La célula como unidad fundamental de la vida Teoría Celular Dra. Flora E. Arana Figueroa Facultad Medicina, CUM, USAC, 2016

Linneo Haeckel Chatton Copeland Whittaker Woese et al. Cavalier-Smith 1735 1866 1937 1956 1969 1977 1990 1998 2 reinos 3 reinos 2 imperios 4 reinos 5 reinos 6 reinos 3 dominios Protista Prokaryota Monera Eubacteria Bacteria Archaebacteria Archaea Eukaryota Eukarya Protozoa Chromista Fungi Vegetabilia Plantae Animalia

Los niveles de organización Particulas subatómicas Orgánulos Moléculas Niveles abióticos Macromoléculas Átomos Órganos Individuo Células Aparatos y sistemas Niveles bióticos Tejidos Ecosfera Comunidad Población Ecosistema

La teoría celular Estos estudios y los realizados posteriormente permitieron establecer en el siglo XIX lo que se conoce como Teoría Celular, que dice lo siguiente: 1- Todo ser vivo está formado por una o más células. 2- La célula es lo más pequeño que tiene vida propia: es la unidad anatómica y fisiológica del ser vivo. 3- Toda célula procede de otra célula preexistente. 4- El material hereditario pasa de la célula madre a las hijas.

La teoría celular La célula: Es la unidad estructural de los seres vivos (todos formados por células) Es la unidad funcional (realiza todos los procesos que le permiten vivir) Es la unidad de reproducción (procede de otra ya existente) Es la unidad genética (contienen el material hereditario que pasa de células madres a hijas)

Teoría Celular: Tres Ramas Básicas Citología: Microscopio: de Luz, Electrónico, contraste de fases, confocal, video microscopia; Fluorescencia, Electrónico de Barrido y de Barrido 1828, Wöhler produce Urea en laboratorio 1869, Pateur Fermentación 1920-30 Embden-Meyerhof Glucolisis; Hans Krebs: Ciclo de Krebs; Lipmannn ATP Energía . Bioquímica: Genética: XIX George Mendel, segregación y diversidad 1880 Flemming, ID cromosomas en células en mitosis 1914 Feulgen DNA componente de los cromosomas 1953 Watson y Crick Modelo de la doble Hebra ADN ʾ70 s ADN recombinanate 2003 Genoma Humano

Propiedades básicas de las células Vida propia y autónoma Complejidad Programa genético Multiplicación Captar energía Efectuar reacciones químicas (metabolismo) Actividades mecánicas Responder a estímulos Autorregulación

Variedad de células Las células se clasifican en Procariontes y Eucariontes Se diferencian por su tamaño y por el tipo de estructuras internas u organelos que contienen.

Procariontes Células que carecen de envoltura nuclear rodeando a su material genético, tamaño de 0.2-10 mm se dividen en: Arqueobacterias: organismos adaptados a condiciones extremas en el planeta, aquí encontramos: Metanógenos Halófilos Termoacidófilos Arqueobacterias

Tipos de Células CÉLULA PROCARIOTA Podemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos: CÉLULA PROCARIOTA El material genético ADN está libre en el citoplasma. Sólo posee unos orgánulos llamados ribosomas. Es el tipo de célula que presentan las bacterias

Procariontes Cocos Bacilos Espiroquetas

Tipos de organización celular Pared celular Célula procariota Cromosoma bacteriano Fimbrias Sin núcleo. Material genético distribuido en el citoplasma. ADN formado por una sola molécula circular. Pared celular. Envoltura rígida de polisacáridos y proteínas. Membrana plasmática. Bajo la anterior. Regula la entrada y salida de sustancias. A veces se pliega (mesosomas, en procesos metabólicos). Ribosomas. Para la fabricación de proteínas. Flagelos. Prolongaciones para desplazarse. Fimbrias. Estructuras cortas para fijarse. Ribosomas Membrana plasmática Flagelos

Tinción Gram: método para identificar bacterias Técnica de coloración para diferenciar bacterias en dos grandes grupos: Gram positivo Gram negativo La tinción se basa en las propiedades químicas de su pared celular

Bacterias Gram positivo Se tiñen de color morado Pared celular: peptidoglucano+proteína+carbohidrato

Bacterias Gram negativo Se tiñen de color rosado Pared celular: es más delgada Tiene una doble membrana que posee lípidos

Elementos estructurales de una bacteria Cápsula Presente en muchas bacterias, sobre todo patógenas. Compuesta por glúcidos, tiene función protectora contra desecación, fagocitosis y ataque de linfocitos Pared Bacteriana Estructura rígida para que la bacteria soporte presiones osmóticas, compuesta por peptidoglucanos y otras sustancias. Su estructura permite diferenciar a las Gram + y Gram - Membrana plasmática Similar en composición y estructura a la de los eucariontes. Presenta repliegues internos llamados mesosomas

Elementos estructurales de una bacteria Mesosomas Repliegues de la membrana celular, con sustancias responsables de procesos metabólicos (transporte de electrones, fotosíntesis, replicación de ADN) Ribosomas Similares a los de las células eucariontes, pero de menor tamaño, participan en la síntesis proteica Nucleoide Formado por una sola molécula de ADN de doble hélice, circular y asociado a proteínas no histonas Plásmidos Moléculas de ADN extracromosómico y circular

Elementos estructurales de una bacteria Inclusiones Depósitos de sustancias de reserva Flagelos Estructuras filamentosas con función motriz, formados por fibrillas proteicas Fimbrias o pili Filamentos largos y huecos con funciones relacionadas con intercambio de material genético y adherencia a sustratos

Tipos de Células Eucariontes Células que poseen núcleo verdadero Dimensión celular: 5-200 mm Las poseen los siguientes grupos de organismos: Protistas (unicelulares) Hongos (unicelulares y pluricelulares) Plantas Animales

Células Eucariontes Célula de hongos Célula animal Célula vegetal Envoltura nuclear Célula vegetal Célula protista

se consideran Protistas a los organismos eucariotas autotróficos fotosintéticos unicelulares y pluricelulares (Algas), a los heterótrofos multinucleados o multicelulares (mohos) y a los heterótrofos unicelulares o coloniales simples (protozoarios). Sus modos de nutrición incluyen la fotosíntesis, la absorción y la ingestión. La reproducción es asexual y sólo algunas formas tienen reproducción sexual. Se mueven por flagelos o seudópodos o son no móviles.

Tipos de células eucariotas Célula eucariota animal Célula eucariota vegetal Recuerda: que la célula vegetal se caracteriza por: Tener una pared celular además de membrana Presenta cloroplastos, responsables de la fotosíntesis Carece de centriolos.

Las funciones celulares Nutrición celular Relación celular. Reproducción celular

Organismos unicelulares y pluricelulares Unicelular: organismo formado por una sola célula, ejemplo: Bacterias Algas verdes Levaduras Protistas Pluricelular: organismos formado por muchas células que constituyen tejidos, órganos y sistemas

Tipos de células en organismos pluricelulares Célula especializada: Forma parte de un tejido definido, tiene funciones específicas y con limitado poder de división Célula somática: Cualquier célula del cuerpo excepto la germinal Célula germinal: Célula que sufre meiosis y da lugar a gametos

Célula Totipotencial El desarrollo humano comienza cuando un espermatozoide fertiliza a un óvulo y crea un cigoto, o sea una célula con el potencial para formar un organismo entero.  

Célula Totipotencial Esta célula se divide en células totipotenciales idénticas, que implantada en el útero de una mujer, podría dar lugar a un feto.  Los gemelos se desarrollan cuando dos células totipotenciales se separan y desarrollan dos humanos idénticos.

Células pluripotenciales Aproximadamente 4 días luego de la fertilización, las células totipotenciales comienzan a especializarse, formando una esfera hueca de células, llamado blastocisto.  Tiene una capa de células externas (trofoblasto) y en su interior un grupo de células llamadas masa interna celular (embrioblasto)

Células pluripotenciales La masa interna celular desarrollará todos los tejidos del cuerpo humano, pero no pueden formar a un organismo entero porque no pueden dar lugar a la placenta y a los tejidos de soporte necesarios para el desarrollo del feto en el útero humano Estas son llamadas células pluripotenciales, células madre o troncales (stem cells)

Células multipotenciales Las células madre pluripotenciales sufren una especialización en otro tipo de células madre que van a dar lugar a células con una función particular Por ejemplo, las stem cells sanguíneas, que dan lugar a los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas  Las stem cells multipotenciales también se encuentran en niños y adultos

Células Multipotenciales

Virus Es un agente genético, la región central o genoma formado por ADN o ARN, puede o no estar rodeado de capside o envoltura liproproteica. Contienen toda la información necesaria para su ciclo reproductor; pero no la maquinaria biosintetica, por lo que depende de células vivas, para replicarse

Virus Las partículas víricas o viriones están constituidas por una molécula de ADN o ARN, nunca los dos en un mismo virus Posee una cubierta proteica o cápside que protege al material genético En ocasiones presentan envoltura membranosa que obtiene de la célula huesped

Tipos de virus

Viroides Molécula circular pequeña de RNA desprovista de cubierta proteínica Tamaño 246 – 375 ribonucleótidos Son patógenos en plantas (papas, aguacates, cocos, crisantemos)

Plantas afectadas por viroides

Priones Agentes infectivos que carecen de un genoma Molécula proteica que puede causar enfermedades: Encefalopatía espongiforme (al morir, las células del cerebro tienen grandes vacuolas)

Priones El prion es una proteína alterada, que logra modificar a las proteínas celulares normales Existen diferentes enfermedades ocasionadas a mamíferos (ovejas, vacas, humanos) Los priones son resistentes a las proteasas

Organismos unicelulares y pluricelulares Los seres unicelulares son los seres de organización más sencilla. Están formados por una sola célula. Son microscópicos y pueden ser procariotas (bacterias) o eucariotas (algas, protozoos y algunos hongos) Los seres unicelulares pueden agruparse para formar una colonia, que se origina a partir de una sola célula que se divide. Las células hijas quedan unidas entre sí formando la colonia. Existen en protozoos y algas.

Organismos unicelulares y pluricelulares Los seres pluricelulares están formados por gran número de células y tienen además las siguientes características: Existe diferenciación celular. Cada forma celular realiza una función específica. Las células no pueden separarse del organismo y vivir independientemente. Necesitan de las otras para vivir. Se forman a partir de una célula madre o cigoto.

Las células se agrupan en tejidos, los tejidos forman órganos y los órganos forman aparatos o sistemas, que forman en conjunto al organismo.

Tipos de organización celular Membrana plasmática. La aísla y regula el intercambio. Núcleo. Material genético rodeado de la envoltura nuclear. Citoplasma. Medio acuoso del interior celular con fibras del citoesqueleto y orgánulos. Centrosoma. Cerca del núcleo, regula la división y el movimiento. Orgánulos: Retículo endoplasmático: sacos aplanados y conductos tubulares (Rugoso: adosados ribosomas y sintetiza proteinas, Liso: carece de ellos y sintetiza lípidos). Aparato de Golgi: cisternas apiladas y planas. Acumula y exporta al exterior sustancias del retículo endoplasmático. Ribosomas: Con ARN y proteinas. Fabrica las proteinas. Mitocóndrias: Con doble membrana. Respiración celular y obtención de energía. Lisosomas: vesículas procedentes de Golgi, con enzimas hidrolíticas. Vacuolas: vesículas que acumulan sustancias. Núcleo Membrana plasmática Centrosoma Citoplasma Orgánulos celulares

Figura 21. Plasmodium falciparum. Figura 12. Lactobacillus Delbrueckii Bulgaricus, bacterias del yogurt Figura 21. Plasmodium falciparum.

Cuadro comparativo entre Procariontes y Eucariontes Característica Procariotas Eucariotas Pared celular Presente Presente en células vegetales, algas y fungi (hongos) Membrana Celular Material genético ADN en un nucleoide y en plásmido ADN en núcleo verdadero, en mitocondria y cloroplastos

Cuadro comparativo entre Procariontes y Eucariontes Característica Procariotas Eucariotas Material genético ADN circular bicatenario ADN lineal bicatenario (núcleo) Citoplasma Sin organelos membranosos Con organelos membranosos Ribosomas Sí poseen (pequeños) Sí poseen

Cuadro comparativo entre Procariontes y Eucariontes Característica Procariotas Eucariotas Mesosomas Presentes Ausentes Movimiento celular Flagelo (rotación) Muy especializado, necesita citoesqueleto Nutrición Menores requerimientos Requerimientos complejos

Cuadro comparativo entre Procariontes y Eucariontes Característica Procariotas Eucariotas Reproducción Multiplicación Asexual (Fisión binaria) Asexual y Sexual (Mitosis y meiosis) División celular Duplicación DNA y membrana Mitosis (microtúbulos) Conjugación Si la realiza No la realiza

procariota eucariota

Comparación entre procariota y eucariota

Comparación entre célula animal y vegetal Característica Célula vegetal Célula animal Pared celular Presente Ausente Cloroplastos y otros plastidios Vacuolas Presentes de gran tamaño Ausentes o pequeñas Nutrición Autótrofas Heterótrofas Tamaño Aproximadamente 100 mm Aproximadamente 10 mm

Célula animal

Célula vegetal

¡MUCHAS GRACIAS! http://www.geocities.com/j2040018/mypage.html http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro4.htm Modificado Dra. Flora Arana CUM-USAC 2016