Tema 1: Evolución y organización estructural de la célula PDF

Tema 1: Evolución y organización estructural de la célula Módulo I – Biología Celular Biología Celular y Tisular Grado de Fisioterapia Curso académico 2024/2025 VeCristina más alláYunta ...

Tema 1: Evolución y organización estructural de la célula Módulo I – Biología Celular Biología Celular y Tisular Grado de Fisioterapia Curso académico 2024/2025 VeCristina más alláYunta  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o Pregunta fundamental en biología à ¿Qué significa estar vivo? o ¿Cuáles son las propiedades fundamentales que caracterizan a todos los seres vivos y los distinguen de la materia inerte o no viva? © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 2  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o Pregunta fundamental en biología à ¿Qué significa estar vivo? o ¿Cuáles son las propiedades fundamentales que caracterizan a todos los seres vivos y los distinguen de la materia inerte o no viva? o Estas son las preguntas que contesta la teoría celular o Hablamos de ser capaces de crecer, reproducirse, procesar información, comunicarse, responder a estímulos y llevar a cabo una asombrosa variedad de reacciones químicas o Estas habilidades definen la vida © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 3  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o TODOS los organismos vivos están formados por células, de tal manera que ningún organismo puede ser considerado un ser vivo si no está formado por, al menos, UNA CÉLULA o CÉLULA à Unidad fundamental para la organización y funcionamiento del cuerpo y, en última instancia, de la vida (unidad estructural, funcional y genética*) o BIOLOGÍA à Área de conocimiento que se encarga del estudio de la materia viva. o Abarca desde estudios de tipo descriptivos à Estudio de la estructura de seres vivos. o También estudios de tipo funcional à Estudio de los procesos vitales de los organismos. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 4  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o La continua proliferación celular, y su posterior diferenciación en distintos tipos de células dan lugar a cada tejido de nuestro cuerpo. o Una célula inicial resultante de la fecundación à Genera cientos de diversas clases de células, que difieren en contenido, forma, tamaño, color, movilidad y composición de la superficie. o Las células deben ORGANIZARSE à TEJIDOS > ÓRGANOS > APARATOS/SISTEMAS. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 5  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular Biología Celular Biología Tisular Imagen modificada de:. ElaineN. Anatomía y © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 6 fisiología humana. Pearson Education  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular ¿Qué es una célula? © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 7  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular *Destierro de la generación espontánea (Redi no lo logró- s. XVII) La célula es la unidad fisiológica de la vida. Todas las células proceden de células preexistentes. Rudolf Virchow Matthias Scheleiden Tercer principio Primer principio Microscopio La célula es la unidad estructural de la materia viva. electrónico: Theodor Schwann Estudio de los Segundo principio orgánulos Primer microscopio 1590 1665 1673 1831 1838 1839 1858 1860 1932 Louis Pasteur Aceptación rotunda y definitiva de la Robert Hooke Teoría Celular Acuña el término célula. Robert Brown Anton Van Leeuwenhoek Describe el núcleo celular. Pionero en la observación de organismos unicelulares y célula viva. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 8  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 1. Teoría celular o Todos los seres vivos están constituidos por células y sus productos de secreción. o La célula es la unidad estructural y funcional de la materia viva. o Toda célula proviene de otra célula preexistente. Conjunto de estructuras interrelacionadas morfológica y fisiológicamente que integran la menor unidad viva con garantía de supervivencia en su medio Unidad genética ambiente, conteniendo además toda la información necesaria para el control de su propio ciclo y desarrollo, así como la capacidad de transmitir esa información a la siguiente generación celular. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 9  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 2. La célula Poseen vida à Tienen Presentan la capacidad la capacidad de morir de evolucionar Poseen un material genético (sujeto a Son capaces duplicarse cambios) y los medios para usarlo © Copyright Universidad Europea. 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La célula - Clasificación celular o La clasificación más sencilla que podemos realizar es en base a su COMPLEJIDAD: Diferencias entre células procariotas y eucariotas Características PROCARIOTAS EUCARIOTAS Tamaño 1-10 µm 10-100 µm Membrana nuclear NO Sí Nucleolo NO Sí 70 S 80 S Ribosomas (50 S + 30 S) (60 S + 40 S) Sistema de NO Sí endomembranas Mitocondrias NO Sí Cloroplastos NO Sí Respiración Anaerobia / Aerobia Aerobia División Amitosis (Fisión binaria) Mitosis / Meiosis Material genético Proteínas no histonas Histonas © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 15 nque no hay que descartar la posibilidad negativa en estos organismos porque, después de te- tras células cuyas necesidades bioquími- ñirlos con el colorante cristal violeta, son decolorados Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular res a las de las células que conocemos. por disolventes debido a que éstos pueden atravesar la pared celular. La pared celular de las bacterias grampo- sitivas es más gruesa, y consta de una única bicapa lipí- cas: Escherichia coli dica (no hay membrana externa), recubierta de una 2. La célula – Clasificación celular gruesa capa de peptidoglucanos que no pueden atrave- erias típicas más estudiadas por genetis- sar los disolventes. 01 PANIAGUA BIOLOGIA 3 01 29/11/06 12:40 Página 33 Célula procariota Célula eucariota os es la Escherichia coli, un bacilo que El DNA se encuentra mucho más centralizado que en n el tubo digestivo de los mamíferos. los micoplasmas. Es una doble cadena de unos 3 millo- CAPÍTULO 1: ESTUDIO GENERAL DE LA CÉLULA 33 Ribosomas Mesosoma Cápsula Vesícula de Centríolos Retículo Gota de endocitosis Microtúbulos endoplasmático Membrana Lisosoma lípido rugoso externa Peroxisoma Núcleo Complejo de Golgi Espacio Vesícula de periplásmico exocitosis UA BIOLOGIA 3 01 29/11/06 12:40 Página 31 Membrana interna (plasmática) Representa- ca de Esche- CAPÍTULO 1: ESTUDIO GENERAL DE LA CÉLULA 31 Inclusión Invaginación Nucleoide que separa ambas células hijas. (Micrografía de P. Johson. EMIF. University of o de Yáñez A. y colaboradores. Emerging Infectious Diseases, 1999; 5:1.) B: Es- as (flecha). X40 000. (Micrografía de W. Villiger.) C: Klebsiella oxytoca (bacteria de procariotas. A: Mycoplasma penetrans. No se observan orgánulos celulares M. Ivarte. Departamento de Histología, Universidad de Navarra.) D: Microsco- estra numerosas fimbrias (flecha). X20 000. (Micrografía de Indigo Instrumens.) I), el espacio periplásmico (P), la membrana externa (ME) y la cápsula de po- Cianosomas Ribosomas Gránulos Membrana de fosfato Interna Inclusión (plasmática) lipídica Espacio periplásmico Membrana Filamentos plasmática nosomas. X40 000. (Micrografía de Indigo Instrumens.) Mitocondria Ribosomas Retículo endoplasmático liso Glucógeno Figura 1.26. Representación esquemática tridimensional de una célula eucariota. Membrana externa Nucleoide Cápsula D Laminillas fotosintéticas Cloroplasto Retículo Microvellosidades endoplasmático Figura 1.24. Representación de una cianobacteria. Cilios Vacuola rugoso Centríolos Retículo endoplasmático liso Vesículas Lisosomas Zonula rior, es la existencia de un metabolismo fotosintético se- Las células eucariotas suelen ser hasta 1000 veces occludens mejante al de las plantas verdes. Además de la clorofila, más voluminosas que las procariotas (Fig. 1.25). El DNA contienen otro pigmento, la ficobilina, que comprende, a es también unas 1000 veces más abundante, va unido a F su vez, dos pigmentos: ficocianina (azul) y ficoeritrina (ro- unas proteínas denominadas histonas y está encerrado Zonula jo). Separando fracciones por centrifugación, se ha com- en una doble membrana. Ésta constituye una envoltura adherens probado que la clorofila está dentro de unos sáculos nuclear completa que forma parte del sistema de mem- membranosos (laminillas), mientras que la ficobilina se branas interno de la célula, con el que mantiene conexión encuentra en gránulos denominados cianosomas adosa- dos a las membranas. Cianosomas y laminillas pueden en las células recién formadas (Fig. 1.26). En el núcleo se encuentra el nucléolo que es la expresión morfológica de Macula 16 © Copyright realizar la fotosíntesis juntos,Universidad Europea. pero no por separado. Estos Todos los derechos la síntesis de ribosomas.reservados El sistema de membranas celu- adherens pigmentos permiten que estas algas puedan desarrollar- lares alcanza un notable desarrollo y es en él donde se re- B se en condiciones ambientales extremas de temperatura alizan gran parte de las reacciones vitales. Todas las sus-  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 2. La célula – Clasificación celular Célula animal Célula vegetal X Cloroplastos ü Cloroplastos X Pared celular ü Pared celular Pequeñas vacuolas ü Gran vacuola ü Lisosomas X Lisosomas ü ü Centrosoma X Centrosoma 18 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 2. La célula – Clasificación celular 2. La célula – Organización estructural de la célula animal o Membrana plasmática. o Sistema de endomembranas: o Retículo endoplasmático rugoso (RER). o Retículo endoplasmático liso (REL). o Aparato de Golgi. o Vesículas/lisosomas. o Ribosomas. o Mitocondrias. o Citoesqueleto. o Núcleo. o Citosol. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 19  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula ¿Cuál es el origen de la vida y cuándo sucedió? ¿Cómo surgió la célula eucariota? millones de años © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 20  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula Se acepta que su origen fue un fenómeno físico-químico ? (Oparin y Haldane) 1. FORMACIÓN DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS Simulación de las condiciones primitivas Miller y Urey No confirma pero demuestra la posibilidad © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 21  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula 2. FORMACIÓN DE POLÍMEROS Las moléculas orgánicas más importantes para la célula suelen aparecer en forma de polímeros complejos Ejemplo: proteínas y los polinucleótidos (ADN y ARN ) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 22  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula 3. FORMACIÓN DE UNA MEMBRANA CELULAR Modelos de la vida: la membrana como elemento clave Desarrollo de una envuelta que aislara un medio interno de otro externo. Esto tiene muchas ventajas: a) favorece la proximidad de los componentes de las reacciones metabólicas y la eficiencia de la replicación b) promueve el “egoísmo evolutivo” c) se gana independencia respecto a las alteraciones del medio externo favoreciendo la homeostasis interna Las membranas lipídicas se producen fácilmente de forma espontánea a partir de ácidos grasos anfipáticos © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 23  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula 4. APARICIÓN DE AUTORREPLICACIÓN Mundo ARN vs Mundo metabólico a) una molécula con capacidad para replicarse- ARN b) sistemas de reacciones químicas/moléculas 5. INTERACCIONES ENTRE MOLÉCULAS/POLÍMEROS Coperación entre moléculas diferentes (proteínas, ADN, ARN, lípidos y azúcares): formación de complejos y reacciones heterogéneas © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 24  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula 6. CÓDIGO GENÉTICO Secuencia de nucleótidos aminoácido determinado parece arbitrario y es prácticamente universal LUCA (Last Universal Common Ancestor): protocélulas de las que parten todas las células que conocemos hoy © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 25  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Origen y evolución de la célula Teoría de la endosimbiosis Ø Las procariotas son las células más antiguas Ø Existen dos grupos de procariotas Ø Aparición de eucariotas: transición evolutiva, aumenta la complejidad Imagen modificada de: recursostic.education.es ¿cómo y a partir de cual procariota se formó la célula colaboración Bacterias eucariota? LECA Arqueas Last eukaryotic common ancestor Modelos de la formación de LECA Imagen modificada de: mmegias.webs.uvigo.es 26 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Cel. Vegetal, 2ª endosimbiosis: cianobacterias> cloroplastos  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno El entramado de moléculas en el espacio intercelular, sintetizadas y secretadas por las células, en las que estas se embeben, se denomina matriz extracelular La célula es altamente dependiente de la presencia, composición y estabilidad de esa matriz La matriz extracelular y los líquidos extracelulares en el organismo se conocen como medio interno © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados 27  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno ¿Qué es el LIQUIDO EXTRACELULAR (LEC) del organismo? o Es el entorno acuoso que rodea a las células. Líquido intersticial Plasma o Sólo está presente en organismos pluricelulares. o Compuesto mayoritariamente de agua (aprox. 14 L). o Sirve de transición entre el medio externo y el líquido intracelular (LIC) o Se subdivide en à PLASMA - [prot] - y LÍQUIDO INSTERSTICIAL - [prot] - Imagen modificada de:. Silverthon. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Fisiología Humana.Panamericana 28  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno ¿Qué es el LÍQUIDO INTRACELULAR (LIC) del organismo? o Líquido acuoso presente en el interior de las células (citosol). o Formado por à agua (principalmente), proteínas, iones, macromoléculas, etc. o La cantidad es variable dependiendo del tipo celular. o Es de gran importancia para el mantenimiento de la vida celular y mantenimiento del pH, temperatura, osmolaridad, etc. Imagen modificada de:. Silverthon. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Fisiología Humana.Panamericana 29  DISTRIBUCIÓN DESIGUAL DE ELECTROLITOS Y PROTEÍNAS Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno K+ Na + Na + Na+ K+ K+ Esta diferencia en la concentración de iones es de vital importancia para el correcto funcionamiento del © Ganongmuscular, organismo, contracción Fisiología Médica 2016 by McGraw-Hill conducción de la señalGlobal Education nerviosa, Holdings LLC celular, etc. comunicación 30 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular DISTRIBUCIÓN DESIGUAL DE ELECTROLITOS Y PROTEÍNAS 3. Citosol – Medio interno Cambios en osmolaridad del LEC causa un K+ efecto en las células Na+ Na+ Na+ K+ K+ © Ganong Fisiología Médica 2016 by McGraw-Hill Global Education Holdings LLC 6 Internal use OSMOSIS: movimiento de agua tratando de igualar las concentraciones LEC y LIC Crenación Equilibrio Citólisis 32 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados dinámico  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Medio interno y medio celular Agua Componentes químicos del MEDIO CELULAR o Es el componente común a todos los entornos Orgánicos Inorgánicos celulares à extracelular, intracelular e interior de orgánulos. Agua Hidratos de Carbono, proteínas, lípidos o Disolvente donde están disueltas o suspendidas Iones las sustancias necesarias para la existencia de la célula. Sales minerales o La viabilidad celular/organismo depende de las propiedades físico-químicas del agua. 33 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Medio interno y medio celular Agua o Compuesto inorgánico más abundante en el organismo. o Es una molécula POLAR. o FUNCIONES: o Solvente universal. HIDRÖLISIS: la adición de agua provoca la o Transporte de nutrientes. ruptura de los enlaces o Medio para las reacciones bioquímicas o Mantenimiento de la estructura celular. o Regulación de la temperatura. o Lubricación y amortiguación. o Participación en reacciones metabólicas: HIDRÓLISIS, HIDRATACIONES o Su disociación determinará el pH 34 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno o El agua à Componente mayoritario del A menor valor de pH, mayor número de H+ organismo. o El agua, en estado acuoso, presenta una pequeña parte de sus moléculas disociadas. H2O ↔ H3O+ + OH- o El equilibrio de esta disociación à La cantidad de H+ que exista en la solución, nos va a determinar la escala del pH. o Esto va condicionado por el resto de moléculas (ácidos y bases) que se encuentren disueltos en el A mayor valor de pH, menor número de H+ agua. 35 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular 3. Citosol – Medio interno o Una disminución del pH en el organismo (acidosis), o aumento (alcalosis) puede acarrear serios problemas de salud, incluso la muerte. o La regulación del pH en el organismo es posible gracias a la capacidad amortiguadora de diferentes sales presentes en el organismo. o MOLÉCULA TAMPÓN à Moléculas capaces de aceptar o donar H+. o Los amortiguadores fisiológicos principales o moléculas tampón son bicarbonato, ortofosfato y las proteínas 36 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  eja de sus- H+ NH2 NH3 tiene capa- Módulo I – TEMA 1: Evolución y organización celular r que cual- Cualquier molécula capaz de aceptar un ion hidrógeno se ás que un define como una base. Los ácidos y las bases existen en 3. Citosol – Medio interno estructura pares, o parejas. Cuando el ácido pierde un protón (como eracciones cuando el ácido acético dona un ion hidrógeno), se forma uido matriz una base (en este caso, ion acetato), denominada la base con- oluble de la jugada del ácido. De manera similar, cuando una base (como materiales o En un base grupoa— esta NH2) capacidad acepta un de ceder protón, se o captar forma un ácido (en a célula; es protones, este caso — NH3+), el cual se denomina ácido conjugado de distinguimos: ares; prote- dicha base. Así, el ácido siempre contiene una carga positi- frío o de la va o másÁCIDOS queàsuMolécula base conjugada. capaz de CEDEREl agua es ejemplo de una un protón. molécula anfotérica, o sea, aquella que puede servir como n la célula o BASES ácido o como à Molécula base.* capaz de CAPTAR un protón. nes a vida débiles cos. Recor- H3O — H+ + H2O ^ OH- + H+ agua, con un átomo Acido de hidrógeno pierde un electrón. Molécula Base Consideremos an una capa el ácido acético, ingrediente característico del vinagre, que anfotérica puede sufrir la siguiente reacción descrita como disocia- De manera ción. hidrógeno En la página 51 analizaremos otro importante grupo de ácidos, que moléculas anfotéricas, H.-Q: los aminoácidos. H capacidad Los ácidosH:CC:varían muchoorespecto+ de la H+ facilidad con la H ':0: H el agua, las cual la moléculaHcede un protón. Cuanto más fácil se pierda crementan- el protón, o sea, Acidocuanto menor Ionsea la fuerzaProtón de atracción de la base conjugada acético por su protón, (ion hidrógeno) acetato más fuerte es el ácido. El 37 cloruro © Copyright Universidad de loshidrógeno Europea. Todos Una molécula es un ácido muy fuerte que transfiere derechos reservados capaz de liberar (donar) un ion hidrógeno se con rapidez su protón a las moléculas de agua cuando se Tema 1: Evolución y organización estructural de la célula Módulo I – Biología Celular Biología Celular y Tisular Grado de Fisioterapia Curso académico 2024/2025 Ve másYunta Cristina allá Yanes