UNIDAD 2: ORGANIZACIÓN CELULAR DE LOS SERES VIVOS * 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 * Obtención de energía * De las células procarióticas a las eucarióticas * ¿Son los virus células?

Que provienen de la división de una célula preexistente LA TEORÍA CELULAR CÉLULAS Que provienen de la división de una célula preexistente Los SERES VIVOS están formados por: SIGLO XVII 1632-1723 Anton van leeuwenhoek. Construyó el primer microscopio óptico y realiza las primeras observaciones. 1635-1702 Robert Hooke. Describe una lámina de corcho y utiliza por primera vez el término célula para referirse a las celdillas que observa.

ENUNCIADOS DE LA TEORÍA CELULAR SIGLO XIX J. M. Schleiden, T. Schwann y R. Virchow 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. SIGLO XX 1933 Santiago Ramón y Cajal Demuestra definitivamente la individualidad celular en el tejido nervioso concediendo validez universal a la teoría celular.

EL MICROSCOPIO ELECTRÓNICO Microscopio electrónico de transmisión Cátodo Ánodo Lente condensadora Brazo de soporte de la muestra Linfocito a MET Lente objetivo Lupa de aumento de la panalla visual Lente de proyección Pantalla visual

EL MICROSCOPIO ELECTRÓNICO Microscopio electrónico de barrido Haz de electrones Ameba a MEB Generador de barrido Deflector del haz Lente objetivo Brazo de soporte de la muestra Pantalla fluorescente Detector

Organización celular EUCARIÓTICA PROCARIÓTICA TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR Organización celular EUCARIÓTICA PROCARIÓTICA El material genético se contiene en el núcleo El material genético está en el citoplasma Tiene en el citoplasma compartimientos rodeados por membranas No tienen compartimentos Células de animales, plantas, hongos y protistas Células de bacterias (moneras)

TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR CÉLULA PROCARIÓTICA Pared celular Escherichia coli (x61000) Ribosomas Plásmidos Mesosomas Citoplasma Material genético Membrana plasmática Citoplasma: Se forma por el citosol (agua con moléculas disueltas) y los ribosomas formados por ARN y proteínas que realizan la síntesis proteica Pared celular: Protege a la célula frente a la presión osmótica. Está formada de peptidoglucano Membrana plasmática: Limita y separa la célula del medio. Puede tener repliegues llamados mesosomas Material genético: Formado por una única molécula circular de ADN. Pueden contener plásmidos, pequeñas moléculas de ADN circular

LA CÉLULA ANIMAL Retículo endoplasmático rugoso (RER) Centriolos Célula epitelial humana (x6400) Retículo endoplasmático rugoso (RER) Centriolos Nucleolo Núcleo Lisosoma Mitocondria Aparato de Golgi Membrana plasmática Retículo endoplasmático liso (REL)

LA CÉLULA ANIMAL Mitocondrias: Con forma cilíndrica. Tienen doble membrana, la interna tiene invaginaciones llamadas crestas y deja un espacio interior llamada matriz, que contiene ribosomas y pequeñas moléculas de ADN. Se encarga de la combustión de moléculas orgánicas Núcleo: Tiene una doble membrana con poros. Contiene la cromatina, fibrilla formadas por ADN y proteínas que cuando la célula se divide se condensan en cromosomas. También contiene nucleolos esferas granulares donde se forman los ribosomas Centrosoma: Formado por dos estructuras cilíndricas huecas dispuestas perpendicularmente, llamadas centriolos. Se encarga de organizar al citoesqueleto Retículo endoplasmático rugoso (RER): Tiene sacos aplanados con su zona externa recubierta de ribosomas. Sintetiza proteínas, gracias a los ribosomas que traducen el ARN copiado del ADN nuclear Membrana plasmática: Limita la célula del medio y controla el intercambio de sustancias. Se forma por una bicapa continua de lípidos intercalados con proteínas Citoesqueleto: Filamentos de proteínas que forman una red que da forma a la célula y es responsable de sus movimientos Retículo endoplasmático liso (REL): Formado por túbulos, sin ribosomas y se encarga de fabricar los lípidos de membrana Aparato de Golgi: Conjunto de sacos apilados (dictiosomas) rodeados de vesículas. Almacena sustancias para secretarlas o trasportarlas a otros orgánulos Lisosomas: Vesículas que contienen enzimas digestivas fabricadas por el RER. Digieren macromoléculas transformándolas en moléculas sencillas Centriolos Retículo endoplasmático rugoso (RER) Nucleolo Núcleo Lisosoma Mitocondria Aparato de Golgi Membrana plasmática Retículo endoplasmático liso (REL)

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

Pared celular* Cloroplasto* Gran vacuola* LA CÉLULA VEGETAL Cloroplastos: Tienen doble membrana que delimita el estroma, donde están unos sacos que contienen clorofila y se llaman tilacoides. Los tilacoides se apilan formando granas. Se encargan de realizar la fotosíntesis. Tienen moléculas de ADN y ribosomas Pared celular: Se sitúa exteriormente a la membrana, está formada de celulosa, protege y mantiene la forma de las células Vacuolas: Grandes vesículas rodeadas de membrana. Almacenan líquidos y mantienen la forma gracias a la turgencia. Pared celular* Gran vacuola* Cloroplasto*

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL Sin pared celular LA CÉLULA VEGETAL CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL Sin pared celular Pared celular de celulosa Sin cloroplastos Cloroplastos Vacuolas muchas y pequeñas Vacuolas muy grandes Tiene centriolos Carece de centriolos CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL

LA CÉLULA COMO UNIDAD FUNCIONAL Las células son estructuras dinámicas que están cambiando continuamente El cambio es el resultado del METABOLISMO

LA CÉLULA COMO UNIDAD FUNCIONAL CÉLULAS constituyen REACCICONES QUÍMICAS Funcionan por medio de METABOLISMO Catabolismo Anabolismo Moléculas complejas Moléculas simples ENERGÍA ENERGÍA Moléculas simples Moléculas complejas

PANORAMA GENERAL DEL METABOLISMO LA CÉLULA COMO UNIDAD FUNCIONAL El metabolismo es el resultado de la interacción entre dos tipos de procesos: ANABOLISMO Construcción de los componentes celulares a partir de los nutrientes. CATABOLISMO Destrucción de compuestos químicos en componentes más sencillos liberando energía. Energía solar ANABOLISMO Construcción y reparación de los constituyentes celulares Energía química Nutrientes Calor Trabajo PANORAMA GENERAL DEL METABOLISMO CATABOLISMO

Adenosin trifosfato ATP LA CÉLULA COMO UNIDAD FUNCIONAL ATP Adenosin trifosfato Actúa como intermediario entre las reacciones que producen energía y las que consumen energía Es un nucleótido formado por adenina, ribosa y tres fosfatos Los enlaces entre los fosfatos son enlaces de alta energía, inestables que liberan energía al ser hidrolizados

LA CÉLULA COMO UNIDAD FUNCIONAL La energía que se necesita para las reacciones endergónicas (anabolismo) se obtiene de la hidrólisis del ATP. Desfosforilación ATP ADP Fosforilación Además del ATP y el ADP también existen los nucleótidos de guanina GTP y GDP con función similar. Cuando las reacciones son exergónicas (catabolismo), la energía se emplea en la formación de ATP.

puede ser HETERÓTROFA AUTÓTROFA TIPOS DE NUTRICIÓN CELULAR Materia: para mantener y renovar sus estructuras, crecer y reproducirse Las CÉLULAS necesitan los nutrientes para: Energía: para realizar sus actividades, moverse o intercambiar sustancias con el medio. los obtienen por Proceso de NUTRICIÓN puede ser HETERÓTROFA AUTÓTROFA Incorporan materia orgánica fabricada por otros seres vivos. Las moléculas complejas se hidrolizan hasta glucosa o ácidos grasos Producen materia orgánica rica en energía a partir de materia inorgánica

Proceso anabólico realizado por organismos autótrofos TIPOS DE NUTRICIÓN CELULAR Fotosíntesis Proceso anabólico realizado por organismos autótrofos Es un proceso anabólico que ocurre en los cloroplastos y se divide en dos fases. Membrana externa Tilacoides FASE LUMINOSA Membrana interna Ocurre en las membranas de los tilacoides. Clorofila 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. X (aceptor final) e - ADP ATP e - XH2 H2O Se desprende oxígeno. Por ruptura del agua 1/2 O2 FASE OSCURA Estroma FASE OSCURA CO2 Ocurre en el estroma del cloroplasto. Puede realizarse en la oscuridad. Materia orgánica Depende del ATP y los hidrógenos obtenidos en la fase anterior. Materia orgánica (grasas, azúcares, etc) Materia inorgánica (CO2, H2O y sales) Energía luminosa + + O2 Con estos productos se transforma CO2 en materia orgánica.

LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA NUTRIENTES Una parte constituye Combustible celular El principal es Se oxida Sintetizando ATP GLUCOSA Por medio de RESPIRACIÓN CELULAR FERMENTACIÓN

LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA Es un proceso catabólico que ocurre en las mitocondrias y se divide en tres fases. RESPIRACIÓN CELULAR Glucosa 1 CO2 CITOSOL 6C ADP + Pi ATP Espacio intermembrana 2 Ciclo de Krebs Crestas mitocondriales 3C XH2 X H+ e- + H+ H2O Matríz mitocondrial e- e- 1/2O2 O2 H+ + 2H+ 3 e- e- ATP ADP 3 2 1 En la membrana interna la energía liberada en las oxidaciones anteriores se usa para fabricar ATP y el hidrógeno se une al oxígeno para formar agua C6H12O6 (glucosa) + O2 + ADP + Pi En la matriz mitocondrial se oxida la materia orgánica hasta CO2 por el ciclo de Krebs. Es un proceso aerobio En el citoplasma las glucosa (6C) se transforma en una molécula de 3C y se produce un poco de ATP CO2 + H2O + ATP (energía útil) + calor

LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA FERMENTACIÓN Es un proceso catabólico degrada compuestos y se obtiene ATP. Es un proceso anaerobio Los productos finales son orgánicos, etanol o ácido láctico Tiene menor rendimiento energético que la respiración Anaerobios estrictos: La única vía que tienen para producir energía es la fermentación Anaerobios facultativos: Vía alternativa que se emplea si no hay oxígeno

PRIMERAS CÉLULAS EUCARIOTAS (2.000 M.a.) PRIMEROS PROTOCTISTAS DE LAS CÉLULAS PROCARIÓTAS A LAS EUCARIÓTAS ORIGEN DE LA VIDA Estromatolitos (3.800 M.a.) PRIMERAS CÉLULAS EUCARIOTAS (2.000 M.a.) PRIMEROS PROTOCTISTAS PRIMEROS ORGANISMOS PLURICELULARES (700 M.a.) Fauna Ediacara

Aparición del primer ser vivo, hace unos 4.000 M.a. DE LAS CÉLULAS PROCARIÓTAS A LAS EUCARIÓTAS Aparición del primer ser vivo, hace unos 4.000 M.a. PROTOCÉLULA MEMBRANA Para separarla del medio Debió poseer ORGANIZACÍON INTERNA Para permitir su automantenimiento y reproducción Para lo que debía tener Metabolismo Ácidos nucleicos Muy rudimentario Capaces de autoreplicarse y de contener información para sintetizar enzimas

DE LAS CÉLULAS PROCARIÓTAS A LAS EUCARIÓTAS La teoría endosimbiótica de Lynn Margulis propone que las células eucarióticas se originaron a partir de una primitiva célula urcariota 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 Mitocondrias y cloroplastos poseen moléculas de ADN independientes del ADN nuclear y ribosomas

Son partículas de tamaño menor a las células ¿SON LOS VIRUS CÉLULAS? VIRUS Son partículas de tamaño menor a las células Están formados por Ácido nucleico Puede ser ADN o ARN Cápsida Cubierta de proteínas que recubre al ácido nucleico, se forma por capsómeros Envoltura Rodea a la cápsida en algunos virus, es similar a las membranas celulares

REPLICACIÓN Y TRANSCRIPCIÓN ¿SON LOS VIRUS CÉLULAS? VIRUS GENOMA REPLICACIÓN Y TRANSCRIPCIÓN EJEMPLOS Transcripción Bacteriófago T4, poxvirus, herpesvirus Tipo I ADN bicatenario ADN ARNm Síntesis Transcripción Bacteriófago X174 y M13 Tipo II ADN monocatenario ADN ADN ARNm Transcripción ARNm Tipo III ARN bicatenario ARN Reovirus, picornavirus Uso directo Bacteriófago MS2, polivirus Tipo IV ARN monocatenario ( + ) ARN (+) ARNm Transcripción Tipo V ARN monocatenario ( - ) ARN (-) ARNm Virus de la rabia Transcripción inversa Transcripción ARN (+) ADN (±) ARN monocatenario ( + ) ARNm Tipo VI Retrovirus

Poseen información genética ¿SON LOS VIRUS CÉLULAS? VIRUS Poseen información genética No tienen metabolismo propio Son parásitos intracelulares obligados

¿SON LOS VIRUS CÉLULAS? Un bacteriófago es un virus, que parásita a bacterias, formado por ADN y una cápsida compleja. Genoma bacteriano ADN Bacteriófago Componentes víricos Bacteria Lisis Ensamblaje de componentes víricos Nuevos virus