BLOQUE 1. LOS SERES VIVOS COMPOSICIÓN Y FUNCIÓN
NIVEL CELULAR
CÉLULAS PROCARIOTAS CÉLULAS EUCARIOTAS
MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR CÉLULAPROCARIÓTICA PROCARIÓTICA CÉLULA
REINO MONERAS BACILOS
Estreptococos
VIBRIOS
ESPIRILOS
PARED CELULAR
En Enlas lasbacterias bacteriasGram Gram++ elel peptidoglicano peptidoglicanorepresenta representahasta hastaelel90% 90% de la pared y forma una red que origina de la pared y forma una red que origina varias variascapas capassuperpuestas, superpuestas,yyque quepor porlala parte parteexterna externaenlaza enlazacon conproteínas, proteínas, polisacáridos y moléculas polisacáridos y moléculasderivadas derivadasde de los ácidos teicoicos Los ácidos teicoicos los ácidos teicoicos Los ácidos teicoicos son sonpolímeros polímerosde deun un polialcohol polialcohol (glicerol (glicerol ooribitol). ribitol).
PARED CELULAR
En Enlas lasbacterias bacteriasGram Gram––el el peptidoglicano, que constituye peptidoglicano, que constituyetan tansólo sólo el 10% de la pared, forma una red que el 10% de la pared, forma una red que se sedispone disponeen enuna unasola solacapa capadelgada, delgada, comprendida comprendidaentre entredos dosmembranas, membranas, una unainterna internayyotra otraexterna, externa,aala laque quese se une unecovalentemente covalentementemediante medianteun un conjunto de proteínas del espacio conjunto de proteínas del espacio periplasmático periplasmáticoooperiplasma. periplasma.
COMPONENTES DE LA CÉLULA PROCARIOTA Su molécula de ADN bicatenario (cromosoma bacteriano) se encuentra en el citoplasma formando el nucleoide.
Estructura de un flagelo bacteriano
CARECEN DE VERDADERO NÚCLEO
Membrana plasmática
ESTRUCTURAS RIBOSOMAS INCLUSIONES CITOPLÁSMICAS
Disco interno
Pared bacteriana Peptidoglucano
Disco interno
PARED CELULAR
Codo
MEMBRANA PLASMÁTICA CON MESOSOMAS
Filamento de flagelina
CÁPSULA O GLUCOCÁLIZ FLAGELOS BACTERIANOS (locomoción) FIMBRIAS Y PILI
(tallo)
Disco externo Disco externo
Fimbrias en E. Coli Flagelo de V. cholerae
LE 27-5
Fimbriae 200 nm
Bacterias: ADN bicatenario circular Mantiene y conserva la información genética y dirige el funcionamiento del metabolismo bacteriano
Se suele unir a mesosomas También puede haber plasmidos El ADN se dispone en la región llamada nucleoide
LE 27-8
Chromosome
1 µm
LE 6-9a ENDOPLASMIC RETICULUM (ER Flagellum
Rough ER
Nuclear envelope
Smooth ER
NUCLEUS
Nucleolus Chromatin
Centrosome
Plasma membrane
CYTOSKELETON
Microfilaments Intermediate filaments Microtubules Ribosomes:
Microvilli Golgi apparatus
Peroxisom e Mitochondrion
Lysosome In animal cells but not plant cells: Lysosomes Centrioles Flagella (in some plant sperm)
LE 6-9b Nuclear envelope NUCLEUS
Nucleolus Chromatin
Centrosome
Rough endoplasmic reticulum Smooth endoplasmic reticulum Ribosomes (small brown dots)
Central vacuole Golgi apparatus
Microfilaments Intermediate filaments Microtubules
CYTOSKELETON
Mitochondrion Peroxisome Chloroplast
Plasma membrane Cell wall Plasmodesmata Wall of adjacent cell
In plant cells but not animal cells: Chloroplasts Central vacuole and tonoplast Cell wall Plasmodesmata
LE 6-10 Nucleus
Nucleus 1 µm
Nucleolus Chromatin Nuclear envelope: Inner membrane Outer membrane Nuclear pore
Pore complex Rough ER Surface of nuclear envelope Ribosome
1 µm
0.25 µm Close-up of nuclear envelope
Pore complexes (TEM)
Nuclear lamina (TEM)
LE 6-11
Ribosomes
ER
Cytosol Endoplasmic reticulum (ER) Free ribosomes Bound ribosomes
Large subunit Small subunit
0.5 Âľm TEM showing ER and ribosomes
Diagram of a ribosome
LE 6-12
Smooth ER Rough ER
Nuclear envelope
ER lumen Cisternae Ribosomes Transport vesicle Smooth ER
Transitional ER Rough ER
200 nm
LE 6-13
Golgi apparatus
cis face (“receiving” side of Golgi apparatus)
Vesicles also transport certain proteins back to ER
Vesicles move from ER to Golgi
Vesicles coalesce to form new cis Golgi cisternae
0.1 µm
Cisternae Cisternal maturation: Golgi cisternae move in a cisto-trans direction Vesicles form and leave Golgi, carrying specific proteins to other locations or to the plasma membrane for secretion
Vesicles transport specific proteins backward to newer Golgi cisternae
trans face (“shipping” side of Golgi apparatus)
TEM of Golgi apparatus
LE 6-14a
1 Âľm
Nucleus
Lysosome Lysosome contains Food vacuole Hydrolytic active hydrolytic enzymes digest fuses with enzymes food particles lysosome Digestive enzymes
Plasma membrane Lysosome
Digestion Food vacuole Phagocytosis: lysosome digesting food
LE 6-14b
Lysosome containing two damaged organelles
1 Âľm
Mitochondrion fragment Peroxisome fragment
Lysosome fuses with vesicle containing damaged organelle
Hydrolytic enzymes digest organelle components
Lysosome
Digestion Vesicle containing damaged mitochondrion Autophagy: lysosome breaking down damaged organelle
LE 6-15
Central vacuole
Cytosol
Tonoplast
Nucleus
Central vacuole
Cell wall Chloroplast 5 Âľm
LE 6-16-1
Nucleus
Rough ER
Smooth ER Nuclear envelope
LE 6-16-2
Nucleus
Rough ER
Smooth ER Nuclear envelope
cis Golgi
Transport vesicle
trans Golgi
LE 6-16-3
Nucleus
Rough ER
Smooth ER Nuclear envelope
cis Golgi
Transport vesicle
trans Golgi
Plasma membrane
LE 6-17
Mitochondrion Intermembrane space Outer membrane
Free ribosomes in the mitochondrial matrix
Inner membrane Cristae Matrix
Mitochondrial DNA
100 nm
LE 6-18
Chloroplast
Ribosomes Stroma
Chloroplast DNA
Inner and outer membranes Granum
Thylakoid
1 Âľm
LE 6-19
Chloroplast Peroxisome Mitochondrion
1 Âľm
LE 6-20
Microtubule
Microfilaments 0.25 Âľm
Ribosoma Estructuras globulares, sin membrana, formados por varios tipos de proteína s asociados a ARNr Membrana nuclear
ARN r
Las proteínas ribosomales se sintetizan en el citoplasma y pasan al nucléolo.
Subunidad pequeña
Núcleo El ARNr se sintetiza en el núcleo.
Subunidad mayor
NÚ
Las dos subunidades ribosomales salen al citoplasma donde se ensamblan.
FUNCIÓN: Los ribosomas
Nucléolo
Proteínas ribosomales
Ensamblaje del ribosoma
intervienen en la síntesis de proteínas ensamblando los aminoácidos según el orden predeterminado por la secuencia de bases del ARNm
“
Retículo endoplásmico rugoso: presenta ribosomas en la cara citoplasmática
Cisternas o sáculos del RER
Ribosomas Núcleo
FUNCIONES DEL RER • Síntesis de proteínas mediante los
ribosomas y su introducción en el lumen • Glucosilación de las proteínas ( se
completa en Golgi) que se usarán para constituir membranas
Espacio citosólico Ribosoma
ARNm
Riboforina: Fija los ribosomas Espacio cisternal Saco del RER
Proteína recién sintetizada
”
Retículo endoplásmico liso: Haga clic en el icono para agregar una imagen
Haga clic en el icono para agregar una imagen túbulos unidos al RER que se expanden por todo el citoplasma Túbulos del REL
RER
FUNCIONES DEL REL • Síntesis de lípidos, su almacen y transporte Se sintetizan los fosfolípidos, el colesterol y la mayoría de los lípidos de las membranas celulares. Ojo, ácidos grasos en citosol
• Contracción muscular Intervienen en la conducción del impulso nervioso necasario para la contracción del músculo estriado.
• Detoxificación Elimina sustancias tóxicas para el organismo.
• Liberación de glucosa Colabora en la degradación del glucógeno.
Complejo de Golgi: 1 ó varios dictiosomas + vesículas de secreción FUNCIONES Transporte, maduración y secreción de proteínas procedentes del RER. Glucosilación de lípidos y glucoproteínas. Síntesis de proteoglucanos y de glúcidos de la pared vegetal Núcleo
RER
Vesícula de transición. Cara proximal, de formación o cara cis del dictiosoma.
ct i D
ma o io s
Cara distal, de maduración o cara trans del dictiosoma. Vesícula secretora.
Lisosomas:
VESÍCULAS PROCEDENTES DE A. GOLGI QUE CONTIENEN ENZIMAS DIGESTIVAS • Digieren material procedente de la endocitosis, la fagocitosis y la autofagia.
FUNCIÓN FAGOCÍTICA DE LOS LISOSOMAS Lisosoma primario
Lisosomas secundarios al MET
2 1
2
Se forman vacuolas fagocíticas o fagosomas. Los fagosomas se fusionan con los lisosomas para formar los fagolisosomas.
Fagolisosoma o lisosoma secundario
1
Fagosoma
ACROSOMA: ES UN LISOSOMA PRIMARIO PESENTE EN LOS
ESPERMAOZOIDES CON ENZIMAS QUE DIGIEREN MEMBRANAS DEL ÓVULO PARA PERMITIR SU PASO Y LA FECUNDACIÓN
Vacuolas:
vesículas formadas a partir de R.E., A.G., o de invaginación de la membrana plasmática FUNCIONES Vacuola Membrana Jugo vacuolar amorfo
ACUMULAR H2O ALMACEN DE SUSTANCIAS: antocianósidos, alcaloides, cristales de CaCO3 MEDIO DE TRANSPORTE ENTRE ORGÁNULOS DEL SISTEMA ENDOMEMBRANOSO Y DE ESTOS CON EL MEDIO EXTERNO
Los pétalos deben su color a los pigmentos almacenados en sus vacuolas.
Peroxisomas • Contienen en su interior enzimas implicadas en numerosas rutas metabólicas. • Se escinden por división aunque no contienen genoma propio.
FUNCIONES
LOCALIZACIÓN Y FUNCIÓN DE LOS GLIOXISOMAS
• Oxidación de los ácidos grasos.
Núcleo
• Biosíntesis de lípidos. • En las células vegetales intervienen en la conversión de ácidos grasos a glúcidos. Se produce en el ciclo del glioxilato. Los peroxisomas se llaman en este caso glioxisomas.
Cloroplasto
Centro cristalino
Mitocondria
Glioxisoma Ácidos grasos Grasas
Ciclo del glioxilato Glúcidos
Ultraestructura de una mitocondria Membrana mitocondrial externa Matriz mitocondrial Contiene: •Agua y proteínas hidrosolubles. •Moléculas de ADN •Moléculas de ARN •Enzimas •Iones
•Contiene proteínas trasmembrana que actúan como canales de penetración
Espacio intermembranoso
F1
F0
• De contenido similar al citosol.
ATP - sintetasa
Membrana mitocondrial interna •Contiene gran número de proteínas como: •
Consta de: •
una cabeza o complejo F1: cataliza la sisntesis de ATP
•
Un pedúnculo o factor F0
•
y una base hidrófila que se ancla en la membrana
ATP-sintetasa, permeasas, citocromos, ...
LE 6-18
Cloroplasto
Ribosomas Estroma
Chloroplast DNA
membrana interna y externa Granum
Tilacoide
1 Âľm
LE 6-17
Mitochondrion Espacio intermembrana Membrana externa
ribosomas
Membrana interna crestas matriz DNA
100 nm
Plastos Se caracterizan por
Se clasifican en
Poseer pigmentos Sintetizar y acumular sustancias de reserva.
Leucoplastos Almacenan sustancias.
Amiloplastos
AlmidĂłn
Oleoplastos
Grasas
Proteoplastos
ProteĂnas
Cromoplastos Contienen pigmentos que les dan color.
Cloroplastos Rodoplastos
Clorofila Ficoeritrina
CĂŠlulas vegetales con cloroplastos
CLOROPLASTOS:
ORGÁNULOS EXLUSIVOS DE LAS CÉLULAS VGETALES
POSEEN CLOROFILA
REALIZAN LA FOTOSÍNTESIS
EN LA FOTOSÍNTESIS LOS CLOROPLASTOS TRANSFORMAN LA ENERGÍA LUMINOSA EN ENERGÍA QUÍMICA CONTENIDA EN ATP
“
Ultraestructura de un Membrana externa e interna sin colesterol cloroplasto ni clorofila Tilacoides
Membrana externa (Muy permeable) Membrana interna
”
(casi impermeable)
FUNCIONES Grana
• Fotosíntesis.
Espacio intermembranoso
• Biosíntesis de proteínas. • Replicación del ADN.
Sacos estromáticos
Estroma Contiene ADN circular y de doble hélice, plastorribosomas, inclusiones y enzimas.
El ciclo celular: núcleo en interfase (cromatina por descondensación de cromosomas) + núcleo en división (cromosomas) Fase Fase permanente permanente en en células células que no entran nunca en que no entran nunca en mitosis. mitosis. Estado Estado de de quiescencia. quiescencia.
Fase Fase G G00
Síntesis Síntesis de de proteínas proteínas yy aumento aumento del del tamaño tamaño celular. celular.
Fase Fase G G11 Replicación Replicación del del ADN ADN yy síntesis síntesis de de histonas. histonas.
Citocinesis Citocinesis
Fase Fase S S
División División del del citoplasma citoplasma Interfase
Fase Fase de de mitosis mitosis División División celular celular
Transcripción Transcripción yy traducción traducción de de genes genes que que codifican proteínas necesarias para la codifican proteínas necesarias para la división. división. Duplicación Duplicación de de los los centriolos centriolos
Fase Fase G G22
CICLO CELULAR El ciclo de vida de una célula es el conjunto de proceos que experiementa en el período de tiempo comprendido entre su formaicón y su división para generar otras células.
INTERFASE Se trata de una etapa muy activa en la que se produce el crecimiento celular, se sintetizan todas las sustancia propias de la célula, se duplica el centrosoma ( cada uno con dos centriolos en las células animales) y se produce la duplicación del ADN y su compactación hasta formar cromosomas
DIVISIÓN CELULAR O FASE M. En las células eucariotas comprende dos procesos de división del núcleo o cariocinesis y la división del citoplasma o citocinesis.
DI VISIÓN CELULAR POR MITOSIS
EN TODAS LAS CÉLULA SOMÁTICA, SALVO LAS SEXUALES, LA CARIOCINESIS SE LLEVA A CABO MEDIANTE LA MITOSIS, PROCESO QUE COMIENZA TRAS LA INTERFASE. EN SUS CUATRO FASES EL MATERIAL GENITIVO REPLICADO EN LA INTERFASE SE REPARTE ENTRE LAS DOS CÉLULAS HIJAS DE MODO QUE AMBAS TENGAN LOS MISMOS CROMOSOMAS QUE LA CÉLULA PROGENITORA.
MITOSIS: núcleo en división PROFASE
METAFASE
Condensación de la cromatina → cromosomas. Desaparición de la envoltura nuclear ANAFASE
TELOFASE
MITOSIS
PROFASE
METAFASE
Los cromosomas homólogos, uno procedente del padre y otro de la madre, se disponen en el centro de la célula formando la placa ecuatorial. Cada cromosoma esta constituido por dos cromáticas hermanas idénticas entre sí unidas por el centrómero. Las fibras del huso acromático se adhieren a cada cromosoma a través de dicho cetrómero
El
nucléolo y la membrana nuclear desaparecen y los cromosomas terminan dispersados por el citoplasma. En la profase de las células animales cada para de centriolos se dirige hacia un polo celular, entre ambos se forma el huso acromático, un conjunto de micro túbulos proteicos.
ANAFASE
Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan. Cada una se dirige hacia un polo de la célula, arrastrada por los microtúbulos del huso acromático, que se van acortando.
TELOFASE, una vez que las cromáticas llegan a los respectivos polos, comienzan a descondensarse para constituir la nueva cromatina. Reaparece el nucléolo y empieza a formarse la membrana nuclear.
CITOCINESIS Una vez concluida la división del núcleo, tiene lugar la división del citoplasma o citocinesis, que ocurre de forma diferente en células animales y vegetales
CÉLULAS ANIMALES
En las células animales se produce un estrangulamiento a nivel del ecuador de la célula que divide en dos a la célula madre
CITOCINESIS
CÉLULAS VEGETALES
En células vegetales, la pared celular impide el estrangulamiento; por ello, se forma en el ecuador un tabique de separación por fusión de ésículas procedentes del aparato de Golgí, llamado fragmoplasto, que contiene los elementos que originan la pared celular
DIVISIÓN CELULAR POR MEIOSIS ES UN TIPO DE DIVISIÓN REDUCCIONAL EXCLUSIVA DE CÉLULAS SEXUALES, EN LA QUE A PARTIR DE UNA CÉLULA DIPLOIDE SE ORIGINAN CUATRO CÉLULAS HIJAS HAPLOIDES GENÉTICAMIENTE DIFERENTES ENTRE SÍ Y DISTINTAS A LA CÉLULA PROGENITORA. ESTAS CÉLULAS SERÁN LOS GAMETOS DE LOS ORGANISMOS QUE SE REPRODUCEN SEXUALMENTE.
MEIOSIS: genera cĂŠlulas reproductoras
n
2n Sobrecruzamiento
MEIOSIS
Durante la meiosis tienen lugar dos divisiones sucesivas: la primera y segunda división meiótica, en las que se distinguen las mismas fases que en la mitosis:
Profase I. Los cromosomas homólogos se aparean e intercambian fragmentos de ADN, proceso conocido como sobrecruzamiento. Como resultado del intercambio se produce una recombinación génica, que asegura que las células hijas sean genéticamente diferentes a la progenitora.
MetafaseI, Los cromosomas homólogos se disponen por parejas en el ecuador de la célula y las fibras del huso acromático se adhieren a cada uno.
Anafase I. Los cromosomas homólogos recombinados se separan; cada uno es arrastrado por los microtúbulos del huso y se dirige hacia un polo de la célula.
Telofase I. El resultado de la primera división meiótica son dos células haploides con su ADN duplicado. El proceso de citocinesis es similar al de la mitosis.
MEIOSIS
PROFASE II. Tras una corta interfase sin duplicación del ADN, se vuelve a formar el huso acromático.
METAFASE II. Los cromosomas se disponen en la placa eucatorial de cada célula.
ANAFASE II. Las cromátidas de cada cromosoma se separan y cada una se dirige hacia un polo de la célula.
TELOFASE II y citocinesis final. Al final de la segunda división meiótica se obtienen cuatro células haploides con una sola copia de su material genético.
COMPARACIÓN ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS
MITOSIS
MEIOSIS
Se produce en todas las células somáticas Es un proceso largo Sólo se produce en células diploides En ella el núcleo se divida una sola vez No incluye sobrecruzamiento En ella en la anafase I, se separan cromosomas homólogos y en la anafase II se separan las cromáticas Origina dos células hijas idénticas
FORMA Y POSICIÓN: - Célula vegetal: discoidal y lateral - Célula animal: esférico y central
← Núcleo
Citoplasma →
CÉLULA VEGETAL
CÉLULA ANIMAL
El núcleo (interfásico)
NÚMERO: Suele se único pero se producen
Envoltura nuclear (doble membrana)
Nucleoplasma (matriz nuclear)
ESFÉRICO
excepciones. Nucléolo (dónde se - Células anucleadas (eritrocitos) sintetiza el ARN r) - Células binucleadas (paramecio) - Células plurinucleadas (fibras musculares). Sincitio
Cromatina (ADN y proteínas asociadas)
OVALADO
POLILOBULADO
ESTRUCTURA DEL PORO NUCLEAR LOS POROS NUCLEARES REGULAN EL INTERCAMBIO DE MOLÉCULAS ENTRE EL NÚCLEO Y EL CITOSOL.
Complejo del poro nuclear (formado por ribonucleoproteínas dispuestas en octógonos) Proteína central (ribosomas recién formados)
Fibrilla
Partículas proteícas cónicas (deja libre sólo unos 100 A )
Lámina fibrosa
Son estructuras dinámicas, capaces de formarse y desaparecer, dependiendo del estado funcional de la propia célula.
FUNCIONES DE LA ENVOLTURA NUCLEAR Separa nucleoplasma del citosol
Regular el intercambio de sustancias: entran nucleotidos, ADN polimerasas, ARN polimerasas, histonas. Salen ARN m y subunidades ribosรณmicas
Constituciรณn de los cromosomas a partir de la cromatina, formaciรณn de la nueva envoltura nuclear al acabar la divisiรณn celular y distribuciรณn interna de la masa de cromatina en el nuevo nucleolo
Ultraestructura de la cromatina: aparece como masas amorfas adosada a la lámina nuclear o en contacto con el nucleolo Octámero de histonas (dos moléculas de H 2A, dos de H2B, dos de H3, y otras dos de H4)
Cromosoma
Superespiralización: dominios estrucutrales en forma de bucles 700 nm
Nucleosoma 300 nm
Filament o de ADN
Espiralización de segundo grado
10 nm Histona H1
30 nm Doble hélice de ADN Espiralización de primer grado.
CROMOSOMAS: ADN + HISTONAS. APARECEN EN CARIOCINESIS (MITOSIS, MEIOSIS) POR CONDENSACIÓN DE FIBRA DE CROMATINA
CROMATIDA
CENTRÓMERO
CROMATIDA
Número de cromosomas de nuestra especie
• Es constante en todas las células que pertenecen a un mismo organismo, excepto en las células reproductoras o gametos, que contienen la mitad de cromosomas que una célula normal. • La mayoría de organismos tienen dos juegos de cromosomas (diploides). • No guarda relación con el nivel evolutivo alcanzado por la especie.
CARIOTIPO HUMANO FEMENINO
CARIOTIPO HUMANO MASCULINO
Cromosomas sexuales XX
Cromosomas sexuales XY
Estructura del cromosoma metafásico
El cromosoma metafásico está constituido por dos cromátidas unidas por el centrómero que divide al cromosoma en dos brazos. Su nivel de complejidad estructural es mayor que la cromatina del núcleo interfásico Centrómero
BRAZO
Cinetocoro: organiza microtúbulos
Constricciones secundarias
BRAZO
Bandas Telómero
Tipos de cromosomas
En función de la posición del centrómero y de los índices de proporcionalidad, se distinguen cuatro tipos.
METACÉNTRICOS
SUBMETACÉNTRICOS
ACROCÉNTRICOS
CROMOSOMA
i. p. b.
i. p. c.
Metacéntrico
1
1/2
Submetacéntric o
1 - 1/3
1/2 - 1/4
Acrocéntrico
< 1/3
< 1/4
Telocéntrico
0
0
TELOCÉNTRICOS
Índice de proporcionalidad de brazos:
i.p.b.
longitud brazo corto longitud brazo largo
Índice de proporcionalidad centromérica:
i.p.c.
longitud brazo corto longitud cromosoma