Tema 1: La Célula - Biología - Universidad Alfonso X el Sabio (UAX) - 2023 - PDF

TEMA 1 COORDINADORA: PROF. DRA. M. ENCARNACIÓN FERNÁNDEZ CONTRERAS © 2023 UAX  LA CÉLULA 1. INTRODUCCIÓN 2. TEORÍA CELULAR ANTECEDENTES...

TEMA 1 COORDINADORA: PROF. DRA. M. ENCARNACIÓN FERNÁNDEZ CONTRERAS © 2023 UAX  LA CÉLULA 1. INTRODUCCIÓN 2. TEORÍA CELULAR ANTECEDENTES TEORÍA CELULAR CONCLUSIÓN Y DEFINICIÓN DE CÉLULA 3. ORIGEN DE LA VIDA. EVOLUCIÓN CELULAR ORIGEN DE LA VIDA EVOLUCIÓN DE LA CÉLULA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA 4. DIVERSIDAD CELULAR 5. CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA ESTRUCTURA GENERAL DE LA CÉLULA EUCARIOTA DIFERENCIAS ENTRE LAS CÉLULAS EUCARIOTA Y PROCARIOTA GRADO EN ENFERMERÍA  LA CÉLULA 6. SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN: TAXONOMÍA TAXONOMÍA: DEFINICIÓN TAXONES SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN NOMENCLATURA 7. NIVELES DE ORGANIZACIÓN ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS DE ÁTOMOS A ORGANISMOS TEJIDOS. DEFINICIÓN Y TIPOS GRADO EN ENFERMERÍA GRADO EN ENFERMERÍA  LOS PRIMEROS MICROSCOPISTAS Robert Hooke (1635-1703) Usando microscopios compuestos, describió los hongos filamentosos. En 1664 publica su obra Micrographia, donde emplea el término “célula” por primera vez. 5 GRADO EN ENFERMERÍA  PRIMEROS MICROSCOPISTAS: R. HOOKE GRADO EN ENFERMERÍA  PRIMEROS MICROSCOPISTAS Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) Descubridor del microscopio simple: Constaba de una sola lente, pero con una resolución de 270 aumentos, mucho mayor que la de los anteriores Primera descripción del mundo microbiano: Animálculos (animales diminutos). Observaciones de protozoos, algas , bacterias del agua, heno, sarro dental,... 1677: Descubrimiento de los espermatozoides 1682: En una carta a R. Hook describe una estructura en el interior de los glóbulos rojos de Jan Verkolje - www.rijksmuseum.nl https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3946892 la sangre de un pez, aunque no le dio nombre. El núcleo como tal lo describe R.Brown en 1831. 7 GRADO EN ENFERMERÍA  PRIMEROS MICROSCOPISTAS: A. V. LEEUWENHOEK https://rijksmuseumboerhaave.nl/media/images/7017.width-500.jpg https://www.investigacionyciencia.es/files/20565.jpg Primitivo microscopio de Anton van Dibujos de bacterias por Leeuwenhoek, Leeuwenhoek, compuesto por dos publicados en 1864. A, C, F y G, formas lupas combinadas. (Mº. de Historia de las Ciencias bacilares; E, formas esféricas (cocos); H, Naturales. Leyden) grupos de cocos. 6 GRADO EN ENFERMERÍA  DESCUBRIMIENTOS POSTERIORES: ESTRUCTURAS CELULARES 1838-1846: Jan Evangelista Purkinje y Hugo van Mohl definen de forma independiente el protoplasma (contenido interior de la célula, exceptuando el núcleo) 1831: Robert Brown describe el núcleo, al que identifica como la parte más importante de la célula 1835-1836: Rudolph Wagner y Gabriel Gustaf Valentin documentan las primeras observaciones directas del nucleolo. 1879: Walther Flemming descubre un material nuclear muy basófilo al que denomina cromatina. Describe también el proceso de división celular y acuña el término mitosis. 1885: Camillo Golgi descubre el orgánulo celular que lleva su nombre 1898: Carl Benda descubre las mitocondrias. 1899: Charles Ernest Overton propone la existencia de una fina capa de lípidos que separa el protoplasma del medio externo. 1932: Aparición del microscopio electrónico. Permite el estudio de la ultraestructura celular. GRADO EN ENFERMERÍA  DESCUBRIMIENTOS POSTERIORES: ESTRUCTURAS CELULARES Cromosomas en una célula de glándula salival de Walther Flemming una larva de Chironomus. (1843-1905) Ilustración de W. Flemming en su libro Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung (1882) https://es.wikipedia.org/wiki/Walther_Flemming GRADO EN ENFERMERÍA  DESCUBRIMIENTOS POSTERIORES: ESTRUCTURAS CELULARES https://histologyguide.com/EM-view/EM-001-cell-structures/01-photo-1.html?x=1842&y=2023&z=13.8&page=2 Imágenes de microscopía electrónica. La imagen izquierda está coloreada GRADO EN ENFERMERÍA GRADO EN ENFERMERÍA  ANTECEDENTES Enunciada por M.J. Schleiden y T. Schwann, aunque otros investigadores como L. Oken (1805), R.J.H. Dutrochet (1824) y G.G. Valentin (1834), ya habían propuesto, de forma https://es.wikipedia.org/wiki/Rudolf_Virchow independiente a la célula como unidad básica de la vida. 1837. J. E. Purkinje propone que tanto los tejidos animales como los vegetales están formados por células. 1838-1839. Matthias Jacob Schleiden, (botánico) y Theodor. Schwann (fisiólogo), enuncian el primer axioma de la teoría: Todos los organismos están compuestos de una o más células. Rudolph Virchow 1856. Rudolf L. K, Virchow postula que la célula es la forma (1821 - 1902) más simple de manifestación viva y una unidad orgánica indivisible. GRADO EN ENFERMERÍA  TEORÍA CELULAR TÉORÍA CELULAR: PRINCIPIOS BÁSICOS 1. Todos los organismos están compuestos de una o más células 2. La célula es la unidad básica de estructura y organización en los organismos. 3. Las células solo pueden originarse por división de una célula preexistente. https://es.wikipedia.org/wiki/Teoría_celular Theodor Schwann Matthias Jacob Schleiden (1810 - 1882) (1804 - 1881) GRADO EN ENFERMERÍA  TEORÍA CELULAR TÉORÍA CELULAR: CONCLUSIÓN 1. Todos los organismos están compuestos de una o más células 2. Las reacciones químicas y biosintéticas de los organismos se producen dentro de las células 3. Las células solo pueden originarse por división de una célula preexistente 4. Las células contienen la información hereditaria que define sus características, y esta información pasa de células progenitoras a células hijas. UNIDAD MORFOLÓGICA UNIDAD FISIOLÓGICA Todos los organismos vivos están constituidos La célula puede realizar todos los procesos por una o más células: necesarios para la vida: Organismos unicelulares: Células únicas Capacidad de expresión genética según su Organismos pluricelulares: Las células son programa unidades funcionales Crecimiento y proliferación (ciclo celular) Autorregulación (diferenciación y apoptosis) Obtención y utilización de energía (cadena respiratoria) Nutrición y metabolismo Movimiento Respuesta a estímulos (señalización) GRADO EN ENFERMERÍA  TEORÍA CELULAR DEFINICIÓN DE CÉLULA Unidad estructural y funcional capaz de manifestar las propiedades del ser vivo GRADO EN ENFERMERÍA  ORIGEN DE LA VIDA EVOLUCIÓN CELULAR GRADO EN ENFERMERÍA  Estamos hechos del mismo material que las estrellas. Harlow Shapley, 1929 GRADO EN ENFERMERÍA https://www.meteored.com.ar/noticias/ciencia/somos-polvo-de-estrellas-el-origen-y-la-verdad-sobre-esta-frase-carl-sagan-stardust.html  ORIGEN DE LA VIDA HIPÓTESIS Transformación de moléculas inorgánicas en orgánicas Aparición de macromoléculas complejas (biomoléculas) Aparición de biomoléculas capaces de autorreplicarse→Ácidos nucleicos Asociación de biomoléculas →Primeros organismos capaces de multiplicarse GRADO EN ENFERMERÍA  ORIGEN DE LA VIDA 1924-1929. Aleksandr Oparin y John B.S. Haldane: De forma independiente, proponen que las primeras macromoléculas y seres vivos se originan a partir de un “caldo primordial”. https://evolucionyneurociencias.blogspot.com/2013/04/la-vida- https://es.wikipedia.org/wiki/Aleksandr_Oparin y-obra-de-jbs-haldane.html Aleksandr Oparin John B.S. Haldane (1894 - 1980) (1899 - 1964) GRADO EN ENFERMERÍA  ORIGEN DE LA VIDA 1953. Experimento de Miller y Urey Curtis H., Barnes NS y col. Invitación a la Biología en contexto social. 7ª Ed. Panamericana 2016 Realizado por Stanley L. Miller y Harold C. Urey en la Universidad de Chicago. Primera demostración de la teoría de Oparin y Haldane https://www.biografiasyvidas.com/biografia/u/urey.html https://es.wikipedia.org/wiki/Stanley_Miller Stanley Lloyd Miller Harold Clayton Urey (1930 - 2007) (1893 - 1981) GRADO EN ENFERMERÍA  ORIGEN DE LA VIDA Experimento de Miller y Urey Hipótesis de Miller: La atmósfera de la Tierra primitiva tenía condiciones reductoras: Presencia de metano (CH4), monóxido de carbono (CO), ácido sulfhídrico (H2S) y amoniaco (NH3) Ausencia de oxígeno molecular (O2) Curtis H., Barnes NS y col. Invitación a la Biología en contexto social. 7ª Ed. GRADO EN ENFERMERÍA Panamericana 2016  ORIGEN DE LA VIDA Experimento de Miller y Urey 1. Ebullición de agua 2. Refrigeración→Condensación 3. Adición de CH4 + NH3 + H2…= Condiciones reductoras 4. Descargas eléctricas →Simulación de tormentas (energía aportada por los rayos) 5. Resultado: Obtención de moléculas orgánicas y pequeñas cantidades de aminoácidos simples (ej.: glicina - C2H5NO2- y alanina -C3H7NO2-) 6. Conclusión: Las primeras moléculas orgánicas se formaron espontáneamente en condiciones reductoras, a partir de compuestos inorgánicos. Curtis H., Barnes NS y col. Invitación a la Biología en contexto social. 7ª Ed. GRADO EN ENFERMERÍA Panamericana 2016  ORIGEN DE LA VIDA Experimento de Miller y Urey Variando las concentraciones de los gases y manteniendo las condiciones reductoras, otros investigadores consiguieron otros aminoácidos (ácido glutámico -C5H9NO4-) y moléculas orgánicas (ácido fórmico -CH2O2-, ácido láctico -C3H6O3-…) con este mismo experimento. GRADO EN ENFERMERÍA  ORIGEN DE LA VIDA Juan Óró i Florensa 1959: Descubrimiento de la síntesis de adenina a partir de ácido cianhídrico Precursor de la teoría de la Panspermia →La vida pudo originarse en el espacio exterior y llegar a la Tierra primitiva en los cometas que impactaron sobre ella. https://es.wikipedia.org/wiki/Juan_Oró Juan Oró i Florensa (1923-2004) GRADO EN ENFERMERÍA ORIGEN DE LA VIDA Curtis H., Barnes NS y col. Invitación a la Biología en contexto social. 7ª Ed. Panamericana 2016 GRADO EN ENFERMERÍA  ORIGEN DE LA VIDA Sidney W. Fox 1958: Obtención de unas estructuras formadas por una membrana protéica a las que llama microesferas proteinoides en un experimento similar al de Miller y Urey https://es.wikipedia.org/wiki/Sidney_W._Fox Curtis H., Barnes NS y col. Invitación a la Biología en contexto social. 7ª Ed. Sidney Walter Fox Panamericana 2016 (1912-1998) GRADO EN ENFERMERÍA  ORIGEN DE LA VIDA Jack William Szostak (Nobel de Medicina 2009) 2008: Creación de un modelo de protocélula con una membrana formada por una bicapa de ácidos grasos, capaz de almacenar material genético. https://metode.es/wp-content/uploads/2017/04/31-92-szostak.jpg Modelo de una protocélula de Szostak (modificado de Mansy SS. y col. De Juan Herrero J y col. Biología celular. Conceptos esenciales. Panamericana 2021 Jack W Szostak GRADO EN ENFERMERÍA  EVOLUCIÓN DE LA CÉLULA Proceso dinámico que modifica las propiedades de las células de los organismos→ →Adaptación gradual de las especies vivas a su medio ambiente Todas las células actuales proceden de una célula ancestral común (LUCA, last universal common ancestor), que existió hace unos 3,5-3,8 miles de millones de años Mutaciones→DIVERSIFICACIÓN https://www.eulixe.com/articulo/actualidad/luca-el-primer-ancestro-comun- universal/20190107100030009878.html GRADO EN ENFERMERÍA  TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA https://es.wikipedia.org/wiki/Lynn_Margulis Curtis H., Barnes NS y col. Invitación a la Biología en contexto social. 7ª Ed. Panamericana 2016 Lynn Margulis (1938-2011) Propone que las células eucariotas aparecieron como consecuencia de la incorporación simbiótica de diversas células procariotas. (Endosimbiosis seriada; explicación en figura) GRADO EN ENFERMERÍA GRADO EN ENFERMERÍA  DIVERSIDAD CELULAR 1. TAMAÑO Curtis H., Barnes NS y col. Invitación a la Biología en contexto social. 7ª Ed. Panamericana 2016 (Adaptado) GRADO EN ENFERMERÍA  DIVERSIDAD CELULAR: TAMAÑO https://www.aparicifarmacia.com/tamano-de-los-virus/ GRADO EN ENFERMERÍA  DIVERSIDAD CELULAR: TAMAÑO https://es.dreamstime.com/comparación-de-tamaños-glóbulos-del-virus-y-la-bacteria-ejemplo-d-una-entre-vih-e-tamaño-coli-image142628259 GRADO EN ENFERMERÍA  DIVERSIDAD CELULAR: TAMAÑO 1. TAMAÑO (ESTRUCTURAS CELULARES) GRADO EN ENFERMERÍA  DIVERSIDAD CELULAR 2. FORMA https://es.wikipedia.org/wiki/Anabaena GRADO EN ENFERMERÍA  DIVERSIDAD CELULAR 3. METABOLISMO FUENTE DE ENERGÍA LUZ Fotótrofos C. QUÍMICOS Quimiótrofos FUENTE DE CARBONO INORGÁNICA Autótrofos ORGÁNICA Heterótrofos GRADO EN ENFERMERÍA  DIVERSIDAD CELULAR: METABOLISMO CATEGORÍAS: E+C FUENTE E FUENTE C CATEGORÍA Fotóautótrofos LUZ CO2 (Bacterias fotosintéticas) Fotoheterótrofos LUZ ORGÁNICA (Bacterias rojas y verdes) QUÍMICA (Oxidación NH4+, NO2-, H2, Quimioautótrofos =Quimiolitotrofos CO2 formas reducidas de S (Sulfobacterias) –SH2, S, S2O3–2 –...) QUÍMICA* ORGÁNICA* Quimioheterótrofos (Metabolismo de c. orgánico) * Puede ser el mismo compuesto GRADO EN ENFERMERÍA  CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA GRADO EN ENFERMERÍA  CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA https://es.dreamstime.com/comparación-de-tamaños-glóbulos-del-virus-y-la-bacteria-ejemplo-d-una-entre-vih-e-tamaño-coli-image142628259 GRADO EN ENFERMERÍA  CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA Procariotas: Evolutivamente anteriores. Material genético carente de envoltura→Nucleoide Eucariotas: Material genético rodeado por una membrana que lo separa del citoplasma→Nucleo Martín A, Béjar V, Gutiérrez JC y col. Microbiología esencial. Ed. Panamericana 2018. (Adaptado) GRADO EN ENFERMERÍA  LA CÉLULA EUCARIOTA CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL Curtis H., Barnes NS y col. Invitación a la Biología en contexto social. 7ª Ed. Panamericana 2016 (Adaptado) GRADO EN ENFERMERÍA  CARACTERÍSTICA EUCARIOTAS PROCARIOTAS Tamaño (µm) 5-30 0,5-5 Forma Muy variada Bastones, esferas, coma, hélice Membrana celular Sí Sí Sí (excepciones: Mycoplasma, Sólo en células vegetales y hongos Pared celular Ureaplasma) Estructura distinta a la bacteriana Composición variable Citoesqueleto Sí No Núcleo Sí. Con membrana nuclear No. Nucleoide sin envoltura nuclear ADN Bicatenario (bc) nuclear en fragmentos (cromosomas), con ADN: Molécula única de ADNbc circular Material genético histonas ARN: Sin intrones ADNbc circular en mitocondrias ARN Con intrones No (excepción: tilacoides en algas Orgánulos Sí unicelulares) 70S Tamaño: 80S Ribosomas Dispersos en el citoplasma→Aspecto En el RER granular Otras estructuras Flagelos más complejos Cápsula, flagelos, fimbrias y pili GRADO EN ENFERMERÍA  SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN TAXONOMÍA GRADO EN ENFERMERÍA  TAXONOMÍA: DEFINICIÓN Clasificación ordenada y jerárquica de la naturaleza, basada en la clasificación y la nomenclatura. Taxón (τάξις: ordenamiento): Grupo de organismos emparentados según criterios científicos Los taxones básicos fueron los reinos: Vegetal: reproducción+crecimiento+nutrición Aristóteles (IV. a. C.) Animal: Idem+percepción+movimiento+deseo Animalia Carlos Linneo (1758) Vegetabilia Lapides (mineral) GRADO EN ENFERMERÍA  TAXONOMÍA Y NOMENCLATURA TAXONES Dominio Reino Filo (Phylum) Clase Orden Familia Género Especie https://es.wikipedia.org/wiki/Taxonom%C3%ADa GRADO EN ENFERMERÍA  TAXONOMÍA Y NOMENCLATURA: TAXONES DEFINICIÓN DE LOS TAXONES TAXÓN CRITERIOS DE DEFINICIÓN EJEMPLO Diferencias en las secuencias de ADN, ARNt, ribosomas, Archaea, Bacteria, Dominio estructura de lípidos de membrana y sensibilidad a antibióticos Eukarya (procariotas) Características celulares, requerimientos nutritivos, diferencias Protozoa, Fungi, Plantae, Reino en tejidos… Animalia… Phylum/ División Chordata, Mollusca, Modelo de organización (vegetales) Nematoda… Clase Conjunto de órdenes con características comunes Mammalia, Insecta… Orden Conjunto de familias con características comunes Primates Familia Conjunto de géneros con características similares Hominidae Conjunto de especies con características comunes (algunos Género Homo géneros sólo tienen una) Conjunto de individuos capaces de reproducirse entre sí y dar Especie Homo sapiens descendencia fértil http://academicos.iems.edu.mx/ GRADO EN ENFERMERÍA  NOMENCLATURA Y TAXONOMÍA SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN El descubrimiento de la vida microscópica revolucionó la clasificación de Linneo https://es.wikipedia.org/wiki/Reino_(biología) GRADO EN ENFERMERÍA  TAXONOMÍA Y NOMENCLATURA CLASIFICACIÓN DE R. WHITTAKER (1969) Monera Procariotas Eucariotas unicelulares (protozoos, Protista algas unicelulares y hongos mucosos) Fungi Hongos Plantae Vegetales Animalia Animales GRADO EN ENFERMERÍA  TAXONOMÍA Y NOMENCLATURA CLASIFICACIÓN DE CARL WOESE Basada en el análisis y comparación de secuencias de genes de ARNr: Procariotas: ARNr 16S Eucariotas: ARNr 18S De Juan Herrero J y col. Biología celular. Conceptos esenciales. Panamericana 2021 Martín A, Béjar V, Gutiérrez JC y col. Microbiología esencial. Ed. Panamericana 2018. GRADO EN ENFERMERÍA  TAXONOMÍA Y NOMENCLATURA CLASIFICACIÓN DE M. RUGGIERO (2015) SUPER REINO DOMINIO REINO ARCHAEA Archaea PROKARYOTA BACTERIA Bacteria Protozoa Chromista* EUKARYOTA EUKARYA Fungi Plantae Animalia * Algas GRADO EN ENFERMERÍA  TAXONOMÍA Y NOMENCLATURA NOMENCLATURA Se sigue la nomenclatura de Linneo. En latín y cursiva El taxón más informativo es la especie Género: En mayúscula (ej. Clostridium) Especie: Es el “apellido” del género. En cursiva y minúscula (Clostridium tetani) GRADO EN ENFERMERÍA © 2023 UAX  ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS Prats G.: Microbiología y Parasitología médicas. 2ª Ed. 2022. Panamericana GRADO EN ENFERMERÍA  ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS EUCARIOTAS: PROTOZOOS Y METAZOOS PROTOZOOS Eucariotas unicelulares libres, a menudo móviles (amebas, paramecios) METAZOOS Pluricelulares Células eucariotas agrupadas en tejidos (células de similar morfología y función) GRADO EN ENFERMERÍA  DE ÁTOMOS A ORGANISMOS ATÓMICO MOLECULAR CELULAR TISULAR ORGÁNICO DE SISTEMAS DE ORGANISMOS GRADO EN ENFERMERÍA  TEJIDOS: DEFINICIÓN Y TIPOS TEJIDO Asociación de células del mismo origen embrionario que poseen la misma función TEJIDOS BÁSICOS Epitelial: Reviste las superficies y cavidades corporales y forma glándulas. Conjuntivo: Sustenta a los otros tejidos. Muscular: Formado por células con capacidad contráctil; responsable del movimiento Nervioso: Recibe, transmite e integra información del medio externo e interno para controlar las actividades del organismo. GRADO EN ENFERMERÍA  TEJIDOS: DEFINICIÓN Y TIPOS Tejido epitelial Reviste las superficies y cavidades corporales y forma glándulas. Epitelio digestivo Piel https://histologyguide.com/ GRADO EN ENFERMERÍA  TEJIDOS: DEFINICIÓN Y TIPOS Tejido conjuntivo Sustenta a los otros tejidos. https://histologyguide.com/ GRADO EN ENFERMERÍA  TEJIDOS: DEFINICIÓN Y TIPOS Tejido muscular Formado por células con capacidad contráctil; responsable del movimiento Músculo esquelético Músculo cardiaco https://histologyguide.com/slidebox/04-muscle-tissue.html GRADO EN ENFERMERÍA  TEJIDOS: DEFINICIÓN Y TIPOS Tejido nervioso Recibe, transmite e integra información del medio externo e interno para controlar las actividades del organismo. Cerebro https://histologyguide.com/slideview/MHS- 284-brain/06-slide-1.html GRADO EN ENFERMERÍA