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Biologia(2008)
 

Biologia(2008)

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Biologia , célula, organelos celulares

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    Biologia(2008) Biologia(2008) Presentation Transcript

    • ANATOMOFISIOLOGIA UNIDAD I. BIOLOGIA CELULAR J.Videla A. Prof.Biología-Lic.Enfermería Magíster en Educación Superior Escuela de Salud – AIEP U.A.Bello Sede Providencia – Santiago , Chile Contacto : videla.j@gmail.com
    • Introduccion Todas las criaturas vivas , están compuestas de células (pequeños compartimentos rodeados por membranas, que contienen en su interior una solución concentrada de sustancias químicas) . Todo organismo y por ende todas las células que le constituyen descienden de una célula común ancestral que fue evolucionando. Todas los seres vivos hoy en día , se derivan desde una célula primordial nacida hace 3 billones de años atrás . Un hecho crucial ocurrió hace 1,5 billones de años , cuando ocurrió la transición de pequeñas células con estructuras internas relativamente sencillas ( células procarióticas) a células radicalmente más complejas ( eucarióticas ) que las encontramos en animales superiores y plantas. Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • PROCARIONTE EUCARIONTE Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • Celulas procariontes Este tipo de células , se divide en 2 clases : EUBACTERIAS ARQUEOBACTERIAS Las mas numerosas son las eubacterias , cuyo principal representante son las cianobacterias (algas verde-azules), se caracterizan por poseer pigmentos fotosintéticos similares a los que poseen las plantas. Las arqueobacterias , son organismos que crecen en ambientes desfavorable (altas temperaturas , altas concentraciones salinas , ausencia de O2 , etc ). Las células procariontes son células pequeñas ( 0,2 - 10 um de diámetro ) , poseen estructura simple , existiendo en ellas tres constituyentes celulares comunes. • Membrana plasmática • Ribosomas • Nucleoide Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • La MEMBRANA ademas de servir como barrera funcional (con permeabilidad selectiva ) , tiene una función importante en el metabolismo celular , pues aquí existen enzimas relacionadas con la respiración celular y la fotosíntesis. Por la parte exterior de la membrana plasmática , se encuentra la pared celular , que le proporciona rigidez y le da la forma a la célula . Esta pared se pone de manifiesto mediante la tinción de Gram . Además de su función primaria como barrera rígida protectora , puede desempeñar funciones importantes como transporte activo de moléculas , división bacteriana , propiedad antigénica , etc. El interior de la célula procarionte se divide en dos regiones : • nucleoide central • citoplasma Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • El citoplasma posee muy pocas estructuras y no está dividido en compartimentos como ocurre en los eucariontes. Se encuentran en el citoplasma Ribosomas ( sitios donde se sintetizan proteínas ) ,proteínas , enzimas , pequeñas moléculas y iones . En el citoplasma , también se pueden reconocer regiones poco densas , estas zonas constituyen el nucleoide , donde se encuentra el material genético conformado por una sola molécula de DNA ( ácido desoxirribonucleico ) , el cual está fuertemente plegado y empaquetado . Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • IMÁGENES CÉLULAS PROCARIONTES
    • ORGANIZACIÓN CELULA EUCARIONTE Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • EUCARIONTES Las células eucariontes , por definición y en contraste con las células procariontes tienen un núcleo ( “carion” en griego ) , que contiene el DNA celular envuelto por una doble capa de membranas . Se caracterizan además por poseer un complejo sistema de membranas internas , que subdividen a la célula en compartimientos especializados e integrados , que cumplen diversas funciones importantes para la vida celular. Cada compartimento contiene sus propias enzimas y moléculas , además existe un complejo sistema que transporta los productos específicos de un compartimento a otro. En el citoplasma , muchos organelos comunes se encuentran en la mayoría de las células eucarióticas : núcleo , retículo endoplásmico (liso-rugoso), complejo de golgi ,lisosomas , peroxisomas , mitocondrias y en células vegetales los cloroplastos.
    • MEMBRANAS BIOLOGICAS Las membranas celulares poseen 4 funciones principales , las cuales están interrelacionadas : 1.- forman el límite físico de compartimentos cuya composición debe ser controlada para permitir que procesos bioquímicos ocurran en forma eficiente 2.- su estructura permite el transporte de un rango restringido de moléculas desde un compartimento a otro , vale decir son selectivamente permeables 3.- son interfases que transducen señales químicas o energía desde un compartimento al otro 4.- ellas proporcionan el medio ambiente óptimo para el funcionamiento de moléculas( enzimas , bombas iónicas y receptores )
    • Composición química de las membranas PROTEINAS : 40-70% LIPIDOS : 30-50% GLUCIDOS :2-10% Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • LIPIDOS a) Fosfolípidos ( los más abundantes) b) Glucolípidos c) Colesterol Los 3 tipos son anfipáticos , esto es , tienen una cola hidrofóbica ( no polar ) y una cabeza hidrofílica ( polar) Cabeza hidrofílica Cola hidrofóbica Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • La fluidez de la membrana , depende de : a) temperatura. b) naturaleza de los lípidos . PROTEINAS EN LAS MEMBRANAS Los lípidos constituyen la estructura básica de la membrana, actúan como una película de recubrimiento y aislante, que evita el paso de la mayor parte de las sustancias que se encuentran dentro o fuera de una célula. Pero en términos de utilidad, de nada serviría una membrana concebida así; ya que se requieren elementos que permitan, entre otras cosas, el intercambio con el exterior, pero no sólo de sustancias, sino también de otros tipos de interacciones, como la comunicación, el contacto, etc. Es aquí donde intervienen las proteínas.
    • La situación es variable, pero el contenido de proteínas de las membranas varía entre un 25 y 75%; esto parece depender del grado de especialización y actividad de cada una de ellas. Una de las que tiene mayor contenido de proteínas es la mitocondrial, y es explicable, pues este organelo celular tiene a su cargo entre otras cosas, nada menos que la función de proveer de energía al resto de la célula. . Las proteínas, como componentes de la maquinaria celular, también son las que ejecutan en las membranas la mayor parte de las funciones propiamente dichas. Sobre la estructura básica esencial de una doble capa de lípidos, impermeable y relativamente inerte, fue necesario implantar las unidades funcionales que dieran sentido a las membranas como fronteras dinámicas y que les permitieran un contacto eficiente y adecuado con el exterior. Sólo las proteínas tienen la capacidad de alcanzar este grado de especialización.
    • LAS MEMBRANAS CELULARES ESTÁN FORMADAS POR CAPAS DOBLES DE FOSFOLÍPIDOS •Singer y Nicolson (1972) : ellos postulan su “modelo de mosaico fluído” . Donde las colas de los fosfolípidos estarían ubicadas hacia adentro , mientras que las cabezas de los fosfolípidos están orientadas en sentido opuesto a las colas hidrofóbicas . Exterior de la célula Interior de la célula Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • Modelo de mosaico fluído de Singer y Nicolson
    • 1. Modelo de mosaico fluido de la membrana plasmática 11.- Región polar (hidrofílica) de la (bicapa de fosfolípidos) molécula de fosfolípido 2..-Lado externo de la membrana 12.- Región hidrofóbica de la molécula 3. .-Lado interno de la membrana de fosfolípido 4. .-Proteína intrínseca de la membrana 5. .-Proteína canal iónico de la membrana 6. .-Glicoproteína 7. .- Moléculas de fosfolípidos organizadas en bicapa 8. .- Moléculas de colesterol 9. .- Cadenas de carbohidratos 10.- Glicolípidos
    • CARBOHIDRATOS EN LAS MEMBRANAS Son numerosas las membranas celulares que contienen carbohidratos (azúcares). En la mayoría de los casos se trata de cadenas de los azúcares simples o sus derivados, llamados polisacáridos, que llegan a ser extremadamente complejas. Una de las funciones importantes de estas sustancias parece consistir en servir de elementos de reconocimiento por parte de otras células u organismos. Tal vez el caso más conocido sea el de los polisacáridos de los glóbulos rojos, que por la presencia en sus membranas dan lugar a los grupos sanguíneos.
    • FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMATICA Y SUPERFICIE CELULAR • Capacidad de seleccionar los componentes que salen o entran a la célula •Mantención de la concentración intracelular de moléculas en los niveles requeridos por la célula •Recepción de señales extracelulares , su procesamiento y su transmisión al interior de la célula. •Participación en interacciones directas con la membrana plasmática de otras células vecinas •Determinación dela forma celular mediante interacción de moléculas de la membrana plasmática con elementos del citoesqueleto •Participación activa en procesos de reconocimiento celular . Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • MEMBRANA CELULAR Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • MEMBRANA PLASMATICA En su región más externa , está formada por el GLICOCALIX (conjunto de hidratos de carbono ) unidos a proteínas o lípidos de la hoja externa de la membrana .
    • Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • CITOPLASMA El citoplasma se divide en : A) citosol y B) organelos El citosol , corresponde a la parte líquida que rodea a los organelos , está compuesto mayoritariamente por agua ( 75 a 90% ) y otros componentes como glucosa , iones , aminoácidos , acidos grasos , proteínas , lípidos y ATP .En el citosol ocurren reacciones químicas fundamentales para la vida de la célula . Los Organelos , son estructuras especializadas de forma y funciones características especializadas , entre las cuales destacan : crecimiento celular, mantenimiento y reproducción .Esta formado por el citoesqueleto , complejo de Golgi , lisosomas, peroxisomas , retículo endoplásmico , mitocondrias
    • CITOESQUELETO La capacidad de las células eucarióticas para adoptar una variedad de formas y para realizar movimientos coordinados depende del Citoesqueleto. Las diversas actividades del citoesqueleto dependen de 3 tipos de filamentos proteicos : a) Microfilamentos b) Filamentos intermedios c) Microtúbulos
    • MICROTUBULOS Estructuralmente , tienen un aspecto tubular con un diámetro de aprox. 25 nm y con una longitud variable . La subunidad estructural es la proteína globular TUBULINA , compuesta por 2 subunidades similares , conocidas como alfa y beta tubulina. Estas subunidades conforman filamentos longitudinales o helicoidales , que constituyen la pared de un cilindro de aprox. 5 nm de diámetro. Al contarlo trasversalmente , el número de protofilamentos es de 13. FUNCIONES : a) mantención forma celular b) participan en los movimientos celulares ( movimiento ciliar y flagelar , migración de cromosomas en la anafase mitótica , transporte de vesículas o moléculas , flujo axónico , etc )
    • MICROFILAMENTOS Compuestos por ACTINA , la cual puede estar en dos formas . Actina G ( globular) y Actina F (fibrilar). Las subunidades globulares de actina se encuentran ensambladas formando filamentos bihelicoidales , de un diámetro de 6 nm , a las cuales a menudo se asocian otras proteínas que difieren según el tipo celular. En el músculo estriado , se asocian 2 proteínas (troponina y tropomiosina) asociadas a las subunidades globulares de actina y que regulan la interacción de actina y miosina. Estas estructuras han sido objeto de muchísimos estudios, y gracias a ellas sabemos que son las responsables de la contracción muscular. Las fibras de actina y de miosina se deslizan unas sobre otras, al tiempo que rompen al ATP, y con su energía producen el acortamiento de las fibras y de las células que las contienen.
    • FILAMENTOS INTERMEDIOS Poseen una diámetro de 10 nm . Se han podido identificar 5 grupos relacionados de estos tipos de proteínas . Filamentos de queratina : células epiteliales ( cabello) Filamentos de desmina : células musculares Filamentos de vimentina : células mesenquimáticas Neurofilamentos : neuronas Filamentos gliales : células gliales Los filamentos intermedios , serían capaces de múltiples interacciones con las estructuras citoplasmáticas , y por ello tendrían un rol crucial regulando la forma celular. Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero Prof.Biologí Magíster en Educación Magí Educació
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    • NUCLEO
    • NUCLEO Generalmente es único y esférico , ocupa una posición central . Al interior de este compartimento se encuentran contenidos el material hereditario (cromatina) , ribonucleoproteínas , uno o más nucleolos , múltiples proteínas-enzimas , agua y una matriz nuclear .
    • ENVOLTURA NUCLEAR Encierra al DNA y define el compartimento nuclear . Está formado por 2 membranas , una externa y una interna , separadas por un espacio llamado espacio perinuclear . La membrana externa tiene continuidad con las membranas del retículo endoplásmico rugoso (RER) , y al igual que este , tiene ribosomas pegados en su superficie , donde se fabrican proteínas , las que luego se trasladan a través del sistema de membranas de la célula. En la cara interna de la membrana interna , se encuentra una gruesa agrupación de proteínas conocida como lámina nuclear . En los mamíferos , la lámina es compuesta por tres proteínas lámina de diferente naturaleza ( láminas A , B y C ). Esta lámina participa en la forma nuclear , en la unión de la cromatina a la envoltura nuclear y en el desensamble y reorganización del núcleo durante la mitosis.
    • COMPLEJO DE PORO Este se conocía antiguamente como poro nuclear . Estas estructuras se encuentran en toda la superficie del núcleo , donde se encuentra en una cantidad entre 3.000 a 4.000 . En el se puede reconocer : _ una apertura de aprox. 70 nm , que se origina por la unión de la membrana externa con la membrana interna de la envoltura nuclear y que es el PORO NUCLEAR _ conjunto de proteínas que se distribuyen en todo el rededor del poro , y que dejan un canal central de 10 nm.
    • NUCLEOLO Sitios de síntesis , acumulación , procesamiento y maduración del RNA ribosomal. Por ello entonces , están constituídos por RNAr y proteínas y obviamente por el DNA molde necesario para sintetizar RNAr. Se les observa en una ubicación central en el núcleo y estarían compuestos por fibrillas y gránulos de RNP , cromatina descondesada que contiene rDNA y todo rodeado por cromatina condensada .
    • Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero Prof.Biologí Magíster en Educación Magí Educació
    • Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • RETICULO ENDOPLASMICO (RE) Es un sistema continuo de membranas organizadas en una compleja red interconectada con un espacio central delimitado por membranas , que se extiende a través del citoplasma . El espacio central se denomina lumen o cisterna del RE. Cumple un papel importante en la biosíntesis celular . Las proteínas transmembranas y lípidos del RE , complejo de Golgi ,lisosomas y membrana plasmática inician su síntesis en asociación con las membranas del RE. El Re , es de dos tipos : RUGOSO (RER) o LISO (REL) , esto viene dado de acuerdo a si presenta o no presenta ribosomas unido a su superficie citoplasmática. Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero Prof.Biologí Magíster en Educación Magí Educació
    • REL : son túbulos interconectados que parecen atravesar todo el citoplasma . La mayoría de las células contienen muy poco REL. Consta de una red de membranas conectadas a las cisternas del RER. Además de procesar las proteínas sintetizadas, produce los lípidos de la célula, en concreto fosfolípidos y colesterol, que luego pasan a formar parte de las membranas celulares. El resto de lípidos celulares (ácidos grasos y triglicéridos) se sintetizan en el seno del citosol. Por ello, suele ser escaso en la mayoría de las células, pero muy abundante en aquellas otras especializadas en el metabolismo lipídico y en hepatocitos. Además, en células con gran capacidad contráctil (como el músculo) el REL está implicado en el almacenamiento y liberación de iones calcio que activan el mecanismo contráctil.
    • Reticulo endoplasmico rugoso (RER) Toma su nombre de la presencia de ribosomas sobre sus membranas. Junto al aparato de Golgi conforman dos regiones diferenciadas de un mismo compartimento membranoso intercomunicado, que participa en la biosíntesis y transporte de proteínas y lípidos celulares. Su membrana se continúa con la membrana externa de la envoltura nuclear. En células metabólicamente inactivas existe muy poco RER, mientras que en las células que sintetizan y secretan moléculas que contienen proteínas se observan grandes cantidades del mismo. Los ribosomas unidos al RER se dedican a la síntesis de proteínas que son trasladadas simultáneamente al interior del RE, y pueden ser de dos tipos:
    • a) proteínas transmembrana, que tienden a quedarse directamente en la propia membrana del RER b)proteínas solubles en agua, que atraviesan la membrana y son vertidas al lumen (luz de la red de cisternas del RER). En cualquier caso, el comienzo de la síntesis de todas las proteínas tiene lugar en los ribosomas libres del citosol. La unión del ribosoma a la superficie del RER sólo tiene lugar cuando la nueva cadena polipeptídica contiene un péptido de reconocimiento de señal (PRS) para el RE. Si esto ocurre, el ribosoma se dirige hacia una proteína receptora de la membrana del RE; a continuación se unen ribosoma y membrana, y la proteína que se está formando pasa a través de la misma. Normalmente, una vez que la proteína pasa al lumen, el péptido señal se libera.
    • RETICULO ENDOPLASMICO RUGOSO RETICULO ENDOPLASMICO LISO
    • COMPLEJO DE GOLGI El aparato de Golgi es una organelo que interviene tanto en la síntesis de azúcares (especialmente polisacáridos) como en la ordenación de las proteínas elaboradas en el retículo endoplásmico rugoso.
    • Las proteínas siguen una vía predeterminada desde el RER hacia el aparato de Golgi para su modificación y empaquetamiento, según su utilidad posterior. Por último, las proteínas que dejan al Golgi se encuentran encerradas en vesículas que pueden hacer alguna de las siguientes cosas: •se insertan en la membrana celular como proteínas y lípidos de membrana •se fusionan con la membrana celular, de modo que la proteína se descarga hacia el espacio extracelular •se fusionan con endosomas, dando lugar a la formación de lisosomas Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • Las funciones más importantes del Golgi son : -Procesamiento de macromoléculas sintetizadas en el RER -Distribución intracelular de macromoléculas que llegan al Golgi -Concentración de material de secreción -Formación de gránulos de secreción -Formación de prelisosomas -Aumento de superficie celular -Participa en procesos particulares en ciertos tipos celulares . Por ej. Formación del acrosoma del espermatozoide Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • MITOCONDRIAS Las mitocondrias constituyen la fuente energética de las células, ya que mediante el proceso de fosforilación oxidativa producen trifosfato de adenosina (ATP), que es la forma estable de almacenamiento de energía que puede utilizar la célula para llevar a cabo las actividades que la requieren. Se trata de organelas flexibles cuya morfología varía de unas células a otras: en las que tienen un elevado nivel de metabolismo oxidativo suelen ser grandes y serpenteantes, en forma de bastoncillo; en otras tienen un aspecto más redondeado. Una célula eucariótica típica puede contener del orden de unas 2000 mitocondrias, ocupando en torno a un 20% de todo el volúmen celular. Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
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    • Funciones de las mitocondrias a) Producción de energía Todas las funciones celulares dependen de un aporte continuo de energía obtenido a partir de la degradación de moléculas orgánicas durante el proceso de respiración celular. La energía liberada durante este proceso se almacena finalmente en forma de moléculas de ATP, que constituye una reserva de energía rápidamente disponible para todas las funciones metabólicas celulares. Los principales sustratos para la respiración celular con los azúcares simples y los lípidos, sobre todo glucosa y ácidos grasos. La respiración celular de la glucosa (glucolisis) se inicia en el citosol, donde es degradada parcialmente hasta formar ácido pirúvico, produciendo una pequeña cantidad de ATP. Luego el ácido pirúvico pasa al interior de las mitocondrias donde, tras su transformación en acetil CoA, se incorpora al ciclo de Krebs en un proceso que produce una gran cantidad de ATP.
    • Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero Prof.Biologí Magíster en Educación Magí Educació
    • La glucolisis puede ocurrir en ausencia de oxígeno, y entonces se llama glucólisis anaerobia, mientras que la respiración mitocondrial es dependiente de un aporte continuo de oxígeno y se denomina respiración aeróbica . b) Producción de precursores para la síntesis de diversas sustancias Como precursores para la síntesis de aminoácidos, ácidos grasos, glucosa, etc. c) Síntesis de proteínas En los ribosomas de las mitocondrias se sintetizan las proteínas codificadas por el DNA mitocondrial, aunque representan solo el 5-10% del total de proteínas mitocondriales. El resto de proteínas de la mitocondria se codifican por el DNA nuclear y se sintetizan en los ribosomas libres del citosol. Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero Prof.Biologí Magíster en Educación Magí Educació
    • LISOSOMAS Se trata de organelas especializadas de forma redondeada o polimorfa que contienen diferentes tipos de enzimas del tipo de hidrolasas ácidas (lipasas, nucleasas, proteasas, sulfatasas...). Como todas estas enzimas necesitan de un ambiente ácido para su funcionamiento óptimo, las membranas de los lisosomas disponen de bombas de protones que transportan de manera activa H+ hacia el lisosoma, manteniendo así un pH de 5.
    • Los lisosomas no sólo intervienen en la digestión de macromoléculas, microorganismos fagocitados, desechos celulares y células, sino que también digieren organelas en exceso o envejecidas como mitocondrias o restos de RER.
    • La estructura de la membrana lisosomal , le confiere propiedades especiales , esto es, esta membrana es impermeable a las enzimas que contiene y permeable a los productos de degradación hidrolítica . Es una membrana rica en carbohidratos , contiene colesterol y un solo tipo de fosfolípidos. Posee una bomba de protones mediada por ATP , que introduce protones y mantiene un pH ácido (pH 5.0 ) Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero Prof.Biologí Magíster en Educación Magí Educació
    • PEROXISOMAS Organelos rodeados por solo una simple membrana , ellos no contienen DNA o ribosomas. Miden de 0.15 a 0.25 um . Se encuentran en grupos, adyacentes a las membranas del RE . Por ello todas las proteínas peroxisomales son codificadas por DNA nuclear sintetizadas en ribosomas libres en el citoplasma. En células de hígado , son la fuente de 3 enzimas oxidativas: D-aminooxidasa Urato oxidasa Catalasa Las reacciones oxidativas que ocurren en los peroxisomas hacen de ellos importantes elementos de detoxificación dentro de la célula. Su nombre se debe a que son capaces de formar y descomponer peróxido de hidrógeno (H2O2). Como el H2O2 es de alto riesgo para la integridad celular , debe existir un sistema eficiente de degradación de peroxido . Este proceso es catalizado por la enzima catalasa , con ello se evita la salida de H2O2 al citoplasma.
    • Juan Videla A. Prof.Biología- Enfermero
    • REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS •Alberts, B. Molecular Biology of the Cell . Fourth edition Garland Publishing 2002 •Avers , Ch. Biología Celular. Editorial Iberoamericana 1983 •Spotorno, A. Elementos de Biología Celular y genética . Segunda edición. Departamento Biología Celular y genética . U.de Chile . 1983 • Darnell , J. Molecular Cell Biology . Second edition Scientific American Books .1990 •Tortora, G., Grabowsky, S. Principios de Anatomía y Fisiologia. 8ª edición Harcourt . 2005 •http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/autoevaluacion/evacel2.htm •http://www.biologia.edu.ar/ J.Videla A. Prof.Biología-Lic.Enfermería Magíster en Educación Superior Escuela de Salud – AIEP U.A.Bello Sede Providencia – Santiago , Chile Contacto : videla.j@gmail.com