Origen y Organización de la Célula

Origen de la Célula

• La formación de la Tierra se inició con el Big Bang, liberando energía y expandiendo partículas de materia.
• Los sistemas vivos se autoorganizaron y evolucionaron a partir de los átomos presentes en la Tierra.

Organización de la Materia

• Nivel subatómico: protones, electrones y neutrones.
• Átomos: unidades básicas de la materia.
• Moléculas simples: H2O, CO2.
• Macromoléculas: hidratos de carbono, proteínas (como el prión), lípidos, ácidos nucleicos y tiroides.
• Subcelular: organelas como Golgi, mitocondria, vacuolas, ribosomas, cloroplastos, RE y virus.
• Nivel celular: células (neuronas, glóbulos rojos, bacterias).
• Tejidos: tejido nervioso, sangre.
• Órganos: cerebro, hueso, corazón, hígado.
• Sistema: circulatorio.
• Individuo.
• Población.
• Comunidad.
• Ecosistema.
• Biosfera.

Concepto de Célula

• La célula es responsable de las características vitales de los organismos, constituyendo la unidad estructural y funcional de los seres vivos.
• Requisitos mínimos indispensables: membrana plasmática, ADN, proceso metabólico y citoplasma.
• Características distintivas de las células vivas: membrana que separa del ambiente, enzimas para reacciones químicas, capacidad de replicación y evolución.

Teoría Celular

• Todos los seres vivos están formados por una o más células.
• El funcionamiento de un organismo es el resultado de la interacción entre células.
• Las células se originan de otras células.
• Las células portan información hereditaria que se transmite de células progenitoras a hijas.
• Existen diferencias entre las células según el organismo (unicelular o pluricelular) y su origen (animal o vegetal).

Estrategias Energéticas de las Células

• Heterótrofos (consumidores): degradan moléculas orgánicas del exterior para obtener energía.
• Autótrofos (productores): sintetizan moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples.
  • Fotosintéticos: obtienen energía de la luz solar (plantas y protistas).
  • Quimiosintéticos: obtienen energía de reacciones inorgánicas (bacterias).

Tipos de Células

• Procariontes: bacterias y archeas, unicelulares y coloniales.
• Eucariontes: eukarya, más complejas que las procariontes.

Teoría Endosimbiótica

• Explica el origen de mitocondrias y cloroplastos en eucariontes.
• Las mitocondrias se originan de otras que se dividen dentro de la célula hospedada, con ADN propio diferente al nuclear y enzimas bacterianas.
• Los procariontes fotosintéticos son digeridos por eucariontes, formando cloroplastos.
• La complejidad de los eucariontes permitió la evolución de organismos pluricelulares.

Características de los Seres Vivos

• Composición celular: unicelulares o pluricelulares.
• Organización y complejidad: sistemas organizados.
• Metabolismo: reacciones químicas y transformaciones de energía (anabólicas y catabólicas).
• Sistemas abiertos: intercambio de energía y materia con el exterior.
• Homeostasis: mantenimiento del medio interno constante.
• Irritabilidad: capacidad de reaccionar a estímulos.
• Reproducción: producir descendientes similares.
• Crecimiento y desarrollo: cambios a lo largo de la vida.
• Evolución y adaptación: adquisición de características para adaptarse a nuevos requerimientos.
• Autopoyesis: capacidad de generar componentes propios a partir de los preexistentes.
• No todos los seres vivos necesitan oxígeno (anaerobiosis).
• Los seres vivos no requieren necesariamente de dos células, se dividen por fisión binaria.

Clasificación y Agrupamiento de los Seres Vivos (Reinos)

• Monera: procariotas, unicelulares, autótrofos/heterótrofos, pared celular de peptidoglicano (bacterias y algas azules).
• Protista: eucariotas, unicelulares (protozoarios), autótrofos/heterótrofos, sin pared celular (protozoos crisófitos).
• Hongos (Fungi): eucariotas, unicelulares (levaduras)/pluricelulares, heterótrofos, pared celular de quitina (mohos, hongos verdaderos).
• Vegetales: eucariotas, pluricelulares, autótrofos, pared celular de celulosa (algas y plantas).
• Animal: eucariotas, pluricelulares, heterótrofos, sin pared celular (metazoos).
• Los reinos se subdividen en taxones, como el Filum en el reino animal.
• Filum: cordados, artrópodos, nematodos, moluscos.
• Clase: mamíferos, aves y reptiles.
• Orden: primates.
• Familia: homínidos.
• Género: homo.
• Especie: homo sapiens.

Organización Molecular de las Células

• La materia viva está compuesta por una combinación de elementos químicos, principalmente CHONPS en las biomoléculas.
• Clasificación según grupos funcionales: hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos (orgánicos).
• Desempeñan la misma función en diferentes organismos.
• Los componentes químicos de la célula se dividen en orgánicos e inorgánicos (agua y minerales).
• Los tejidos y organismos están compuestos por bloques de células, las cuales están formadas por bloques de moléculas.
• Las células contienen 75-85% de agua y 2-3% de sales inorgánicas.
• La mayoría de las estructuras celulares contienen lípidos y polímeros.
• Existen tres tipos de polímeros: ácidos nucleicos, polisacáridos (hidratos de carbono) y proteínas (polipéptidos).

Agua (Inorgánico)

• Componente más abundante en los tejidos.
• Actúa como solvente y medio de dispersión coloidal.
• Indispensable para la actividad metabólica.
• Interviene en la eliminación de sustancias.
• Absorbe calor, evitando cambios drásticos de temperatura.
• Se encuentra en dos fracciones en la célula:
  • Agua libre (95%): solvente y dispersante.
  • Agua ligada (5%): unida laxamente a otras moléculas.

Minerales (Inorgánico)

• Sales:
  • La concentración de iones es distinta en el interior y exterior de la célula
  • Interior: alta concentración de cationes K+ y Mg2+
  • Exterior: se encuentra el Na+ y el CI-
• La concentración de iones sodio, potasio, cloruro, calcio y magnesio es diferente es en liquido extracelular que en el interior de la célula y se mantiene cte. gracias a la existencia de un gradiente electroquímico mantenido por las bombas y canales presente en la membrana plasmática
• Los aniones predominantes en las células son el fosfato y el bicarbonato que utilizan el mecanismo de buffer para mantener el PH cte.
• El ATP es la principal fuente de energía para los procesos vitales de la célula ya que su función es almacenar energía para las actividades básicas de las células.
• No ionizados: el calcio como cristales en huesos y dientes y el hierro en la hemoglobina

Ácidos Nucleicos (Orgánico)

• Macromoléculas hidrofóbicas con hidratos de carbono (pentosas), bases nitrogenadas (purinas y pirimidinas) y ácido fosfórico.
• Los ácidos nucleicos son nucleótidos ligados por uniones fosfodiéster con un eje de pentosas y fosfatos.
• Los nucleósidos se forman al combinarse pentosas + bases (adenina + ribosa = adenosina).
• Formación: grupo fosfato + base nitrogenada + azúcar (adenina monofosfato AMP)
• Funciones:
  • Transmisión de características hereditarias y dirección de la síntesis de proteínas.
  • Actuar como segundos mensajeros (AMPc cíclico).
  • Actuar como coenzimas (NAD y FAD).
  • Transmisión de información desde el exterior al interior de la célula (GTP).
  • Intervención en la agregación plaquetaria (ADP).
  • Regular la vasodilatación (adenosina).
  • Ser efectores alostéricos.
• Los virus solo contienen ADN o ARN y Los seres vivos constituyen 2 tipos de ácidos nucleicos:
• Tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico)
  • Constituye el depósito y codifica la información genética para sintetizar proteínas.
  • La información se copia o transcribe en moléculas de ARN mensajero.
  • En células superiores, el ADN se encuentra en el núcleo integrando los cromosomas.
  • La información genética está acumulada en la secuencia lineal de cuatro bases (A-adenina, T-timina, G-guanina, C-citocina) y (adenina y guanina son bases púricas y la citosina y timina son bases pirimidínicas).
  • En el ADN, la cantidad de A=T, C=G y A+G= C+T, creando pares posibles: AT, TA, CG y GC.
  • Doble hélice con bases en el interior y azúcar y fosfato en el exterior.
  • Formación de dos surcos.
  • Dos cadenas polinucleotídicas antiparalelas y complementarias unidas por puentes de hidrógeno.
  • Replicación o duplicación del ADN a partir de una molécula original, proceso llevado a cabo por el ADN polimerasalo y que ocurren en procariotas (citoplasma) y eucariotas (adentro del núcleo).
  • Replicación es semiconsevativa, con cadenas de la doble hélice separándose y sirviendo como molde para la síntesis.
  • ARN (ácido ribonucleico).
  • La transcripción es el primer paso en la síntesis de proteínas, transfiriendo información del ADN a una molécula de ARN.
  • Se localiza tanto en el núcleo como en el citoplasma.
  • La síntesis proteica también se conoce como traducción del ARN.
  • Está formada por una sola cadena de nucleótidos.
  • Clases de ARN: las bases del ARN que dan lugar a puentes de hidrogeno son A-U y C-G..
  • (adenina y guanina son púricas y citosina e uracilo son pirimidínicas)
  • a) ARN mensajero: copia complementaria de la cadena codificadora del ADN. Contiene información para la formación de proteínas en la traducción. -Procariotes: policistrónico, ARNm sintetiza diferentes proteínas, no tiene exones ni intrones, ni CAP ni Poli A que evitan que las enzimas puedan destruir el ARNm. -Eucariotes: es monocistronico, tiene información para la síntesis de una sola proteína, tiene exones e intrones, CAP y poli A b) ARN ribosómico: (50% son proteínas) y proporciona sosten molecular para las reacciones químicas que dan lugar a la síntesis proteica. c) ARN transferencia: lleva los aa al ribosoma
• La molecula de ARN puede aparearse generando así una estructura semejante al ADN
• Traducción: es el segundo paso para la síntesis proteica que a partir de la información en el ARN sintetiza una proteína que será postranscripcional en eucariotas y cotranscripcional llevado en varias etapas, ocurriendo en el ribosoma
• Para la traducción se usa el código genético donde la correspondencia de nucleótidos y aminoácidos se hace mediante codones.
• Un aminoácido es codificado por varios los codones (existen 64 codones para codificar 20 aa) por eso es un código genético degenerado.
• El codón de inicio AUG codifica la metionina y UAA, UAG, UGA son los que establecen la terminación de la traducción.

Proteínas (Orgánico)

• Macromoléculas abundantes con aa en uniones peptidicas (NHCO), las cuales tienen carácter anfóterico
• aa= unión de carbono a un grupo carboxilo que también se une a un residuo.
• Las combinaciones de aa son: 2: dipeptido 3: tripeptido Pocos aa: oligopeptidos Muchos aa: polipéptidos
• La función es dada por: el traslado de aa dentro y fuera, la reserva, la enzimatica
• Existen proteínas conjugadas unidas a porciones no proteicas, como: glucoproteinas, nucleoproteinas, lipoproteinas, cromoproteinas etc
• Niveles de organización estructural: Estructura: primaria, secundaria, terciaria, cuaternaria
  1. Estructura primaria: secuencia de aa y codificada por el código genético.
  2. Estructura secundaria: es como se organizan las proteinas
  3. Estructura terciaria: hay proteinas fibrosas o dinamicas
• Proteínas con estructuras terciarias proteínas fibrosas o mecánica estructural: son las hélices a, queratina para la protección y colágeno para el soporte/elasticidad proteínas globulares o dinámicas: hélice a como b o una combinación de ambas, histona para la regulación génica, hemoglobina para el transporte, inmunoglobulina para la defensa del organismo contra infecciones, etc

4. Estructura cuaternaria: combinación de 2 o más polipéptidos originando moléc complejos

• Disposición estructural depende de unionas químicas covalentes o no covalentes.

• Uniones no covalentes:

   Puentes de hidrogeno, unión iónica, repelen el agua haciendo que la
   estructura repela la misma, van de walls.
  

• Enzimas: catalizan las acciones químicas como: la síntesis y degradación de sustacias

• Las enzimas E son lugares denominadas sitios activos a los quese une el sustrato, es la acción que realiza la enzima, el sustrato es modificado químicamente y se convierte en uno o más productos.

• Tipos de inhibidores Competitiva No competitiva

• El complejo de ES se desdobla en el producto y la enzima queda libre para actuar sobre un nuevo sustrato.

Lípidos (orgánico)

• Insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos.
• Funciones: Reserva, estructura y hormonas
• Clases:
  • Glicéridos son insolubles -Glicerofosfolipidos o fosfolípidos forma bacapas
  • Esfingolípidos o esfingomielina Forma bicapas

Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno

• Esteroides: más difundido es el colesterol (esterol) se encuentra en las membranas y en otras partes de las células adentro como afuera. Transporta en la sangre unido a lipoproteínas que son:
• LDL: transporta colesterol del hígado a la célula
• HDL: transporta colesterol de la célula al hígado
• Poliprenoides: se encuentra una molecula en el retículo endoplasmático que incorpora oligosacáridos a los polipéptidos para formar glicoproteínas.

Hidratos de carbono

• Los hidratos de carbono se definen Compuestos por carbono, hidrogeno y oxigeno
• Funciones energía son los constituyentes estructurales de las membranas celulares, también se clasifican en: a) MONOSACARIDOS: azucares simples, hay -triosas -tetrosas
  • Son exosas b) DISACARIDOS: azucares formados, están unidos a 2 monómeros de hexosas

C) OLIGOSACÁRIDOS: cadenas que combinan 2 monosacáridos

D) POLISACÁRIDOS: resultan de la combinación uniendo con muchas hexosas.

Evolución

• La evolución es el proceso de cambio en los alelos en una población a lo largo del tiempo, implicando descendencia mediante herencia genética.
• Es el principio que conecta a todos los seres vivos modernos con su ancestro común.

Camino hacia la teoría de la evolución:

• escala de naturaleza: todo existe porque si, ordenado en jerarquías.
• uniforme: lento
• especialidad: producto de la divinidad

Lamarck:

Propuso la progresión de las especies , a partir de que la misma necesite evolucionas , a partir de Campos ambientales Sentimientos interiores leyes de uso y desuso ♥ Selección natural (Darwin) Este cambio lento está basado en que las variantes o modificaciones hereditarias las produce es elefecto de la naturaleza y no el hombre Las variantes hereditarias que aparecen en una población son una cuestión de azar, no las produce el ambiente, sino que se establece de forma aleatoria.

♥ Selección natural (Darwin)-Tipos de selección

1. Natural: proceso producido por la naturaleza
2. Artifical: cría selectiva Características de la selección natural son: las pre existentes variantes, los conejos, el ambiente siempre influye

• Evidencias del proceso- es lo que lleva a la creacion de una nueva especie con el proceso evolutivo
  1. Observación: es el proceso ,que en algunos casos no se puede observar para reconocer el macro cambio
  2. Biogeofrafia: da diferentes cambios espaciales
  3. Homología: conservación de estructuras
  4. Imperfección en la adaptación con cambios del ambiente

Mecanismos en donde se produce evolución

1. Mutaciones: Es un error en la información genética, es decir un cambio en la frecuencia fenotípica lo cual indica un proceso evolutivo y es el principal representante de la variabilidad genética Hay 2 tipos de mutaciones: Somáticas: solo en en las células germinales: en proximas generaciones Las mutaciones son aleatorias

2. Migración - Movimiento de genes de un lugar a otra

3. Deriva génica: son procesos dados en lugares con baja población - cambios de aa al azar, cambios de frecuencia génica. A) Selección Natural: hay una evolución en la presión de la naturaleza, sino existiría la varieda en la genética 1) hay distribución en los cromosomas en el meiosis 2) Entrecruzamiento 3) Fecundación B) Concepto de Aptitud: es una capacidad - en un genotipo la eficacia biologíca depende de: Capacidad de sobrevivir De encontrar una pareja Que pueda descender

• Especialización- una nueva especie ocurre cuando, las diferencias en individuos se a) Alopatrica: separación física b)Simpatrica: es la misma tierra
• Hay mecanismos intermedios 1)peripatrica 2)papatrica

La célula

• Es necesaria la microscopía, es decir usar la resolución para individuar las células con una vista mas cercana por medio de a) Microscopio óptico b) Microscopia electrónica - las técnicas llevan a muerte celular
• Fraccionamiento celulas : uso de rayos x
• Tipo de células: Procariotas Eucariotas Vegetal

Estructura de una célula procariota:

• Cápsula : en algunos casos a modo de adhesión
• Flagelo: desplazamiento
• Pared celular: protección y flexibilidad M.plasmática. esta rodeada por pared celular y controla la entrada
• Nucleoide: con el material genético- con info para codificar proteínas
• Los plásmidos son genes extra al adn- y no tiene cotoesqueleto.

M.plasmática

• La célula procariota con forma de tinción:
• Las gram de pared -: son de color rojizo
• Las gram e pared positiva +, se mezclan con colorantes Tipos celular en el mundo A) Moneras B) Enucariotas:

Cel.Eucariotas

• membrana plasmática- una bicapa proteíca
• El núcleo esta cubierto , con adn y con un núcleo definido
• Citoesqueleto- proteínas organizadas a modo de esqueleto, tiene 2 compartimientos - tiene 2 compartimientos
• las organelas, los peroxisomas mitocondrias, ribosomas.

Cel. Procariotas vs Cel.Eucariotas

Procariotas

• Carecen de: envolturas nuclear, adn con proteínas y endomenbranas
• Se lleva a cabo en membrana

Eucariotas

• Los eucariotas poseen un núcleo verdadero
• En eucariontes cada compartimiento está destinado a una función
• los dos utilizan un mismo código genético y una maquinaria similar para sintetizar proteínas.
• la comepeljidad de euca es mayor