LA CÉLULA: UNIDAD DE LA ORGANIZACIÓN BIOLÓGICAORGANIZACIÓN BIOLÓGICA

Es necesario contar con un conocimiento básico de la célula para comprender el funcionamiento de loscélula para comprender el funcionamiento de los sistemas orgánicos del cuerpo.

• “Célula típica” ¿? → Especialización• Organelos comunes → aislamiento → Centrifugación• Núcleos y mitocondrias →(100 00 g) → microsomas

(ribosomas y peroxisomas)(ribosomas y peroxisomas)(Mathews, 2002, Devlin, 1999, Lehninger, 1993,Lehninger, 1975, Ganong, 2003)

TAMAÑOS DE LOS OBJETOS ESTUDIADOS POR LOS BIOQUÍMICOS

Mathews

CLASES DE ORGANISMOS

PROCARIOTAStodos son unicelularestodos son unicelulares

EUBACTERIAS: E. coli, y ARQUEOBACTERIAS: Metanococus j.j

CARACTERÍSTICAS:Di id d bóli F í i i é i• Diversidad metabólica: Fotosíntesis anoxigénica,oxidación de compuestos inorgánicos, usan aceptoresde electrones diferentes al oxígeno como Nitratos,gsulfatos y CO2 .Tienen amplia gama de rutas parafermentar el Piruvato, producen metano y usan y fijanN2.2

• Alta Tasa Metabólica: Crecen rápido en tiempostcortos.

EUCARIOTASExisten unicelulares y multicelularesExisten unicelulares y multicelulares

(Vegetales, Animales, Protozoos, Hongos y Algas)CARACTERÍSTICAS:

•Mayor tamaño y volumen•Bajas relaciones superficie/volumen•Bajas relaciones superficie/volumen•Tasas metabólicas bajas (tasas de crecimiento yreproducción bajas).reproducción bajas).•Compleja organización ultraestructural (cito-esqueleto)q )

•Dominan ecosistemas aeróbicos: productoresprimarios biomasa # de especies alta diversidadprimarios, biomasa, # de especies, alta diversidadmorfológica, alta tasa de mov., sofisticado sistema motor ysensorial.

Epitelio Intestinal: para aumentar la relación superficie/ volumenEl epitelio intestinal está sumamente plegado.

Característica Célula procariota Célula eucariotaTamaño Generalmente pequeña Generalmente grande

(1-10 μm) (10-100 μm)Genoma DNA con proteínas NO

histonas, genoma no DNA con proteínas histonasy no histonas , genoma

rodeado de membrana. en el núcleo, rodeadode membrana.

División celular Fisión ó gemación, no hay Mitosisg ymitosis

Organelos con membrana

Ausentes Mitocondria, Retículo endoplásmico, Complejo de Golgi, Lisosomas, Cloroplastos,p ,

Nutrición Absorción , algo de fotosíntesis

Absorción, ingestión, fotosíntesis (plantas)

Metabolismo Sin mitocondrias. Enzimas Enzimas oxidativas empa-Metabolismo Energético oxidativas unidas a membrana

plasmática. Gran variedad en el metabolismo.

Enzimas oxidativas empaquetadas en mitocondrias. Metabolismo más unificado.

Citoesqueleto Ausente Complejo: microtúbulos filamentosCitoesqueleto Ausente Complejo: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos Intermedios.

Movimientocelular

Ausente Corriente citoplásmica, fagocitosis

• Diversificación de la célula procariota ancestral

Mathews

CLASIFICACIÓN DE ORGANISMOS DE ACUERDO A SUACUERDO A SU

FUENTE DE ENERGÍA

FOTOTROFOS(Energía Solar)

QUIMOTROFOS(Energía de Compuestos

Químicos)

AUTOTROFOS HETEROTROFOS HETEROTROFOSAUTOTROFOS(Carbon de CO2)

Ej: Cianobacterias, plantas

HETEROTROFOS(Carbon de compuestos orgánicos)

Ej: Bacterias púrpuras y verdes

HETEROTROFOS(Carbon de compuestos

orgánicos)

LITOTROFOS(Energía de compuestos

ORGANOTROFOS(Energía de compuestos

inorgánicos). Ej.: bacterias Sulfurosas)

(Energía de compuestos orgánicos). Ej.: Mayoría de procariotes

y todos los eucariotas no fototróficos.

CÉLULA EUCARIOTA: CÉLULA ANIMAL

CÉLULA VEGETAL

MEMBRANA PLASMÁTICA

Fosfatidilinositol: Muchas proteínas periféricas se unen a la membrana a través deunen a la membrana a través de esterificarse por el COOH de la proteína y un –OH del fosfatidilinositol

ALGUNAS FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS DEALGUNAS FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: Transportadora, Receptor enzimático, canal

iónico.

MITOCONDRIA

E l tEs el componente generador de ATP

Lisosomas

F ió Di tió d b t i t l l i útil•Función: Digestión de bacterias, componentes celulares inútiles•Composición: Enzimas hidrolíticas (ribonucleasa, fosfatasa, catepsinas, colagenasa, glucosidasas)• Puede haber ausencia congénita de lisosomas → Enfermedades de Fabry, de Gaucher, de Tay-Sachs)

Peroxisomas*Se encuentran en la fracción microsómica de la célula.

*E b ti i l t d lid*En su membrana tienen enzimas que regulan entrada y salida de sustancias al interior de este organelo.

*La matriz tiene alrededor de 40 enzimas que actúan en conjunto con las membranales para catalizar reacionesconjunto con las membranales para catalizar reaciones

anabólicas y catabólicas. *El núcleo tiene receptores (PPAR) que favorecen la

proliferación de peroxisomasproliferación de peroxisomas

CITOESQUELETO*estabiliza la forma celular, *organiza el citoplasma y *produce el

movimiento de la célula y organelos

El citoesqueleto está constituido por:

Microtúbulos:

filamentos intermedios

microfilamentos (actina)

Proteínas que los mantienen unidosq

microtúbulos• Estructuras largas y huecas• De 15 nm diámetro• Formados por las subunidades

proteicas: Tubulina α y β, que se agregan para formarse agregan para formar “heterodímeros” (O-O) que se agregan para formar anillos de 13 dí E t ill13 dímeros. Estos anillos se apilan para formar túbulos que se ensamblan y desensamblan.y

• Son la “tubería” de la célula• Son el Huso que mueve

cromosomas en al mitosis• El fármaco “paclitaxel”

Filamentos intermedios• 8-14 nm• Formados por subunidades• Algunos conectan la membranasAlgunos conectan la membranas

nuclear con la celularC tit d i j fl ibl l él l• Constituyen un andamiaje flexible para la célula y le ayudan a resistir la presión externa.

• Cuando están defectuosos, es normal que se formen vesículas en la piel y q p ylas cel se rompen con facilidad.

microfilamentos•Son fibras largas y sólidos de 4-6 nm de diámetro•Están formados por ACTINA que permite la contracción muscular cuando interactúa con MIOSINAinteractúa con MIOSINA•La Actina es la proteína más abundante en las células de los mamíferos y está l d (l i daltamente conservada (la actina de

levadura = a la de conejo)•La Actina G se polimeriza a la Actina F ppara formar los microfilamentos•Se unen a varias partes del citoesqueleto interactúan con receptorescitoesqueleto, interactúan con receptores de la membrana para formar “adhesiones focales= puntos de tracción)

Motores Moleculares (MM)S ( )• Son proteínas (enzimas ATPasa),

• Mueven proteínas, organelos, vesículas y otras partes de la célula al utilizar la energía del ATP

• Trabajan conjuntamente con elementos del citoesqueleto (microtúbulos, actina)

• Ejemplos DE MM: j p• Los que causan movimiento a lo largo de microtúbulos:

Cinesina y Dineína, • Los que causan mov a lo largo de actina: Miosinas I-IVLos que causan mov a lo largo de actina: Miosinas I IV• Actúan en mitosis, meiosis, mov. Intracelular, contracción de

vellosidades, migración celular y de músculo esquelético.

Centrosomas

• Ubicación: En celUbicación: En cel. Eucariotas, cerca del núcleo, en el citosol,

• Formados: Centriolos y material pericentriolarp

• Formados por microtúbulos (tubulina)( )

• Son centros de organización para los g pmicrotúbulos

CILIOS/FLAGELOS

• Son proyecciones celulares. Están formados por dineína

• En microorganismos yEn microorganismos y en células epiteliales

• Constituidos por 9 t t t b lestructuras tubulares en

las paredes, un par de microtúbulos central

• Gránulo basal

Moléculas de Adhesión Celular

• Importantes en el desarrollo embrionario y del SNC, unión deAdhesión Celular

(MAC)embrionario y del SNC, unión de tejidos, inflamación y cicatrización, transmisión de señales entre exterior y interior

l l ti icelular, participan en mov. celular

• Permiten que las cel se adhieran a la lámina basal y entre sía la lámina basal y entre sí

• Son proteínas, muchas atraviesan la membrana y se unen al citoesqueleto a través deunen al citoesqueleto a través de lamininas.

• Ejemplos: IntegrinasIntegrinasInmunoglobulinas (IgG)Caderinas (Ca2+)SelectinasSelectinas

Ejemplos de Moléculas de Adhesión celular (MAC)

Conexiones i t l lintercelulares:permiten la formación de tejidos.

• Tipos:• a) las que adhieren células entre sí y los

jid i dtejidos circundantes, y • b) las que permiten transferencia

de iones y otras molec entre cél.• Incluyen:

Unión cerrada, Desmosoma (unen células)Zónula adherenteNexo (transfiere moléculas)

Núcleo y Estructuras Relacionadas

SUPERFICIE DE LA ENVOLTURA NUCLEAR MOSTRANDO LOS POROS NUCLEARES

SISTEMA ENDOMEMBRANAL:

Envoltura nuclear, Retículo Endoplásmico, Complejo de Golgi, y Vesículas pequeñas.p q

Ret. Endoplásmico: Biosíntesis de lípidos y metabolismo de drogas y tóxicos)

C. Golgi: TerminadoC. Golgi: Terminado, Modificación

y marcaje de proteínas.

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO• Es una serie compleja de túbulos o

sacos en el citosol• Su membrana externa se continúa

con la membrana nuclear• Tipos: • a) Retículo endoplásmico rugoso

(RER) contiene ribosomas adheridos(RER) contiene ribosomas adheridos del lado citoplásmico de la membrana. Síntesis y plegamiento de prot, formación de puentes S-S

• b) Retículo endoplásmico Liso (REL) no contiene ribosomas Síntesis deno contiene ribosomas. Síntesis de esteroides y labores de destoxificación

Ribosomas• Los Ribosomas del RER son el sitio de la síntesis

proteica de membranas, de las proteínas de secreción y casi todas las almacenadas en el A. Golgi, lisosomas.

• Los Ribosomas libres sintetizan las proteínas citoplásmicas como la Hb y las de peroxisomas y mitocondrias.

• 22x32 nm• Cada uno está formado por 2 subunidades: 60S y 40Sp y• Contienen muchas proteínas diferentes y por lo menos

tres RNA ribosómicos

APARATO DE GOLGI•Participa en el procesamiento de proteínas producidas por los ribosomas,

VACUOLA: ENZIMAS DIGESTIVAS, EJERCE PRESIÓN DE TURGORPRESIÓN DE TURGOR

CLOROPLASTOCLOROPLASTO

TILACOIDES: Contienen clorofila yTILACOIDES: Contienen clorofila ylos complejos cosechadores de luz

• Diferenciación Celular: • Célula secretoria del páncreasCélula secretoria del páncreas

Células del Tejido muscular: Fibras de actina y miosina

(Lehninger, 1993)

• Espermatozoides

• EritrocitosEritrocitos

(Lehninger, 1993)

• Embrión Humano (dos fases)

(Lehninger, 1993)

DISTRIBUCIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS EN UNA CÉLULA (Mathews, 2002)

O l C i ió P

Completar la siguiente Tabla

Organelo Composición ProcesosMembrana

Núcleo

MitocondriaMitocondria

Complejo de Golgi

Peroxisoma

Lisosoma

Retículo Endoplásmicoprugoso

CÉLULAS Y TEJIDOS USADOS EN ESTUDIOS BIOQUÍMICOS:BIOQUÍMICOS:

E. Coli y S. cerevisiae, Alga Clamidomonas, hojas de espinacas hígado de rata músculo esqueléticode espinacas, hígado de rata, músculo esquelético.

RESPUESTA: a) 625, b)1.1 x 105, c) 1.9 x 1010

RESPUESTA:a) 1 1 x 104a) 1.1 x 104

b) 1.0 x 104