José A. Cardé-Serrano, PhD Biol 4018 – Celular Molecular UPR - Aguadilla

Al finalizar la clase el estudiante podrá: Objetivos Al finalizar la clase el estudiante podrá: Explicar el concepto de unidad biológica a nivel molecular. Distinguir entre las células procariotas y eucariotas en base a sus principios moleculares y celulares. Mencionar y explicar los ocho principios básicos de las células vivas. Explicar la organización celular y su función en las células eucariotas.*

Evolution of the three domains of life on earth Mutaciones Selección natural Descendencia con modificación Ancestro común Fig. 1-1 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

All forms of life had a common ancestor endowing them with a common features. What are these features? Fig. 1-2 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Procariota vs. Eucariota Células eucariotas: compartamentalización Membrana citoplasmática Membrana nuclear Golgi Retículo endoplásmico rugoso Retículo endoplásmico liso Peroxisomas Lisosomas Mitocondrias

Procariota vs. Eucariota Las células eucariotas poseen un citoesqueleto. Compuesto por: Filamentos de actina Microtubulos Filamentos intermedios Funciones Transporte Movimiento Forma Fortaleza

Common features: genetic code with DNARNA protein; membranes with pumps, carriers & channels; metabolism. Fig. 1-2 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Unidad biológica a nivel molecular Toda los organismos vivos comparten: Código genético común Almacenan información genética en ácidos nucleicos (DNA por lo general) Dogma central: DNA  RNA  Proteínas Proteínas y algunos RNA como catalizadores de reacciones químicas Bioenergética común a partir de azucares, lípidos Uso de ATP como moneda de energía Compartamentalización celular y del ambiente por membranas de fosfolípidos Bombas, acarreadores y canales para comunicación

Universal General Principles of Living Cells 1. Genetic information is stored in DNA sequences (sometimes RNA) and transmitted to daughter cells 2. DNA sequences specify both the primary and tertiary structures of RNAs and proteins 3. Macromolecular structures assemble (spontaneously) from subunits 4. Membranes grow by expansion of pre-existing membranes 5. Zip codes and receptors target molecules to cellular locations 6. Cellular components move by diffusion, pumps or molecular motors 7. Receptors and signaling mechanisms allow cells to adapt to environmental conditions and external stimuli 8. Molecular feedback mechanisms control most processes Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Células: Principios Universales 1ro. La información genética esta almacenada en una molécula lineal de DNA (a veces RNA), la cual es duplicada y pasada a las células hijas. Composición Estructura Meiosis Mitosis

Genetic information stored in DNA is duplicated and passed on to daughter cells Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved. Fig. 1-3

Células: Principios Universales 2do. La información que determina la secuencia lineal, así como, la estructura 3D, tanto del RNA como de las proteínas esta contenida en la secuencia lineal de la molécula de DNA. DNAmRNAproteínas Secuencia de AA  conformaciones Expresión diferencial = diferenciación desarrollo

Nucleotide sequences in DNA code for the linear sequences & 3D structures of RNAs and proteins Scale drawings of the gene, mRNA, polypeptide and folded structure of a small protein, profilin Ribbon diagram showing the folded polypeptide Space-filling model Fig. 1-4 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Células: Principios Universales 3ro. Las estructuras macromoleculares se forman a partir de sub-unidades. Permite variabilidad Aumenta la capacidad de adaptación de la célula. Proteínas  amino ácidos Almidones  azucares Grasas  lípidos 4to. Las membranas crecen mediante la expansión de membranas pre-existentes

Cellular components assemble from macromolecules Fig. 1-5 Membranes grow by expansion of preexisting membranes Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Signals and receptors target cellular constituents to their correct locations 5to. La interacción de señal-receptor es responsable de indicar la localización correcta a donde una molécula debe llegar para realizar su función. Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved. Fig. 1-6

Células: Principios Universales 6to. Los constituyentes celulares se mueven en la célula debido a procesos pasivos y/o activos Difusión Bombas biológicas Motores celulares

Cellular constituents move by diffusion, pumps and molecular motors Fig. 1-7 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Células: Principios Universales 7mo. Mecanismos de receptor-ligando son utilizados para que la célula se adapte a las variaciones en el medio ambiente celular.

Receptors and signaling mechanisms allow cells to adapt to environmental conditions Fig. 1-8 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Células: Principios Universales 8vo. Mecanismos de retroalimentación molecular controlan (regulan) los procesos de estructuración, crecimiento y diferenciación.

Feedback mechanisms control molecular composition, growth and differentiation Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved. Fig. 1-9

Overview of cellular organization Pequeño repaso de organulo y función. Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved. Fig. 1-2

Electron micrograph of a thin section of the nucleus Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved. Fig. 1-10

Organización celular eucariota: funciones Núcleo Almacena la información genética Produccion y modificaciones al mRNA “5’Capping” “RNA splicing” “Poly Adenilation” Exporta e Importa (poros) Su membrana es de doble capa. Compartamentaliza Nucleolo ensamblaje de los ribosomas.

EM of organelles in a thin section of a liver cell Rough endoplasmic reticulum Smooth endoplasmic reticulum Golgi apparatus Mitochondrium Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved. Fig. 1-11

Organización celular eucariota: funciones Aparato de Golgi Procesamiento y Sorteo de Proteinas. Cis y Trans Glucosilaciones - glucoproteínas

Organización celular eucariota: funciones Retículo endoplásmico Sistema membranoso contínuo a la membrana nuclear. Procesamiento de proteínas Síntesis de lípidos [ Ca2+] Existen dos tipos Rugoso Ribosomas asociados Secuencia señal Liso

Organización celular eucariota: funciones Lisosomas Orgánulo membranoso que separa enzimas con funciones de degradación de otros componentes celulares. sintetizadas en el RER, luego son modificadas en Golgi y luego por señales intracelulares son dirigidas al lisosoma. Manosa fosfatada

Organización celular eucariota: funciones Endosomas y fagosomas Orgánulos membranosos. Vesículas que conducen el material a ser degradado por los lisosomas. Fagosoma acarrea el material exógeno. Endosoma acarrea el material endógeno. Peroxisoma Orgánulo membranoso Contiene enzimas que participan en reacciones oxidativas. Oxidación de ácidos grasos= energía no para ATP

Organización celular eucariota: funciones Mitocondria Orgánulo membranoso Ocurre el proceso de fosforilación oxidativa:ATP Ciclo de Krebs. Lugares de alta demanda de ATP Rol especial en la repuesta celular a contaminantes tóxicos del medioambiente. (apoptosis)

Plasma membrane proteins for transport & adhesion Fig. 1-12 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Organización celular eucariota y su función Membrana citoplasmática Es la interfase entre la célula y su medio ambiente. Esta constituida por fosfolípidos, colesterol y proteínas Es fluida Posee funciones variadas Transporte Generar energía Delimitar la forma de la célula Protección

Electron micrograph of cytoskeletal filaments in a frozen, etched, shadowed cell Intermediate filaments Microtubule Actin filaments Fig. 1-13 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

Organización celular eucariota y su función Citoesqueleto Compuesto por: Filamentos de actina Microtúbulos Filamentos intermedios Funciones Transporte Movimiento Forma Fortaleza

Transport by three families of molecular motors Fig. 1-14 Copyright 2008 by Saunders/Elsevier. All rights reserved.

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