Hung Shan

Gui l l e rmo

Manue l

Héctor

Yo jhan

A lexandra

Raúl

Va lent ina

1° SEMINARIOBIOLOGÍA CELUL AR

Conocer la unidad y diversidad de la célula.

Investigar el aspecto y función de las células.

Describir Célula procarionte y Célula Eucarionte.

Conocer el Genoma de la célula.

Indagar en los compartimientos y transporte intracelular.

Investigar sobre los orgánulos delimitados por membrana.

Profundizar en los tipos de transporte de proteínas.

Describir las vías secretoras.

Conocer cuáles son los procesos de Exocitosis y

Endocitosis.

O B J E T I V O S

La célula es la unidad de vida funcional más pequeña que existe, y como tal, resulta fascinante el estudio de ésta.

Como es de esperar, el estudio de la célula abre muchas interrogantes, una de ellas es la creación, el origen y el ancestro de ésta misma. Otras interrogantes serían en relación al ecosistema y las distintas especies que lo habitan y su relación directa con las células, ya que, en este informe, nos daremos cuenta que no existe sólo un tipo de célula, sino que existe una amplia variedad de la misma (dependiendo de el medio ambiente, función y tipo de especie).

En este seminario, daremos a conocer muchos aspectos de la célula, como se alimenta, las funciones dentro de ella, como respira y los diferentes componentes que hacen de la célula la unidad viva fundamental para que exista vida.

I N T R O D U C C I Ó N

- Todos los organismos vivos están formados por células.- La célula es la unidad de vida funcional más pequeña que existe.

• Compuesta por una membrana que contiene una solución acuosa.• Puede reproducirse, o sea, puede crear copias exactas de si

misma.• El ser humano esta compuesto por un conjunto de células,

partiendo de una célula fundadora.

- La célula es la unidad fundamental de la vida. - Estudiándola podemos responder distintas interrogantes de la

vida.

I N T R O D U C C I Ó N A L A C É LU L A

Muchas veces, se comete el error de pensar que sólo existe una célula común que vive en todos los organismos vivos, muy por el contrario, existen varios tipos de célula, de acuerdo a su función, especie y medio en que se desenvuelve.

UNIDAD Y DIVERSIDAD DE LAS CÉLULAS

Tamaño. -

LAS CÉLULAS VARÍAN CONSIDERABLEMENTE EN SU ASPECTO Y

SU FUNCIÓN

Fo rm a y f u n c i ó n . -

Fo rm a y f u n c i ó n . -

Algunas células presentan únicamente una membrana plasmática, mientras que en otras existe un revestimiento que forma una pared celular y, en otros casos, la célula se rodea de un material mineralizado y duro (huesos).

- Las células también se diversifican en sus requerimientos químicos y actividades, mientras algunas necesitan oxigeno para vivir, otras mueren a causa de éste; Algunas sólo necesitan de aire, luz solar y agua como materiales básicos, pero otras necesitan mezclas moleculares generadas por otras células; algunas parecen fabricas de sustancias particulares (hormona, almidón, látex, grasas, etc.), mientras que otras parecen maquinas que queman combustible para realizar trabajo mecánico (musculo).

- Algunas células se especializan a tal punto que no pueden reproducirse, esto ocurre en las células de organismos pluricelulares. Ejemplo de lo anterior es la del ovulo y el espermatozoide, que tienen como única función el transmitir el material genético para la generación siguiente.

L A S C É LU L A S V I VA S T I E N E N U N A Q U Í M I C A B Á S I C A S I M I L A R

Aunque existe una amplia diversidad de plantas y animales, es de notar que estos organismos tienen algo en común, ese algo es lo que hace que se les considere como organismos vivos. Con la invención del microscopio, quedo claro que hombres y plantas son conjuntos de células, que estas células son capaces de vivir independientemente, ya que pueden crecer, respirar, alimentarse, eliminar desechos y reproducirse.

Sabemos que los organismos vivos son muy variados, pero son muy similares en su interior. Las células se parecen mucho en sus procesos químicos y en las maquinarias de la mayoría de sus funciones básicas. Todas las células presentan las mismas moléculas para los mismos tipos de reacciones químicas. Ejemplo de esto son las instrucciones genéticas del DNA, que están escritas en un mismo código químico, interpretadas por la misma maquinaria química y duplicada de la misma forma en la reproducción de un individuo.

Cuando una célula se reproduce, duplica su DNA, y la posterior división en dos células, así el DNA de la célula madre pasa de forma idéntica a las células hijas. Pero la copia no siempre es exacta y se genera una adulteración en el material genético, a esta variación se le conoce como mutación.

Cuando hablamos de reproducción sexual, en la cual dos genes de la misma especie se fusionan y crean un individuo nuevo con un nuevo orden de DNA, el individuo nuevo pondrá a prueba su valor para la supervivencia.

Estos principios básicos nos indican que todas las células del mundo provienen de un antepasado común, esta célula habría existido hace 3500 millones o 3800 millones de años.

TODAS LAS CÉLULAS ACTUALES APARENTEMENTE EVOLUCIONARON A PARTIR

DEL MISMO ANTEPASADO

CÉLULA PROCARIONTE Y EUCARIONTE

CÉLULA PROCARIONTE

Pequeñas y estructura

muy sencilla

Material genético disperso en el centro

del citoplasma

No tiene núcleo

Habitan desde charcos hasta el interior de otras

células vivas

Hay aerobias y anaerobias

Constituida principalmente por:

pared celular, membrana citoplasmática,

ribosomas y nucleoide

EUBACTERIAS: (bacterias) especies que habitan en el suelo o que producen enfermedades.

ARCHAEA: estas no solo se encuentran en estos lugares, sino también en medios ambientes hostiles para la mayoría de las células, como en fuentes volcánicas de acido caliente, profundidades de los sedimentos marinos, congeladas en la Antártida, en el estomago de la vaca, acido y sin oxigeno donde descomponen a la celulosa y generan gas metano.

C É LU L A E U C A R I O N T E

Son más grandes y más complejas. Algunas llevan una vida independiente como organismos unicelulares y otras forman agrupaciones pluricelulares.

Todas las células eucariontes tienen un núcleo. Y además organelos celulares.

L AS CÉLUL AS PROCAR IOTAS SE D IFERENC IAN DE L AS EUCAR IOTAS POR L AS S IGU IENTES CARACTER ÍST ICAS :

Su núcleo es pr imit ivo, pues carece de membrana nuclear. La información genética se almacena en moléculas de ADN que t ienen forma circular (no en doble hél ice como en las eucariotas). Dichas moléculas se ubican, en algunas bacterias, en la l lamada zona nuclear.

En lugar de tener organelos, como cloroplastos y mitocondrias, encargados de las funciones energéticas, presentan los l lamados cuerpos membranosos, que se forman de invaginaciones de la membrana plasmática; y cumplen funciones de respiración y fotosíntesis.

La transmisión del material genético no se cumple por mitosis, s ino mediante divis ión directa. No se forma entonces el aparato miót ico.

La pared celular t iene estructura y composición química part iculares. En el las predominan un glucopíptedo l lamado mureína.

El volumen de las células procariotas es menor pues osci la entre 1 y 2 micrómetros. Las células eucariotas presentan tamaño mayor: de 10 a 100 micrómetros.

La división celular en procariotas es por f is ión binaria gemación, no hay mitosis. En eucariotas sí hay diversas formas asociadas con mitosis.

Sistema sexual, cuando está presente en procariotas, hay transferencia unidireccional de genes desde el dador al receptor. En las eucariotas hay fusión nuclear completa de genomas gaméticos equivalentes, asociados con la meiosis.

Organelos de movimiento: en procariotas son f lagelos simples; en eucariotas ci l ias o f lagelos complejos, cuando están presentes.

Las células han desarrollado diversas estrategias para aislar y organizar sus reacciones químicas . Una de ellas es la de congregar en un solo complejo grande proteínas las enzimas requeridas para catalizar una secuencia particular de reacciones. Una segunda estrategia que se encuentra más desarrollada en las células eucariontes consiste en confinar los diferentes procesos metabólicos y las proteínas requeridas para llevarlos a cabo, dentro de distintos compartimientos delimitados por membrana.

C O M PA RT I M I E N T O Y T RA N S P O RT E I N T RA C E LU L A R

Las membranas celulares presentan barreras de permeabilidad selectiva a través de las cual se puede controlar el transporte de la mayoría de las moléculas. Cada compartimiento contiene un solo conjunto de proteínas que debe transferirse desde el citosol, hasta el compartimiento en el que será util izado, este proceso de transferencia util izado es l lamado distribución proteica, depende de señales establecidas en la secuencia de aminoácidos de las proteínas. En las células eucariontes ciertos compartimientos delimitados por membranas se comunican con otros por medio de la formación de pequeños sacos membranosos o vesículas que se desprenden de un compartimiento, se mueven a través del citosol y se fusionan con otros compartimientos en un proceso denominado transporte vesicular.

G E N O M A D E L A C É LU L A

Es la biblioteca completa de información genética en su ADN, proporciona un programa genético que le señala a la célula como funcionar. Una célula es capaz de llevar acabo una variedad de tareas biológicas, según su medio ambiente y su historia , utilizando la información codificada en el ADN para guiar sus actividades.

N ú c l e oA p a r a t o d e G o l g iL i s o s o m a sE n d o s o m a sP e r o x i s o m a sM i t o c o n d r i a sC l o r o p l a s t o sR e t í c u l o e n d o p l a s m á t i c o

O R G Á N U LO S D E L I M I TA D O S P O R M E M B RA N A

Es un orgánulo membranoso que se encuentra en las células

eucariotas. Envoltura nuclear que rodea al

nucleoplasma, cromatina y nucléolos.

Funciones : 1. E n e l n ú c l e o s e g u a r d a n l o s

g e n e s e n f o r m a d e c r o m o s o - m a s ( d u r a n t e l a m i t o s i s ) o c r o m a t i n a ( d u r a n t e l a i n t e r -f a s e ) .

2. A l m a c e n a l a i n f o r m a c i ó n d e l a c é l u l a .

3. O r g a n i z a l o s g e n e s e n c r o m o -s o m a s l o q u e p e r m i t e l a d i v i s i ó n c e l u l a r .

4. D i r i g e l a a c t i v i d a d c e l u l a r .5. P r o d u c e l o s m e n s a j e s q u e

c o d i f i c a n l a s p r o t e í n a s .

N Ú C L E O

Es una serie de sacos aplanados y apilados llamados cisternas,

se encuentra cerca del núcleo. Funciones :1. Modificación de sustancias

sintetizadas en el RER.2. Secreción celular.3. Participa en la síntesis y

reciclado de las membranas celulares.

4. Producción de membrana plasmática.

5. Formación de los l isosomas primarios.

6. Formación del acrosoma de los espermios.

A PA R AT O D E G O L G I

Los lisosomas son orgánulos esféricos u ovalados que se localizan en el citoplasma celular.

Funciones :Degradan los orgánulos agotados, como también las macromoléculas y las partículas capturadas por la célula por medio de la endocitosis.

L I S O S O M A S

Es un orgánulo de

las células animales d

elimitado por una

sola membrana.

Distribuyen las

moléculas ingeridas y

recirculan algunas de

ellas hacia la

membrana plasmática.

E N D O S O M A S

Son orgánulos pequeños delimitados por una sola membrana. Contienen enzimas que se emplean en una variedad de reacciones oxidativas para degradar lípidos y destruir moléculas toxicas.

P E R OX I S O M A S

Las mitocondrias están presentes prácticamente en todas las células eucariontes.

Las mitocondrias a través del microscopio tienen forma de gusano, miden entre uno y varios micrómetros y se hallan rodeadas por dos membranas separadas.

Funciones:1. Las mitocondrias realizan la

respiración celular.2. Sin mitocondrias, los animales, hongos

y plantas serian incapaces de util izar el oxigeno para extraer la máxima cantidad de energía de las moléculas de alimentos que los nutren.

M I T O C O N D R I A S

Los cloroplastos son orgánulos verdes que se encuentran solo en las células de plantas y algas y no en las células de animales o de hongos.

Tienen una estructura más compleja que las mitocondrias.

Funciones: Los cloroplastos son responsables de realizar la Fotosíntesis.

C LO R O P L A S T O S

 Está formando un sistema de membranas biológicas, canales, túbulos membranosos y vesículas que atraviesan todo el Citoplasma, e inclusive a la Membrana Plasmática.

Funciones:1. Síntesis de proteínas ( R.E.R)2. Síntesis de lípidos ( R.E.L)3. Destoxificación: Es un proceso que se lleva a cabo

principalmente en las células del hígado y que consiste en la inactivación de productos tóxicos como drogas, medicamentos o los propios productos del metabolismo celular.

4. Glicosilación: Son reacciones de transferencia de un oligosacárido a las proteínas sintetizadas. Se realiza en la membrana del retículo endoplasmático. De este modo, la proteína sintetizada se transforma en una proteína periférica externa del glucocálix en la reproducción de lisosomas.

R E T Í C U LO E N D O P L A S M ÁT I C O

Las proteínas elaboradas en el citosol son dirigidas hacia localizaciones diferentes en la célula de acuerdo a los rótulos de dirección específicos que contienen sus secuencias de aminoácidos. Cuando alcanzan la dirección correcta, ingresan en el organelo.

T R A N S P O RT E D E P R O T E Í N A S

Transporte a través de los poros nucleares :

las proteínas que se mueven desde el

c itosol hacia el núcleo se transportan a través de los poros nucleares

que penetran las membranas nucleares interna y externa; los

poros actúan como puertas selectivas que

transportan macromoléculas

específ icas en forma activa, pero que

también permiten la difusión l ibre de moléculas más

pequeñas.

T I P O S D E T RA N S P O RT E S

Transporte a través de membranas :

las proteínas que se mueven desde el

citosol hacia el RE, las mitrocondrias, los

cloroplastos o los peroxisomas, atraviesan la

membrana del organelo por

intermedio de traslocadores

proteicos local izados en ésta. A diferencia

del transporte a través de los poros

nucleares, la molécula proteica debe

desplegarse para cruzar s inuosamente

la membrana.

Transporte por vesículas : las

proteínas que se mueven desde el RE

hacia un compartimiento del

s istema endomembranoso o

desde él , lo hacen por medio de vesículas de

transporte, que se cargan con proteínas

desde el espacio interior de un

compartimiento y se funden con la

membrana. En el proceso se envían también l ípidos y

proteínas de membrana desde el

primer compartimiento hacia

el segundo.

La envoltura nuclear, está perforada en todas las células eucariontes por los poros nucleares, que forman las puertas a través de las que todas las moléculas entran o abandonan el núcleo.

Un poro nuclear es una estructura grande y compleja compuesta por alrededor de unas 100 proteínas diferentes.

Cada poro contiene uno o más canales l lenos de agua a través de los cuales las pequeñas moléculas hidrosolubles pueden pasar l ibremente de manera no selectiva entre el citosol y el núcleo. Las moléculas más grandes (como las proteínas y el ARN) y los complejos macromoleculares, s in embargo, no pueden pasar a través de los poros a menos que l leven una señal de distr ibución apropiada.

P O R O S N U C L E A R E S

L a s p r o t e í n a s d e s t i n a d a s a l n ú c l e o s e t r a n s p o r t a n e n f o r m a a c t i v a a t r a v é s d e l o s p o r o s n u c l e a r e s .

Una proteína transmembrana es aquella proteína integral de membrana que atraviesa la bicapa lipídica de la membrana celular.

Se pueden distinguir tres dominios. En primer lugar una zona que pasa a través de la membrana, de características hidrofóbicas (que repele el agua) para interactuar con los l ípidos de la bicapa lipídica (membrana celular). Además, un dominio citosólico y otro extracitosólico en contacto con el interior y exterior de la célula respectivamente, de carácter hidrofíl icos ("les gusta el agua").

Las principales funciones son servir como canales transportadores de iones o moléculas.

P R O T E Í N A T RA N S M E M B RA N A

D i s t i n t o s t i p o s d e p r o t e í n a s t r a n s m e m b r a n a :  1 . - u n i p a s o   2 . - m u l t i p a s o e n α - h é l i c e3 . - m u l t i p a s o e n β - l á m i n a

Son translocadas por completo a través de la membrana del RE y se liberan en su luz, se destinan sea para secreción (por liberación de la superficie celular) o bien para la luz de un organelo.

P R O T E Í N A S H I D R O S O LU B L E S

Una proteína soluble cruza la membrana del RE y entra en la luz: Un canal de translocación proteico se une al código señal y transfiere activamente el resto del polipéptido a través de la bicapa lipídica como un bucle. En algún punto durante el proceso de translocación una peptidasa selecciona un péptido señal de la proteína naciente. El canal de tanslocación abre y eyecta entonces el código señal dentro la bicapa, donde se degrada. Se libre el péptido translocado como una proteína soluble dentro de la luz del RE. Se considera que la proteína que sirve como tapón se une desde la luz del RE para cerrar el canal inactivo.

Los códigos señal dirigen las proteínas hacia el compartimiento

correcto. La señal de distribución típica de las proteínas es un

tramo continuo de la secuencia de aminoácidos, por lo general de

15 a 60 aminoácidos de longitud. Con frecuencia este código

señal se elimina de la proteína terminada, una vez que la

decisión de distribución ha sido ejecutada.

CÓDIGOS SEÑAL DE LAS PROTEÍNAS

A s í e s t o s c ó d i g o s s o n t a n t o n e c e s a r i o s c o m o s u f i c i e n t e s p a r a d i r i g i r u n a p ro t e í n a h a c i a u n o rg a n e l o e n p a r t i c u l a r.

La entrada al RE por lo general sólo el primer paso en una vía a otra de destino. El transporte desde el RE al aparato de Golgi y de el aparato de Golgi a otros compartimientos se lleva a cabo por la continuidad de cisternas y la fusión de vesículas de transporte. Las vías de transporte mediado por estas vesículas se extienden hacia fuera del RE a la membrana plasmática y hacia el interior de la membrana plasmática de los lisosomas, lo que proporciona las rutas de comunicación entre el interior de la célula y su entorno

E L T RA N S P O RT E V E S I C U L A R

En la vía secretora, las proteínas (generalmente glicoproteínas) destinadas a ser secretadas al espacio extracelular o insertadas en la membrana plasmática se embarcan en un viaje intracelular controlado a través de diferentes compartimentos del sistema de endomembranas que empieza cuando son inicialmente sintetizadas en ribosomas unidos al RE endoplasmático rugoso (RER) para ser enviadas en vesículas revestidas de transporte a la cara cis del aparato de golgi, pasan por los distintos compartimentos (cis, medial,trans) del aparato golgi (de nuevo en vesículas, o por maduración de las cisternas-maduración cisternal-del golgi) donde serán modificas (principalmente los oligosacáridos que portan) y son empaquetadas en vesículas de secreción producidas por gemación controlada en la red trans del golgi (TGN) (el centro de clasificación del golgi), llevadas hasta la membrana plasmática donde la membranas de la vesículas se fusionarán finalmente con la membrana plasmática para liberar por exocitosis al espacio extracelular los cargo contenidos en las mismas.

L A V Í A S E C R E T O R A

La exocitosis es la fusión de vesículas producidas principalmente por el aparato de Golgi con la membrana plasmática. Las vesículas se forman en el TGN (red del trans Golgi) del aparato de Golgi y viajan hasta la membrana plasmática con quien se fusionan. Hay dos tipos de exocitosis: constitutiva y regulada.

E XO C I T O S I S

Se produce en todas las células y se encarga de liberar moléculas que van a formar parte de la matriz extracelular o bien sirven para regenerar la propia membrana celular. Es un proceso constante de producción, desplazamiento y fusión, con diferente intensidad de tráfico según el estado fisiológico de la célula.

E XO C I T O S I S C O N S T I T U T I VA

Se produce sólo en aquel las células especial izadas en la secreción, como por ejemplo las productoras de hormonas, las neuronas, las células del epi tel io digest ivo, las células glandulares y otras.

En este t ipo de exoci tos is se l iberan moléculas que real izan funciones para el organismo como la digest ión o que afectan a la f is io logía de otras células que están próximas o local izadas en regiones alejadas en el organismo, a las cuales l legan a través del s istema c i rculator io, como es el caso de las hormonas. Las ves ículas de secreción regulada no se fus ionan espontáneamente con la membrana plasmática s ino que necesi tan una señal que es un aumento de la concentración de calc io. Además, necesi tan ATP y GTP.

E XO C I T O S I S R E G U L A D A

Proceso celular mediante el cual la célula introduce en su interior moléculas grande o partículas, y lo hace englobándolas en una invaginación de la membrana citoplasmática, formando una vesícula que termina por desprenderse e incorporarse al citoplasma

E N D O C I T O S I S

Cuando la endocitosis da lugar a la captura de partículas se denomina fagocitosis y cuando son solamente porciones de liquido las capturadas, se denomina pinocitosis.

La endocitosis es un ejemplo del método que utiliza las neuronas para recuperar un neurotransmisor liberado en la brecha sináptica, para ser reutilizado. Sin este proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas.

 La pinocitosis atrapa sustancias de forma indiscriminada, mientras que la endocitosis mediada por receptores sólo incluye al receptor y a aquellas moléculas que se unen a dicho receptor, es decir, es un tipo de endocitosis muy selectivo.

Las células que llevan a cabo la pinocitosis presentan una región en la membrana plasmática que está recubierta por una proteína (la clatrina) en su cara citosólica, de forma que cuando la molécula se deposita sobre esa región de membrana se forma un caparazón revestido que la rodea, posteriormente perderá ese revestimiento para poder ser digerida por los lisosomas.

Las células fagociticas especializadas presentan receptores de membrana que cuando contactan con fragmentos celulares inducen la formación de pseudópodos que la recubren formando los fagosomas.

C O N C LU S I Ó N

La célula, como la unidad de vida funcional más pequeña que existe, presenta una serie de características propias, que a raíz del presente seminario, fuimos capaces de conocer.

Descubrimos que se clasifican en dos grandes grupos, las procariontes (sin núcleo verdadero) y las eucariontes, que son las más complejas y presentan organelos celulares. También entendimos que no existe solo un tipo de célula común que vive en todos los organismos vivos, sino que existen varios, de acuerdo a su función, especie y medio en el que se desenvuelve. Conocimos el genoma de la célula, fuimos capaces de indagar sobre los compartimentos y el transporte intracelular, analizamos los organelos delimitados por membrana, profundizamos en los tipos de transporte de proteínas, describimos las vías secretoras y los procesos de exocitosis y endocitosis.

Llegando a la conclusión de que la célula como tal, es sin duda, fundamental para la existencia de cualquier organismo vivo.