LA CLULA Prof Mara Jos Borrego Gutirrez ESTUDIO

LA CÉLULA Prof. María José Borrego Gutiérrez

ESTUDIO DE LA CÉLULA 1. Conocer la función de los órganos de nuestro cuerpo 2. Conocer dónde reside el ADN

LA CÉLULA ES LA UNIDAD ANATÓMICO-FUNCIONAL DE LOS SERES VIVOS Todas las células comparten dos características esenciales: • membrana externa (separa el protoplasma de la célula del medio externo) • material genético (regula las actividades celulares y transmite las características a la descendencia)

Tipos de células PROCARIOTAS: pro = antes, Karion = núcleo Material genético (molécula circular en una región denominada nucleoide, carente de membrana) Espiroqueta EUCARIOTAS: eu= verdadero, karion = núcleo Núcleo rodeado por membrana o envoltura nuclear. Eritrocito

FORMA Y TAMAÑO CÉLULAR Relacionados con su función: • Forma característica: neuronas • Equidimensionales: parénquima, eritrocitos • Forma cambiante: leucocitos • Forma esférica en estado líquido • Forma poliédrica: células en grupo • El tamaño suele ser constante en cada línea celular • Existen células visibles al ojo humano

TAMAÑO CELULAR

ESTRUCTURA EUCARIOTAS PROCARIOTAS Membrana nuclear Presente Ausente ADN Combinado proteínas Desnudo y circular Cromosomas Múltiples Único División celular Mitosis o meiosis Fisión binaria Mitocondria Presentes( ribos. ) 70 S Ausente Cloroplasto células vegetales Ausente Ribosomas 80 S 70 S Pared celular en vegetales: celulosa presente: mureina Nucléolos Presentes Ausentes Retículo endoplásmico Presente Órganos locomoción Cilios y flagelos Ausente Flagelos sin estructura

ORGÁNULOS CELULARES Célula animal eucariota • v. MEMBRANA CELULAR v. CITOPLASMA v. NÚCLEO

ORGÁNULOS CELULARES Célula animal eucariota • v MEMBRANA CELULAR § Metabolismo celular § Barrera semipermeable, permite el paso de pocas moléculas manteniendo el interior celular constante § Doble capa de fosfolípidos y proteínas § Colesterol

Membrana celular BICAPA: FOSFOLÍPIDOS Y PROTEÍNAS

Membrana celular

ORGÁNULOS CELULARES Célula animal eucariota v CITOPLASMA CELULAR § Protoplasma § Orgánulos: § Retículo endoplasmático § Ribosomas § Aparato de Golgi § Lisosomas § Mitocondrias § Fibras intermedias, microfilamentos, microtúbulos § Estructuras filamentosas y tubulares

Citoplasma celular

Célula Eucariota típica Esquema de una célula animal

Retículo endoplasmático

Unicelular con flagelo Ribosoma Mitocondria Aparato de Golgi

Citoesqueleto celular

ORGÁNULOS CELULARES Célula animal eucariota v NÚCLEO CELULAR § Centro de control celular § Rodeado de membrana que separa protoplasma del nucleoplasma § Depósito de la información genética celular formada por la cromatina (ADN+proteínas) Dispersa Condensada cromosomas

Núcleo celular

Secuencias del Ciclo Celular Eucariota • crecimiento • replicación • mitosis • nuevo proceso de crecimiento

O T N E I M I R B U C S E D L E D N D A

“Lo mejor que se me ocurre es citar lo que dijo el pintor John Minton en una brillante conferencia en la que se hablaba de sus creaciones artísticas: lo importante es estar ahí cuando se pinta el cuadro. Me parece una cuestión de suerte y de sensatez, de inspiración y dedicación constante” Francis Crick, 1993.

NÚCLEO CELULAR MATERIAL GENÉTICO: ADN Formado por nucleótidos: ARN - azúcar (desoxirribosa, ribosa) - fosfato - base nitrogenada (ACG, T, U)

ADN

Estructura en doble hélice:

Ø La estructura de un fragmento de ADN está determinado por la secuencia de las bases nitrogenadas Ø El orden de las bases constituye las instrucciones del programa genético de los organismos Ø Secuenciar un ADN equivale a conocer un código genético Ø El código es la explicación de las leyes de la herencia Ø Se puede comparar con el lenguaje

ANALOGÍA DNA LENGUAJE • Código de 4 caractéres • Código de 33 caractéres • Adenina y Timina • Alfabeto, signos Citosina y Guanina • Codones • Palabras • Proteínas • Frases • Fenotipo • Significado • Individuo • Obra

LENGUAJE: Español • Letras: enunlugardelamanchadecuyonombreno quieroacordarme + espacios • Palabras: 1. En 2. Un 3. Lugar 4. De 5. La 6. Mancha… • Frase: “En un lugar de la Mancha de cuyo nombre no quiero acordarme…” • Sentido: Estando en un sitio del cual no quiero recordar cómo se llamaba • ¡Don Quijote de La Mancha!

LENGUAJE: Genoma • Secuencia: AAATTCGCGTTACG TTT AAGCGCAATGC • Secuencia de aminoácidos • Característica fenotípica: Color de ojos, tamaño de las orejas, grupo sanguíneo • Individuo bio-psico-social • ¡YO!, ¡Mi Padre!, ¡Charles Darwin!

ARN mensajero: secuencia de nucleótidos que corresponde a la transcripción de un trozo de ADN (gen). Transporta la información genética del núcleo a los ribosomas ARN transferencia: son moléculas que cruciformes que leen el código del ARNm en los ribosomas y van sintetizando proteínas a partir de los aa que tienen en su estructura ARN ribosómico: ARN estructural que compone los ribosomas junto con las proteínas. Función enzimática

ARN

DIFERENCIAS ENTRE ADN y ARN Ø ESTRUCTURALES: ESTRUCTURALES El ADN es de doble cadena, lo que confiere mayor protección a la información contenida en ella. El ARN es monocatenario lineal o cruciforme Ø EN LA COMPOSICIÓN: COMPOSICIÓN en el azúcar (en ARN es ribosa) y en una B. N. (en ARN es Uracilo) Ø EN LA FUNCIÓN: FUNCIÓN ADN: almacenar, conservar y transmitir la información genética a las células hijas ARN: expresar la información genética del ADN en la síntesis de proteínas

ORGANIZACIÓN CROMOSÓMICA DEL MATERIAL HEREDITARIO s. XIX, Flemming llamó cromatina a los palitos coloreados del núcleo 1888, Waldeyer los llamó cromosomas 1867, Miescher describe la nucleina 1871, se aísla el ADN del núcleo Mendel descubre las unidades de la herencia: genes

MATERIAL GENÉTICO CROMOSOMAS: CROMOSOMAS estructuras celulares formadas por cromatina (60% proteínas; 35% ADN y 5% ARN) encargadas de transmitir los caracteres hereditarios de una célula a otra. - Eucromatina - Heterocromatina

Pueden ser: - Autosomas: Autosomas llevan la información somática, siempre homólogos. 22 pares - Heterocromosomas: Heterocromosomas determinan el sexo

Están formados por: - Centrómero, Centrómero movimiento del cromosoma durante la división celular - Cromátidas, Cromátidas brazo corto “p” y brazo largo “q”

CLASIFICACIÓN: - Metacéntricos: “p” y “q” iguales - Submetacéntricos: brazos diferentes - Acrocéntricos: centrómero en un extremo - Telocéntricos: sólo presenta el brazo largo

TELÓMEROS Envejecimiento Cáncer

Secuencia de etapas o fases que atraviesa una célula entre una división y la siguiente

DIVISIÓN CELULAR

Comprende División del núcleo (mitosis) División del Citoplasma (cariocinesis) Dividida en Profase Metafase Anafase Telofase

DIVISIÓN CELULAR Cariocinesis: Cariocinesis División del núcleo Mitosis: Mitosis células hijas idénticas a la célula madre Meiosis: Meiosis células hijas (gametos) presentan la mitad de material genético que la célula madre Citocinesis: Citocinesis División del citoplasma Una célula se divide cuando ha doblado su volumen

MITOSIS Ø Proceso de división celular mediante el cual una célula nueva adquiere un número de cromosomas idéntico al de sus progenitores. Ø Implica el reparto equitativo de los materiales celulares entre las dos células hijas. Por tanto, la mitosis es un mecanismo que permite a la célula distribuir en las mismas cantidades los materiales duplicados durante la interfase

MITOSIS

Membrana plasmática Nucleolo 0 Membrana nuclear Cromatina Citoplasma Centríolos Microtúbulos del áster

Se empieza a constituir el huso mitótico Los centriolos se duplican y van a los polos opuestos de la célula Comienza a desaparecer la membrana nuclear Empiezan a visualizarse los cromosomas

Los cromosomas se colocan en el ecuador

Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan, cada una va a un polo La célula comienza a estrangularse

Empieza a formarse la membrana nuclear Las cromátidas se descondensan

0 Resultado final: dos células hijas idénticas a la madre 0

Pared celular Membrana plasmática 0 En células vegetales la separación de las dos células hijas se produce por la formación de un tabique: El fragmoplasto 0

MEIOSIS

MEIOSIS Aspectos generales Primera división meiótica Segunda división meiótica

¿QUÉ ES LA MEIOSIS? • Es uno de los métodos de reproducción celular. • Mediante la meiosis se reproducen las células sexuales o gametos haploides. ¿QUÉ ES UNA CÉLULA HAPLOIDE? Son las que tienen la mitad de información genética, por ejemplo: Los óvulos y espermatozoides humanos son haploides (haploos= simple) y poseen 23 cromosomas.

¿QUÉ ES UN GAMETO? • Son células especializadas que participan en el proceso de reproducción sexual y se producen en las gónadas. • Los GAMETOS en el ser humano se denominan: • Espermatozoides: se producen en los testículos. • Óvulos: se producen en los ovarios.

G Ó N A D A S H U M A N A S G Ó N A D A S V E G E T A L E S

MEIOSIS: FORMACIÓN DE GAMETOS

¿ EN QUE CONSISTE LA MEIOSIS? • Esta ocurre en el interior de las gónadas y se inicia en células sexuales no diferenciadas llamadas: ovogonias y espermatogonias. • Los sucesos más característicos de la meiosis son: Dos divisiones nucleares, llamadas primera y segunda división meiótica. Una división de los cinetocoros. Una reducción a la mitad en el número de cromosomas. La formación de 4 núcleos hijos haploides. • Cada división nuclear tiene profase, metafase, anafase y telofase.

¿QUÉ OCURRE EN LA PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA? • Interfase I: Es una etapa acompañante de la meiosis, donde la célula sexual no diferenciada (ovogonia o espermatogonia) se prepara dividirse. PROFASE I • Es la etapa que inicia la primera división meiótica y se caracteriza por los siguientes eventos: • Aparición de cromosomas homólogos. • Son cromosomas idénticos en forma y tamaño. • Son dobles y codifican para el mismo tipo de información.

En este dibujo se observan los pares homólogos dobles. Ambos cromosomas dobles codifican para el mismo tipo de información genética. El color diferente de uno y otro solo nos servirá para explicar un proceso llamado entrecruzamiento. A B a b C D c d Los cromosomas homólogos codifican para el mismo tipo de información, aun cuando la “cualidad” puede ser diferente; por ejemplo: En uno de los homólogos podemos encontrar a los genes dominantes, mientras que en el otro, estarán los genes recesivos.

Apareamiento de los homólogos: Se aparean en un proceso llamado sinapsis Cada sitio de unión se conoce como quiasma La estructura que resulta de la sinapsis se denomina tétrada Si la célula es humana, se formarán 23 tétradas. Tétradas

Entrecruzamiento de los homólogos Durante este proceso, los cromosomas homólogos intercambian genes. Esta mezcla de genes entre los cromosomas, permitirá mejorar las características de la descendencia. A B a b a B A b C D c d c D C d

METAFASE I Las tétradas se alinean en el ecuador del huso acromático. Si la célula es humana se observarán 23 tétradas alineadas. ANAFASE I Las tétradas se separan y se forman cromosomas hijos dobles. Son 23 cromosomas dobles que se dirigen hacia polos opuestos

TELOFASE I Marca el final de la primera división meiótica. Se caracteriza por la formación de dos núcleos hijos idénticos. Cada uno de ellos tiene información para formar 23 cromosomas dobles. CITOCINESIS I Se caracteriza por la división del citoplasma para formar dos células hijas.

Citocinesis I Cada una de las células resultantes, pasa a la segunda división meiótica, donde el número de cromosomas se reduce a la mitad. Para explicar esta segunda división, solo tomaremos a una de las células

¿QUÉ OCURRE EN LA SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA? Interfase II: La célula se prepara dividirse. Generalmente esta etapa es tan rápida que pasa desapercibida. PROFASE II TEMPRANA Aparecen los cromosomas dobles. En cada una de las células se observarán 23 cromosomas dobles.

PROFASE II TARDÍA Desaparece el núcleo y nucleolo. Aparece el huso acromático. Los cromosomas dobles se adhieren a las fibras del huso acromático. METAFASE II Los cromosomas dobles se alinean en el ecuador del huso acromático. En las células humanas serán 23 cromosomas dobles

ANAFASE II TEMPRANA Se duplica el cinetocoro, forman-do cromosomas hijos. Los cromosomas hijos se orientan hacia polos contrarios. Son 23 hacia cada polo. ANAFASE II TARDÍA Los cromosomas hijos migran hacia polos contrarios. El número de cromosomas se ha reducido a la mitad. Hay 23 en cada polo.

TELOFASE II Marca el final de la segunda división meiótica y se forman 4 núcleos haploides. Dos núcleos por cada célula que inició la segunda división. Si las células son humanas, los núcleos tendrán información para formar 23 cromosomas cada uno.

CITOCINESIS II Se caracteriza por la división del citoplasma para formar 4 células haploides. Citocinesis II

La finalidad haploides. de la meiosis es formar 4 núcleos En la citocinesis II se obtienen 4 células haploides; estas células son las que finalmente darán origen a los gametos masculinos o femeninos en el humano. La meiosis en la mujer se inicia a los tres meses de su desarrollo embrionario; se suspende en la etapa de profase I de leptoteno para volver a reiniciarse a los 13 – 14 años de edad. La meiosis en el hombre se inicia en la pubertad (10 -14 años de edad).

MEIOSIS Sólo se realiza en células específicas Su objetivo es producir gametos con la mitad de dotación cromosómica que una célula somática En un organismo diploide con doble copia de cromosomas (2 n) los gametos tienen una sola copia de cada cromosoma (n) La meiosis es el proceso que genera diversidad genética

MEIOSIS Profase I: desintegración membrana nuclear, desaparición del nucléolo y formación del huso mitótico. - Leptoteno: Leptoteno los cromosomas se condensan y se acortan - Cigoteno: Cigoteno los cromosomas homólogos se aparean punto por punto, a lo largo, en un proceso llamado sinapsis (único de meiosis) los cromosomas apareados se llaman bivalentes - Paquiteno: Paquiteno los cromosomas continúan acortándose y engrosándose. Cada uno está formado por dos cromátidas hermanas (tétradas). Se produce el sobrecruzamiento o crossing over : intercambio recíproco de segmentos entre homólogos

MEIOSIS - Diploteno: Diploteno los cromosomas parecen repelerse, quedando unidos por unos puntos: quiasmas - Diacinesis: Diacinesis los cromosomas se unen a las fibras del huso cinetocórico y los quiasmas se desplazan a los extremos Prometafase I: la membrana nuclear desaparece. Los cromosomas empiezan a moverse en las fibras del huso Metafase I: los homólogos, cada uno formado por dos cromosomas (4 cromátidas) aún unidos son arrastrados al ecuador por las fibras del huso: “placa metafásica”. La orientación es al azar. 50% padre/ 50% madre

Anafase I: los cromosomas se separan y las cromátidas permanecen unidas por sus centrómeros. Los cromosomas se mueven a los polos opuestos. Cada célula hija es haploide pero con 2 cromátidas Telofase I: Se reorganizan los núcleos y se da la citocinesis Las membranas nucleares se pueden reformar o dar paso a la meiosis II Meiosis II: división mitótica, con las cromátidas diferentes

MEIOSIS

CÉLULAS HIJAS

CÉLULAS HIJAS

DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS Comportamiento de los cromosomas: 1. Mitosis: los cromosomas homólogos son independientes 2. Meiosis: los cromosomas homólogos se aparean formando bivalentes hasta anafase I Número de cromosomas: 1. Mitosis: genera células hijas idénticas diploides 2. Meiosis: genera células hijas haploides Identidad genética de la progenie: 1. Mitosis: genera células hijas idénticas 2. Meiosis: presentan nueva variedad de cromosomas paternos. Las cromátidas no son idénticas debido al intercambio de segmentos