 La teoría celular  El microscopio electrónico  Tipos de organización celular  La célula animal  La célula vegetal  La célula como unidad funcional  Tipos de nutrición celular  La obtención de energía  De las células procariotas a las eucariotas  ¿Son los virus células?

Pasteur colocó caldo de carne en dos matraces (1 y 2). 2. Utilizando una llama dio forma de “S” a los cuellos. 3. Calentó el líquido para esterilizarlo. 4. Al cabo de unas semanas comprobó que no había indicios de putrefacción. Cortó el cuello de uno de los matraces (1). 5. Pasados unos días comprobó que el caldo de ese matraz(1) se había estropeado mientras que el del otro (2) estaba intacto. 6. Al microscopio observó que había micro- organismos en el caldo estropeado. Uno de los experimentos de Pasteur

Electrodos Tubo frío Descargas eléctricas Agua hirviendo Gases condensados CH 4, NH 3, H 2 y vapor de H 2 O Refrigeración Miller introdujo en un aparato, una mezcla de los gases que supuestamente formaban la atmósfera primitiva. Esta mezcla llegaba a un recipiente donde se sometían a descargas eléctricas semejantes a las de las tormentas. La mezcla pasaba por un tubo frío dónde se condensaban los gases. Los gases condensados se recogían en un recipiente que representaba el océano primitivo. En un recipiente hervía agua para forzar a los gases a circular y pasar por el tubo frío. El 15% del carbono de los gases se encontraba en el “océano” formando compuestos orgánicos. Entre ellos 4 aminoácidos urea y ácidos grasos. Simulación experimental de Miller

Las primeras observaciones microscópicas Robert Hooke (1665). Describe una lámina de corcho y utiliza por primera vez el término célula para referirse a las celdillas que observa. La invención del microscopio permitió conocer la estructura íntima de los seres vivos. Gracias a numerosas observaciones se llegó a la certeza de que todo ser vivo estaba formado por unas estructuras microscópicas elementales.

Las primeras observaciones microscópicas Van Leeuwenhoek (1674). Construye el primer microscopio. Observa espermatozoides, protozoos y bacterias. SIGLO XVII

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. Teoría celular La célula es la unidad estructural de los seres vivos. Todos los seres vivos están formados por una o más células. La célula es la unidad funcional de los seres vivos. Pueden llevar a cabo las funciones básicas de un ser vivo. La célula es la unidad reproductora de los seres vivos. Toda célula proviene de una célula preexistente.

Microscopio electrónico Práctica microscopio Utilizan, en lugar de un haz de luz, un haz de electrones, Su límite de resolución se sitúa entre 0’5 y 1 nm y permite estudiar estructuras subcelulares MilímetroMilímetro: 1 mm = nm Los electrones los dirige a una pantalla o a una película de fotografía para crear una imagen que siempre es en blanco y negro aunque pueden ser coloreadas posteriormente.

Microscopio electrónico de transmisión No pueden observarse células completas sino cortes de células

Microscopio electrónico de barrido Los electrones “rebotan” en la muestra antes de ser recogidos Con el MEB sí pueden verse células enteras y las imágenes reproducen la forma tridimensional de su superficie,

Tipos de organización celular Procariotas : (Pro: “antes”; karyon: “núcleo”) Carecen de núcleo y de orgánulos celulares. Bacterias Eucariotas: (Eu: “verdadero”) Poseen núcleo y orgánulos celulares. Células animales y vegetales

La célula procariótica Estructura básica: Membrana plasmática: que limita la célula y la separa del medio exterior. Presentan repliegues hacia el interior llamados mesosomas Nucleoide: contiene el material hereditario. Normalmente una única molécula de ADN. A veces aparecen otros pequeñas moléculas de ADN circulares llamadas plásmidos Citoplasma: constituido por el reto de los materiales incluido en la membrana plasmática. Citosol o hialoplasma: Agua que contiene sales minerales disueltas, moléculas organicas. Ribosomas: Formados por ARNrb y proteínas

Las bacterias son células de organización procariótica que se presentan bajo aspectos diferentes Escherichia coli (x61000) Plásmidos Pared celular Mesosomas Citoplasma Material genético Ribosomas Membrana plasmática DIFERENCIAS CON LAS CÉLULAS EUCARIOTAS No tienen un verdadero núcleo. Carecen de orgánulos como el aparato de Golgi, la mitocóndrias o el retículo endoplasmático. No poseen citoesqueleto y, por eso, carecen de movilidad intracelular. Son más pequeñas que las células eucariotas. La célula procariota

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

Cloroplastos (realizan la fotosíntesis) Mitocondrias (realizan un metabolismo oxidativo para la obtención de ATP) Lisosomas y peroxisomas (intervienen en procesos digestivos y oxidativos) 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) C É L U L A V E G E T A L C É L U L A A N I M A L La célula eucariota 5’44 Célula eucariota

Centriolos Retículo endoplasmático rugoso (RER) Nucleolo Núcleo Lisosoma Mitocondria Retículo endoplasmático liso (REL) Aparato de Golgi Membrana plasmática La membrana plasmática es el límite externo de la célula. Lo que queda en su interior constituye el citoplasma. Célula epitelial humana (x6400) CITOPLASMA ORGÁNULOS MEMBRANOSOS ESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS CITOSOL Estructura de una célula eucariótica animal

–Unidad viva básica del organismo –Nº total ~ 100 billones –Características similares: metabolismo, consumo de O 2, división celular… –Organización de la célula Núcleo: ADN empaquetado (cromatina) rodeado de membrana nuclear Citoplasma (rodeado de membrana celular) La célula

Contiene la información celular (ADN). Está separado del citoplasma por una doble membrana Membrana o envoltura nuclear: Es una doble membrana formada apartir del REr, que contiene poros por los que se realizan los intercambios de sustancias entre el núcleo y el hialoplasma. Nucleoplasma: Líquido del interior del núcleo. Nucleolo: Síntesis de los ribosomas. Cromatina: Formadas por ADN y proteínas. Durante la división celular, la cromatina se condensa y se transforma en los cromosomas Núcleo

Nucleoplasma (matriz nuclear) Envoltura nuclear (doble membrana) Nucléolo (dónde se sintetiza el ARN r) Cromatina (ADN y proteínas asociadas) Núcleo en interfase Núcleo 0’55 Núcleo

Compuestas por: –Lípidos (fosfolípidos, colesterol) –Proteínas Tipos: –Membrana plasmática –Membrana nuclear –Membrana del retículo endoplásmico –Membrana mitocondrial –Lisosomas –Aparato de Golgi Membranas Es el límite externo de la célula y controla el intercambio de sustancias entre el medio externo y en interno

Membranas

Citoplasma Todo lo comprendido entre la membrana plasmática y la membrana nuclear. Está formado por: Hialoplasma Orgánulos Orgánulos membranosos Retículo endoplásmico. Aparato de Golgi. Mitocondrias. Lisosomas. Cloroplasto Orgánulos no membranosos Ribosomas Centriolos

Ribosomas Se encuentran anclados a las superficies externas de muchas regiones del retículo endoplásmico rugoso Compuestos por una mezcla de ARNr y proteínas Presentan dos subunidades: Mayor y menor Encargados de la síntesis proteica. ESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS

Citoesqueleto ESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS Conjunto de filamentos de proteínas que se distribuyen, en forma de red, en el hialoplasma. Da forma a la célula y es responsable de sus movimientos.

Centrosoma ESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS Zona cercana al núcleo que se encarga de organizar el citoesqueleto. En las células animales contienen los centriolos Interviene en los procesos de división celular (células animales) y en el movimiento celular por cilios y flagelos

Retículo Endoplasmático Conjunto de túbulos y sacos aplanados, comunicados entre sí, que se extiende por el citoplasma. Retículo endoplasmático liso (REl): Carece de ribosomas y está formado por túbulos. Fabrican lípidos. Retículo endoplasmático rugoso (REr): Está formado por sacos aplanados cubiertos por ribosomas. Síntesis de proteínas Túbulos del REl REr RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO

Aparato de Golgi Pilas de sacos membranosos que se encuentran rodeados por vesículas. Almacenan macromoléculas para la secreción o el transporte. Conjuntamente con el retículo endoplásmico forman los lisosomas, vesículas secretoras u otros componentes citoplasmáticos.

Lisosomas Vesículas membranosas formadas a partir del Aparato de Golgi o del REr, que contienen enzimas digestivas (hidrolasas) fabricadas en el REr. Son las encargadas de la digestión celular. Se unen a las vesículas alimenticias y las digieren.

Mitocondrias Orgánulos ovalados rodeados de doble membrana que delimita un espacio interior llamado matriz. La membrana interna se prolongan hacia el interior de la matriz, formando crestas. Contienen ADN y ribosomas Las mitocondrias actúan como centrales energéticas, en ellas se obtiene energía por oxidación de moléculas orgánicas

Pared celular* Retículo endoplasmático Núcleo Mitocondria Gran vacuola* Membrana plasmática Cloroplasto* Las células vegetales carecen de centriolos y tienen algunos orgánulos exclusivos. Célula vegetal (x7700) * Estructuras y orgánulos exclusivos de células vegetales Estructura de una célula vegetal

Pared celular Por fuera de la membrana plasmática, las células vegetales están rodeadas de una pared rígida formada fundamentalmente pos celulosa Células vegetales con pared primaria Función: Protectora Mantiene la forma

Vacuolas Son vesículas muy grandes (hasta el 90% del volumen de la célula Función: Almacenamiento

- C- Células vegetales fotosintéticas. - P- Presentan doble membrana. - S- Su espacio interior se llama estroma. - C- Contiene ADN y ribosomas. - F- Forma lenticular (de lenteja). - S- Su número suele oscilar entre 20 y 40 por célula. - C- Contienen sacos llamados tilacoides. En su membrana se encuentra la clorofila, pigmento de color verde. - E- El conjunto de tilacoides apilados se llama grana. - F- Función: - F- Fotosíntesis. Sintetiza materia orgánica a partir de materia inorgánica en presencia de la luz Cloroplastos

El metabolismo es el resultado de la interacción entre dos tipos de procesos: ANABOLISMO CATABOLISMO Construcción de los componentes celulares a partir de los nutrientes. Requiere energía. Destrucción de compuestos químicos en componentes más sencillos liberando energía. ANABOLISMO CATABOLISMO Nutrientes Calor Trabajo Construcción y reparación de los constituyentes celulares Energía química Energía solar PANORAMA GENERAL DEL METABOLISMO Metabolismo: Anabolismo y catabolismo. Conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células

Son moléculas transportadoras de energía. La energía que se necesita para las reacciones endergónicas se obtiene de la hidrólisis del ATP. Cuando las reacciones son exergónicas, la energía se emplea en la formación de ATP. ATP ADP Desfosforilación Fosforilación Además del ATP y el ADP también existen los nucleótidos de guanina GTP y GDP con función similar. ATP y ADP

Tipos de Nutrición Heterótrofa Autótrofa Son las células que necesitan incorporar materia orgánica del medio, elaborada por otros organismos. Son las células capaces de fabricar los nutrientes orgánicos a partir de sustancias inorgánicas, como el CO 2 y H 2 O. Ejemplo: fotosíntesis

TIPOS DE ORGANISMOS SEGÚN SU METABOLISMO Fuente de Carbono Inorgánico (Litótrofo) AUTÓTROFAS Orgánico (Organótrofo) HETERÓTROFAS Fuente de Energía Sustrato oxidable (Quimiosíntesis) QUIMIOLITÓTROFOS bacterias incoloras del azufre, bacterias nitrificantes, bacterias del hidrógeno, bacterias del hierro QUIMIOORGANÓTROFOS Saprofitas, comensales y simbiontes Luz (Fotótrofos) (fotosíntesis) FOTOLITÓTROFOS Vegetales, cianobacterias, bacterias purpúreas del S, bacterias verdes del S FOTOORGANÓTROFOS Bacterias purpuras no sulfúreas Tipos de Nutrición

Es un proceso anabólico que ocurre en los cloroplastos y se divide en dos fases. Membrana externa Tilacoides Membrana interna XH 2 e - H2OH2O 1 / 2 O 2 CO 2 FASE OSCURA Estroma Materia orgánica Materia inorgánica Energía luminosa + O2O2 + Materia orgánica FASE LUMINOSA FASE OSCURA Ocurre en las membranas de los tilacoides. Sólo se puede realizar en presencia de luz. Se utiliza la energía de la luz solar para obtener ATP y átomos de hidrógeno que son captados por un aceptor final. Se desprende oxígeno. Ocurre en el estroma del cloroplasto. Puede realizarse en la oscuridad. Depende del ATP y los hidrógenos obtenidos en la fase anterior. Con estos productos se transforma CO 2 en materia orgánica. ADP ATP e - Clorofila X (aceptor final) Una forma de nutrición autótrofa: la fotosíntesis CO 2 + H 2 O + LuzC 6 H 12 O 6 (glucosa) + O 2

Las plantas durante el día absorben agua y sales minerales por las raíces (savia bruta) y dióxido de carbono por las hojas. Con estas sustancias, y usando como fuente de energía la luz solar, fabrican compuestos orgánicos que se distribuyen por el resto de la planta como savia elaborada. Como subproducto se genera oxígeno. Fotosíntesis

Durante el día las plantas absorben CO 2 y desprenden O 2 Durante la noche las plantas absorben O 2 y desprenden CO 2 Fotosíntesis

Es un proceso catabólico que ocurre en las mitocondrias y se divide en tres fases. Se función es obtener energía en forma de ATP. Espacio intermembrana Crestas mitocondriales Matríz mitocondrial Ciclo de Krebs Glucosa 6C 3C ADP + P i ATP XH 2 X H2OH2O e-e- H+H+ e-e- e-e- H+H+ e-e- + ATP ADP H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ + 2H + 1/2O21/2O2 O2O2 CITOSOL 123 e-e- C 6 H 12 O 6 (glucosa) + O 2 + ADP + P i CO 2 + H 2 O + ATP (energía útil) + calor La respiración celular La energía (ATP) la usan los seres vivos para el anabolismo y las funciones vitales.

Fermentación Es un proceso catabólico que degrada los compuestos orgánicos para obtener energía (ATP) Es un proceso anaerobio Los productos finales son moléculas orgánicas: Etanol, Ácido láctico Tiene menor rendimiento energético que la respiración celular Anaerobio estricto: No usan en oxígeno Anaerobio facultativo: Pueden usar el oxígeno

De procariotas a eucariotas Aparición del primer ser vivo hace unos millones de años Protocélula Membrana Organización interna Para separarla del medio Para permitir su automantenimiento y su reproducción Metabolismo Ácidos nucleicos Capaz de hacer copias de sí mismas y de contener la información necesaria para sintetizar proteínas Aunque fuera rudimentario. Es imprescindible para automantenerce

Huesped antecesor universal (urcariota) Células eucarióticas: Autótrofas, plantas, algunos protistas Células eucarióticas: Heterótrofas, animales, hongos, algunos protistas Las bacterias se convierten en: Endosimbiosis ADN Bacterias fotosintéticas ancestrales Bacterias anaerobias peroxisomas mitocondrias... se convierten en cloroplastos Redes. Biología - Que es la vida 52’03 De procariotas a eucariotas. Teoría endosimbiótica La teoría endosimbiótica de Lynn Margulis propone que las células eucarióticas se originaron (hace M.a.) no de un único organismo procariota sino de la simbiosis de dos o más procariontes diferentes. Mitocondrias y Cloroplastos poseen en su interior ADN y ribosomas

¿Son los virus células? Los virus son pequeñas partículas, solo visibles al microscopio electrónico, formadas por: Envoltura : Envoltura : similar a la membrana plasmática, sólo aparece en algunos virus. Ácido nucleico : Ácido nucleico : ADN o ARN, nunca los dos juntos. Carecen de orgánulos y estructuras celulares necesarios para llevar a cabo la vida celular. Para su reproducción el virus necesita introducir su ácido nucleico en una célula viva, donde se podrá expresar dentro de la nueva estructura celular. Por esta razón son parásitos obligados Por esta razón son parásitos obligados

Bacteriófago Virus parásitos de bacterias Poseen: Cabeza: región poliédrica donde se aloja el ADN Cola: helicoidal que termina en una serie de fibras que sirven para anclarse en la pared de la bacteria Placa basal: con fibras y espinas que constituyen el sistema de anclaje del virus a la bacteria a la que infecta.

Un bacteriófago es un virus, que parasita a bacterias, formado por ADN y una cápside compleja. Genoma bacteriano Bacteriófago. Se fija a la pared bacteriana Inyecta su ADN La célula fabrica componentes víricos Ensamblaje de componentes víricos Nuevos virus Lisis de la célula los virus quedan libres Bacteria Ciclo de un virus bacteriófago

ENLACES Células eucariotas La célula eucariota animal y vegetal. Lourde Luengo La relación entre el aparato de golgi y el retículo endoplasmático rugoso Principales orgánulos de l célula animal, Anaya Célula eucariota, orgánulos Orgánulos celulares, 1´25 min Orgánulos celulares membranosos