viernes, 10 de julio de 2015

¡Bienvenidos!

El presente blog es desarrollado por estudiantes de la carrera de Fisioterapia de la Universidad de las Américas en Quito, Ecuador.
Es un producto multimedia que expondrá de forma pedagógica los principios y fundamentos de la biología celular, siguiendo el modelo y el orden recibido en la universidad.


jueves, 9 de julio de 2015

Introducción a la biología celular

Dominios de la vida


Una clasificación del árbol de la vida en tres grupos primarios:
  • bacteria.
  • archaea.
  • eucarya.


Estructura de los componentes químicos de la célula


La célula esta formada por una mezcla de 4 componentes químicos:
  • proteínas.
  • ácidos nucléicos.
  • lípidos.
  • polisacáridos.

Niveles de organización en los seres vivos


Uno de los principios fundamentales de la biología es que los seres vivos obedecen a las leyes de la física, la química y están constituidos por átomos y moléculas.



Bioelementos


Son elementos que forman parte de la materia viva. Se clasifican en:
  • primarios.
  • secundarios.
  • oligamentarios.



Biomoléculas


Son compuestos químicos de la célula y se pueden clasificar en orgánicos e inorgánicos.

Orgánicos.
  • hidratos de carbono.
  • lípidos.
  • proteínas.
  • ácidos nucléicos.
Inorgánicos.
  • H2O.
  • sales Minerales.



Aminoácidos


Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Los que podemos encontrar en la especie humana son:

Apolares.
Valina, leucina, isoleucina, fenilamina, triptófano, metionina.

Polar.
Treonina.

Básicos.
Lisina, arginina, histidina.



Proteínas


Son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos; por sus propiedades físico-químicas se pueden clasificar en:
  • proteínas catalizadoras.
  • proteínas reguladoras.
  • proteínas estructurales.
  • proteínas defensivas.
  • proteínas  transportadoras.
  • proteínas receptoras.



Carbohidratos


Son elementos principales en la alimentación que se encuentran principalmente en azúcares, almidones y fibras. Se clasifican en:
  • monosacáridos. 
  • polisacáridos.
  • disacáridos.
  • oligosacáridos.



Azúcares


Son glúcidos que generalmente tienen sabor dulce. Se clasifican en:
  • monosacáridos.
  • disacáridos.
  • trisacáridos.




Ácidos nucléicos


Son macromoléculas complejas de elevado peso molecular de naturaleza ácida. Se localizan en el núcleo y en el citoplasma. Existen dos tipos, ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).



Nucleótidos


Son moléculas orgánicas constituidas por la unión covalente de un monosacárido de cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato.


La célula

Membrana celular


Orgánulo que ingresa a las células y puede mantener contacto en el interior y exterior. Es impermeable y selectiva.

Citoplasma


El citoplasma se divide en ocasiones en una región externa gelatinosa, cercana a la membrana, e implicada en el movimiento celular, que se denomina ectoplasma; y una parte interna más fluida que recibe el nombre de endoplasma y donde se encuentran la mayoría de los orgánulos. El citoplasma se encuentra en las células procariotas así como en las eucariotas y en él se encuentran varios nutrientes que lograron atravesar la membrana plasmática, llegando de esta forma a los orgánulos de la célula.
Función: albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de estos. El citosol es la sede de muchos de los procesos metabólicos que se dan en las células.



Citoesqueleto


El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. El citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula.
Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos (filamentos de actina, microtúbulos, filamentos intermedios) unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas.






Retículo endoplasmático liso


Es un orgánulo celular que consiste en un entramado de túbulos membranosos interconectados entre sí y que se continúan con las cisternas del retículo endoplasmático rugoso. Está formado por una membrana bicapa lipídica.
Función: la detoxificación (como la función del hígado), la síntesis de lípidos, la desfosforilación de la glucosa-6-fosfato, y el actuar como reservorio intracelular de calcio.




Retículo endoplasmático rugoso


En su interior se realiza la circulación de sustancias que no se liberan al citoplasma.
El retículo endoplasmático rugoso suele estar muy desarrollado en las células con alta actividad secretora de proteínas como son los plasmocitos, las células pancreáticas.



Aparato de Golgi


El Aparato de Golgi es un orgánulo presente en todas las células eucariotas.
Su estructura se compone por:
  • región Cis-Golgi; es la más interna y próxima al retículo.
  • región medial; es una zona de transición.
  • región Trans-Golgi; es la que se encuentra más cerca de la membrana plasmática.

De hecho, sus membranas, ambas unitarias, tienen una composición similar.
Sus funciones son:
  • modificación de sustancias sintetizadas en el RER.
  • producción de membrana plasmática.
  • formación de los lisosomas primarios.
  • formación del acrosoma de los espermios.
  • secreción celular.



Mitocondria


Características:

Organelo redondo y alargado con doble membrana; la interna presenta invaginaciones llamadas crestas, matriz. Es el centro del metabolismo respiratorio de la célula 

Función:
Sintetizar los azúcares (glucosa) que llegan al organismo y transformarlos en energía.

Estructura:
Es uno de las organelos más sobresalientes del citoplasma, y se encuentra en casi todas las células eucariotas. Su tamaño varía entre 0.5 y 10 micrómetros de diámetro. Las mitocondrias se describen en ocasiones como "generadores de energía" de las células debido a que producen la mayor parte del ATP necesario.



Vacuola


Características:

Las vacuolas son sacos limitados por membrana, llenos de agua con varios azúcares, sales, proteínas, y otros nutrientes disueltos en ella. Cada célula vegetal contiene una sola vacuola de gran tamaño que usualmente ocupa la mayor parte del espacio interior de la célula.

Funciones:
  • almacenamiento de reservas y de productos tóxicos.
  • crecimiento de las células por presión de turgencia.
  • funciones análogas a los lisosomas cuando contienen enzimas hidrolíticas.
  • homeóstasis del interior celular.
  • permiten rápidos movimientos en algunos órganos de ciertas plantas (mimosa, dionaea).

Estructuras:

Tienen compartimentos cerrados o limitados por membrana plasmática que contienen diferentes fluidos, como agua o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos, forman por la fusión de múltiples vesículas membranosas.
Las vacuolas que se encuentran en las células vegetales son regiones rodeadas de una membrana (tonoplasto o membrana vacuolar) y llenas de un líquido muy particular llamado jugo celular.


Lisosomas


Características:
  • permiten la digestión intracelular de macromoléculas.
  • son organelos esféricos u ovalados se localizan en el citosol, de tamaño relativamente grande.
  • son formados por el retículo endoplasmático rugoso (RER) y luego empaquetados por el complejo de Golgi.
  • sus dimensiones como su contenido son muy variables. Se encuentran en todas las células animales.

Funciones:
  • incluyen degradación de materiales de origen externo o interno.
  • participación en los procesos de endocitosis en el interior de la célula.
  • eliminación de sustancias.

Estructura:

Son estructuras suspendidas en el citoplasma de la célula eucariota, tienen forma y funciones especializadas bien definidas, diferenciadas y que presentan su propia envoltura de membrana lipídica.



Glucólisis



Es el proceso de degradación de una hexosa por una serie de reacciones enzimáticas dando como resultado a un compuesto de tres carbonos (piruvato). Para obtener la energía libre (ATP) a partir de la energía potencial de la glucosa hay tres pasos:


  • glucólisis; degradación de glucosa a piruvato.
  • ciclo de Krebs.
  • fosforilación oxidativa.






Ciclo de Krebs




Maqueta de la célula eucariota




Componente: núcleo celular

Núcleo


Es el centro de control de la célula, pues contiene toda la información sobre su funcionamiento. Es un orgánulo característico de las célula eucariotas. El material genético de la célula se encuentra dentro del núcleo en forma de cromatina.
Funciones:
  • conservar y transmitir la información genética en la producción celular y regular el funcionamiento de la célula.
  • transporta sustancias a través de los poros nucleares. 
  • produce ribosomas en el núcleo.



Cromosoma


Es cada uno de los pequeños cuerpos de bastoncillos en que se organiza la cromatina del núcleo celular durante las divisiones celulares (meiosis y mitosis).
Los cromosomas son fragmentos de ADN organizados en ovillos.
El ADN es la molécula química donde se localiza la información de la célula.
Todas las células tiene el material genético en forma de ADN.




Membrana nuclear




Cromatina


El ADN del núcleo esta asociado a proteínas de dos clases, las histonas y proteínas no histónicas. El complejo de ambos tipos de proteínas con el ADN es conocido como Cromatina 
La cromatina recibe este nombre por la capacidad de teñirse con los colorantes básicos.
Al M.E se observa una masa amorfa, pero de las estructuras celulares dotadas de mayor complejidad en su organización.
Las fibras de cromatinas constan de diferentes  niveles de organización y condensación.
Estos niveles de organización permiten empaquetar grandes cantidades de ADN, asociadas a la histona, en el reducido volumen nuclear.



Estructura de la cromatina




Tipos de cromatina


En las células eucariotas el complejo de  ADN y proteínas asociadas se llama cromatina.
En función del grado de condensación se distinguen:
eurocromatina (cromatina activa); corresponde al conjunto de zonas donde la cromatina esta poco condensada y que generalmente transcriben su información genética 
heterocromatina; es la parte de la cromatina que presenta un mayor grado de empaquetamiento en la que el AND que no contiene siempre se transcribe y puede permanecer funcionalmente inactivo.



Empaquetamiento del genoma


Durante la interfase, que es la etapa más larga del ciclo, La cromatina está sujeta a un grado de empaquetamiento de unas 2000 veces. 
Esto se consigue por la unión de la doble hebra de ADN con unas proteínas básicas llamadas histonas.
En concreto, 146 pares de bases de ADN dan 1,65 vueltas alrededor del octámero, y sobre este complejo se une la histona H1.
Esta estructura, de unos 10 nm de diámetro, es lo que se conoce con el nombre de nucleosoma, y es la unidad básica de organización de la cromatina.

Nucleosomas: están unidos entre sí por el filamento de ADN que se va enrrollando a su alrededor, como bolas en una cuerda, y esto da lugar a la fibra de cromatina de 10 nm.



Mecanismos genéticos básicos


Realización del ADN: este proceso sucede cada vez que la célula decide entrar en proceso de división.
La misma hebra de ADN sirve como molde para su propia síntesis.
Cada hebra sirve como molde para armar junto a ella una complementaria. 
El proceso se lleva a cabo a lo largo de cada una de las moléculas de ADN.

Síntesis del ARN y proteínas:
El ARN mensajero es el que lleva la información para la síntesis de proteínas.
La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma celular.

Transcripción reversa:
Es un proceso que implica la generación de una cadena de ácido desoxirribonucleico (ADN) de doble cadena a partir de un ácido ribonucleico (ARN) de cadena simple.

Control de la expresión:
En la mayoría de los genes, éste es el punto de control más importante. Probablemente sea el nivel más común de regulación. 

La regulación de la transcripción de un gen especifico de tejido es la base de la diferenciación eucariota.



Núcleo: división celular

Fases del ciclo celular


La célula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados:
  • el estado de no división o interfase.
  • el estado de división llamado fase M.

La célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.

Controles de la división en organismos multicelulares


Las células de los organismos multicelulares están diferenciadas para realizar funciones especializadas y se reproducen mediante mitosis y meiosis.
Estas células necesitan identificarse y unirse a las otras células.
Los organismos multicelulares tienen uniones celulares permanentes.


Cambios estructurales cromosómicos


Deleciones:
Se debe a la pérdida de segmentos de un cromosoma o de una cantidad muy pequeña de material. 
Ejemplos:
  • síndrome de Prader Will.
  • síndrome de Angelman.
  • síndrome de Cri-du-Chat.



Duplicaciones:
Consiste en la presencia de una copia extra de un segmento de un cromosoma. Son conocidas tambien como trisomías parciales.
Ejemplo:
  • síndrome de X frágil.



Inversiones:
Se origina cuando el segmento de un cromosoma cambia de orientación. Para ello debe producirse dos roturas dentro del mismo cromosoma, posteriormente el segmento gira 180 grados y finalmente se vuelve a unir.



Cromosoma en anillo:
Se produce cuando ambos brazos de un cromosoma se fusionan formando un anillo. Aunque son poco frecuentes, también están relacionados con enfermedades.
Ejemplo:
  • síndrome de Turner.



Traslocaciones:
Se produce cuando una porción de un cromosoma se transfiere a otro. 
Se puede dar de  dos tipos:
  • traslocación equilibrada.
  • traslocación desequilibrada.


Equilibrada: No se produce ni aumento ni pérdida de material cromosómico.
Desequilibrada: Se produce aumento o pérdida de material cromosómico.
Ejemplo:

  • síndrome de Down.

Isocromosoma:

Es cuando un cromosoma ha perdido un brazo y el otro se ha duplicado. Es así que existe una monosonía parcial por la perdida de un brazo y una trisomía parcial debido al brazo duplicado.

Disonomía uniparental:
Consiste en que ambos cromosomas de uno de los 23 pares de cromosomas homólogos de humanos proceden de un mismo progenitor, en lugar de pertenecer uno a una madre y el otro al padre.



Mecanismo de la división celular


Existen dos mecanismos de división celular; mitosis y meiosis.
Mitosis: Se produce en células somáticas o células del cuerpo.
Meiosis: Se produce en células sexuales o gametos.
La Mitosis tiene una solo división celular y la Meiosis dos divisiones sucesivas.

Mitosis:
Comprende 2 etapas: la Cariocinesis y Citocinesis.

Cariocinesis:
Consta de 4 etapas:
  • profase.
  • metafase.
  • anafase.
  • telofase.


Profase: La cromatina se condensa, la membrana nuclear se disuelve, los centríolos se dividen y los pares migran a los polos.



Se forma el cinetocoro y  así se crea el huso mitódico.
Metafase: Disposición de los cromosomas en la placa ecuatorial mediante el huso mitódico. Las fibras del husos se pegan a las fibras del cinetocoro.
Huso mitódico: Polímeros de tubulina que se unen a los cinetocoros.
Anafase: Se separan los cromosomas y se arrastran a los cromosomas de los polos opuestos.
Telofase: Los cromosomas llegan a los polos de sus respectivos husos, la membrana nuclear se reconstruye, los cromosomas se desarrollan y pasan a formar la cromatina y el nucleolo.
Citocinésis: Se divide el citoplasma para completar la formación de dos células hijas. Se produce al final de la telofase.



Meiosis:
Ocurre en las células sexuales, donde forman los espermatozoides y óvulos.

Las células también tienen interfase, pero sobreviene la división celular que se divide en dos grandes etapas: Meiosis I y Meiosis II, entre éstas hay una llamada Intercinésis.
Intercinesis: Es un período en que la célula se prepara para la siguiente división meiótica.

Meiosis I: Es reduccional.
Consta de 4 fases: Profase I, Metafase, Anafase I, Telofase I.

Profase I: esta a su vez se divide en varias fases: 
  • leptodeno.
  • cigoteno.
  • paquiteno.
  • diploteno.
  • diacinesis. 


En el paquiteno se produce el crossing over, lo que produce variabilidad, y luego en la diacinesis lo que ocurre en una Profase mitódica, con la diferencia que los cromosomas están de dos, formando bivalentes.
Metafase I: Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial.
Anafase I: se separan sus cromátides (se separan los dos cromosomas unidos por quiasmas, no los cromátides, en Anafase I es el segundo punto en que la célula produce variabilidad genética).
Telofase I: Los cromosomas llegan a los respectivos polos y permanecen condensados por algún tiempo. Tiene las mismas características que la telofase mitódica.

Meiosis II: es ecuatorial tal como es la mitosis.



Comparación:



Fuentes de variación genética




Mutacionesson cualquier cambio de una cadena de ADN. Se deben a:
  • errores en la replicación del AND.
  • radiaciones.
  • sustancias químicas de medio ambiente.


Combinación de genes:
La mayoría de diferencias hereditarias se da gracias a la combinación de genes que ocurre durante la reproducción de los gametos.
Los 23 pares de cromosomas que tienen los humanos , pueden reproducir 8,4 millones de combinación de genes diferentes.
El cruzamiento: otro proceso importante que ocurre en la mitosis, aumenta mas la cantidad de genotipos distintos. 

Causas de la variación:
  • mezcla al azar de  genes de los progenitores.
  • combinaciones de Cromosomas.
  • recombinación de Genes.

Células en su concepto Bio-Social

Gameto:
Son las células sexuales haploides de los organismos pluricelulares originadas por la meiosis a partir de las células germinales o meiocitos en el caso de células diploides.



Génesis:
Es el principio u origen de algo.



Fecundación:
Proceso por el cual dos gametos se fusionan para crear un nuevo individuo con un genoma derivado de ambos progenitores. Los dos fines principales de la fecundación es la combinación de genes derivados de ambos progenitores y la generación de un nuevo individuo.


Biología en su desarrollo: