CITOLOGIA
TEORIA CELULAR
El concepto de célula, revisando su historia puede decir que, surgió entre 1830 y 1880 gracias al desarrollo y perfeccionamiento del microscopio óptica.
El término célula fue introducido por ROBERT HOOKE, en 1965 al observar un trozo de corcho con un aparato óptico construido por él, donde observo celdillas de ahí el término célula, posteriormente MALPIGHI, en 1670, y LEEWENHOEK, 1674,describieron las células vegetales y protozoos respectivamente.
En, 1831,JACOB SCHLEIDEN, postuló que todas las plantas son aglomeraciones de células. Por otra parte THEODOR SCHAWNN, estudiando al microscopio diversos tejidos animales concluyó en 1839, que: TODOS LOS SERES VIVOS PLANTAS O ANIMALES CONSISTEN EN CELULAS O SUSTANCIAS SEGREGADAS POR CELULAS. establece que la célula es la base física de la vida. Es la base la TEORIA CELULAR enunciada por, SCHLEIDEN Y SCHAWNN, mas tarde en 1855,completada por VIRCHOW EL CUAL AGREGA QUE TODA CELULA SE ORIGINA DE UNA PREDECESORA....."OMMNI CELLULA EST CELLULA...Teoría de la BIOGENESIS, la vida proviene de la vida.
POSTULADOS DE LA TEORIA CELULAR|
.-La célula, es la unidad estructural de todos los seres vivos, es decir, todos los organismos vivos están constituidos por células y/o productos celulares.
.-la célula es la unidad funcional de todos los seres vivos, pudiendo desarrollar su actividad en forma individual, (organismos unicelulares) o asociarse a otras células interactuando, y complementándose para constituir organismos complejos (multicelulares)
.-Toda célula proviene de una célula preexistente, a través de la reproducción celular.
En primer lugar se describirán generalidades para después retomar la unidad con mas detalles.
CITOLOGIA: citos célula, logos estudio, es decir etimológicamente significa estudio de la célula
Célula,
Unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.
Características generales de las células
Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.
Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra.
Composición química
En los organismos vivos no hay nada que contradiga las leyes de la química y la física. La química de los seres vivos, objeto de estudio de la bioquímica, está dominada por compuestos de carbono y se caracteriza por reacciones acaecidas en solución acuosa y en un intervalo de temperaturas pequeño. La química de los organismos vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro sistema químico conocido. Está dominada y coordinada por polímeros de gran tamaño, moléculas formadas por encadenamiento de subunidades químicas; las propiedades únicas de estos compuestos permiten a células y organismos crecer y reproducirse. Los tipos principales de macromoléculas son las proteínas, formadas por cadenas lineales de aminoácidos; los ácidos nucleicos, ADN y ARN, formados por bases nucleotídicas, y los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares.
Células procarióticas y eucarióticas
Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son células pequeñas, entre 1 y 5 µm de diámetro, y de estructura sencilla; el material genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esta región del resto de la célula. Las células eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores (entre 10 y 50 µm de longitud) y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego ‘núcleo verdadero’, mientras que procariótico significa ‘antes del núcleo’.
Superficie celular
El contenido de todas las células vivas está rodeado por una membrana delgada llamada membrana plasmática, o celular, que marca el límite entre el contenido celular y el medio externo. La membrana plasmática es una película continua formada por moléculas de lípidos y proteínas, entre 8 y 10 nanómetros (nm) de espesor y actúa como barrera selectiva reguladora de la composición química de la célula. La mayor parte de los iones y moléculas solubles en agua son incapaces de cruzar de forma espontánea esta barrera, y precisan de la concurrencia de proteínas portadoras especiales o de canales proteicos. De este modo la célula mantiene concentraciones de iones y moléculas pequeñas distintas de las imperantes en el medio externo. Otro mecanismo, que consiste en la formación de pequeñas vesículas de membrana que se incorporan a la membrana plasmática o se separan de ella, permite a las células animales transferir macromoléculas y partículas aún mayores a través de la membrana.
Casi todas las células bacterianas y vegetales están además encapsuladas en una pared celular gruesa y sólida compuesta de polisacáridos (el mayoritario en las plantas superiores es la celulosa). La pared celular, que es externa a la membrana plasmática, mantiene la forma de la célula y la protege de daños mecánicos, pero también limita el movimiento celular y la entrada y salida de materiales.
El núcleo
El órgano más conspicuo en casi todas las células animales y vegetales es el núcleo; está rodeado de forma característica por una membrana, es esférico y mide unas 5 µm de diámetro. Dentro del núcleo, las moléculas de ADN y proteínas están organizadas en cromosomas que suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Los cromosomas están muy retorcidos y enmarañados y es difícil identificarlos por separado. Pero justo antes de que la célula se divida, se condensan y adquieren grosor suficiente para ser detectables como estructuras independientes. El ADN del interior de cada cromosoma es una molécula única muy larga y arrollada que contiene secuencias lineales de genes. Éstos encierran a su vez instrucciones codificadas para la construcción de las moléculas de proteínas y ARN necesarias para producir una copia funcional de la célula.
El núcleo está rodeado por una membrana doble, y la interacción con el resto de la célula (es decir, con el citoplasma) tiene lugar a través de unos orificios llamados poros nucleares. El nucleolo es una región especial en la que se sintetizan partículas que contienen ARN y proteína que migran al citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se modifican para transformarse en ribosomas.
El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros moleculares. El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza de acuerdo con las instrucciones contenidas en el ADN y abandona el núcleo a través de los poros. Una vez en el citoplasma, el ARNm se acopla a los ribosomas y codifica la estructura primaria de una proteína específica.
Citoplasma y citosol
El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Engloba numerosas estructuras especializadas y orgánulos, como se describirá más adelante.
La solución acuosa concentrada en la que están suspendidos los orgánulos se llama citosol. Es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte de las células es, con diferencia, el compartimiento más voluminoso (en las bacterias es el único compartimiento intracelular). En el citosol se producen muchas de las funciones más importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula. Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran en estado de solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar a otro por difusión libre, otras están ordenadas de forma rigurosa. Estas estructuras ordenadas confieren al citosol una organización interna que actúa como marco para la fabricación y descomposición de grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones químicas celulares a lo largo de vías restringidas.
Citoesqueleto
El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que carecen de pared celular rígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas. También es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas.
Los movimientos de las células eucarióticas están casi siempre mediatizados por los filamentos de actina o los microtúbulos. Muchas células tienen en la superficie pelos flexibles llamados cilios o flagelos, que contienen un núcleo formado por un haz de microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de flexión regulares que requieren energía. Los espermatozoides nadan con ayuda de flagelos, por ejemplo, y las células que revisten el intestino y otros conductos del cuerpo de los vertebrados tienen en la superficie numerososcilios que impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada. Se encuentran grandes haces de filamentos de actina en las células musculares donde, junto con una proteína llamada miosina, generan contracciones poderosas. Los movimientos asociados con la división celular dependen en animales y plantas de los filamentos de actina y los microtúbulos, que distribuyen los cromosomas y otros componentes celulares entre las dos células hijas en fase de segregación. Las células animales y vegetales realizan muchos otros movimientos para adquirir una forma determinada o para conservar su compleja estructura interna.
Mitocondrias y cloroplastos
Las mitocondrias son uno de los orgánulos más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Observadas al microscopio, presentan una estructura característica: la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y está envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna, muy replegada. Las mitocondrias son los orgánulos productores de energía. La célula necesita energía para crecer y multiplicarse, y las mitocondrias aportan casi toda esta energía realizando las últimas etapas de la descomposición de las moléculas de los alimentos. Estas etapas finales consisten en el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono, proceso llamado respiración, por su similitud con la respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los animales y hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía de los alimentos y mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los organismos llamados anaerobios viven en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen de mitocondrias.
Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía, y va acompañado de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias.
Membranas internas
Núcleos, mitocondrias y cloroplastos no son los únicos orgánulos internos de las células eucarióticas delimitados por membranas. El citoplasma contiene también muchos otros orgánulos envueltos por una membrana única que desempeñan funciones diversas. Casi todas guardan relación con la introducción de materias primas y la expulsión de sustancias elaboradas y productos de desecho por parte de la célula. Por ello, en las células especializadas en la secreción de proteínas, por ejemplo, determinados orgánulos están muy atrofiados; en cambio, los orgánulos son muy numerosos en las células de los vertebrados superiores especializadas en capturar y digerir los virus y bacterias que invaden el organismo.
La mayor parte de los componentes de la membrana celular se forman en una red tridimensional irregular de espacios rodeada a su vez por una membrana y llamada retículo endoplasmático (RE), en el cual se forman también los materiales que son expulsados por la célula. El aparato de Golgi está formado por pilas de sacos aplanados envueltos en membrana; este aparato recibe las moléculas formadas en el retículo endoplasmático, las transforma y las dirige hacia distintos lugares de la célula. Los lisosomas son pequeños orgánulos de forma irregular que contienen reservas de enzimas necesarias para la digestión celular de numerosas moléculas indeseables. Los peroxisomas son vesículas pequeñas envueltas en membrana que proporcionan un sustrato delimitado para reacciones en las cuales se genera y degrada peróxido de hidrógeno, un compuesto reactivo que puede ser peligroso para la célula. Las membranas forman muchas otras vesículas pequeñas encargadas de transportar materiales entre orgánulos. En una célula animal típica, los orgánulos limitados por membrana pueden ocupar hasta la mitad del volumen celular total.
Secreción y endocitosis
Una de las funciones más importantes de las vesículas es transportar materiales hacia la membrana plasmática y desde ella hacia el interior de la célula; constituyen de este modo un medio de comunicación entre el interior celular y el medio externo. Hay un intercambio continuo de materiales entre el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, los lisosomas y el exterior celular. Dicho intercambio está mediado por pequeñas vesículas delimitadas por membrana que se forman por gemación a partir de una membrana y se fusionan con otra. Así, en la superficie celular siempre hay porciones de membrana plasmática que se invaginan y separan para formar vesículas que transportan hacia el interior de la célula materiales capturados en el medio externo; este fenómeno se llama endocitosis, y permite a la célula engullir partículas muy grandes e incluso células extrañas completas. El fenómeno opuesto, llamado secreción o exocitosis, es la fusión de las vesículas internas con la membrana plasmática seguida de la liberación de su contenido al medio externo; es también común en muchas células.
División celular
Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división. El óvulo fecundado se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. Salvo en la primera división del óvulo, todas las células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso, llamado mitosis, se duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada uno de los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la célula en división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células hijas que se forman.
Diferenciación
Las células que constituyen los distintos tejidos de un organismo pluricelular suelen presentar diferencias muy notables en estructura y función. Las diferencias entre una célula nerviosa, una célula hepática y un eritrocito de un mamífero, por ejemplo, son tan extremas que cuesta creer que todas ellas contengan la misma información genética. Como todas las células de un animal o vegetal se forman a través de divisiones sucesivas de un único óvulo fecundado, casi todas ellas tienen la misma información genética. Se diferencian unas de otras porque sintetizan y acumulan juegos distintos de moléculas de ARN y proteínas sin alterar la secuencia del ADN. Este proceso, llamado diferenciación, se basa en la activación y desactivación selectiva de genes en una sucesión programada. Estos cambios orquestados de las características celulares suelen ser irreversibles, de modo que una célula nerviosa humana no puede transformarse en leucocito ni volver al estado de división rápida característico de las células embrionarias inmaduras de las que procede.
Uniones intercelulares
Para formar un organismo pluricelular, las células no sólo deben diferenciarse en tipos especializados, sino también unirse para constituir tejidos y órganos. Los organismos eucariotas han satisfecho esta necesidad de distintas formas a lo largo de la evolución. En las plantas superiores, las células no sólo se mantienen conectadas por puentes citoplásmicos llamados plasmodesmos, sino que además están aprisionadas en las cámaras rígidas de una especie de panal formado por paredes de celulosa que segregan las propias células (paredes celulares). En casi todos los animales, las células están unidas por una red laxa de grandes moléculas orgánicas extracelulares (la llamada matriz extracelular) y por adherencia entre membranas plasmáticas. A menudo, las uniones entre células permiten que éstas se dispongan en forma de capa pluricelular o epitelio. Las láminas epiteliales suelen formarse a partir del límite externo de los tejidos y órganos, y constituyen una barrera superficial que regula la entrada y salida de materiales.
Señales celulares
Durante el desarrollo del embrión, cada tipo de célula queda programada para responder de una forma concreta; por tanto, debe haber un sistema que haga circular mensajes o señales entre las células. La célula debe asimismo trabajar en armonía con el medio en que se encuentra; en un organismo pluricelular, esto significa colaborar con las células vecinas. La importancia de estos ‘controles sociales’ se hace aparente cuando fallan y la división celular se produce de forma descontrolada; se genera entonces un tumor canceroso. Las células coordinan sus numerosas actividades por medio de un sistema de señalización de reacciones que cumple una función comparable a la de la instalación eléctrica de un automóvil o el sistema nervioso de un animal de pequeñas dimensiones. Una serie de moléculas, en muchos casos producidas por otras células, actúan sobre receptores de la superficie celular que inician cascadas de reacciones bioquímicas dentro del citoplasma. Los cambios de concentración de determinados iones y moléculas regulan la actividad de las proteínas y la expresión de los genes.
COMPONENTES ORGANICOS DEL PROTOPLASMA .
ENTRE LOS COMPONENTES ORGANICOS DEL PROTOPLASMA ENCONTRAMOS:
Glucidos, azucares o hidratos de carbono:
Son obtenidos en forma primaria por los vegetales mediante un proceso denominado fotosíntesis, que corresponde a la acción FIJADORA DE LA ENERGIA QUE SE TRANSFERIRÀ EN EL ECOSISTEMA.
En su definición química son polialcoholes con una función aldehido o cetona ,las moléculas derivados de estos o polímeros de ambos.
CLASIFICACION:
1,- MONOSACARIDOS: a) simples.
b) derivados .
2.- OLIGOSACARIDOS:
3.- POLISACARIDOS: A) SIMPLES
B) DERIVADOS.
1.- Monosacaridos simples:
Son sustancias cristalinas solubles en agua y generalmente de sabor dulce contienen solamente C;H;O;.
Algunos ejemplos importantes son:
Triosas( de 3 carbonos):
-ribosa
-ribulosa
Algunas de las funciones principales de los azucares anteriormente mencionados son:
- Son combustibles celulares, principalmente la glucosa
- Forman parte de moléculas mayores:
de:
2.- MONOSACARIDOS DERIVADOS.
Son aquellos en los cuales una función química (a veces mas de una), de un monosacaridos simple ha sido sustituida o modificada.
OLIGOSACARIDOS:
Están formados por la unión de unos pocos monosacaridos entre 2 y 10 mediante enlaces glucosìdicos Ej:
Disacaridos:
Maltosa formada por glucosa+glucosa, es un producto intermedio de la degradación del almidón
Sacarosa: formada por glucosa+ fructosa es el azúcar de caña o azúcar común.
Lactosa: formada por glucosa + galactosa ; es el azúcar de la leche.
Trisacaridos:
Rafinosa: formada por fructosa + glucosa+galactosa, se encuentra en forma abundante en la remolacha azucarera.
Los di y trisacaridos son cristalinos solubles en agua y de sabor dulce.
POLISACARIDOS SIMPLES
Están constituidos por muchas unidades de monosacaridos simples , no son cristalinos , son insolubles en agua y no presentan sabor dulce.
Ejemplos importantes:
-celulosa. Es un polímero lineal con función estructural, principalmente en paredes celulares vegetales , representa mas del 50 % del carbónico orgánico total presente en organismos.
-almidón : es una mezcla de dos polisacaridos , uno lineal, la amilosa y uno ramificado la amilopectina, es una macromolécula de reserva energética vegetal.
Glucógeno: es un polisacarido de reserva energética animal especialmente acumulado en hígado en músculos.
Dextranos: son polímeros ramificados de fructosa que se encuentran como sustancia de reserva en algunos animales.
Polisacaridos complejos.
Estan constituidos por muchas unidades de derivados de monosacaridos .
No son cristalinos ,son insolubles en agua y no poseen sabor dulce.
Algunos ejemplos de polisacaridos complejos son los siguientes:
-QUITINA: es un polímero de acetilglucosamina; se encuentra en el exoesqueleto de los artrópodos,.
-PECTINAS: son polímeros de ácido galacturónico; forman parte de la matriz cementante que rodea a las paredes celulares vegetales.
HEMICELULOSAS. Polímeros de xilosa(una aldopentosa) con cadenas laterales de arabinosa y otros azucares; forman parte de paredes celulares vegetales.
-ACIDO HIALURONICO: polímero de ácido glucorónico y acetilglucosamina alternados presente en la sustancia fundamental del tejido conectivo.
-ACIDO CONDRIOETILSULFURICO: polímero ácido glucorónicoy acetilgalactosamina esterificada con ácido sulfúrico; es un componente importante del cartílago y el hueso.
HEPARINA: integrada por glucosamina, ácido glucorónico y radicales de ácido sulfúrico, en una estructura particular, tiene funciones anticoagulantes.
-LIPIDOS O GRASAS.
DEFINICION: Es una clase heterogenea que incluye grupos emparentados quimicamente y otros cuya estructura difiere por completo; la característica comun a todos ellos es la solubilidad en solventes no polares(eter,benceno,cloroformo,tetracloruro de carbono etc), y la insolibilidaden agua y solventes acuosos.
Son sustancias orgánicas de pesos moleculares relativamente bajos (entre 250 y 2500), no polomwericos aunque se asocian espontaneamente.
formando estructuras de pesos moleculares elevados, por lo cual a veces se las considera macromoleculas.
CLASIFICACION.
Lipidos simples:
1.-Acidos grasos
2.-acilgliceridos
3.-ceras
Algunas de sus funciones principales son:
- integran o son precursores de moleculas mas complejas.
- son, combustibles celulares que pueden ser degradados para obtener energia.
-constituyen reservas animal(grasas) y vegetal (aceites) .
-son buenos aislantes térmicos.
- son productores de calor metabólico durante su degradación
-Las ceras especialmente cumplen funciones como lubricantes o impermeabilizantes en piel, pelo, plumas,y cuticulas de animales (lanolina y secrecion sebacea) ; en hojas y frutos de plantas(cera de carnauba, cutina) Estrucurales como la cera de las abejas.
Lipidos complejos.
1,.-fosfogleceridos(fosfolipidos)
2.-glucolipidos y esfingolipidos.
3.-lipoproteinas y preoteolipidos.
tienen funciones tales como:
-componentes lipidicos principáles.de la mayoría de las membranas celulares.
-componentes de la vaina de mielina que recubre los axones nerviosos.
Lipidos asociados.
1.- prostaglandinas
2.-terpenos.
3.- esteroides
Las prostagalndinas: modulan la actividad hormonal,regulan la presion sanguinea ,estimulan la contracción del músculo liso.
Los terpenos. son precursores de moléculas mas complejas. Otros presentan funciones especiales como es el caso de las vitaminas liposolubles y la fitohormonas y los aceites esenciales que tienen propiedades aromáticas.
Finalmente los esteroides incluyen hormonas como las sexuales: androgenos estrogenos y progesterona.y hormonas corticoadrenales, como las mineralocorticoides y glucocorticoides.
PROTEINAS.
Definición: Son macromoléculas ,polimeros lineales de amino acidos unidos entre sí por enlaces peptídicos, en un número que varía entre 50 hasata mas de 1000 amino-ácidos,
AMINO-ACIDOS: son compuestos orgánicos que se caracterizan por poseer un grupo carboxilo_COOH libre y un grupo amino_NH2, ambos unidos al mismo carbono
H (hidrogeno)
NH2-C-COOH
R ( radical o cadena lateral)
Se encuentran aproximadamente 20 amino- acidos en la naturaleza, de cuya secuencia se determinara la proteina:
a-a = hidrofilicos: acido aspartico, histidina,asparragina, acido glutámico, cisteina, glkutamina,lisina, treonina, tirosinaarginina, serina,
a-a= hidrofóbicos: alanina,valina,fenilalanona,leucina,prolina,tripotófano,isoleucina, metionina,
La mitad de los a-a, necesarios para armar proteinas,pueden,sintetizados por los animales a partir de hidratos de carbono y de lípidos, en cantidades adecuadas para cubrir las necesidades. La otra mitad no es sintetizable y debe ingerirsae con la dieta Dado que la falta de cualquiera de ellos determina que una proteina no pueda ser aramada , reciben el nombre de a-a esenciales .Ej: histidina,lisina,treonina,arginina,valina. fenilalanina,leucina,triptofano,isoleucina, y metionina.
Los a mino acidos se unen entre si atraves de un enlace peptídico es una condensación donde se forma una molecula de agua y un puente tipo amida.
Funciones biológicas de las proteinas.
Las proteinas pueden desempeñar diversos roles a Saber:
- estrucuturales
Como componentes de membranas celulares.
-como componentes de capsides de virus.
como componentes de estructuras de sostén ,protección y acciones vinculadas al movimiento.por ejemplo, fibroina de la seda ,queratina de la piel, pelo y uñas ; colágeno, y elastina de los tejidos conectivos,esclerotina del exoesqueleto de los insectos
- Enzimaticas: forman parte estructural de los catalizadores biologicos llamados enzimas., ribonucleasas, amilasas,proteasas,dshidrogenasas,etc.
- de reserva energética : ovoalbúmina,glutelina,y gliadina del trigo, zeina del maiz ,orinezina del arroz, etc.
- Hormonales, insulina, somatotrofina, adrenocorticotrofina, etc.
- en defensa inmunitaria, :gammaglobulñina, etc.(anticuerpos)
- en coagulacion sanguínea : fibrinógeno, trombina.
- en contracción muscular: actina y miosina.
-en tranferencia de electrones: citocromos.
-en transporte y almacenamiento de oxigeno : hemoglobina ,hemocianina, mioglobina.
La conformacion quimica (tridimensional). de una proteína puede presentar los siguientes niveles de organización.:,
ESTRUCTURA PRIMARIA: es la secuencia de aminoácidos en la proteina:
ESTRUCTURA SECUNDARIA: Es la disposicón extendida o arrollada que adopta la cadena polipeptídica :Es el resultado dse las interacciones entre átomos de a-a distintos y en particular de las uniones puentes hidrógeno.Hay dos configuraciones básicas
a) helice o alfa hélice
b) hoja plegada o beta hoja plegada.
ESTRUCTURA TERCIARIA: Es la disposicón plegada y compacta de la cadena polipéptídica quen determina una forma paroximadamente esférica o globular aqui son imporatntes los puentes disulfuro aparte de los puentes hidrogenos presentes intracadena
ESTRUCTURA CUATERNARIA.:Es la disposición en el espacio de cadenas polipeptídicas individuales para constituir proteinas de mayor jerarquía de organización.
Cuando una proteína cumple un rol funcional se dice que TIENE SIGNIFICADO BIOLOGICO . y para lo cual mínimo debe tener un estructura terciaria.
Cada proteína tiene un rango determinado de ph y de temperatura los que en su mayor expresión pueden ser OPTIMOS. pero cualquier cambio brusco de ph y/o de temperatura. puden hacerla perder su estructura terciaria y por lo tanto perder su significado biológico. en ese caso se habla de DESNATURALIZACION DE LA PROTEINA.
Las proteinas según su conformación nativa se pueden clasificar en :
a) fibrosas.: insolubles en agua ,gran resistencia física ej. el colágeno
b) globulares: son solubles en agua . pertenecen a esta categoría todas la enzimas. los anticuerpos, algunas hormonas y las proteinas que cumplen función de transporte
Según su composicion química se pueden clasificar en :
a) simples.por hidrolisis dan puros a-a
b) conjugadas: proteina sinple+ un grupo prostético Ej. la hemoglobina, globina + fierro.
ACIDOS NUCLEICOS
Definición: Son macromoléculas resultantes de la polimerización lineal de nucleótidos.
Nucleótidos:
son monómeros complejos formados por.
-una base nitrogenada
- una aldopentosa
- un grupo fosfato ( ácido fosfórico inorgánico)
unidos entre sí por enlaces covalentes
Bases nitrogenadas : son anillos heterocíclicos , compuestos por C;N; e H , se encuentran dos tipos de bases nitrogenadas.
a) las bases puricas, llamadas así por que derivan por sustituciones de la purina.
b) las bases pirimídicas, que derivan de sustituciones de la pirmidina.
Aldopentosas: se encuentran dos monosacáridos
simples, la ribosa y la desoxirribosa.
La unión covalente, entre una base purica o pirimídica y una
aldopentosa (ribosa o desoxiribosa) da como resultado un nucleósido.En
otras palabras un nucleósido es un nucleótido incompleto.
ACIDOS RIBONUCLEICOS.
Estan constituidos por una única cadena o cadena simple que puede permanecer lineal, estirada o adoptar estructuras particulares(rizoa u horquillas) En forma muy exepcional aparecen ARN de doble cadena.
Esta macromolécula es una sola cadena de nucleótidos , unidos por grupos fosfatos y además ocurre un cambio entre las bases nitrogenadas ,un pirimidina la timina se cambia por otra pirimidina el uracilo, quedando de esta manera:
URACILO- ADENINA
CITOSINA-GUANINA.
Existen tres tipos de ARN todos ellos comprometidos con la sintesis intracelular de proteinas o biosintesis proteica (expresión génica) tenemos:
ARN ribosómico: forma parte junto con proteinas de las estructuras de los ribosomas , sitio de la sintesis proteica.
ARN mensajero: Es el encargado de indicar la secuencia de aminoácidos que integrará la proteína que se está sintetizando.
-ARN de transferencia: o ARN soluble ; tiene una estructura muy particular llamada en hoja de trébol, con zonas replegadas formando rizos, sus peso molecular es relativamente bajo su función es el, transporte específico de amino ácidos.
ACIDOS DESOXIRRIBONUCLEICOS
ADN. molécula en que se almacena y se transmite la información genética. Su estructura fue dilucidada por WATSON Y CRIK en 1952 y corresponde a dos cadenas de nucleótidos con sus bases unidas estereoespecificamente entre si ( afinidad espacial), apareadas hacia adentro y alrededor de un eje central constituyendo una doble hélice. Los nucleótidos poseen una pentosa (5c) la desoxirribosa y se unen por grupos fosfatos constituyendo los lados de la doble cadena hacia el interior se aparean las bases nitrogenadas utilizando puentes hidrógenos. la unión es siempre entre una pirimidina y una purina en base a sitios activos por esta razón un lado define al otro.
EJEMPLO: TIMINA-ADENINA; CITOSINA - GUANINA ;
ADENINA -TIMINA; GUANINA-CITOSINA.
SINTESIS DE ADN.
La molécula de ADN tiene la capacidad de autoduplicarse; en 1958 MESSELSON y STAHL, demuestran que la duplicación del ADN es semiconservativa, este modelo plantea que las hebras de ADN se abren y cada una de ellas sirve de molde para la síntesis de una nueva hebra complementaria, proceso que realiza una enzima llamada ADN polimerasa de tal manera que después de la síntesis que una hebra vieja (molde) APAREADA CON UNA NUEVA.
CARACTERISTICAS GENERALES DE LA CELULA
Se presentan dos modelos básicos de organización celular:
a) células procariontes .: es el modelo mas sencillo y antiguo.
b) células eucariontes.: el mas complejo y moderno.
CUADRO COMPARATIVO DE LAS CELULAS PROCARIONTES Y EUCARIONTES
| CELULAS PROCARIONTES | CELULAS EUCARIONTES |
| CARACTERISTICAS
NUCLEARES |
Zona nuclear
o nucleoide Sin separación del resto del citoplasma Sin membrana nuclear Sin nucleolo 1,2,o pocas moléculas de ADN ADN circular cerrado ADN desnudo sin proteinas asociadas |
Nucleo
organizado o verdadero Separado del resto del citoplasma Con envoltura nuclear con uno o mas nucleolos en general muchas moléculas de ADN, ADN lineal abierto ADN asociados a proteinas (cromatina) |
| CARACTERISTICAS
CITOPLASMATICAS |
Ribosomas de
70 S Sin otros organelos: las funciones celulares se realizan en la matriz celular o bién sobre la membrana plasmática u otras membranas ,pero no dentro de compartimientos separados. Pueden presentar flagelos de estructura muy simple. |
Ribosomas de
80 S Otros organelos y estructuras : presentan compartimientos separados (organelos limitados por membranas) con división de funciones: -mitocondrias
Pueden presentar flagelos y cilios pero su organización es compleja. |
| OTRAS CARACTERISTICAS | Siempre presentan pared celular ,por lo general compleja | En algunos casos se halla pared celular. |
MATRIZ CITOPLASMATICA, HIALOPLASMA O CITOSOL
Características : es un gel casi líquido, que durante mucho tiempo fue considerado como una matriz sin estructura; sin embargo, estudios más recientes han revelado que posee un sistema de fibras que constituyen un citoesqueleto, en el cual están suspendidos los organelos y las formaciones intracelulares identificables microscópicamente.
Composición química: la matriz citoplasmática está compuesta por agua, iones inorgánicos y moléculas orgánicas pequeñas (en solución verdadera), macromoléculas y enzimas solubles (en solución coloidal), y las proteínas que constituyen el citoesqueleto (insolubles).
Funciones: En el hialoplasma se realizan, entre otras, las reacciones bioquímicas de la glucólisis Y las fermentaciones, y la activación de los aminoácidos para la síntesis de proteínas. En cuanto a su papel estructural en algunas células se observa que la capa más externa del hialoplasma es más rígida o gelificada; recibe el nombre de ectoplasma y, en general carece de organelos. Esta zona posee la propiedad de presentar cambios reversibles gel ó sol (cambios que reciben el nombre de reacciones tixotrópicas). Estas transformaciones parecen estar ligadas a ciertos movimientos citoplasmáticos como, por ejemplo, la ciclosis en muchas células vegetales (es una corriente que hace circular el citoplasma y sus organelos alrededor de la vacuola central), o la emisión de pseudópodos característica de la locomoción ameboide.
Se ha comprobado que en estos y en muchos otros movimientos citoplasmáticos están comprometidos microtúbulos, y filamentos microtrabeculares (ver más adelante).
MITOCONDRIAS
Características: Las mitocondrias presentan diversas morfologías, pero por lo general son aproximadamente cilíndricas u ovoides hay también esféricas y en forma de Y.
Su tamaño también es variable, pero habitualmente presenta 1 u de diámetro por 3 u de largo.
La mitocondria es un organelo limitado pro dos membranas: una externa, lisa, separada por un espacio o cámara externa (de una 80 A) de la membrana interna, plegada hacia dentro formando proyecciones llamadas crestas delimita una cámara interna ocupada por la matriz mitocondrial.
Las crestas presentan, a su vez proyecciones (dirigidas hacia la matriz) en forma de hongo, que se denominan partículas elementales o conjuntos respiratorios.
Las mitocondrias son organelos semiautónomos y autoduplicables. En la matriz se encuentra el ADN de tipo procarionte (es decir, circular cerrado y desprovisto de proteínas), el cual codifica la estructura de algunas proteínas mitocondriales. En la misma mitocondria se realiza la síntesis de esas proteínas, sobre ribosomas de tipo procarionte (70 S), si bien la mayoría de las proteínas mitocondriales es de síntesis citoplasmática.
Funciones: En la mitocondria se realizan oxidaciones de moléculas orgánicas, utilizando O2 como último aceptor de electrones, con el objeto de obtener energía química (que se almacena en uniones de alta energía en el ATP) para otros procesos celulares
En la matriz mitocondrial son oxidados citoplasmática de la glucosa, es decir de la glucólisis), los ácidos grasos y algunos aminoácidos.
Los electrones que provienen de estas oxidaciones son transferidos hasta el último aceptor (oxígeno molecular) a través de una serie de coenzimas y citocromos llamados colectivamente cadena respiratoria. Los componentes de la cadena respiratoria están asociados a la membrana interna mitocondrial.
La transferencia de electrones hasta el O2 está acoplada en varios puntos ala reacción de formación del ATP: los elementos necesarios para este progreso, llamado fosforilación oxidativa, se encuentran ligados a los conjuntos respiratorios de las membranas de las crestas mitocondriales. ( En procariontes aeróbicos, las actividades equivalentes a las de las crestas mitocondriales se realizan en general sobre la membrana plasmática.)
PLASTIDOS
Clasificación: Los plástidos pueden clasificarse en:
Son vacuolas limitadas por dos membranas (dos unidades de membrana). Su función es el almacenamiento de sustancias de reserva:
Son vacuolas limitadas por dos membranas (dos unidades de membrana) que contienen diversos tipos de pigmentos pueden ser:
a)fotosintéticamente activos
b)sin actividad fotosintética
cromoplastos con diversos pigmentos (por ejemplos, licopenos) que dan coloración a flores, frutos y otras partes del vegetal.
No presentan actividad metabólica y su función parece estar ligada a la polinización y a la dispersión de frutos.
CLOROPLASTOS:
Están limitados por una doble membrana. En su interior suspendido por una matriz se encuentra un sistema de membranas internas constituido por columnas o agrupamientos denso denominados granas, Cada grana está compuesta por una pila de capas de membranas apareadas formando discos llamados TILACOIDES,.Las membranas de los tilacoides presentan pequeñas partículas llamadas cuantosomas, constituidos por proteínas (citocromos, ferredoxina e.t.c.), lípidos y clorofila, los cloroplastos se forman a partir de proplástidos,incoloros y poco diferenciados .
Los cloroplastos maduros son organelos semiautónomos y autoduplicables. Presentan en su matriz ADN tipo procarionte (circular cerrado y desprovisto de proteínas), Este ADN y la presencia de ribosomas procariontes le da al cloroplasto la capacidad de sintetizar algunas proteínas.
FUNCIONES.
La función del cloroplasto es la fotosíntesis, en términos generales, l síntesis de sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas utilizando una fuente de energía luminosa.
Se pueden diferenciar dos etapas en la fotosíntesis:
SISTEMA VACUOLAR CITOPLASMATICO.
Está integrado por cuatro sistemas membranosos, interconectados entre si permitiendo una circulación intracelular de sustancias dentro de formaciones limitadas por membranas, sin liberarse al hialoplasma. :
Estas estructuras son:
-retículo endoplasmatico
-aparato de golgi
.RETICULO ENDOPLASMATICO:
RETICULO LISO: se llama así por que carece gránulos de ribosomas en su superficie.
Funciones:
a). Circulación intracelular de sustancias que no se liberan al hialoplasma
b) síntesis de lípidos
RETICULO RUGOSO.
Se llama así por que posee gránulos de ribosoma en su superficie
FUNCIONES:
Las proteínas que se producen son de dos tipos: - enzimas hidrolíticas, que van a formar parte de los lisosomas.
-proteínas de secreción, a las que también el aparato de golgi proveerá de una membrana para su salida de la célula.
c) el R.E.G. está muy desarrollado en aquellas células que tienen gran actividad metabólica.
APARATO DE GOLGI / DICTIOSOMAS.
Carácteristica: Se presenta, como un apilamiento de sacos aplanadosvesiculas y vacuolas.con membranas del tipo M.L.P..En las células vegetales hay numerosas estructuras separadas y dispersasen el citoplasma que equivalen al aparato de golgi y que reciben el nombre de dictiosomas.
Funciones:
Se le considera el empaquetador celular se encarga de :
- circulacion intracelular de sustancias.
- sintesis de algunos hidratos de carbono
-conjugacion entre proteinas e hidratos de carbono para formar glucoproteinas de secreciòn
-concentraciòn, condensaciòn,y empaquetamiento de las sustancias de secreciòn dentro de una vesìcula limitada por una membrana
-formacion del fragmoplasto en la divisiòn celular de las cèlulas vegetales.
LISOSOMAS
Caracteristicas.
Se presentan como vesiculas esfèricas u ovales limitadas por una unidad de membrana. En el interior de estos organelos se encuentran enzimas hidrolìticas o hidrolasas.
Estas enzimas tienen la capacidad para catalizar la degradacion o digestion de diversas sustancias . Entre otras enzimas lisosomales se pueden citar:
-fosfatasas: intervienen en la hidrolisis de fosfatos de molèculas organicas
-lipasas y fosfolipasas: intervienen en la hidrolisis de lìpidos y fosfolìpidos.
ademas de glucosidasas, prtoteasas y nucleasas estas ùltimas intervienen en la hidrolisis de àcidos nucleicos.
Si en un moemento determinado todos los lisosomas liberaran su contenido la cèlula se autodigeriria. por esdta razòn solamente.
actùan en presencia de sustancias a digerir.
Funciones: los lisosomas intervienen en la digestiòn intracelular, las sustancias a digerir pueden provenir de la misma cèlula (orìgen endògeno) ,o pueden ser incorporadas desde el exterior por fago o pinocitosis (orígen exògeno)
En el primer caso se denomina autofagia, y por él la célula pude desdoblar organelos de su propio citoplasma.
VACUOLAS.: son vesìculas de diàmetro diverso , limitadas por una unidad de membrana, y en general su funciòn es de alamacenamiento.
En la cèlulas vegetales por lo general hay una ùnica vacuola que ocupa el 80-90 % del volumen celularL membrana que la limita se denomina tonoplastoy es semipermeable.El contenido de la vacuola està integrado por y altas concentraciones de sales inorgànicas azucares y otras sustancias .
La vacuola contribuye a controlar la turgencia de la cèlula vegetal ya que la presiòn que ejerce sobre el tonoplasto se trasmite al citoplasma y mantiene a la membrana plasmàtica adherida contra la pared celular.
RIBOSOMAS.
Se presentan como cuerpos esfèricos o elìpticos sin membrana limitante, es decir carecen de membrana.Son granulos compuestos por ARN ribosomal y proteinas. Cada ribosoma està constituido por dos unidades una menor y una mayor.El tamaño de las subunidades sse establece por la velocidad de sedimentacion S (svedberg).
Las dos subunidades están normalmente separadas se unen entre sì durante la biosintesis proteica, cundo por ellas se desliza un filamento de ARN mensajero y los ribosomas se reunen formado los poliribosomas o polisomas.
La funcion de los ribosomas es la de participar activamente en la biosintesis proteica fundamentalmente en el armado de las proteinas a nivel de los polisomas.
Centrìolos y derivados centriolares..
Estan constituidos por 9 conjuntos de microtubulos (cada conjunto presenta 3 microtubulos alineados en un plano) que delimitan un cilindro hueco,están incluidos en una sustancia granular densa y no están limitados por membrana.Su tamaño es de unos 0,5 u de largo por 0,15 u de diámetro. En general se encuentran dos por célula, dispuestos perpendicularmente entre sí, por lo común cerca de la envoltura nuclear.Los centríolos son estrcturas autoduplicables. Los microtúbulos que los constituyen están compuestos químicamente por proteínas. Algunas investigaciones parecen indicar que los centríolos también poseen ADN.
Funciones.
Se considera que los centríolos tienen la capacidad de organizar estructuras compuestas por microtúbulos :
a) organizan el huso acromático durante la división celular ( excepto en células vegetales superiores) ;
b) parecen ser el origen de los cuerpos basales, estructuras idénticas a ellos, a partir de las cuales se forman cilias y flagelos.
Cilias y Flagelos.
Características: Están constituidos por 9 conjuntos de microtúbulos periféricos, que delimitan un cilindro hueco, y por 2 microtúbulos simples centrales.
Son apéndices celulares sobresalen de la superficie celular y están encerrados en extensiones de la membrana plasmática.
Funciones:
- son apendices motores
- permiten : la locomocion activa de organismos unicelulares, como algunos protozoos
en tejidos constituidos por celulas ciliadas, como los que revisten los conductos respiratorios en mamiferos o las branquias en moluscos ,impulsa el barrido de las partículas de la superficie del tejido , provoca la circulación de agua etc.Los flagelos posibilitan principalmente la locomocion activa de organismos unicelulares y de epermios.
Microtubulos, Microfilamentos y Filamentos intermedios . todos tienen estructura proteica , y como funcion comun el de participar en la constitucion del citoesqueleto.
El sistema microtrabecular.
Es una red muy compleja de fibras , mas delgadas que los microfilamentos proteica, constituye una estructura intracelular , donde las otras fibras del citoesqueleto se encuentran anclados, en esta trama están retenidos o suspendidos los organelos.
Los organelos se distribuyen y reorientan en ella en formas constante según la actividad metabólica de la célula, gracias a la extensión y contracción de los filamentos microtrabeculares.
NUCLEO.
Todas las celulas eucariontes, a exepcion de los globulos rojos maduros de mamífero poseen un nucleo delimitado por una membrana nuclear o carioteca. originada a partir de le reticulo endoplasmático.
El nucleo esta constituido por la matriz nuclear, jugo nuclear, o cariolinfa, en ella esta suspendida la cromatina y el o los nucleolos.
La cromatina esta integrada por ADN y proteinas; principalmente proteinas histonicas ( proteinas básicas), las que se agrupan formando unos agrupamientos llamados NUCLEOSOMAS.( tienen forma globular).Alrededor de estos nucleosomas se enrolla el ADN, y un nucleosoma se asocia con otro ( con una quinta histona la H1) adquiriendo la estructura similar a la de un collar de cuent
En el nucleo interfasico ( nucleo que no está en división ) la cromatina puede presentarse en dos formas :
- Eucromatina: cromatina laxa.
-Heterocromatina: cromatina compacta.
La heterocromatina se ubica en la periferia del núcleo y la eucromatina es mas central , en esta última donde se encuentra la actividad TRANSCRIPCIONAL DEL ADN. ( evento muy importante en la biosintesis proteica).
Antes de comenzar la división celular la cromatina se condensa y forma cuerpos compactos que se denominan cromosomas .
CROMOSOMAS
Estructuras,constituidas por cromatina y solamente se hacen evidente durante la división celular, el cromosoma. ( en realidad un cromosoma duplicado),está formado por dos filamentos identicos , condensados dispuestos longitudinalmente uno al lado del otro llamados cromátidas , unidos a traves de una zona llamada centrómero o cinetocoro.
El centrómero está ubicado en un estrechamiento de las cromátidas , la contricción primaria . A ambos lados del centromero se definen los brazos del dromosoma y los extremos se llaman telómeros. En algunos casos se observan otros estrechamientos que separan al telómero del resto de la cromátida ; la pequeña porción de cromosoma terminal se llama cuerpo SAT o cuerpo satelite.
Ademas de la contriccion primaria en algunos cromosomas se encuentra un contricción secundaria donde generalmente se localizan las secuencias de ADN que codifican el ARN ribosómico, por lo que se les denomina region organizadora del nucleolo N.O.R. u organizadores nucleolares.
Los cromosomas pueden clasificarse de acuerdo a la posicion del centromero en:
a). metacéntricos: si los dos brazos de una cromátida son iguales.
b). submetacentricos: si uno de los brazos es menor que otro
c). acrocéntricos: si uno de los brazos es mucho menor que otro.
d). telocentrico si tiene un solo brazo y el centrómero está ubicado en un extremo de la cromátida.
Todas las células de un individuo tienen el mismo número de cromosomas , cada cromosoma está en dosis doble y cada miembro del par se denomina cromosoma homólogo. Todas las células somáticas ( son todas las células del cuerpo menos las sexuales o germinales) tienen un juego diploide de cromosomas que se denomina ( 2n ) Pero las celulas sexuales o gametos, tienen la mitad del juego cromosómico son células haploide y su número cromosómico es (n).
El 2n es característico de la especie y cada especie tiene un cariotipo determinado.
Cariotipo.
es el conjunto de características de los cromosomas de una especie ; número, tamaño y forma, su representacion gráfica se denomina ideograma.
La especie humana tiene un cariotipo compuesto por 46 cromosomas se decir 23 pares de los cauales
22 pares son autosomas
1 par son heterocromosomas o cromosomas sexuales.
NUCLEOLO.
Es , un cuerpo mas o menos esferico u ovoide,que no presenta una membrana propia .Su tamaño es variable según la actividad metabólica y en general una célula presenta de uno a cuatro nucleólos.Está formado por ribonucleoproteinas es decir ARN asociado a proteinas los ARN que se encuentran en el nucleoloson precursores de los ARN ribosómicos .La cromatina asociada al nucleolo corresponde a los sectores de ADN encargados de sintetizar esos ARN.
Funciones :en el nucleolo se realiza el armado de las subunidades de los ribosomas , que luego migrarán al citoplasma para realizar la síntesis de proteínas.
Los granulos del nucleolo son precursores de las subunidades ribosomales.Dependiendo de la actividad metabólica celular en cuanto a la síntesis de proteínas, varían los requerimientos de armado de los ribosomas. Por ello, el nucleolo es un organelo de tamaño variable.
Al principio de la división celular , el nucleolo se desintegra; prácticamente hacia el final de la misma división , el nucleolo se reorganiza en cada núcleo hijo.
CICLO CELULAR.
Una característica de las células es su capacidad para reproducirse, dando origen a otras células. Toda célula puede hallarse multiplicándose o en reposo; si la célula está dividiéndose, al terminar de hacerlo entrará en reposo por un tiempo variable, para luego dividirse otra vez; este fenómeno de características cíclicas se conoce como Ciclo Celular y se divide en 2 fases principales:
a) Interfase ( período de reposo)
b) Mitosis (división celular)
a). Interfase: Se dice que es el período de reposo reproductivo del ciclo celular, por el que pasan las células entre una mitosis y la siguiente. En él, las células tienen trabajando su batería enzimática en la producción de sustancias y en la realización de tareas específicas; corresponde, entonces, al período en que las células desarrollan sus actividades. La interfase puede ser dividida en 3 etapas:
__ G 1__S__G2
G1
Al terminar la mitosis, la célula entra en G1, preparándose para la vida que se le antepone. La célula comienza a fabricar elementos y mecanismos para desarrollar su vida útil ( diferenciación o especialización). Así, la célula intestinal sintetizará enzimas necesarias para la digestión intestinal. Esta etapa de intenso trabajo funcional tendrá una duración variable ( horas, días, años) según sea la velocidad de recambio celular del tejido y el grado de diferenciación celular.
Algunas células pueden salir del ciclo en este período hacia una etapa conocida como Go, muchas de estas células alcanzan un grado de diferenciación máximo y ya no pueden volver al ciclo y su único destino es la muerte Ej. Neuronas-
S
Las células que van a dividirse se desdiferencian y entran al período S, donde sintetizan una réplica de su ADN, pero sin aumento del número de cromosomas. La duplicación del ADN se realiza sólo cuando éste está estirado (cromatina laxa)
La cantidad de ADN de una célula se denomina con la letra c; una célula diploide tendrá un contenido de ADN igual a 2c, luego del período S ( duplicación del ADN) el contenido será de 4c, de manera que durante la mitosis las 2 células hijas quedan con un contenido de ADN de 2c. Durante este período también se sintetizan las proteínas nucleares ( histonas y no histonas). La duración depende del contenido de ADN de la célula.
G2
Una vez que la célula ha terminado de duplicar su material genético, entra en la etapa de G2 del ciclo celular.
Aquí se producen los preparativos para la división celular: duplicación del centríolo, producción de precursores de huso mitótico, etc.
La célula es indiferenciada a este nivel, aunque algunas poblaciones celulares permanecen un tiempo realizando funciones específicas fuera del ciclo ( GO2). Pero bajo determinadas circunstancias, como por ejemplo cuando se daña un ´organo del cuerpo, pueden reintegrarse al ciclo entrando en división, ejemplo: células hepáticas, célualas óseas.
Las células germinales salen del ciclo celular en esta fase, y no vuelven a reintegrarse puesto que siguen hacia un tipo muy especial de división denominada meiosis.
La forma en que las células circulan por el ciclo determina 3 tejidos:
Tejidos permanentes: Son aquellos en los que las células tiene un grdo de diferenciación máxima que les impide la reproduccióm. Estas células permanecerán para toda la vida en una dependencia de G1, conocida como Go ( diferenciación máxima), cuya única salida es la muerte. Ej. neuronas del tejido nervioso, célula muscular.
Tejidos estáticos: son aquellos en los que las células tienen un grado de diferenciación moderado ( Go) que en determinadas circunstancias les permite la reproducción. Por ejemplo, cuando se daña un órgano del cuerpo ( hueso, hígado, etc. ) las células se desdiferencian para multiplicarse y poder generar el daño.
Tejidos lábiles: son aquellos en los que las células tienen una diferenciación leve, que les posibilita la reproducción continua. Ej. : células de la piel y mucosas.
En los tejidos la división celular permite el crecimiento y reposición de elementos perdidos. Sin embargo, a veces una célula o un grupo de células comienza a multiplicarse rápida y descontroladamente, de modo que, en un lapso variable de tiempo, gran parte del tejido será indiferenciado ( tiene G1 muy corto). Esto es el CANCER, en el que las células pierden su función ( son indiferenciadas), invaden otros tejidos ( metástasis), comprimen órganos vecinos, etc.
MITOSIS
La mitosis es la DIVISION CELULAR propiamente tal.Mediante el proceso mitótico , a partir de una célula se obtienen dos células hijas , genéticamente idénticas entre si e idénticas a la progenitora. Esta divisiòn puede realizarse en cualquier tipo de célula eucarionte , ya sea haploide o diploide . Dado que mantiene invariable el número de cromosomas , resultarán células hijas haploides o diploides respectivamente.
Es un proceso que concierne principalmente al nùcleo . La división del citoplasma pàra dar dos células hijas es un mecanismo accesorio y recibe el nombre de citocinesis o citodieresis, mientras que la división nuclear es denominada cariocinesis.
Alguna células no experimentan mitosis y permanecen siempre en estado interfásico (Go), como las neuronas .En cambio otras células realizan mitosis frecuentes : por ejemplo las celulas embrionarias , las de las zonas de crecimiento, o las que pertenecen a tejidos sujetos a continuo desgaste .En estos casos, la mitosis tiene como objeto el crecimiento, y desarrollo del organismo multicelular,y la reposicion o regeneración de tejidos.
La mitosis actù a como un mecanismo que asegura que cada célula hija reciba la misma informacion genética que poseía la célula progenitora.
ETAPAS DE LA MITOSIS.
La mitosis es un proceso continuo, pero clásicamente se la divide en 5 etapas que son:
1.- profase
2.- prometafase.
3.- metafase.
4.- anafase.
5.- telofase.
1.- PROFASE.
La cromatina, comienza a condensarse para constituir los cromosomas , desaparece el nucleólo.Los centríolos emiten fibras llamadas aster y comienzan a migrar a los polos .
2.-PROMETAFASE.
Desaparece la carioteca,los centríolos desde ambos polos comienzan a formar el huso mitótico , los cromosomas se acortan y engruesan.
3.- METAFASE..
Se evidencian claramente los cromosomas, los cuales se ordenan en la linea media de la célula formando la placa ecuatorial; las fibras del huso se insertan a nivel del centrómero a una estructura llamada cinetocoro.
4.-ANAFASE: El centrómero de cada cromosoma se divide y las cromátidas pasan a constituir un cromosoma.Las fibras traccionan las cromátidas hacia los polos, se produce la migración de los cromosomas. En este momento se ha duplicado el número de cromosomas ( 2n -- 4n )
5.-TELOFASE: Los cromosomas llegan a los polos, comienzan a descomponerse para constituir la cromatina interfásica de cada núcleo de las células hijas; se comienza a reorganizar la carioteca y el nucléolo.
CITODIERESIS: La membrana celular se invagina por ambos lados de la línea media de la célula ( donde antes se ubicó la placa ecuatorial ), separando el citoplasma de ambas células hijas; así cada célula queda 2n y 2c, tal como la célula progenitora al inicio del ciclo celular.
En las células vegetales básicamente el comportamiento de los cromosomas es equivalente al de una célula animal y las principales diferencias se encuentran en la en la contitución del aparato mitótico y en la citocinesis es decir.
- no hay centríolos ni asteres pero sí igualmente se organiza el huso acromático.
- en la citocinesis el citoplasma se divide mediante un tabique el cual se forma de la siguiente manera: hacia el final de la anafase se agrupan en la zona ecuatorial microtubulos y vesículas derivadas del dictiosoma constgituyendo el fragmoplasto. luego las vesiculas crecen ,se ordenan y se funden entre sí . originando membrabas plasmaticas que separan los dos citoplasmas, esta estructura se denomina placa celular. El último paso es el armado de las paredes celulares a partir de diversos materiales (celulosa proteinas) sintetizados por alguna vesículas derivadas del dictiosomas.
MEIOSIS.
Es un proceso exclusivo de las células eucariontes y su objetivo no es la multiplicacion celular sino que la intervencion en ciclos reproductivos sexuales. De esta manera la meiosis, solo se realiza en celulas especificas y ocurre en ellas un única vez ( por eso no es equivalente a la mitosis que puede repetirse indefinidamente siempre que la preceda una interfase) .
La ubicación del proceso meiótico varía en los distintos tipos de ciclos vitales que se presentan en los organismos.
1.- en el ciclo diplonte , característico de los animales la meiosis es gametogénica , es decir, se realiza para formar gametos.
2.- en el ciclo haplonte, característico de las algas y hongos la meiosis se rfealiza en el cigoto o huevo fecundado y origina células reproductoras asexuales denominadas esporas.
3.- en el ciclo diplohaplonte o de alternancia de generaciones .característico de las plantas
la meiosis también es esporogénica y se realiza en ciertas células del individuo adulto diploide.
La meiosis se lleva a cabo prácticamente solo en células diploides (2n) ,y consta de dos divisiones sucesivas:
Por razones del mecanismo de división a partir de una celula diploide la meiosis origina cuatro células haploides , pero este aumento del número de células no tiene el significado de una proliferaciòn celular de hecho en ciertas oportunidaes 3 de las 4 células degeneran y solo una resulta el producto funcional de la división meiotica..
En lineas generales en la meiosis ocurren los siguientes procesos.
Etapas de la meiosis.
MEIOSIS I
Esta precedida por una interfase durante la cual se duplica el material genético.
1. - Profase I.
Es un periodo largo, en el cual los cromosomas presentan un comportamiento particular, esencialmente diferente del observado en mitosis.
Por otro lado al igual que en esa división, la envoltura nuclear y el nucleólo se desorganizan, los centríolos migran a los polos opuestos, duplicándose durante este movimiento, y se ordena el uso acromático. Suele dividirse en cinco etapas:
2. - PROMETAFASE I.
Los cromosomas ligados por los quiasmas terminales migran hacia el plano ecuatorial de la célula.
3. - METAFASE I
Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial de la célula, Los dos cromosomas bivalentes han conservado sus centrómeros independientes y mediante estos se unen a la misma fibra del uso acromático.
4. - ANAFASE I.
Los dos cromosomas homólogos unidos a la misma fibra del huso terminan de repelerse y migra cada uno a un polo diferente de la célula: debe observarse que cada cromosoma continúa integrado por dos cromátidas.
5. - TELOFASE I.
Cuando los cromosomas han llegado a los polos, se desorganizan el uso acromático y los asteres, se reorganizan el núcleo y los nucleolos y quedan constituidos los dos núcleos hijos.
CITOCINESIS
Simultáneamente con la telofase, se produce la división del citoplasma, lo cual da como resultado dos células hijas con numero haploide de cromosomas, aunque cada cromosoma esta duplicado, no se refiere a (c) sino que a (n) es decir número de cromosomas y no cantidad de material genético.
INTERCINESIS.
Se denomina así al periodo que tiene lugar entre la meiosis I y la meiosis II, dado que en esta breve etapa no se realiza duplicación del material genético ( c).
MEIOSIS II.
Los procesos que se realizan durante esta división son completamente semejantes a los de una mitosis.
1. - Profase II.
2. - Prometafase II.
3. - Metafase II.
4. - Anafase.
Fisión del centrómero y separación de las dos cromátidas que constituían cada cromosoma.
Migración de cada cromátida, que corresponde a un cromosoma hijo, a un polo diferente de la célula.
5. -Telofase II.
CITOCINESIS.
Separación del citoplasma de las células hijas. Dado que la meiosis dos se inició a partir de dos células haploides se obtienen cuatro células haploides.
Finalmente debemos admitir que la base de la variabilidad genética y que es fundamental para la evolución esta en la MEIOSIS.
BIOSINTESIS PROTEICA, SINTESIS BIOLOGICA DE PROTEINAS, O INFORMACIÓN GENICA
"
Una vez avanzados los conocimientos sobre citología y aclarados algunos mecanismos de la expresión de la información hereditaria fueron propuestos el denominado "DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA "que afirma que la información genética debe fluir desde los ácidos nucleicos a las proteínas:
ADN—ARN—PROTEINAS.
Este esquema fue sugerido por F.Crick en 1958 y modificado por el mismo autor en 1970. Hasta la forma actual.
Básicamente lo podemos leer como: un GEN—PROTEINA---ENZIMA
FUNCION. Es decir un gen determina la proteína esta construye la enzima y la enzima cataliza la función (parte del metabolismo).
TRANSCRIPCION.
Una gran parte de la información genética reside en el ADN y consiste en la programación de la estructura específica de las proteínas. El ADN como sabemos se encuentra en el núcleo y no sale de él, sin embrago la biosíntesis proteica se realiza en el citoplasma precisamente en organelos citoplasmáticos, los poliribosomas. Por lo tanto la información genética debe ser copiada del ADN es decir TRANSCRIPTA a otra molécula que pueda pasar del núcleo al citoplasma. El papel de molécula transportadora del mensaje del ADN le corresponde al ARN mensajero quien copia la información del ADN en un proceso denominado TRANSCRIPCION.
La transcripción se realiza en el núcleo durante los periodos GAPS (G1 y G2) de la interfase cuando el ADN se encuentra como cromatina.
Durante el proceso de transcripción solo una de las cadenas de ADN se usa
Como molde. Por lo tanto la doble hélice se escinde temporalmente y
sobre la cadena molde se van uniendo por afinidad espacial los ribonucleótidos com-
plementarios. El sector del ADN a partir del cual se transcribe el ARNm
para una proteína en particular se denomina GEN ( o Gen estructural.).
Además suele ocurrir que en una única molécula de ARNm lleve información para
varias proteínas, que tengan funciones metabólicas afines.
El ARNm pasa al citoplasma y comienza el proceso de traducción
TRADUCCION
Siguiendo las instrucciones del ARNm cada aminoácido es ubicado en su lugar correspondiente por una molécula traductora del mensaje, que corresponde al ARN de transferencia ARNt, o soluble.
Recordemos que se ha dado el nombre de codon o triplete a cada palabra del código formada por tres bases o tres nucleótidos adyacentes y al conjunto de 64 codones (corresponden a los 20 a-a) recibe el nombre de código genético. Cada a-a corresponde a uno de los codones existentes pero existen a-a que están especificados por mas de un triplete.
El ARNt (anticodon), comienza a traducir la información del ARNm (codon) desde un extremo determinado y el proceso continúa sin interrupción y con un único sentido hasta que llega a un codon de terminación de la cadena. Las bases nitrogenadas ( o los nucleótidos) se leen de a tres y sin superposiciones. Por ejemplo
La secuencia AUG. AAA. UUC. GGC.indica la secuencia... metionina... lisina... fenilalanina..glicina.
El elemento traductor o adaptador, que va descifrando los codones y ubica al amino ácido que corresponde en el lugar indicado es el arnt .Para ello esta molécula presenta varios lugares específicos.
SINTESIS
También esta incluida dentro de la traducción, como fuente de energía dado que es un proceso anabólico endergónico esta dada por el ATP.
El asiento celular del proceso es sobre los ribosomas, ya sea formen parte de polisomas libres o adosados a membranas. Literalmente se dice que el armado de las proteínas es decir donde el ARNT, lleva los a-a según lo traducido del ARNm son los poliribosomas o polisomas.
Finalmente la síntesis de proteínas puede dividirse en cuatro etapas:
1. - activación de los aminoácidos (a-a)
2. - iniciacion
3. -alargamiento.
4. -y finalización de la cadena polipeptídica existen tripletes de terminación. UAA, UAG, UGA.