La célula I

El núcleo

Malpighi inicia la microscopía

Hookeda nombre a las células

Leeuwenhoekobserva microorganismos

Brown define el núcleo

Schleiden, Schwann y Virchow postulan la teoría celular.

Ramón y Cajalinvestiga el tejido nervioso

Se perfeccionanlos microscopios

Siglo XVII Siglo XIX Siglo XX

• Fue a partir de la invención del microscopio que empezó el estudio de la célula.

• En 1590, los artesanos holandeses Hans y Zacharias Jansen, improvisaron el primer microscopio compuesto.

• Los primeros microscopios se hicieron alrededor del año 1600

El descubrimiento de la célula

• Médico y naturalista italiano nacido en 1628.

• Se considera el padre de la microscopía, pues realizó numerosas observacionesde tejidos de seres vivos mediante microscopios sencillos.

• Murió en Roma en 1694.

Marcelo Malpighi

El descubrimiento de la célula

El descubrimiento de la célulaRobert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio comprobó que en los seres vivos aparecen unas estructuras elementales a las que llamó células. Fue el primero en utilizar este término.

Dibujo de R. Hooke de una lámina de corcho al microscopio

El descubrimiento de la célulaAntony van Leeuwenhoek (siglo XVII) fabricó un sencillo microscopio con el que pudo observar algunas células como protozoos y glóbulos rojos.

Dibujos de bacterias y protozoos observados por Leeuwenhoek

Teoría celular• 1831, Robert Brown, botánico escocés, descubrió en células de

plantas la presencia de una estructura central, actualmente conocida como núcleo.

• 1838, Matthew Schleiden, botánico alemán, propuso la hipótesis de que todas las plantas están formadas por células.

• 1839, Theodor Shwann, zoólogo alemán, amplió la hipótesis y aumentó que los animales también están formados por células. Propuso también que los procesos de vida de los organismos ocurren dentro de la célula.

• 1855, Rudolf Virchow, médico alemán, evidenció que las células se reproducen para dar origen a nuevas células.

Schleiden y Schwan son considerados los autores iniciales de la Teoría Celular, complementada luego por Virchow (omnis cellula e cellula) y universalizada a todos los tejidos por Ramón y Cajal (Premio Nobel en 1906).

1899Demuestra la individualidad

de las neuronas

Santiago Ramón y Cajal

• Cajal aplicó a muestras de tejido nervioso de embriones y crías un revolucionario método de tinción con sales de plata desarrollado por el italiano Golgi.

• Gracias a ello fue capaz de observar que este tejido, aparentemente fibroso y no celular, está constituído por células (las neuronas).

• Sus estudios le valieron el Premio Nobel, que compartió con Golgi en el año 1906

• Médico español nacido en 1852 y fallecido en 1934.

• Demostró la teoría celular también para el caso del tejido nervioso, del cual se pensaba que no estaba formado por células.

ENUNCIADOS DE LA TEORÍA CELULAR

1.- Todos los organismos se encuentran formados por una o más células.

2.- La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos.

3.-Toda célula procede por división de otra ya existente.

4.- El material hereditario conteniendo las características genéticas de una célula pasa de la célula madre a la hija.

EVOLUCIÓN MICROSCOPIO

S. XVII - XVIII

S. XIX - XX

Construyó 260

Origen de la vidaTeoría de la generación espontánea• La teoría de la generación espontánea es una antigua teoría que sostenía que podía surgir

vida de forma espontánea a partir de la materia inerte. • Aunque conocida desde antiguo (Aristóteles 384 a C-322 a C), esta teoría fue quedando

relegada y se aplicaba a insectos, gusanos y seres vivos pequeños (microorganismos). • "Basta colocar ropa sucia en un tonel, que contenga además unos pocos granos de trigo, y al cabo de 21 días aparecerán ratones". Jan Baptista VAN HELMONT (1579- 1644)

“Existe un árbol muy poco común en Francia pero observado frecuentemente en Escocia. Por un lado sus hojas tocan el agua y se transforman en peces, por el otro, tocan la tierra y se transforman en pájaros “ (tratado de botánica francés de 1609)

EXPERIMENTO DE REDI• Franceso Redi, un médico italiano, realizó un experimento en 1668 y demostró que las larvas de la carne putrefacta se desarrollaban de huevos de moscas y no por una transformación de la carne, como afirmaban los partidarios de la generación espontánea. Pero el propio Redi creía que determinados circunstancias si podía producirse la generación espontánea.

EXPERIMENTO DE PASTEUR

La controversia sobre la generación espontánea quedo solucionada cuando en 1862 Louis Pasteur llevó a cabo el siguiente experimento:

• Introdujo caldo de carne en varios matraces de cuello largo y fino que doblo en forma de S, de tal manera que el aire pudiera entrar y salir pero cualquier partícula que entrara con el aire quedaba retenida en el cuello.

• Hirvió los caldos y se comprobó que ninguno se contaminaba con el paso del tiempo. Después rompió el cuello de algunos de los matraces y se demostró que éstos se alteraban en poco tiempo, mostrando pequeños organismos vivos. Los otros matraces permanecieron inalterados.

• De esta manera la teoría de la generación espontanea quedaba invalidada.

Origen de la célula Formación Tierra: 4 600 m. a.

Aparición de la vida en la Tierra: hace

3. 800 m.a.

1922. Oparin. Hipóteis origen materia

orgánica (sopa primitiva)

1950. Experimento de S. Miller

Origen del Primer Ser Vivo: Progenota o protobionte. De Su evolución se originaron las eubacterias y las urcariotas (precursoras de eucariotas)

Origen célula eucariota: teoría de Lynn Margulis

Teoría de Oparin-Haldane• En 1924 el bioquímico ruso A.I. Oparin y en 1929 el

inglés J.B. Haldane, emitieron, independientemente el uno del otro, una teoría según la cual las radiaciones ultravioleta o las descargas eléctricas producidas por las tormentas, al atravesar la atmósfera, originaron los componentes básicos de los seres vivos. La ausencia de oxígeno y de organismos, hizo posible que estas sustancias orgánicas, que se habían formado al azar, se fuesen acumulando en las aguas de mares y lagos.

• Se formó así lo que se llamó "el caldo nutritivo". • Las moléculas se fueron asociando hasta que en algún

momento adquirieron la capacidad de autorreplicarse y de formar nuevas moléculas orgánicas que les sirviesen de fuente de materiales y energía.

19

- Atmósfera reductora

-Composición: CO2 - H2O -

H2S - H2 - N2 - CH4 - NH3

-Tormentas eléctricas

- Bombardeo de Meteoritos

- Fuerte luz ultravioleta

Condiciones que reinaban en la atmósfera primitiva Condiciones que reinaban en la atmósfera primitiva

Experimento de Miller

• En 1953, Stanley Miller, entonces estudiante de posgrado y su asesor, Harold Urey, de la Universidad de Chicago, se propusieron simular la evolución prebiótica en el laboratorio, con éxito.

• En experimentos similares realizados por Miller y otros investigadores se han producido aminoácidos, proteínas cortas, nucleótidos, trifosfato de adenosina, y otras moléculas características de los seres vivos

OBJECIONES A OPARIN Y MILLER: La composición supuesta de la atmósfera pudo no ser tan reductora

N2, CO2, H2O e H (< 1%) en lugar de NH3, H2O, CH4 y H2

OTRAS TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA Panspermia (Hoyle):

La vida en la Tierra procede de moléculas orgánicas procedentes del polvo

interestelar de meteoritos. Microesferas protenoides (Fox et al.):

En lugar de los coacervados de Oparín, propone la formación de microesferas autónomas formadas por aminoácidos.

Arcillas catalizadoras (Cairns-Smith):Superficies de arcillas con capacidad autorreplicativa habrían ayudado

en el crecimiento de las primeras moléculas orgánicas. Hierro-sulfuro (Wachterhaüser):

La vida habría surgido en aguas profundas hidrotermales a elevadas temperaturas, donde abundan los sulfuros de Fe y Ni que catalizaron la formación de las primeras biomoléculas.

ETAPAS EN EL ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS:

• 1ª La evolución química. Los primeros organismos.

• 2ª La evolución de los organismos procarióticos.

• 3ª Origen de las células eucariotas

• 4ª Orígenes de la célula vegetal y animal.

LA EVOLUCIÓN QUÍMICALa evolución química de los primeros organismos a partir de la materia inanimada se dio siguiendo los siguientes pasos:

• 1 º Síntesis y concentración de los monómeros biológicos: aminoácidos, azúcares y bases orgánicas.

• 2 º Polimerización de los monómeros y formación de los primeros polímeros: proteínas, polisacáridos y ácidos nucléicos.

• 3 º Segregación a partir de la "sopa de Haldane" de pequeñas gotitas y formación de"protobiontes" diferentes químicamente del medio que les rodeaba y con una identidad propias.

• 4 º Desarrollo de algún tipo de maquinaria reproductora que permitiese a las "células hijas" adquirir las características de las "células paternas".

LAS PRIMERAS CÉLULAS: PROGENOTES O PROTOBIONTES• Los progenotes fueron estructuras membranosas en cuyo interior había un ácido nucleico,

probablemente ARN, capaz de autorreplicarse y de utilizar su información para la síntesis de proteínas

• El primer organismo se conoce con las siglas LUCA (Last Universal Common Ancestor), se calcula que vivió entre 4000 y 3800 millones de años atrás.

• Para intentar estudiar sus características se trabaja en la filogénesis , que consiste en buscar las secuencias de material genético que presentan todos los seres vivos conocidos, ya que estas secuencias procederían de este ancestro común.

• Estudiando el ARN ribosómico se ha llegado a la siguiente clasificación:

Evolución de la clasificación de la vida

Carl von Linné, 1758- Propuso el actual sistema binomial de nomenclatura- Se reconocen 2 reinos: VEGETAL, ANIMAL

Erns Haeckel, finales XIX- Propone el reino PROTISTAS (con microorganismos)

MICROSCOPIO

Herbert Copeland, 1956- Propone el reino MONERA (con bacterias)

R. Whittaker, 1959- Propone el reino FUNGI (con hongos)- Se reconocen 5 reinos:

- MONERA (bacterias)- PROTISTA (protozoos)- FUNGI (hongos)- ANIMALIA- PLANTAE

Whittaker y Margulis, 1978- Incluyeron a las algas dentro de PROTISTAS- Se siguen reconociendo 5 reinos:

- MONERA (bacterias)- PROTOCTISTA (protozoos, algas)- FUNGI (hongos y líquenes)- ANIMALIA (vertebrados e invertebrados)- PLANTAE (musgos, helechos, coníferas, con flor)

PERO . . .

Carl Woese (1980)(análisis de rRNA)

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  Procariotas EucariotasBacteria Archaea Eukaria

Adaptaciones generales

SencillezRapidez y eficiencia metabólica

SencillezAmbientes extremos

ComplejidadTamaño grande

Tamaño Pequeñas Normalmente de 1 a 5 micras

Pequeñas Normalmente de 1 a 5 micras

Grandes Normalmente de 5 a 50 micras

Entre 1.000 y 10.000 veces mayores que procariotas típicas

Material genético

ADN circularSin nucleosomas: Sin histonas

1 Cromosoma

ADN circularCon nucleosomas: Con proteínas

semejantes a histonas 1 Cromosoma

ADN linealCon nucleosomas y estructuras

superioresLigado a histonas y otras proteínas

Varios cromosomas

Membranas internas

Pocas o ningunaSin membrana nuclear

 

NingunaSin membrana nuclear

Muchas membranas internas- Retículo endoplasmático

- Golgi- Lisosomas- Vacuolas

- Membrana nuclearFormadas por fosfolípidos Formadas por éteres de terpenos Formadas por fosfolípidos

Pared celular Casi siempre presenteFormada por peptidoglucano y

otros compuestos

Casi siempre presenteNo formada por peptidoglucano

FrecuenteFormada por polisacáridos (celulosa,

quitina...) y otras sustancias

Otros orgánulos Ribosomas pequeños 70s Ribosomas pequeños 70s (?) Ribosomas grandes 80sMitocondrias y Plastos

Microtúbulos

Formas No muy variadas- Cocos- Bacilos- Espirilos

- Filamentos

No muy variadas- Cocos- Bacilos

- Filamentos- Aplanadas

Muy variadas

Reproducción ySexualidad

Reproducción asexualPueden tener procesos

parasexuales

Reproducción asexualPueden tener procesos parasexuales

Reproducción sexual o asexual- Asexual: Mitosis

- Sexual: Meiosis y fecundación

Metabolismo Muy variado Variado Poco variado. Todos aerobios 

EVOLUCIÓN DE LOS PRIMEROS SERES VIVOS• Las primeras células fueron células procariotas anaerobias y

heterótrofas que se nutrían de los compuestos orgánicos del medio (se han encontrado fósiles de unos 3 800 millones de años)

• En un momento dado, algunas células procariotas se volvieron autótrofos y, el paso decisivo, fueron capaces de realizar la fotosíntesis con liberación de O2

• Se inicia la liberación de oxígeno a la atmósfera (3500 millones de años): ESTROMATOLITOS

Heterótrofas anaerobias Heterótrofas anaerobias

AutótrofasAutótrofas

Heterótrofas aerobias Heterótrofas aerobias

Hace 1800 millones de años surgen las células eucariotas: Teoría endosimbionte (Lynn Margulis)

1. La primitiva urcariota apareció

de una procariota que perdió su pared y

aumento de tamaño

2. La célula replegó su membrana, y formó el núcleo

3. La célula englobó bacterias aerobias (mitocondrias), peroxisomas y bacterias fotosintéticas (cloroplastos)

PRUEBAS DE LA TEORÍA PRUEBAS DE LA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICAENDOSIMBIÓTICA

1. En la actualidad existen numerosas relaciones endosimbióticas (el tunicado colonial Diplosoma virens lleva procariontes fotosintéticos (Phrochloron) dentro de sus células; las termitas, en su intestino llevan un protozoo Myxotricha paradoxa, que tiene bacterias espiroquetas como endosimbiontes que funcionan como flagelos.

2- La estructura y función de cloroplastos y mitocondrias tiene rasgos procariontes como ADN bicatenario circular no asociado a proteínas, reproducción por fisión binaria, ribosomas 70 S, enzimas metabólicos en los repliegues membranosos (mesosomas en las bacterias y membranas tilacoidales en cianobacterias crestas y lamelas o tilacoides en eucariotas), membrana interna sin colesterol.

• Tamaño y forma similar a algunas bacterias• ADN circular desnudo y libre en un sistema coloidal (estroma-

matriz- citoplasma)• Ribosomas 70S• El ADN puede replicarse y dirigir la síntesis de algunas proteínas

propias.• El ADN en las mitocondrias está unido a la membrana interna

como en las bacterias.• División por bipartición y segmentación.• La membrana interna mitocondrial similar a los mesosomas de

bacterias aerobias por su composición de lípidos y su función.• La membrana tilacoidal equivalente a la de las cianobacterias• La membrana externa de mitocondrias y plastos puede proceder

de la membrana plasmática de la célula que los fagocitó.• EI análisis del ADN revela genes homólogos.• Mitocondrias y cloroplastos son sensibles a los antibióticos.

Relación entre bacterias y cloroplastos-mitocondrias

Tipos de CélulasPodemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos:

CÉLULA PROCARIOTA

•El material genético ADN está libre en el citoplasma.

•Sólo posee unos orgánulos llamados ribosomas.

•Es el tipo de célula que presentan las bacterias

CÉLULA EUCARIOTA

•El material genético ADN está encerrado en una membrana y forma el núcleo.

•Poseen un gran número de orgánulos.

•Es el tipo de célula que presentan el resto de seres vivos.

Células procarióticas(antes del núcleo – sin núcleo)

• Son células simples que no tienen organelos rodeados de membranas.

• Son células pequeñas con un diámetro de 1 a 10 µm

• Comprenden bacterias y cianobacterias (bacterias fotosintéticas).

• El material genético está concentrado en una región, pero no hay una membrana que separe ésta región del resto de la célula.

• Se consideran las primeras formas de vida sobre la tierra, existen evidencia que ya existían hace unos 3500 millones de años.

Flagelos (1 ó 2 que permiten la locomoción)

Cápsula o glucocálix

Membrana plasmática

Mesosomas (plegamientos de la membrana que contienen enzimas para la respiración y división celular)

Pared celular rígida

Citoplasma (desprovisto de orgánulos excepto ribosomas y mesosomas)

Ribosomas

Fimbria

Pili

Célula procariótica

Bacilo Coco Espirilo Vibrio

TIPOS MORFOLÓGICOS

La célula eucariota se caracteriza por tener un verdadero núcleo y orgánulos limitados por membranas.

CÉLULA ANCESTRAL

COMPARTIMENTACIÓNCÉLULA

EUCARIOTA

SISTEMAS INTERNOS DE MEMBRANA

ORGÁNULOS MEMBRANOSOS

INVAGINACIONES DE LA MEMBRANA CELULAR

RELACIONES DE SIMBIOSIS

De dos tipos

Por dos vías

Retículo endoplásmicoAparato de Golgi

Núcleo, mitocondrias, plastos, peroxisomas, lisosomas y vacuolas.

La célula como un sistema de membranas

Células Eucarióticas(núcleo verdadero)

• Son células que tienen organelos rodeados de una membrana.

• Son células más grandes que las procarióticas, entre 10 a 100 µm de diámetro.

• Comprenden todos los demás seres vivos (plantas, hongos y animales)

• Poseen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico llamado núcleo.

• El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad

DIFERENCIAS MORFOLÓGICAS Y ESTRUCTURALES

CÉLULAS EUCARIOTAS CÉLULAS PROCARIOTAS

Poseen un núcleo provisto de membrana nuclear que contiene el ADN

Carecen de membrana nuclear y, por tanto, de núcleo definido. Poseen un ADN circular que forma el cromosoma bacteriano.

Ambos tipos celulares poseen membrana plasmática y citoplasma, y cuentan con representantes con y sin pared celular, aunque su naturaleza es distinta

Poseen gran variedad de orgánulos citoplasmaticos: retículo, aparato de Golgi, lisosomas, ribosomas, etc.

Poseen ribosomas (diferentes a los de las eucariotas) pero carecen de otros orgánulos celulares provistos de membranas.

Poseen orgánulos energéticos: mitocondrias en todos los casos y cloroplastos en el caso de células vegetales.

Poseen repliegues en su membrana (mesosomas) con enzimas respiratorios. Algunos también poseen pigmentos fotosintéticos.

DIFERENCIAS FUNCIONALES

CÉLULAS EUCARIOTAS CÉLULAS PROCARIOTAS

Constituyen organismos tanto unicelulares (protistas) como pluricelulares: animales, vegetales y hongos.

Constituyen organismos unicelulares llamados protistas (móneras): bacterias y cianobacterias.

Son de nutrición heterótrofa o autótrofa (fotosintética).

Son de nutrición heterótrofa o autótrofa (fotosintética o quimiosintética).

No pueden fijar el N2 atmosférico.Algunos procariotas pueden fijar el N2

atmosférico.

Son de respiración aerobia aunque existen eucariotas capaces de realizar fermentación (levaduras y células musculares).

Existen procariotas aerobios y anaerobios (estrictos o facultativos). Muchos realizan fermentaciones.

En ambos tipos de células existen representantes con capacidad de realizar movimientos como respuesta a estímulos.

Tipos de células eucariotas

Célula eucariota animal Célula eucariota vegetal

Recuerda: que la célula vegetal se caracteriza por:

• Tener una pared celular además de membrana

•Presenta cloroplastos, responsables de la fotosíntesis

•Carece de centriolos.

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES

Diferencias y semejanzas

Célula Vegetal Célula Animal

Forma de las células no especializadas

Poliédrica Esférica

Tamaño Generalmente son mayores Generalmente son menores

Membranaplasmática

Son similares en ambos tipos de células.

Pared celularEs exterior a la membrana plasmática. Formada por celulosa y constituye el esqueleto celular.

No tienen

Orgánulos celulares Son comunes a ambos tipos celulares, por ejemplo:Mitocondrias, R. End., Rb., Ap. de Golgi,...

Orgánulos exclusivos de las células vegetales son:

- Los cloroplastos, pueden realizar la fotosíntesis - vacuolas, adquieren gran tamaño (hasta el 95 % del volumen del citoplasma). Acumulan gran variedad de sustancias: de reserva, de desecho, pigmentos, agua, etc.

Las vacuolas, son denominadas, en éstas, vacuolas digestivas o lisosomas secundarios, son de pequeño tamaño

Orgánulos exclusivos de las células animales son:

- Los centriolos: están relacionados con el movimiento, se encuentran, o bien en la base de cilios y flagelos o en parejas, formando el diplosoma en el interior del centrosoma (organizador de los microtúbulos en el citoplasma celular).

Posición del núcleo: Se encuentra desplazado contra la membrana plasmática por las grandes vacuolas y ocupa una posición excéntrica.

Suele ser central,

MovilidadCarece de capacidad para desplazarse (excepto casos particulares como algunos gametos).

Pueden ser moviles mediante pseudópodos o pueden poseer cilios y flagelos.

Forma y tamaños celulares

El tamaño de las células oscila dentro amplios limites. Si bien algunas células pueden observarse a simple vista la mayoría de ellas son visibles únicamente al microscopio. En lostipos comunes de células se puede apreciar un rango de tamaño que oscila entre 1 o 100 micrómetros. Las células gigantes como las del alga Acetabularia ( 2 a 3 centímetros) y el huevo del avestruz ( 8 o 10 centímetros), representan casos excepcionales

Tamaño

Morfología de las células animales

TEJIDO EPITELIALTEJIDO EPITELIAL TEJIDO MUSCULARTEJIDO MUSCULAR

TEJIDOS CONJUNTIVOSTEJIDOS CONJUNTIVOS TEJIDO NERVIOSOTEJIDO NERVIOSO

Al analizar los diferentes tejidos animales se puede observar la diversidad morfológica que presentan sus células.

Morfología de las células vegetales

TEJIDOS PARENQUIMÁTICOSTEJIDOS PARENQUIMÁTICOS TEJIDOS CONDUCTORESTEJIDOS CONDUCTORES TEJIDOS SECRETORESTEJIDOS SECRETORES

Las células vegetales presentan una menor diversidad morfológica que las animales debido a la presencia de la pared celular que las rodea. Presentan formas cúbicas, prismáticas, poliédricas, redondeadas, semilunares o alargadas.

El núcleo celular

1. El núcleo fue descubierto por Robert Brown.2. Contiene el material genético en forma de

ADN.3. En el se produce la replicación del ADN y su

transcripción a ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN transferente.

4. El núcleo aparece en todas las células salvo en las procariotas y en los eritrocitos maduros de mamíferos.

5. El núcleo nos lo podemos encontrar en dos fases distintas: interfase o período comprendido entre dos divisiones celulares consecutivas, y en división.

El núcleo celular

12 y 4

3

En él se encuentra la mayoría del ADN celular, con la información genética.

Las células suelen tener un solo núcleo, a excepción de las polinucleadas (en las células musculares estriadas), o carecer de él (los glóbulos rojos).

1.1. Envoltura nuclearEnvoltura nuclear. Con doble membrana, la externa conectada con el Retículo Endoplasmático. Las membranas con poros que se comunican con el citoplasma.

2.2. NucleoplasmaNucleoplasma. Medio acuoso del interior.

3.3. Nucléolo.Nucléolo. Corpúsculo esférico sin membrana. Su función es la formación de los ribosomas. Puede haber más de uno en la célula.

4.4. Cromatina. Cromatina. Filamentos de ADN asociados a proteínas. Cuando la célula se va a dividir, se organizan y condensan en cromosomas.

Membrana nuclear• Es una membrana doble que rodea al núcleo.• La membrana nuclear tiene poros por donde pasan algunas

moléculas desde el núcleo al citoplasma y viceversa.• Los poros nucleares son estructuras complejas que contienen

por lo menos ocho subunidades proteicas con un canal pequeño en el centro.

• Permite el intercambio selectivo de materiales

• El agua, los iones y las moléculas pequeñas como el ATP pueden pasar libremente por el canal central del poro, pero éste regula el paso de moléculas mayores, en especial de proteínas y de ARN.

• Los poros ayudan a controlar el flujo de información de y desde el ADN.

NÚCLEO

CITOPLASMA

DOBLE MEMBRANA NUCLEAR

Membrana nuclear interna

Presenta un material electrodenso : la lámina

fibrosa o corteza nuclear

Membrana nuclear externa7 a 8 nm

PORO NUCLEAR

Espacio perinuclear o intermembranoso

La membrana nuclear

Citosol

Cromatina

Nucleoplasma

Lámina nuclear: dispuesta en capas . Anclaje cromatina, regula crecimiento,

interviene en la formación de los

poros

Membrana nuclear interna

Membrana nuclear externa: con ribosomas. Unida al REl y REr. Similar a Mb plasmática

Espacio perinuclear (intermembrana)

Poro

LÁMINA NUCLEAR

Está formada por tres capas de proteínas fibrilares unidas a la membrana nuclear interna (del tipo de los filamentos intermedios) y funcionan como esqueleto del núcleo.

• Interviene en la desorganización y reorganización de las membranas nucleares al comienzo y al fin de la división celular.

• Es un punto de unión de las fibras de cromatina.• Ancla al núcleo al citoesqueleto celular, lo que le permite mantener una

posición determinada en la célula.

Sus principales funciones son:

(también llamada corteza nuclear o lámina fibrosa).

Las fibras de cromatina pueden encontrarse como

COMPONENTE NUCLEAR

NUCLEOLO

SÍNTESIS DEL ARNr

COMPONENTE ESTRICTAMENTE

NUCLEOLAR

ZONA GRANULAR CROMATINA

INTRANUCLEOLAR

tiene como funciones

ENSAMBLAJE DE LAS SUBUNIDADES RIBOSÓMICAS

al microscopio electrónico presenta

ZONA FIBRILAR CROMATINA

PERINUCLEOLAR

en el que se distinguen

NUCLÉOLO

• Al M.E. se observan dos componentes en la mayoría de los nucléolos:

1. La región granular, formada por unos gránulos de 15-20 nm de diámetro, en la parte periférica del nucléolo. Está formada por ARNr asociado a proteínas y corresponde a subunidades ribosomales en maduración.

2. La región fibrilar, compuesta por delgadas fibras de 5-10 nm de diámetro, con una posición central en el nucléolo y formada por ARNn asociado a proteínas.

• El nucléolo contiene el aparato enzimático encargado de sintetizar los diferentes tipos de ARNr.

• Su función es formar y almacenar ARNr con destino a la organización de los ribosomas.

• Son también indispensables para el desarrollo normal de la mitosis. Durante la división del núcleo desaparece y cuando los cromosomas se vuelven a desespiralizar, se forma de nuevo a partir de ellos, en concreto a partir de unos genes que contienen información para la síntesis del ARNn. Son las llamadas Regiones Organizadoras Nucleolares de los cromosomas (NOR)

FUNCIONES DEL NUCLEOLO

El nucleoplasma• Se encuentra en el interior del

núcleo.• Disolución acuosa de

biomoléculas en estado coloidal, donde destacan:– Proteínas (enzimas, histonas...).– Ácidos nucleicos (ADN, ARN,

nucleótidos...).– Lípidos.– Glúcidos.– Sales e iones.

• Al microscopio óptico se observa en él una maraña de fibrillas y grumos, es la cromatina.

El ADN del núcleo está asociado a proteínas de dos clases, las histonas y las proteínas no histónicas. El complejo de ambos tipos de proteínas con el ADN es conocido como cromatina.

CROMATINA

Características.

•La cromatina recibe este nombre por su capacidad de teñirse con colorantes básicos. •Al M.E. se observa una masa amorfa, pero es una de las estructuras celulares dotadas de mayor complejidad en su organización. •Las fibras de cromatina constan de diferentes niveles de organización y condensación.•Estos niveles de organización permiten empaquetar grandes cantidades de ADN, asociado a las histonas, en el reducido volumen nuclear.

• En el núcleo interfásico se distinguen 2 tipos de cromatina:o Eucromatina:

Aspecto laxo. Representa aproximadamente un 10% del total de la

cromatina. Corresponde a zonas de cromatina activa donde se está

produciendo transcripción (síntesis de ARN) o Heterocromatina:

Aspecto más denso, más condensada. Representa aproximada- mente un 90% del total de la cromatina. Corresponde a zonas de cromatina inactiva (zonas que no se transcriben)

• A su vez se pueden distinguir 2 tipos de heterocromatina:o Constitutiva:

Aparece condensada siempre. No hay transcripción del ADN en ningún momento.

o Facultativa: La condensación depende del estado de desarrollo del

organismo y del tipo celular. Comprende un conjunto de genes que se inactivan

cuando la célula se especializa. Es escasa en tejidos embrionarios y aumenta en células

diferenciadas. Contiene ADN repetitivo.

EL ADN SE COMPACTA

Cuando el ADN se asocia a las proteínas se compacta enormemente.

EL ADN se enrolla con las proteínas histonas para empaquetarse, formando el nucleosoma. Cada nucleosoma tiene unos 200 nucleótidos.

Cuando se observa con un microscopio óptico, la secuencia repetida de nucleosomas parece un collar de perlas.

Fibra de 30 nm

Las Histonas:

• Las histonas son las principales proteínas estructurales en los cromosomas eucariotas. Son proteínas básicas, ricas en residuos de lisina y arginina, que muestran un elevado conservadurismo evolutivo y que interacción con el ADN formando una subunidad que se repite a lo largo de la cromatina denominada Nucleosoma. • Un nucleosoma típico está asociado a 200 pares de bases (pb) y está formado por una médula ("core") y un ligador (o "linker"). La médula está formada por un octámero constituido por dos subunidades de las siguientes histonas: H2A, H2B, H3 y H4. Se trata de un dímero de las histonas (H2A, H2B, H3 y H4)2.

Los bucles de ADN fijados al scaffold se pliegan formando una superhélice

En cromosomas metafásicos se observa un esqueleto proteico del cromosoma (scaffold) del que salen bucles de ADN

700 nm300 nm

El número 1 corresponde a la molécula de ADN (fibra de DNA)En el número 2 , vemos el ADN unido a proteínas globulares (histonas), formando una estructura denominada "collar de perlas", formado por la repetición de unas unidades que son los nucleosomas, que corresponderían a cada perla del collar. (fibra nucleosomica)En el número 3 se pasa a una estructura de orden superior formando un "solenoide” (fibra de 30nm) En el número 4, se consigue aumentar el empaquetamiento, formando la fibra de cromatina, nuevos "bucles". En el número 5, llegamos al grado de mayor espiralización y compactación, formando un denso paquete de cromatina, que es en realidad, un cromosoma.

5

Compactación de la cromatina.

Por lo tanto podemos decir que cromatina y cromosomas es lo mismo, y el cromosoma sería un paquete de cromatina muy compacto.

21 34

Cromosomas en las células:

Fotografía de una muestra de célula vegetal vista al microscopio de luz. El DNA se visualiza con una tinción fluorescente (DAPI).

EL DNA esta presente los cromosomas, el cual es visible sólo cuando está compacto (izq).

Las células de la derecha, que no se están dividiendo contienen cromosomas idénticos, pero no se pueden ver en el microscopio de luz debido a que están en una conformación más extendida (der).

Núcleo en DivisiónCromosomas. Son visibles sólo durante los períodos de división celular. Están constituidos por la cromatina condensada o "super enrollada".

En el momento de iniciarse la división, el cromosoma está formado por dos cromátidas, resultantes de la duplicación del ADN.

Ambas se encuentran unidas entre sí por una zona más estrecha, que constituye la constricción primaria o centrómero, que hace que el cromosoma se presente en forma de cuatro brazos.

El centrómero engarza las fibras del huso mitótico, tanto en la mitosis como en la meiosis, y permite la separación de los cromosomas que corresponderán a las células hijas.

CROMOSOMAS• Los cromosomas son estructuras en forma de bastón que aparecen en el

momento de la reproducción celular, en la división del núcleo o citocinesis.

• Son simplemente cromatina condensada.

• Su número es constante en todas las células de un individuo pero varía según las especies.

• Un cromosoma está formado por dos cromátidas (dos hebras de ADN idénticas) que permanecen unidas por un centrómero.

• El cromosoma puede presentar constricciones primarias (centrómero) que origina los brazos del cromosoma y secundarias que se producen en los brazos y originan satélites.

• Alrededor del centrómero existe una estructura proteica, llamada cinetocoro, que organiza los microtúbulos que facilitarán la separación de las dos cromátidas en la división celular.

• Los extremos de las cromátidas se llaman telómeros y en ellos se encuentran secuencias repetitivas de ADN cuya función es evitar la pérdida de información genética en la replicación.

Dentro de la misma especie la forma de cada cromosoma es constante, de tal manera que puede ser identificado cada uno de ellos.

El número de cromátidas en los cromosomas depende de la fase del ciclo celular en la que se encuentra la célula.

Estructura de los cromosomas.

Tienen forma de bastoncillos más o menos alargados.

Antes de iniciarse la división celular se produce la duplicación del ADN y aparecen dos fibras de ADN idénticas, fuertemente replegadas sobre si mismas denominadas cromátidas, unidas por el centrómero.

BRAZO

BRAZO

Cinetocoro(puntos de separación de

los cromosomas)

Centrómero(constricción que divide al cromosoma en 2 brazos)

Constricciones secundarias

(relacionadas con la formación del nucléolo)

Telómero

Bandas(segmentos de cromatina

que tiñen con diferente intensidad)

Cromátidas(resultado de la duplicación

del material genético)

En función de la posición del centrómero y de los índices de proporcionalidad, se

distinguen cuatro tipos.

En humanos, secuencia TTAGGG repetida. Esenciales en la duplicación y protección de los cromosomas. Se les puede unir un fragmento llamado satélite.

Los cromosomas están formados por dos cadenas de ADN repetidas que se espiralizan y se mantienen unidas, y se distinguen dos partes que son idénticas las CROMÁTIDAS, que se unen por un punto llamado CENTRÓMERO. El centrómero divide a las cromátidas en dos partes que se denominan BRAZOS.

Todos los cromosomas de las células somáticas aparecen por parejas de cromosomas homólogos (uno procedente del padre y otro de la madre) existiendo por tanto n parejas de homólogos.Los dos cromosomas homólogos tienen información para los mismos tipos de genes, aunque no poseen idéntica secuencia de bases nitrogenadas, ya que en un posición determinada o locus p.e. la información que determina el color azul de ojos mientras que en el homólogo puede existir información para el color marrón. Sin embargo, las dos cromátidas hermanas de un mismo cromosoma poseen exactamente la misma información genética (la misma secuencia de bases nitrogenadas).

Centrómero y telómeroCentrómero y telómeroCentrómero

•Elemento de DNA responsable de la segregación en mitosis y meiosis. •Está compuesto de proteínas de unión a los microtúbulos y puede poseer gran cantidad de DNA repetitivo•A ambos lados aparecen estructuras proteicas, cinetocoros, lugares de polimerización de los microtúbulos.

Telómero

Elemento de DNA que sella los extremos de los cromosomas y les confiere estabilidad.

•Integridad estructural•Asegura la replicación de los extremos del cromosoma•Papel en el apareamiento cromosómico y la arquitectura tridimensional del núcleo•Envejecimiento celular y cáncer

Metacéntricos (brazos iguales)

Centrómero

Submetacéntricos (brazos ligeramente

desiguales)

Centrómero

CentrómeroCentrómero

Acrocéntricos (brazos muy desiguales)

Telocéntricos (solo visible un brazo)

La CITOGENETICA analiza la cantidad y morfología de los cromosomasLos cromosomas se pueden describir en base a la posición del centrómero

•El número de cromosomas es constante en todas las células que pertenecen a un mismo organismo, excepto en las células reproductoras o gametos, que contienen la mitad de cromosomas que una célula normal.

• La mayoría de organismos tienen dos juegos de cromosomas (diploides).

• No guarda relación con el nivel evolutivo alcanzado por la especie.

CARIOTIPO HUMANO FEMENINO CARIOTIPO HUMANO MASCULINO

Cromosomas

sexualesXX

Cromosomas sexuales

XY

Número de cromosomas

¿Cómo se hace un

cariotipo?

El cariotipo (conjunto de cromosomas de una especie)

Heterocromosomas masculinos

Heterocromosomas femeninos

Dos tipos de cromosomas: 1. HETEROCROMOSOMAS (cromosomas sexuales).-determinan el sexo del individuo. En humanos están el X y el Y. Los hombres XY, y las mujeres XX.

2. AUTOSOMAS.- el resto de cromosomas, iguales en ambos sexos.

Los humanos en las células somáticas (todas menos espermatozoides u óvulos) tenemos 23 parejas de cromosomas (22 son autosomas y una heterocromosomas)

Patrones de bandas de los cromosomas humanos.Cromosomas 1-22 están numerados en el orden aproximado de tamaño. Una típica célula humana somática (no germinal) contiene dos de cada uno de estos cromosomas, más dos cromosomas sexuales - dos cromosomas X en las mujeres, un cromosoma X y un cromosoma Y en un varón.

Bandeo cromosómicoCada cromosoma revela un patrón específico de bandas claras y oscuras

Características del Núcleo Celular y sus ComponentesPartes del Núcleo Celular

Descripción Función

NúcleoEstructura rodeada por una doble membrana con poros.

Contiene cromatina/cromosomas y

nucleolo.

Regular la función celular. Control del

metabolismo, reproducción (ciclo

celular) y diferenciación celular.

Envoltura NuclearEstructura formada por dos

unidades de membrana unidas a nivel de los poros

nucleares.

Continuación del RER. Posee poros que regulan el pasaje entre núcleo y

citoplasma

NucleóloCuerpo granular en el

núcleo, que consiste en ARN y proteínas.

Sitio de síntesis del RNA ribosómico y de ensamble de los

ribosomas.

Cromatina

ADN asociado a proteínas, tanto estructurales

(histonas) como a proteínas regulatorias. La cromatina

es visible durante la interfase celular

Empaquetamiento (plegamiento) de ADN. El ADN compone los genes. Funciones regulatorias de la transcripción genética.

CromosomasADN asociado a proteínas, en estado superenrrollado.

Visible en forma de estructuras cilíndricas

cuando la célula se divide, ya sea en mitosis o meiosis.

Contienen los genes que son las unidades de

información, que rigen las funciones y estructura

celular.