LA VIDA COMIENZA CON
LAS CÉLULAS
AL IGUAL QUE
NOSOTROS, CADA CÉLULA
QUE FORMA NUESTRO
CUERPO ES CAPAZ DE:
- CRECER
- REPRODUCIRSE
- PROCESAR INFORMACIÓN
- RESPONDER A ESTIMULOS
- LLEVAR A CABO UNA
ASOMBROSA VARIEDAD DE
REACCIONES QUÍMICAS
TEMA 1. LA VIDA COMIENZA CON LAS CÉLULAS
1.1 Diversidad y concordancia de la células
1.1.1 Diversidad celular
1.1.2 Todas las células son procariontes o eucariontes
1.1.3 Incluso las células pueden aparearse
1.1.4 Los virus son los parásitos primarios
1.1.5 Nos desarrollamos a partir de una sola célula
1.1.6 Las células madres, la clonación y las técnicas relacionadas
1.2 Las moléculas de las células
1.2.1 Moléculas pequeñas que transportan energía, trasmiten señales y
se unen en macromoléculas
1.2.2 Las proteínas otorgan estructura a las células y realizan las
mayoría de las tareas celulares
1.2.3 Los ácidos nucleicos portan información codificada para realizar
proteínas en el momento y lugar correctos
1.2.4 El genoma esta condensado en cromosomas y se replica durante
la división celular
1.3 El trabajo de las células
1.3.1 Las células construyen y degradan numerosas moléculas y
estructuras
TEMA 1. BASES MOLECULARES Y CELULARES DE LA VIDA
1.3.2 Las células animales producen su ambiente externo y sus
adhesivos propios
1.3.3 Las células cambian de forma y se mueven
1.3.4 Las células reciben y envían información
1.3.5 Las células crecen y se dividen
1.3.6 Las células mueren por una lesión agravada o por una
programación interna
LITERATURA:
Biología Celular y Molecular / Lodish et al./ 5ta Edición, Buenos Aires: Editorial
Médica Panamericana, 2005, CAPÍTULOS 1 y 5.
Biología Celular y Molecular. Conceptos y experimentos / Karp G./ 4ta Edición,
McGraw-Hill Interamericana, México, 2006.
DIVERSIDAD Y
CONCORDANCIA
DE LAS CÉLULAS
DIVERSIDAD CELULAR
- Diferentes tamaños y formas
- Estructuras cambiantes o estables
- Sensibilidad al oxígeno
- Capacidad de vivir aisladamente,
formando colonias o en estrecha
relación con otros organismos
- Forman tejidos o no
DIVERSIDAD EN TAMAÑOS Y FORMAS
DE IZQUIERDA A DERECHA. PRIMERA FILA: LACTOCOCCUS
LACTIS, ARQUEOBACTERIA METHANOSARCINA, CÉLULAS
SANGUÍNEAS Y HUEVOS DE DINOSAURIO FOSILIZADOS.
SEGUNDA FILA: ALGA VERDE VOLVOX AUREUS, NEURONA
DE PURKINJE DEL CEREBELO, CAPA EPITELIAL DEL
INTESTINO Y CÈLULAS VEGETALES
LOS ERITROCITOS SANGUÍNEOS
PRESENTAN UNA FORMA
ESTABLE. EN CAMBIO, LA AMEBA
EMITE SEUDÓPODOS QUE
CAMBIAN SU FORMA
MIENTRAS ALGUNAS ARQUEOBACTERIAS NO
EVOLUCIONARON PARA PODER VIVIR EN PRESENCIA
DE OXÌGENO, LOS PROTOZOOS SÌ
LAS CÉLULAS PUEDEN VIVIR AISLADAMENTE,
FORMANDO COLONIAS O EN ESTRECHA RELACIÓN
CON OTROS ORGANISMOS
DE IZQUIERDA A DERECHA. DINOFLAGELADO, BACTERIA, Y
RELACIÒN SIMBIÒTICA ENTRE UN PARAMECIO Y EL ALGA CLORELA
LAS CÉLULAS PUEDEN FORMAR TEJIDOS
TODAS LAS CÉLULAS SON
PROCARIONTES O EUCARIONTES
PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS
PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
Procariota
Genóforo Un solo cromosoma
Eucariota
Nucleoplasma
Varios cromosomas
ADN (cadena doble, circular
cerrado covalentemente)
ADN (cadena doble
lineal, terminado en
telómeros)
No existe membrana nuclear
Existe membrana
nuclear
No histonas
Histonas
Replicación del material genético:
no mitosis
Replicación del material genético:
mitosis
Organización del citoplasma
Organización del citoplasma
No orgánulos de tipo
eucarióticos
Orgánulos: mitocondrias,
cloroplastos, retículo
endoplásmico, Golgi,
lisosomas, entre otros.
No citosqueleto (no
corrientes citoplásmicas)
Citosqueleto y corrientes
citoplásmicas
Ribosomas 70S
Ribosomas 80S
A PESAR DE ESTAS Y DE OTRAS
DIFERENCIAS, TODAS LAS
CÉLULAS COMPARTEN CIERTAS
CARACTERÍSTICAS
ESTRUCTURALES Y REALIZAN
VARIOS PROCESOS
COMPLICADOS BÁSICAMENTE DE
LA MISMA MANERA DE DONDE
SE INFIERE UN ORIGEN COMÚN
ANÁLISIS DE SECUENCIA DE ADN
INCLUSO LAS CÉLULAS PUEDEN
APAREARSE
LOS VIRUS SON LOS PARÁSITOS PRIMARIOS
REPLICACIÓN Y
LIBERACIÓN
ESTADO
INTRACELULAR
VIRUS
VIRIÓN
INFECCIÓN
ESTADO
EXTRACELULAR
Debido a que los virus no pueden
crecer o reproducirse por si
mismos, no se les considera seres
vivos
Las propiedades que
caracterizan a los sistemas
vivientes no se dan en las
formas extracelulares de
los virus
NOS DESARROLLAMOS A PARTIR DE
UNA SOLA CÈLULA
FECUNDACIÒN Y DESARROLLO DE
EMBRIÒN DE FASE TEMPRANA
LAS CÉLULAS MADRES, LA CLONACIÓN Y LAS
TÉCNICAS RELACIONADAS
PRINCIPALES TÉCNICAS:
Fecundación in vitro: Extracción del núcleo del
espermatozoide e inyección en el óvulo, con posterior
implantación en la madre.
Clonación: Eliminación del núcleo del ovulo y
sustitución por el de una célula somática del donante.
LAS
MOLÉCULAS
DE LA CÉLULA
LAS PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS
DE LAS CÉLULAS SURGEN A PARTIR DE
EVENTOS MOLECULARES ESENCIALES
COMO:
1) EL ENSAMBLAJE DE MOLÉCULAS
GRANDES
2) LA UNIÓN DE GRANDES MOLÉCULAS
3) LOS EFECTOS CATALÍTICOS QUE
PROMUEVEN REACCIONES QUÍMICAS
PARTICULARES
4) EL DESPLIEGUE DE INFORMACIÓN
TRANSPORTADA POR MOLÉCULAS
GIGANTES
¿CUALES SON LOS TIPOS
FUNDAMENTALES?
1) Iones
2) Moléculas pequeñas que transportan
energía
3) Moléculas que trasmiten señales
4) Moléculas que se unen en
macromoléculas
5) Moléculas que forman membranas
LA ENERGÍA PARA SINTETIZAR
LAS MOLÉCULAS CELULARES
PROVIENE DE LOS ENLACES
QUÌMICOS DE LAS SUSTANCIAS
QUE ESTA METABOLIZA
¿CUALES SON LOS TIPOS
FUNDAMENTALES?
1) Iones (Sodio, Cloruros, Calcio, etc.)
2) Moléculas pequeñas que transportan
energía
3) Moléculas que trasmiten señales
4) Moléculas que se unen en
macromoléculas
5) Moléculas que forman membranas
El glicerol 3-fosfato, presenta un
enlace fosfoéster, cuyo AGo para
hidrólisis es de -2.2 Kcal/mol).
En casi todos los organismos, el adenosintrifosfato o ATP,
es la molécula más importante para la captación,
almacenamiento transitorio y la transferencia subsiguiente
de energía para realizar trabajos (biosíntesis, movimientos
mecánicos, etc.). En esta molécula los enlaces
fosfoanhidridos son altamente energéticos (AGo de -7.3
Kcal/mol), cerca de tres veces mayor que el enlace
fosfoéster del glicerol
¿CUALES SON LOS TIPOS
FUNDAMENTALES?
1) Iones
2) Moléculas pequeñas que transportan
energía
3) Moléculas que trasmiten señales
4) Moléculas que se unen en
macromoléculas
5) Moléculas que forman membranas
NEUROTRASMISORES Y HORMONAS
NEUROTRASMISORES QUE
PARTICIPAN EN EVENTOS
DE SEÑALIZACIÒN
PARACRINA
INTERACCIÒN DE LA
HORMONA DEL CRECIMIENTO
CON SU RECEPTOR AL NIVEL
DE MEMBRANA PLASMÀTICA
LA SEÑALIZACIÓN MEDIANTE MOLÉCULAS
EXTRACELULARES SOLUBLES PUEDEN
CLASIFICARSE EN TRES TIPOS:
Señalización endocrina: Las moléculas de señalización
(hormonas) actúan sobre células dianas distantes de sus
sitios de síntesis por células de diversos órganos
endocrinos.
Señalizaciòn paracrina: Las moléculas de señalización
liberadas (neurotransmisores y factores de crecimiento)
por una célula afectan a la célula diana solo cuando se
encuentran muy próximas.
Señalización autocrina: Las células responden a
sustancias que ellas mismas liberan (algunos factores de
crecimiento)
Algunas moléculas de señalización actúan tanto a
corta como a larga distancia. La adrenalina
funciona como neurotransmisor y como una
hormona sistémica.
Otro ejemplo es el factor de crecimiento
epidérmico (EGF), sintetizado como una proteína
integral de la membrana plasmática. El EGF unido
a la membrana puede fijarse a una célula
adyacente y actuar como señal por contacto
directo. El corte por acciòn de una proteasa
extracelular libera una forma soluble de EGF que
actúa como señal de manera autocrina y
paracrina.
¿CUALES SON LOS TIPOS
FUNDAMENTALES?
1) Iones
2) Moléculas pequeñas que transportan
energía
3) Moléculas que trasmiten señales
4) Moléculas que se unen en
macromoléculas
5) Moléculas que forman membranas
LOS MONÓMEROS (AMINOÁCIDOS, NUCLEÓTIDOS Y
MONOSACÁRIDOS) SE UNEN PARA FORMAR POLÌMEROS
O MACROMOLÈCULAS (PROTEÍNA, ÁCIDOS NUCLEICOS
Y POLISACÁRIDOS)
¿CUALES SON LOS TIPOS
FUNDAMENTALES?
1) Iones
2) Moléculas pequeñas que transportan
energía
3) Moléculas que trasmiten señales
4) Moléculas que se unen en
macromoléculas
5) Moléculas que forman membranas
LOS ÁCIDOS GRASOS SON PRECURSORES DE
MUCHOS LIPIDOS CELULARES
ÁCIDOS GRASOS QUE PREDOMINAN
EN LOS FOSFOLÍPIDOS QUE
FORMAN MEMBRANAS
EL TRABAJO DE
LAS CÉLULAS
PRINCIPALES SUBESTRUCTURAS CELULARES
1) Membrana plasmática
2) Mitocondrias
3) Lisosomas
4) Envoltura nuclear
5) Nucléolo
6) Núcleo
7) Retículo endoplasmàtico liso
8) Retículo endoplasmàtico rugoso
9) Complejo de Golgi
10) Vesículas secretoras
11) Peroxisomas
12) Fibras citoesqueléticas
13) Microvellosidades
14) Pared celular
15) Vacuola
16) Cloroplastos
EL CITOSOL Y LOS ESPACIOS INTERNOS DE LOS ORGANUELOS
DIFIEREN EN ACIDEZ, COMPOSICIÓN IÓNICA Y CONTENIDO DE
PROTEÍNAS, LO QUE DETERMINA UN “MICROCLIMA” PARTICULAR
EN CADA UNO DE ELLOS. LAS FUNCIONES ÙNICAS Y LOS
“MICROCLIMAS” DE LOS COMPARTIMIENTOS CELULARES SE
DEBEN PRINCIPALMENTE A LAS PROTEÌNAS QUE RESIDEN EN
SUS MEMBRANAS O EN SU INTERIOR
LAS CÉLULAS CONSTRUYEN NUMEROSAS
MOLÈCULAS Y ESTRUCTURAS
AZÙCARES
GRASAS
LUZ SOLAR
CLOROPLASTOS
MEMBRANAS CITOPLASMÀTICA
MITOCONDRIAS
GRAN PARTE DEL TRABAJO CELULAR LO REALIZAN
LAS MAQUINARIAS MOLECULARES, QUE SE
ENCUENTRAN EN EL CITOSOL Y EN VARIOS
ORGÁNULOS
LAS CÉLULAS CONSTRUYEN NUMEROSAS
MOLÉCULAS Y ESTRUCTURAS
LAS PROTEÍNAS PUEDEN SER
SINTETIZADAS POR:
1) RIBOSOMAS LIBRES DEL CITOSOL
2) RIBOSOMAS ASOCIADOS AL
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE),
DONDE ADEMÁS SE PRODUCEN
LÌPIDOS. LAS CADENAS DE
PROTEÍNAS PRODUCIDAS EN EL RE
SON POSTERIORMENTE
MODIFICADAS EN EL APARATO DE
GOLGI ANTES DE SER ENVIADAS A
SU DESTINO FINAL
LA MAYORÍA DE LAS PROPIEDADES ESTRUCTURALES Y
FUNCIONALES DE UNA CÉLULA DEPENDE DE LAS PROTEÍNAS,
Y ESTAS DEBEN SER TRANSPOTADAS DESDE DONDE SON
FABRICADAS A SUS LOCALIZACIONES APROPIADAS
LAS CÉLULAS DEGRADAN NUMEROSAS
MOLÉCULAS Y ESTRUCTURAS
LAS CÉLULAS NECESITAN DEGRADAR PARTES DESGASTADAS
U OBSOLETAS EN MOLÉLULAS PEQUEÑAS QUE PUEDAN SER
DESCARTADAS O RECICLADAS, TAREA ASIGNADA, EN
MAYOR MEDIDA A LOS LISOSOMAS Y PEROXISOMAS
LAS CÉLULAS ANIMALES PRODUCEN SU AMBIENTE
EXTERNO Y SUS ADHESIVOS PROPIOS
MATRIZ EXTRACELULAR: Jalea de proteínas y polisacáridos
secretada por las células que crean un entorno inmediato a
estas. En las células animales el mayor componente es el
colágeno.
LAMINA BASAL: Es un tipo de matriz especializada (más
resistente), la cual constituye una superficie de soporte que
impide que las células se suelten.
MOLÈCULAS DE ADHESIÒN CELULAR: Moléculas que conectan
células
UNIONES DE HENDIDURA: Puentes en las membranas
citoplasmáticas que conectan a las células animales
PLASMODESMOS: Puentes en las membranas citoplasmáticas
que conectan a las células vegetales
LAS CÉLULAS CAMBIAN DE FORMA Y SE MUEVEN
El CITOESQUELETO IMPIDE QUE LA MEMBRANA PLAMÁTICA DE LAS
CÉLULAS ANIMALES SE RELAJE FORMANDO UNA ESFERA; TAMBIEN
PARTICIPA EN LA LOCOMOCIÒN DE LA CÉLULA Y EN EL TRANSPORTE
INTRACELULAR DE VESÍCULAS, CROMOSOMAS Y MACROMOLÉCULAS
LAS CÉLULAS RECIBEN Y ENVÍAN
INFORMACIÓN
1) LAS CÉLULAS CONTINUAMENTE
CONTROLAN SU ALREDEDOR, Y DE
ACUERDO A ESTE, AJUSTA SUS
PROPIAS ACTIVIDADADES Y
COMPOSICIÒN.
2) LAS CÉLULAS ENVÍAN SEÑALES
(COMPUESTOS SIMPLES, GASES,
PROTEÍNA, LUZ Y MOVIMIENTOS
MECÁNICOS) A OTRAS CÉLULAS
3) LAS CÉLULAS POSEEN NUMEROSAS
PROTEÍNAS RECEPTORAS PARA
DETECTAR SEÑALES Y ELABORAR VÍAS
PARA TRASMITIRLAS AL INTERIOR Y
EVOCAR UNA RESPUESTAS
ENTRE EL 10 Y 15 % DE LAS PROTEÍNAS EN LOS EUCARIONTES FUNCIONAN
COMO SEÑALES EXTRACELULARES SECRETADAS, RECEPTORES DE SEÑALES, O
PROTEÍNAS INTRACELULARES O TRANSDUCTORAS DE SEÑALES, LAS CUALES
HACEN PASAR UNA SEÑAL A TRAVÉS DE UNA SERIE DE PASOS PARA CULMINAR
EN UNA RESPUESTA CELULAR EN PARTICULAR.
LAS CÉLULAS CRECEN Y SE DIVIDEN
1) DURANTE LA FASE S (SÍNTESIS), SON
COPIADOS LOS CROMOSOMAS Y EL DNA.
2) DURANTE LA FASE M (MITOSIS) LOS
CROMOSOMAS REPLICADOS SE SEPARAN
EN CADA CÈLULA HIJA
3) LAS FASES S Y M ESTÀN SEPARADAS
POR DOS ETAPAS DE PAUSA O LATENCIA,
LAS FASES G1 Y G2; DURANTE LAS CUALES
SE SINTETIZAN LOS mRNA Y LAS
PROTEÌNAS
4) EN LOS ORGANISMOS UNICELULARES, A
MENUDO (AUNQUE NO SIEMPRE), AMBAS
CÈLULAS HIJAS SE PARECEN A LA
PROGENITORA (DIVISIÓN SIMÉTRICA).
El TIPO MÁS SIMPLE DE
REPRODUCCIÓN IMPLICA LA
DIVISIÓN DE UNA CÉLULA
PROGENITORA EN DOS CÉLULAS
HIJAS, PROCESO DENOMINADO
MITOSIS
5) EN LOS MULTICELULARES, LAS CÉLULAS
MADRES PUEDEN DAR ORIGEN A DOS
CÈLULAS DIFERENTES, UNA QUE SE
ASEMEJA A LA CÉLULA PROGENITORA Y LA
OTRA NO. TAL DIVISIÓN ASIMÉTRICA ES
CRÍTICA PARA LA GENERACIÓN DE
DIFERENTESTIPOS DE CÉLULAS
CORPORALES
LA MITOSIS ES UN
PROCESO AXESUAL
DEBIDO A QUE LAS
CÈLULAS HIJAS TIENEN
EXACTAMENTE LA MISMA
INFORMACIÓN GENÉTICA
QUE LA CÉLULA
PROGENITORA; ES DECIR,
EL ESTADO DE PLOIDIA
NO CAMBIA. SE PRODUCEN
CÉLULAS DIPLOIDES (2N
CROMOSOMAS).
LA MEIOSIS ES UN TIPO ESPECIAL DE
DIVISIÓN CELULAR MEDIANTE LA CUAL
SE MANTIENE CONTANTE EL NÚMERO
DE CROMOSOMAS DE LA ESPECIE.
LAS CÉLULAS CRECEN Y SE DIVIDEN
(DIVISIÓN SIMÉTRICA, ASIMÉTRICA Y LINAJES GENÉTICOS)
A) Las dos células resultante de
la división simétrica son idénticas
entre sí y a la célula
progenitora. En cambio, las dos
células hijas resultantes de la
división asimétrica difieren a
partir de nacimiento y
consecuentemente, tienen destino
diferentes.
B) La formación de los tejidos
funcionales y de los órganos
durante el desarrollo de un
organismos multicelular depende
en parte de patrones específicos
de división celular mitótica o
linajes genéticos
LAS CÉLULAS CRECEN Y SE DIVIDEN
(DIFERENCIACIÒN CELULAR)
PATRONES DE DIVISIÓN DE
UNA CÉLULA MADRE. a) La
división de una célula madre
produce dos células, una idéntica
a la que le dio origen. b) La otra
célula hija, una célula madre de
potencial mas restringido,
comienza una vía hacia la
producción de mas células
diferenciadas. c) las células
progenitoras (precursoras)
pueden dividirse para
reproducirse a si mismas y, en
respuesta a señales apropiadas,
pueden diferenciarse en una
célula que no se divide,
finalmente diferenciada.
LAS CÉLULAS CRECEN Y SE DIVIDEN
(DIFERENCIACIÓN CELULAR)
LAS CÉLULAS SE MUEREN POR UNA LESIÓN
AGRAVADA O POR UNA PROGRAMACIÓN
INTERNA
LA MUERTE CELULAR
PROGRAMADA, O APOPTOSIS,
ES UN PROCESO
DETERMINADO
GENÈTICAMENTE, DURANTE
EL CUAL SE PRODUCEN LAS
PROTEÍNAS NECESARIAS
PARA LA AUTODESTRUCCIÒN
CELULAR. A DIFERENCIA DE
LO QUE OCURRE CUANDO UNA
CELULA MUERE POR
INFECCIÓN VIRAL O POR UN
DAÑO, LA APOPTOSIS EVITA
LA LIBERACIÓN DE
COMPONENTES CELULARES
POTANCIALMENTE TÓXICOS
CARACTERÍSTICA DE LA
MUERTE CELULAR POR
APOPTOSIS.
a) Esquemas que ilustran
la progresión de los
cambios morfológicos
observados en las células
apoptóticas. Al comienzo
de la apoptosis, se
produce una densa
condensación cromosómica
en la periferia nuclear.
También disminuyen en
tamaño las células del
cuerpo, aunque la mayoría
de los orgánulos
permanecen intactos.
Posteriormente, se
fragmenta tanto el núcleo
como el citoplasma y
forman los cuerpos
apoptóticos que son
fagocitados por las células
circundantes
b) Célula normal (arriba) y
apoptótica (abajo)
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TEMA 1. LA VIDA COMIENZA CON LAS CÈLULAS