UNIVERSIDAD DE SAN MARTIN DE PORRES FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
La Célula Dra. Claudia Machicado, PhD.
Teoría celular: Postulados Modernos 1. Todos los seres vivos están compuestos de una o más células. 2. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. 3. La estructura de un organismo y todas sus funciones son debido a las actividades de sus células. 3. Todas las células proceden de células pre-existentes. 4. Las especies tienen varias similitudes fundamentales en su composición química y mecanismos metabólicos.
Diversidad celular • • • • • •
Evolución Tamaño Forma Colonia de Estructura algas verdes unicelulares Metabolismo (Volvox aureus) Hábitat
Eubacteria en división (Lactococcus
Células neuronales de Purkinje
Células epiteliales Células de plantas de intestino vasculares
Archaebacteria Células sanguíneas Células de huev (Metanosarcina) de dinosaurio fosilizadas
Formas celulares
Delgadas, planas, contornos angulares
Formas angulares irregulares, > 4 lados
Redondas a ovaladas
Formas celulares
Anchas por el centro, extremos estrechos
Estrella Células nerviosas
TIPOS DE CÉLULAS DE ACUERDO A LA PRESENCIA DE NÚCLEO • •
Procariotes Eucariotes
Basado en comparaciones de la secuencia de nucleótidos de una subunidad de rRNA en diferentes especies
CÉLULAS PROCARIOTAS Arquebacterias: - Viven en medios inhóspitos: condiciones extremas (fondo del mar, volcanes, pHs ácidos) - Primeras formas de vida - Pared celular: no peptidoglicano - Metanógenas: fabrican gas CH4 - Halófilas extremas: agua salada - Termoacidófilas: agua caliente (110ºC) y pH ácido (2)
CÉLULAS PROCARIOTAS Eubacterias: – Organismos más abundantes – Respiración y fotosíntesis: membrana – Pared celular: peptidoglicano – Algunas contienen cápsula (unión a células) – Cromosoma circular – DNA plasmídico – Algunas producen enfermedades – Pueden esporular: inactivos
Eubacterias
Las bacterias tienen diversas morfologías
CÉLULAS EUCARIOTAS
• Material genético rodeado de membrana nuclear • Más evolucionadas • Organelas membranosas y no membranosas • Levaduras, protozoarios, hongos, plantas, animales
Las células eucariotes tienen diversos tamaños Tamaño de células humanas: – – – –
10 - 15 µm Ovocitos: 100 µm diámetro Células nerviosas: > 1 m, Células musculares: hasta 30 cm
Las células eucariotes tienen diversos tamaños
Estructura celular
Estructura celular
Tipos de células Células procariotas
Células eucariotas
Célula procariota • Células pequeñas (1-10 μm). • Su estructura no posee sistema de membranas internas. • Material genético no rodeado por membrana. • División celular directa (fisión binaria), no hay centriolo ni haz mitótico. • Sexualidad ausente en la mayoría de las formas.
Escherichia coli
Célula procariota • Comprende especies: – anaerobias estrictas, – anaerobias facultativas, – microaerofílicas y – aerobias. • Flagelo bacteriano simple, si existe: formado por proteína llamada flagelina. • Ribosomas 70S. • Esteroides ausentes o en cantidad limitada. Escherichia coli
Célula procariota • Diferentes esquemas metabólicos. • Mitocondrias ausentes: enzimas de oxidación de moléculas orgánicas unidas a la membrana celular • Cuando hay fotosíntesis: las enzimas en membrana. • Fotosíntesis puede ser anaeróbica y aeróbica. • Hay depósito de azufre y liberación de oxígeno.
Partes importantes de las bacterias STRUCTURE
FUNCTION
Cell Wall
Peptidoglicano, protección y forma celular
Outer Membrane
Protección contra ATB (sólo en Gram negativas), lipopolisacáridos activan sistema inmune
Cell Membrane
Regular movimiento de moléculas dentro y fuera, contiene enzimas
Cytoplasm
Contiene DNA, ribosomas, y compuestos orgánicos necesarios para sus procesos vitales
Chromosome
Información genética
Plasmid
Contiene algunos genes obtenidos a través de la recombinación genética
Capsule, and slime layer
Protección contra fagocitosis y unión a superficies
Endospore
Protección celular contra condiciones adversas
Pilus (Pili)
Unión a superficies importante en recombinación genética
Flagellum
Movimiento celular
Así lucen algunas bacterias vistas al microscopio electrónico
De acuerdo a la estructura de la pared bacteriana: - Gram positivas - Gram negativas
Bacterias ejemplares
Morfología bacteriana y arreglos celulares
Célula eucariota • Células grandes (10-100 μm). • Sistema de endomembranas (compartimentos diferenciados). • Núcleo. • División celular por mitosis clásica. • Hay presencia de centriolos y de haces mitóticos. • Ribosomas de 80S. • Importante cantidad de esteroides.
Célula eucariota • Sexualidad presente en la mayoría de formas: participación de dos individuos (macho y hembra) en la producción de gametos. • Los organismos multicelulares se desarrollan a partir de un cigoto diploide • Presentan diferenciación celular importante.
meiosis
Célula eucariota Cilios y flagelos: contienen 9 + 1 pares de microtúbulos compuestos por proteínas: tubulina, dineína, nexina, etc.
Célula eucariota • Cuando hay fotosíntesis: enzimas “empaquetadas” en cloroplastos. • Todas las formas son aerobias. aerobias • Cuando hacen respiración: enzimas de oxidación en las mitocondrias.
Por el número de células: UNICELULARES Reino Protista
Por el número de células: UNICELULARES Reino Protista
Por el número de células: PLURICELULARES
Reino Animal, vegetal y hongos
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Componentes de una célula Citosol Membrana Núcleo Organelas sin membrana - Ribosomas - Citoesqueleto - Proteosomas
• Organelas con membrana - Retículo endoplàsmico - Complejo de Golgi - Lisosomas - Peroxisomas - Mitocondrias
MEMBRANA CELULAR • Relaciona entorno extracelular con el medio intracelular. • Medio de transporte • Medio de comunicación • Selectividad • Es un sistema de transducción de señales
La membrana es un mosaico fluido y es asimétrica
NÚCLEO • Centro de control de la célula • Presencia de ácidos nucleicos • Inicia y controla la síntesis del material celular. • Proteínas nucleares: - Histonas - Proteínas no histonas. • Presenta: – Membrana nuclear doble – Cromatina – Nucleolo
Nucleolo produce ribosomas hacia el citosol y retículo endoplàsmico.
La cromatina está constituida de ADN y proteínas
La membrana nuclear es continua con el RER
Las organelas
Microfotografía de una célula
PRINCIPALES ORGANELAS MEMBRANOSAS
Sistema de endomembranas
• Red de membranas internas en el citoplasma • Organelas de una sola membrana: su espacio acuoso interno es equivalente al extracelular de la célula. • Organelas con dos membranas: mitocondria y cloroplastos: dos membranas separadas por espacio intermembranas.
Retículo endoplasmático
• Continuación de la membrana nuclear.
• Biosíntesis de lípidos, proteínas (via ribosomas) y carbohidratos complejos. • Su membrana constituye mas de la mitad del total de membrana en la célula. •Comunicación entre Golgi y Re: vesículas membranosas.
Retículo endoplasmático RE Rugoso
-Apilamiento de membranas en láminas o sacos planos: cisternas. -Tapizado por ribosomas -Síntesis de proteínas.
RE Liso
-Malla de tubos interconectados. -Síntesis de ácidos grasos y esteroides. -Almacena y libera calcio.
Aparato de Golgi
Aparato de golgi • Apilamiento de vesículas o sacos membranosos: cisternas. • Empaquetamiento de macromoléculas: RE --->Golgi ---> Transp. celular cis medial trans •Clasifica, modifica y reparte proteínas: enzimas, glucoproteínas, proteínas de secreción, etc. • Fabrica vesículas de Golgi: algunas lisosomas, otras se fusionan con membrana y otras se secretan.
Mitocondrias • Respiración celular: producción de ATP. •Enzimas CK y fosforilación oxidativa. • Metabolismo glucosa y ácidos grasos. • Localización celular: cerca de células en actividad (ej. flagelos o miofibrillas musculares). • Autoreplicación independientemente de la célula, subsisten por 10 días: DNA circular. •Dos membranas: - interna: crestas - externa: porinas • Matriz: ribosomas y ADN circular
Glucose + Oxygen CO2 + H20 + Energy (ATP)
Cloroplastos • Organelas especializadas: plantas y algas verdes. • Contienen clorofila: clorofila color verde • Doble membrana • Membrana interna: clorofila grana • Tilacoides fotosíntesis • Matriz o estroma • DNA propio.
CO2 + H20 Glucosa + O2 luz
Lisosomas • Contienen más de 40 enzimas hidrolíticas: digestión intracelular. • pH ácido: funcionamiento enzimático OK. • Funciones: -Digestión intracelular: degradación biomoléculas. -Autofagia: organelas -Autólisis: apoptosis • Comun animales, raro en plantas. • Leucocitos: contenido lisosomal liberado en una vacuola ELIMINAR bacterias. bacterias • Liberación incontrolada de lisosoma al citoplasma: muerte celular por necrosis.
Peroxisomas • Fuente de utilización de oxígeno (junto con la mitocondria). • Degradación purinas, oxidación de ácidos grasos. • Plantas: fotorespiración. • Producción de H2O2 dañino: eliminación enzimática (catalasa). • Hepatocitos y riñones: detoxificación • En leucocitos: producen H2O2 para matar bacterias. •Degradan ácidos grasos en grupos acetil.
Vacuolas • Sacos membranosos: - intervienen en la digestión intracelular. - Liberación de productos de desecho. • Células animales: pequeñas • Células vegetales: grandes, presión por turgor. • 90% agua y 10% alimentos, sales, pigmentos y desechos.
ORGANELAS NO MEMBRANOSAS
Ribosomas • Pequeñas organelas: RNAr + proteínas • Células procariotas y eucariotas • Sitio de síntesis de proteínas. • Libres o asociados a RE REr • Dos subunidades: - grande - pequeña • Interpretan el mensaje del ARN, mediante el código genético síntesis de proteínas.
Citoesqueleto
Citoesqueleto • •
Red organizada de tres proteínas -Filamentos: Filamentos actina. -Microtubulos: Microtubulos tubulina - Filamentos intermedios: varias proteínas
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Soporte estructural Movimiento: celular y organelas Forma celular.
Soporte estructural Movimiento: celular y organelas División celular Cilios, flagelos y centriolos.
Citoesqueleto Células ciliadas humanas: visión, oido, olfato y equilibrio. equilibrio
Células flageladas humanas: espermatozoides
Centríolos • Pequeños ensamblajes cilíndricos: 9 grupos de 3 MT c/u • Localizados cerca del núcleo: centrosoma: centrosoma rol esencial en la división celular. • Otros centriolos migran a la membrana plasmatica: cuerpos basales de los cilios o flagelos. • 2 MT de c/triple se elongan: 9 pares de MT periféricos del axonema. axonema
Proteosomas • Degradación proteica no-lisosomal • Eucariotes, ATP dependiente. • Funciones claves: - remoción de proteínas anómalas - control del ciclo celular - diferenciación celular - apoptosis - procesamiento de los antígenos • Relacionados a numerosos procesos patológicos: - Parkinson - Alzheimer - cataratas
RESUMEN
Componentes de una célula animal
Componentes de una célula vegetal