido a la presencia de la pared celular que las rodea. Presentan formas cúbicas, prismáticas, poliédricas, redondeadas, semilunares o alargadas.

23 Célula nerviosa de jirafa Yema de huevo de avestruz
Tamaño celular Linfocito Bacteria Ameba Célula intestinal Célula nerviosa de jirafa Yema de huevo de avestruz

24 El núcleo celular El núcleo fue descubierto por Robert Brown. Contiene el material genético en forma de una molécula ADN, en el se produce la replicación del ADN y su transcripción a ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN transferente. El núcleo aparece en todas las células salvo en las procariotas y en los eritrocitos maduros de mamíferos. El núcleo nos lo podemos encontrar en dos fases distintas: interfase o período comprendido entre dos divisiones celulares consecutivas, y en división.

25 El núcleo interfásico TAMAÑO: Entre 5 y 25 µm de diámetro.
Envoltura nuclear (doble membrana) Nucléolo (dónde se sintetiza el ARN r) NÚMERO: Suele se único pero se producen excepciones. - Células anucleadas (eritrocitos) - Células binucleadas (paramecio) - Células plurinucleadas (fibras musculares) POSICIÓN: - Central (blastómeros) - Lateralizado (adipocitos) - Basal (células secretoras) Nucleoplasma (matriz nuclear) Cromatina (ADN y proteínas asociadas) FORMA: ESFÉRICO OVALADO POLILOBULADO

26 El núcleo interfásico Envoltura nuclear (doble membrana)
Nucléolo (dónde se sintetiza el ARN r) Cromatina (ADN y proteínas asociadas) Nucleoplasma (matriz nuclear) Núcleo en interfase

27 Espacio perinuclear o intermembranoso DOBLE MEMBRANA NUCLEAR
La envoltura nuclear NÚCLEO Membrana interna Presenta un material electrodenso : la lámina nuclear Espacio perinuclear o intermembranoso DOBLE MEMBRANA NUCLEAR PORO NUCLEAR Membrana externa 7 a 8 nm CITOPLASMA

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29 Estructura del poro nuclear
Los poros nucleares regulan el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citosol. Anillo (formado por proteínas dispuestas en octógonos) Gránulo central (ribosomas recién formados) Fibrilla Son estructuras dinámicas, capaces de formarse y desaparecer, dependiendo del estado funcional de la propia célula. Diafragma (deja libre sólo unos 10 nm) Lámina fibrosa

30 El nucleoplasma Se encuentra en el interior del núcleo.
Disolución acuosa de biomoléculas en estado coloidal, donde destacan: Proteínas (enzimas, histonas...). Ácidos nucleicos (ADN, ARN, nucleótidos...). Lípidos. Glúcidos. Sales e iones. Al microscopio óptico se observa en él una maraña de fibrillas y grumos, es la cromatina.

31 El nucléolo NUCLÉOLO PROCESAMIENTO DE LAS SUBUNIDADES RIBOSOMALES
al microscopio electrónico presenta tiene como funciones PROCESAMIENTO DE LAS SUBUNIDADES RIBOSOMALES SÍNTESIS DEL ARNr al microscopio óptico presenta NUCLEOLONEMA COMPONENTE NUCLEAR COMPONENTE ESTRICTAMENTE NUCLEOLAR PARTE AMORFA embutido en la Las fibras de cromatina pueden encontrarse como en el que se distinguen CROMATINA INTRANUCLEAR ZONA GRANULAR ZONA FIBRILAR CROMATINA PERINUCLEAR

32 Ultraestructura de la cromatina
• La heterocromatina zonas muy teñidas, ADN condesado, inactivo. • La eucromatina zonas menos teñidas, cromatina está más dispersa y es funcional. Octámero de histonas (dos moléculas de H2A, dos de H2B, dos de H3, y otras dos de H4) Cromosoma Superespiralización Núcleo o platisoma 700 nm Nucleosoma 300 nm Filamento de ADN Espiralización de segundo grado 10 nm Histona H1 30 nm Doble hélice de ADN Espiralización de primer grado Cromatina

33 Funciones del núcleo interfásico
► Replicación o duplicación tiene lugar durante un período determinado de la interfase. ► Transcripción del mensaje genético a los ARNm, ARNr y ARNt. Para realizar ambas funciones es necesario que la molécula de ADN se encuentre muy dispersa (eucromatina), de manera que puedan ser fácilmente accesibles aquellos tramos que deberán ser transcritos o duplicados.

34 Núcleo en División. Cromosomas. Son visibles sólo durante los períodos de división celular. Están constituidos por la cromatina condensada o "super enrollada". En el momento de iniciarse la división, el cromosoma está formado por dos cromátidas, resultantes de la duplicación del ADN. Ambas se encuentran unidas entre sí por una zona más estrecha, que constituye la constricción primaria o centrómero, que hace que el cromosoma se presente en forma de cuatro brazos. El centrómero engarza las fibras del huso mitótico, tanto en la mitosis como en la meiosis, y permite la separación de los cromosomas que corresponderán a las células hijas.

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36 Tipos de cromosomas En función de la posición del centrómero y de los índices de proporcionalidad, se distinguen cuatro tipos. METACÉNTRICOS SUBMETACÉNTRICOS ACROCÉNTRICOS TELOCÉNTRICOS - Metacéntricos, si los dos brazos tienen aproximadamente la misma longitud. - Submetacéntricos, uno de los brazos es ligeramente mayor. - Acrocéntricos, cuando los dos brazos son de longitudes diferentes. - Telocéntricos, si el centrómero está en el extremo de un brazo, sólo es visible un brazo.

37 CARIOTIPO HUMANO FEMENINO CARIOTIPO HUMANO MASCULINO
Número de cromosomas Cromosomas Es constante en todas las células que pertenecen a un mismo organismo, excepto en las células reproductoras o gametos, que contienen la mitad de cromosomas que una célula normal. La mayoría de organismos tienen dos juegos de cromosomas (diploides). No guarda relación con el nivel evolutivo alcanzado por la especie. CARIOTIPO HUMANO FEMENINO CARIOTIPO HUMANO MASCULINO Cromosomas sexuales XY Cromosomas sexuales XX

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39 Alteraciones del cariotipo o anormalidades cromosómicas
El estudio del cariotipo es importante para poder detectar anomalías cromosómicas que, en los individuos que las poseen, se traduce en enfermedades genéticas. Síndrome de Down. Las personas afectadas poseen 47 cromosomas en lugar de los 46 que contienen las células sanas. Trisomía del cromosoma 21, causante de la enfermedad (nariz chata, cuello pequeño, retraso mental). Síndromes de Klinefelter (XXY) poseen 47 cromosomas no realizan la espermatogenesis y presentan retraso mental, Síndrome de Doble Y (XYY), son individuos muy agresivos, Síndrome de Turner (X) no presentan caracteres sexuales secundarios, no presentan ovulación por atrofia ovárica, retraso mental, etc. Algunas son debidas a exceso o defecto en el número de cromosomas y otras son debidas a alteraciones en fragmentos de cromosomas: inversiones, translocaciones, delecciones (supresión), etc. Síndrome de Down