Tema Vb): LA CÉLULA EUCARIOTA Descubrimiento y Teoría Celular Técnicas citológicas Características generales Estruct

1. Tema Vb): LA CÉLULA EUCARIOTA Descubrimiento y Teoría Celular Técnicas citológicas Características generales Estructura y función: Membrana Citoplasma Núcleo

2. Pared celular Membrana (glucocáliz) hialoplasma microfilamentos citoesqueleto filamentos intermedios sin membrana microtúbulos centríolos y cilios y flagelos ribosomas Citoplasma centrosoma retículo endoplasmático aparato de Golgi lisosomas con membrana vacuolas peroxisomas mitocondrias plastos (cloroplastos)

3. Núcleo celular: membrana nuclear Interfásico nucleoplasma nucléolo cromatina En división: cromosomas

4. La célula • Teoría Celular • Todos los organismos están compuestos por una o más células • La célula es la unidad anatómica, fisiológica y genética de los seres vivos.

5. Microscopía El ojo humano tiene un poder de resolución de 0,1 mm. Óptico (hasta 2000X): poder de resolución 0,2 μm. Manipulación: Fijación, inclusión (ceras, criostatos, ...), microtomos, tinción definitiva y montaje. Tipos: microscopios de contraste de fases, microscopía de fluorescencia, ... Microscopio electrónico (hasta 2.000.000X): la fuente no es luz como en el óptico, sino un haz de electrones. Manipulación: ver óptico. Tipos: M. E. de transmisión, de barrido, de efecto túnel y de fuerza atómica. Técnicas citológicas I

6. Técnicas citológicas II • Cultivo in vitro. • Técnicas inmunocitoquímicas: anticuerpos y marcadores fluorescentes. • Fraccionamiento: • Cultivo o muestra • Homogeneización: trituración, acción con detergentes, ... • Centrifugación y ultracentrifugación (S: Svedberg)

7. Tamaño: vegetales (20 a 50 μm) > animales (10 a 20 μm) > bacterias (5 μm). Existen excepciones, yema de huevo, algunas neuronas, micoplasmas. Forma: las células libres son normalmente esféricas. En estado natural dependen de las presiones ejercidas por las células colindantes y fundamentalmente de la función. Los microorganismos unicelulares tienen una gran variedad de formas. • Organización celular: • Procariótica: sin núcleo y sin orgánulos membranosos. Moneras. • Eucariótica: en el resto de los seres vivos. La célula. Características

8. La célula eucariótica. Estructura general

9. Composición química: varía de unas células a otras e incluso entre la cara interna y externa. Generalidades: • Lípidos: fosfolípidos, colesterol y glucolípidos. • Todos anfipáticos. • Proteínas: dominio transmembrana. • Glúcidos: oligosacáridos (glucolípidos y glucoproteínas). • Iones y agua. 90% Estructura: Robertson, 1959 “sandwich”. Unidad de membrana. Dawson y Danielli sitúan las proteínas al exterior en sendas capas. Singer y Nicolson, 1971 “modelo del mosaico fluido”. Membrana plasmática

10. Fluidez: debido a los lípidos según la longitud de los ácidos grasos y la cantidad de dobles enlaces (saturación). Desplazamiento lateral, giratorio y por el proceso de “flip-flop”. El colesterol interfiere entre las cadenas de ácidos grasos produciendo rigidez e impidiendo la agregación y consiguiente solidificación. • Proteínas: • Intrínsecas o integrales (70%): transmembrana. Polaridad de las cadenas. Muchas son glucoproteínas. • Extrínsecas o periféricas: hidrosolubles; unidas levemente a las unidades lipídicas. Membrana plasmática. Características

11. La membrana plasmática I

12. Estructural: aísla del medio. Gran elasticidad. Autosellado. Puede presentar deformaciones temporales (seudópodos) y permanentes (cilios y flagelos, microvellosidades, ...) Intercambio de sustancias (siguiente diapositiva) Transferencia de información: funciones de relación. Señales hidrosolubles y liposolubles (receptores de membrana y proteínas de transporte, transducción). Secreción. Identidad celular: proteínas de histocompatibilidad. Marcadores de membrana responsables de la unión de virus, toxinas, ... Adhesión celular: más adelante. Membrana plasmática. Funciones

13. Membrana. Intercambio de sustancias I • Transporte: • Pasivo (no requiere energía, diferencia de concentración o de carga): • Ósmosis • Difusión : • simple: sustancias de bajo peso molecular (O2, CO2, ...) o lipófilas. • mediada: requieren la acción de proteínas que reconocen las sustancias específicamente. Se utiliza para moléculas de pequeño tamaño (aminoácidos, azúcares sencillos, iones, ...). Pueden ser de dos tipos: permeasas y proteínas de canal.

14. La membrana plasmática II

15. La membrana plasmática II

16. La membrana plasmática II

17. Membrana. Intercambio de sustancias II

18. La membrana plasmática II

19. La membrana plasmática II

20. Funciones de las vesículas • Adquisición de nutrientes de gran tamaño. • Almacenamiento de sustancias de reserva. • Incorporación de toxinas, virus, bacterias, células viejas o lesionadas y restos celulares. • Transcitosis. • Defecación celular. • Secreción. • Regeneración de membranas. La membrana plasmática II

21. Unión de las células entre sí o entre la célula y la matriz extracelular. Tienen importancia para funcionamiento de tejidos, desarrollo embrionario, coagulación, etc. Existen muchas proteínas pero las más significativas son las integrinas y las cadherinas, selectinas y homólogas a inmunoglobinas. Se unen al citoesqueleto y a la matriz. Uniones de oclusión o estancas: entre las dos membranas. Intestino. Bandas de adhesión. actina Uniones celulares: Uniones de anclaje: Desmosomas Hemidesmosomas. Uniones comunicantes: plasmodesmos o uniones tipo “gap” Membrana plasmática. Uniones celulares.

22. La membrana plasmática II

23. Glucocáliz

24. Pared celular.Sólo en células vegetales.

25. Medio interno de la célula donde se hallan inmersos todos los orgánulos. Composición: fundamentalmente H2O (85%) como disolvente y todas las demás biomoléculas (orgánicas e inorgánicas) disueltas o en suspensión. La distribución es heterogénea; fases de sol y gel. • Se han detectado dos estructuras: • Estructuras granulares: generalmente como almacén de sustancias lipídicas, polisacáridos (glucógeno), etc. • Estructuras fibrosas: citoesqueleto. Hialoplasma o citosol

26. Citoesqueleto

27. Citoesqueleto:

28. Centríolos

29. Cilios y flagelos

30. Ribosomas

31. Retículo endoplasmático

32. Aparato de Golgi

33. Descrito por Camilo Golgi en 1898. Técnicas especiales (artefactos). Estructura: sáculos aplanados (4 o 5 unidades) y vesículas. Dictiosoma: cada grupo de sáculos apilados. El número de dictiosomas varía de unas células a otras. Abundan en células secretoras. Cara “cis” próxima al RER y cara “trans” más cercana al exterior de la célula. • Funciones: • fabricación de polisacáridos (hemicelulosa, pectinas, etc.). • se realiza o completa la glucosilación de lípidos y proteínas (proceden del RER que entran por la cara cis) que se liberan (por la cara trans) dentro o en la membrana de vesículas. • sulfatación y fosforilación de glúcidos. • selección, clasificación y distribución de proteínas. • reciclado de proteínas que no son de secreción, de aquellas que son del RER que deben recuperarse. Ruta de retorno. • renovación y mantenimiento de las membranas. • formación del fragmoplasto en la división celular de células vegetales. Aparato de Golgi

34. Relaciones núcleo, ribosomas, retículo endoplasmático y aparato de Golgi...

35. Lisosomas

36. Vacuolas

37. Descritas por Rhodin en 1950 y nombradas por de Duve en 1965. Vesículas que contienen enzimas donde destacan oxidasas y catalasas. • Funciones: oxidación. • Reacciones oxidativas (O2 como aceptor de H). Una de las reacciones más importantes, es la degradación de ácidos grasos (β-oxidación). Sólo producen calor, mientras que la energía en la mitocondria se acumula. Más adelante veremos que se les considera anteriores a mitocondrias. Reacción de gluconeogénesis: formación de glúcidos a partir de otros productos del metabolismo. Especialmente importante en los glioxisomas, presentes en semillas, que transforman grasas en azúcares para obtener la energía necesaria para germinar. Peroxisomas

38. Mitocondrias

39. Mitocondrias. Estructura Doble membrana: Una externa lisa con canales formados por porina para el paso de sustancias y enzimas para sintetizar lípidos. Otra interna plegada (crestas mitocondriales). Contiene fosfolípidos especiales (cardiolipinas), proteínas transportadoras: cadena respiratoria y partículas F con enzimas ATP sintetasas donde se transforma la energía en ATP. Entre ambas existe un espacio de 100 A denominado espacio intermembranoso. El interior se denomina matriz mitocondrial. Donde encontramos: ribosomas 70 S (mitorribosomas); una o varias moléculas de ADN mitocondrial (circular y no asociado a proteínas); gránulos densos (lipoproteínas); todo ello en un medio acuoso donde existen todo tipo de biomoléculas.

40. Respiración aerobia. Produce energía acumulada en forma de ATP. “centrales energéticas de la célula”. Para ello se realizan el ciclo de Krebs, la β-oxidación y el transporte de electrones acoplado a la fosforilación oxidativa. • Tienen todos los componentes para formar su ADN y sus proteínas, aunque han perdido la capacidad de sintetizar algunas proteínas, debido a que las toman de la célula. • Las mitocondrias pueden dividirse por segmentación o por bipartición. Carácter semiautónomo de las mitocondrias. “Teoría endosimbionte” de L. Margulis. Mitocondrias. Funciones

41. Plastos

42. Doble membrana externa, ambas lisas. Espacio interior llamado Estroma. Disolución coloidal formado por agua, moléculas orgánicas como ADN circular no unido a proteínas e inorgánicas. Contiene granos de almidón, gotas lipídicas etc. Presenta como únicos orgánulos ribosomas 70 S. Los plastos son también semiautónomos. No sintetizan todas sus proteínas porque han perdido la capacidad. Se reproducen. • En el estroma hay, además, tres estructuras: • Lamelas: estructuras membranosas que atraviesan el cloroplasto paralelas al eje mayor. • Tilacoides: vesículas planas discoidales. • Grana: apilamientos de tilacoides. Cloroplastos. Estructura

43. El tilacoide presenta en su membrana cuantosomas (partículas que sobresalen. Muestra también dos tipos de partículas que contienen pigmentos (clorofilas, carotenos, etc.) y captan la energía lumínica: • fotosistema FsI: partícula esférica y pequeña. • fotosistema FsII: partícula ovoide mayor. Función: fotosíntesis. Consta de dos etapas: fase lumínica que ocurre en los tilacoides (membrana) y fase oscura (estroma). Teoría endosimbionte: plastos, mitocondrias y probablemente peroxisomas (L. Margulis). Originariamente, estos orgánulos fueron seres procariotas Cloroplasto. Función

44. Núcleo

45. Normalmente en el centro de la célula. Generalmente esférico aunque puede presentar otras formas. Tamaño: es variable. Lo importante es la relación nucleocitoplásmica. Número: la mayoría de las células son uninucleadas. También existen células plurinucleadas: plasmodios (divisiones sin citocinesis) o sincitios (fusión de células uninucleadas) • El núcleo interfásico consta de: • Envoltura nuclear. • Carioplasma. • Nucléolo. • Cromatina. Núcleo interfásico

46. Núcleo: membrana nuclear

47. Carioplasma y Nucléolo

48. Carioplasma, también llamado cariolinfa, nucleoplasma y jugo nuclear: Sistema coloidal formado por agua, nucleótidos, ácidos nucleicos, aminoácidos, proteínas y en menor cantidad otras biomoléculas. Aquí se produce la duplicación y la transcripción. Hay autores que afirman que también existe traducción. • Nucléolo: cuerpo esférico. Pueden existir en una célula 1, 2 y excepcionalmente muchos. • Se pueden distinguir tres zonas: • Centro fibrilar poco denso: cromatina condensada. No hay transcripción. • Componente fibrilar denso: ADN transcribiéndose a ARNr • Componente granular: ARNt y proteínas (precursores de ribosomas). Función: síntesis de ribosomas. Contiene los genes llamados organizadores nucleolares que producen los ARNr 45S. Carioplasma y Nucléolo

49. Conjunto de fibrillas de ADN asociado a proteínas (nucleoproteínas) Tipos: heterocromatina (10%): cromatina condensada (inactiva). Se encuentra próxima al nucléolo y la lámina nuclear. eucromatina: cromatina difusa (activa, transcribe y replica). Estructura molecular: histonas: 4X2 (H2A, H2B, H3 y H4) y ADN helicoidal (dos vueltas) forman el Nucleosoma. Dos nucleosomas se unen por el ADN espaciador. Por este se unen a otras proteínas no histónicas (reguladores, factores de transcripción). Con H1 se pliega más y continúa hasta constituir cromosomas. Función: duplicar y repartir el material genético (autoperpetuación) y transcribir el ARN para formar proteínas que realizan la función en la célula (dirección) Cromatina

50. Cromatina