Introducción a Biología Celular y Molecular

Introducción a la Biología Celular y Molecular

• La Biología Celular y Molecular (BC&M) estudia la vida a través de la célula, analizando sus partes y procesos.
• Robert Hooke realizó la primera observación de células en el siglo XVII.
• Anton Van Leeuwenhoek observó células móviles en el siglo XVII.
• Matthias Schleiden, Theodor Schwann y Rudolf Virchow establecieron la Teoría Celular en el siglo XIX, postulando que todo ser vivo está formado por células, estas son la unidad estructural y funcional de la vida, y toda célula proviene de una célula preexistente.
• La primera célula de la tierra se llama LUCA (Último Ancestro Universal Común) y dio origen a los procariotas (bacterias y arqueas).
• Las bacterias primitivas y las arqueas primitivas evolucionaron a las bacterias actuales y arqueas actuales.
• Las células eucariotas, más grandes y complejas, surgieron de la endosimbiosis de arqueas con bacterias.

Teoría Endosimbiótica

• La Teoría Endosimbiótica explica el origen de las mitocondrias y los cloroplastos en las células eucariotas.
• Una arquea ancestral incorporó bacterias aerobias, dando lugar a las mitocondrias (productoras de energía).
• Otra arquea ancestral incorporó cianobacterias fotosintéticas originando los cloroplastos (productores de alimento).

Características de los Seres Vivos

• La vida se define por diez características: complejidad, programa genético, reproducción, obtención de energía, metabolismo, motilidad mecánica, reacción a estímulos, autorregulación, evolución, y muerte.
• Los seres vivos presentan niveles de organización, desde átomos hasta organismos multicelulares.
• Las células son la unidad básica de la vida, formadas por moléculas, organelos, y otras estructuras.
• Los procesos metabólicos pueden ser anabólicos (de síntesis, requieren energía) o catabólicos (de degradación, liberan energía).
• Los seres vivos pueden ser autótrofos (producen su propio alimento) o heterótrofos (consumen otros organismos).
• El movimiento puede ser interno o externo (uso de cilios, flagelos, lamepodios y contracciones musculares).

Programa Genético

• La información genética se almacena en el ADN.
• La replicación del ADN copia la información para replicar células.
• La transcripción copia el ADN en ARN mensajero.
• La traducción usa el ARN mensajero para crear proteínas.
• La herencia transmite la información genética.
• La mutación modifica la información genética.

Reproducción

• La reproducción asexual es la división de una célula en dos células hijas.
• La reproducción sexual involucra la fecundación de gametos.

Metabolismo

• Enzimas catalizan las reacciones químicas.
• Anabolismo construye moléculas complejas.
• Catabolismo degrada moléculas complejas para liberar energía.

Motilidad Mecánica

• Seres vivos se mueven de diferentes maneras (movimiento de estructuras, cilios, flagelos y contracciones musculares).

Reacción a Estímulos

• Los seres vivos responden a cambios en el ambiente, a través de señales.
• Señal en un receptor, procesamiento y respuesta en un efector.

Autorregulación

• Capacidad de controlar sus características internas sin importar los cambios en el ambiente (equilibrio interno).

Evolución

• Cambios en las características de las especies a lo largo de las generaciones.
• Los cambios genéticos mejoran la supervivencia y reproducción en los ambientes.

Muerte

• Los organismos tienen un tiempo limitado de vida.

Unidades de Medida

• Se utilizan medidas pequeñas para estudiar estructuras microscópicas (μm, nm, Å).
• Se utilizan medidas de masa (Da, kDa) para medir la masa de átomos y moléculas.

Clasificación de los Seres Vivos

• Se clasifican en tres dominios (Bacteria, Archaea, Eukarya).
• Y dentro de Eukarya en seis reinos(Protista, Fungi, Plantae, Animalia).

Organismos Modelo

• Organismos representativos con ventajas para estudios en laboratorio. (ej:
• E. coli*, S. cerevisiae, C. elegans).

Estructura Procariota

• Células con estructura simple (sin núcleo ni organelos unidos por membrana). Incluyen:
  • Citoplasma (sustancia gelatinosa interna).
  • Pared celular (cubierta externa).
  • Membrana plasmática (barrera entre el interior y el exterior).
  • Núcleoide (región donde se encuentra el ADN).
  • Plásmidos (pequeñas moléculas de ADN adicionales).
  • Ribosomas (responsables de la síntesis de proteínas).
  • Cápsula (capa exterior en algunas bacterias).
  • Pili (estructuras especializadas).
  • Flagelos (estructuras para el movimiento).

Estructura Eucariota

• Células con núcleo y organelos unidos por membrana. Incluyen:
  • Membrana plasmática.
  • Citoplasma.
  • Núcleo (contiene el ADN).
  • Organelos membranosos (Mitocondrias, RE, aparato de Golgi, lisosomas etc).
  • Citoesqueleto.
  • Otras estructuras (como cilios o flagelos).

Estructura Viral

• Parásitos obligados intracelulares, sin estructura celular (formados por ADN o ARN, cápside y envoltura).
• Su ciclo de vida puede ser lítico (mata a la célula hospedadora) o lisogénico (integra el material genético al ADN del hospedador).

Agentes Subvirales

• Agentes infecciosos más pequeños que los virus.
• Viroides (moléculas de ARN que no tienen cápside).
• Priones (proteínas con forma anormal).

Exploración de la biología celular y molecular, desde sus orígenes con Hooke y Leeuwenhoek hasta la teoría celular de Schleiden, Schwann y Virchow. Se aborda el concepto de LUCA y la evolución a células procariotas y eucariotas a través de la teoría endosimbiótica.