Nivel celular copia

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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

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


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