Célula Universidad La Gran Colombia Ingeniería Agroindustrial Microbiología

Célula 2 Unidad fundamental de la materia viva. Es una entidad aislada de las otras células por una membrana celular y que contiene en su interior una variedad de sustancias químicas y de estructuras subcelulares.

¿Cuál es la estructura de una célula? Membrana citoplasmática o celular Citoplasma Ribosomas Pared celular 3

Revisión de conceptos Todas las células poseen ciertas estructuras básicas comunes como:  Membrana citoplasmática.  Ribosomas.  Pared celular (con frecuencia) Desde el punto de vista estructural se pueden diferenciar dos categorías celulares:  Procariótica  Eucariótica 4

Célula eucariota Pertenecen a este grupo: Algas, hongos y protozoos. Más grandes y estructuralmente más complejas. Presencia de estructuras limitadas por membranas: Orgánulos La estructura del núcleo y el tipo de división celular: características más sobresalientes. División celular: Mitosis y Meiosis Eucariota = Núcleo verdadero. Eucariota Una célula con un núcleo delimitado por la membrana nuclear y que en general presenta otros orgánulos, pertenecientes al dominio Eucarya. 5

Célula eucariótica Los orgánulos: Son estructuras intracelulares que desempeñan funciones específicas en las células, análogas a la función de los órganos en organismos superiores. 6

Funciones de los orgánulos de eucariotas. 7 OrgánuloFunción Membrana plasmática Barrera permeable de la célula con sistemas de transporte, mediadora de reacciones entre células. Matriz citoplasmática Entorno para orgánulos, localización de procesos metabólicos. Microfilamentos, filamentos intermedios y microtubulos Estructura y movimientos celulares, forman citoesqueleto Retículo Endoplasmático Transporte de materiales, síntesis de proteínas y lípidos Ribosomas Síntesis de proteínas Aparato de Golgi Secreción de materiales con diversos fines, formación de lisosomas.

8 Funciones de los orgánulos de eucariotas. OrgánuloFunción Lisosomas Digestión intracelular Mitocondrias Respiración celular: Producción de energía. Cloroplastos Fotosíntesis: capatación de energía lumínica y formación de carbohidratos a partir de CO 2 y agua. Núcleo Reposición de la información genética, centro de control celular. Pared celular Confiere fuerza y forma a la célula. Vacuola Almacén temporal, digestión, balance de agua.

Complejo de membranas Mayor actividad respiratoria y fotosintética ● La presencia de numerosos sistemas de membrana es necesaria en las células eucariotas debido a su gran volumen y la necesidad de una regulación, actividad metabólica y transporte adecuados. 9

Célula procariota. Estructura interna simple y carencia de orgánulos rodeados por membranas. Comprenden las Bacteria y Archaea. Célula mucho más pequeña Presenta estructuras poco diferenciadas. Conocimiento de fenómenos Bioquímicos y Biología molecular. Procariota Una célula que carece de un núcleo delimitado por una membrana nuclear y de otros organelos. 10

Morfología celular ● Hace referencia a la forma de un organismo. ● El tamaño pequeño de los procariotas influencia su fisiología, su velocidad de crecimiento y su ecología. 11 Tamaño Forma Morfología celular

Principales tipos morfológicos: Tamaño, forma y agrupamiento: 12 Campylobacter con forma de coma o espiral incompleta. Staphylococcus aureus con forma de racimo de uvas.

13 Otras formas bacterianas: Largos filamentos (hifas) que pueden ramificarse para formar un Micelio. Espirilos. Rígidos.

Tamaño de las células microbianas 14 Tamaños que van desde 0,1-0,2 µ m de ancho y 50 µ m de diámetro. Las células ecucarióticas varían su tamaño de µ m de diámetro. La velocidad de crecimiento es inversamente proporcional al tamaño celular.

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Las células procariotas casi siempre están limitadas por una pared celular química compleja, separada de ésta se encuentra la membrana plasmática. 17

18 Subdivisiones primarias de los organismos celulares actualmente reconocidos. Grupo Estructura celular Propiedades Grupos constituyentes EucariontesEucarióticas Multicelulares; profunda diferenciación de células y tejidos. Vegetales, animales. Unicelulares; poca o ninguna diferenciación de tejidos. Protistas (algas, hongos, protozoos.) EubacteriasProcariótica Composición química celular similar a los eucariotas La mayoría de las bacterias. ArqueobacteriasProcariótica Composición química celular característica. Metanógenos, halófilos y termoacidófilos.

BACTERIA Procariotas relacionados filogenéticamente, pertenecientes al dominio Bacteria y distintos del dominio Archea. BACTERIAS Y SU MORFOLOGÍA 19

Estructura bacteriana Están constituidos por: ➔ Elementos obligados: pared celular, membrana plasmática, citoplasma, ribosomas y región celular. ➔ Elementos facultativos: cápsula, flagelos y endosporas. ➔ Son organismos unicelulares muy pequeños y sencillos. 20

Estructura de la membrana citoplasmática. Barrera selectiva vital que rodea la célula. Membrana citoplasmática Barrera con permeabilidad selectiva que envuelve al citoplasma y separa el entorno. 21

-Estructura general: Bicapa lipídica. - La estructura lipídica de la membrana representa la organización estructural más estable que pueden alcanzar las moléculas lipídicas en un entorno acuoso. - Mosaico fluido : semejante a la viscosidad de los aceites. 22 Composición química de las membranas

Mosaico fluido 23

Membrana de las Archaea. - Monocapa lipídica. - Más estable y resistente a la disgregación. - Carecen de ácidos grasos. 24

Función de la membrana citoplasmática - Barrera de permeabilidad. - Lugar donde se asientan muchas proteínas. - Sitio donde se produce la energía de la célula. 25

Pared celular de los procariotas: - Responsable de la forma y rigidez de la célula. - Clasificación de Gram: diferencias en la estructura de la pared celular. Pared celular : las paredes celulares están formadas por un polisacárido llamado peptidoglicano En Archaea, no hay pero tienen paredes compuestas por otros polisacáridos.. 26

Peptidoglicano ( o Mureína): Cadena compuesta por dos derivados de azúcares: N-acetilglucosamina y ácido N-acetil murámico y un pequeño grupo de amnoácidos que cmprenden L-alanina, D- alanina, D-glutámico o lisina. Bacterias Gram positivas 90% de la pared es peptidoglicano y otra clase de componentes ácidos teicoicos. Bacterias Gram negativas 10% de la pared es peptidoglicano, el resto está constituido por una membrana externa. 27

La Membrana externa de las Bacteria Gram Negativas: - Poseen en su pared una capa adicional que está compuesta por lípidos y proteínas llamada: Capa de lipopolisacárido (o LPS) - Una función importante: es Tóxica 28

Tinción de Gram Tinción diferencial: no tiñen del mismo modo todos los tipos de células. Gram positivas: color morado. Gram negativas: color rosa. 29

Tinción de Gram 30 PasoTécnica Resultado Gram +Gram - Primer Colorante Cristal violeta 1´ Se tiñen MordienteLugol 1´Se fija la coloración Decoloración Alcohol 96% hasta arrastrar colorante Permanecen violetasSe decoloran Segundo ColoranteSafranina 1´Permanecen violetas Se tiñen de rosa rojo

Relación entre la estructura de la pared celular y la tinción de GRAM 31 El alcohol deshidrata las bacterias Gram positivas y tiñen de azul - morado.

32 Citoplasma El citoplasma bacteriano no presenta orgánulos delimitados por membranas. Definición: Comprende todo lo que se encuentra en el interior de la membrana plasmática. Función: Engloba orgánulos celulares, incluyendo núcleo, ribosomas, depósitos de reserva, vacuola, etc. Composición: Formado por un 80% agua y el resto por enzimas, iones y otros componentes.

Inclusiones citoplasmáticas Elementos facultativos: 33 Definición: Son elementos que aparecen en el citoplasma de la célula. Función: Depósitos de reserva, intervienen en funciones de regulación. Composición: a. Pueden ser lipídicos: acumulan lípidos. b. Corpúsculos metacromáticos: acumulan fosfato inorgánico. c. Polisacáridos: glucógeno y almidón. d. Gránulos de azufre. e. Vacuola.

34 Flagelos. Elementos facultativos: Definición: Largos apéndices filamentosos; más comunes en bacilos. Función: Responsables de la movilidad bacteriana. Estructura: Comprenden tres partes: filamento, codo, corpúsculo basal.

35 Endosporas Elementos facultativos: Definición: Mecanismo de defensa frente a situaciones de estrés. Estructura: Estructura compleja, constituida por varias capas. Localización: Pueden localizarse en la zona central. Subterminal o terminal de la bacteria.

36 Formación de la endospora Se convierte en una estructura inerte y termoresistente. Ú nicamente al cesar el crecimiento como consecuencia de la limitación de un nutriente esencial. Cese de la síntesis de algunas proteínas funcionales en la célula vegetativa y nuevas en la espora. Célula vegetativa Célula esporulante Espora madura Célula vegetativa Célula esporulante Espora madura

Germinación Se realiza fácilmente por el calentamiento de las endosporas recién formadas. Pérdida de refringencia, aumento de la capacidad de tinción, pérdida de resistencia al calor y sustancias químicas. Hinchamiento visible de la célula debido a acumulación de agua y nuevo ADN. 37 ActivaciónGerminaciónCrecimiento

Germinación de la endospora en Bacillus 38 a) Célula vegetativa b) Pérdida de refringencia c) Emergencia de una nueva célula d) Nueva célula vegetativa

39 Funciones de estructuras de células procariotas EstructuraFunción Membrana plasmática Barrera permeable de la célula, transporte de nutrientes y residuos, localización de procesos metabólicos. Cuerpos de inclusión Almacenamiento de carbono, nitrógeno y otras sustancias. Pared celular Confiere a las bacterias una forma rígida y protege frente a lisis. Flagelos Movimiento Endosporas Supervivencia en condiciones ambientales adversas. Nucleoide Localización del material genético (ADN)

Comparaciones entre células procarióticas y eucarióticas Los procariotas son funcionalmente más sencillos; carecen de meiosis y mitosis y poseen una organización genética más simple. Células eucariotas poseen un núcleo rodeado por una membrana. Células procariotas carecen de un núcleo verdadero limitado por membrana. Las células procariotas son normalmente más pequeñas que las eucariotas, con un tamaño similar al de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos. 40