LA CÉLULA COMO UNIDAD VITAL

1. LA CÉLULA COMO UNIDAD VITAL

2. LA CITOLOGÍA • En el siglo XVII aparece la Citología como ciencia debido a: • Aparición de Bacon, Descartes...: lo que era una ciencia especulativa pasó a basarse en la experiencia y la observación. • Avances tecnológicos: uso de lentes para aumentar el tamaño de las cosas. • Curiosidad científica.

3. LA INTERDISCIPLINARIDAD, LA COOPERACIÓN Y LA CURIOSISDAD CIENTÍFICA HAN SIDO Y SON LA CLAVE DE LA MAYORÍA DE LOS AVANCES CIENTÍFICOS

4. HISTORIA DEL ESTUDIO DE LA CÉLULA ¿De qué están compuestos los seres vivos? Hasta el siglo XV se consideraba, tomando como base las ideas de Hipócrates (600 a.c.), que los seres vivos estaban formados por una sustancia o “crasis” a base de diferentes jugos o “humores”

5. HISTORIA DEL ESTUDIO DE LA CÉLULA EL MICROSCOPIO • Se inventó, hacia 1610, por Galileo, según los italianos, o por Jansen, en opinión de los holandeses

6. HISTORIA DEL ESTUDIO DE LA CÉLULA ROBERT HOOKE

7. HISTORIA DEL ESTUDIO DE LA CÉLULA LEEUWENHOEK POPULARIZÓ EL USO DEL MICROSCOPIO (1964)

10. HISTORIA DEL ESTUDIO DE LA CÉLULA: DESARROLLO DE LA MIROSCOPÍA

11. HISTORIA DEL ESTUDIO DE LA CÉLULA : LA TEORÍA CELULAR • 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). • La Teoría Celular se puede resumir: • Existen seres unicelulares y pluricelulares: todos los organismos son células o están formados por ellas. • La célula es la unidad estructural, fisiológica y reproductiva de los seres vivos → Es la unidad de vida independiente más elemental. Rodolfo Virchow Ramón y Cajal

12. COMPONENTES COMUNES EN LA MAYORÍA DE CÉLULAS • MEMBRANA PLASMÁTICA • CITOPLASMA • INFORMACIÓN GENÉTICA ¿ QUIÉN SE SALE DE LA NORMA?

13. NIVELES DE ORGANIZACIÓN CELULAR CÉLULA PROCARIOTA CÉLULAS EUCARIOTAS Bacillus anthracis Tejido Cartilaginoso

15. CÉLULA PROCARIOTA

16. Organización Celular Procariota: REINO MONERAS DOMINIO ARQUEA DOMINIO BACTERIA Ferroplasma acidiphilum

17. CÉLULA EUCARIOTA

18. Organización Celular Eucariota: DOMINIO EUCARYA Reino Protoctista Reino Vegetal Paramecium sp Klebsormidium sp Xilema y floema de pino Reino Animal Reino Hongos Saccharomyces cerevisiae Scytalidium thermophilum Epitelio Cúbico Simple humano

19. LOS TRES DOMINIOS DE WOESE (1990) El Sistema de los Tres Dominios, propuesto por Woese, es un modelo evolutivo de clasificación basado en las diferencias en las secuencias del ARNr 16S y ARNt de la célula, la estructura de los lípidos de la membrana, y la sensibilidad a los antibióticos.

20. I. EL ORIGEN DE LA VIDA Cambios Geológicos Descargas eléctricas Bombardeo de meteoritos Sin oxígeno • Hace 4500 ma, en La Tierra... • En 1922, Oparin propone: compuestos orgánicos simples pudieron originarse a partir de una mezcla de moléculas orgánicas (Síntesis prebiótica).

21. II. EL ORIGEN DE LA VIDA • En 1952 Stanley Miller (1952): Oparin tenía razón.

22. III. EL ORIGEN DE LA VIDA Una vez surgidos los primeros compuestos orgánicos, éstos pudieron combinarse entre sí hasta dar lugar a una molécula con capacidad de copiarse a sí misma, posiblemente ARN, y posteriormente aparecerían el ADN y las proteínas. Estas moléculas se rodearon de membrana y establecieron el control sobre su replicación: ¡ Las primeras células vivas!

23. III. EL ORIGEN DE LA VIDA: otras teorías Cometas y condritas las arqueobaterias ¿Panspermia ?

24. LOS PRIMEROS SERES VIVOS • BACTERIAS ANAEROBIAS CON METABOLISMO FERMENTATIVO • CIANOBACTERIAS • ATMÓSFERA CON OXÍGENO Evidencia de vida más antigua de la que hay registro fósil en la Tierra • PRIMERAS CÉLULAS CON RESPIRACIÓN AEROBIA Estromatolito fósil. 3500ma

25. Origen de las células eucariotas: Teoría Endosimbiótica LINN MARGULIS

26. Origen de las células eucariotas: Teoría Endosimbiótica Actualmente la idea más aceptada es que: 1.- El núcleo se formó por invaginación de la membrana plasmática y de ahí se originaron también los orgánulos membranosos del sistema de endomembranas. 2.- Mitocondrias y Cloroplastos se originaron por endosimbiosis.

27. Origen de las células eucariotas: Teoría Endosimbiótica CÉLULA HOSPEDADORA: Una Archea que perdió la pared. CÉLULAS SIMBIONTES: Una bacteria púrpura no sulfurosa: MITOCONDRIA. Una Cianobacteria: CLOROPLASTO. Plantas y algas Animales, hongos y protozoos

28. EVIDENCIAS A FAVOR DE LA TEORIA ENDOSIMBIÓTICA • Las mitocondrias tienen su propio ADN en una sola molécula continua, como las de las procariotas • Muchas de las enzimas de las membranas celulares de las mitocondrias se encuentran también en las membranas de las bacterias. • Las mitocondrias solo se forman por fisión binaria a partir de otras mitocondrias • Varias especies de Cianobacterias viven dentro de otros organismos como plantas y hongos, lo que demuestra que esta asociación no es difícil de mantener

29. Pruebas en contra de la teoria ENDOSIMBIÓTICA Las mitocondrias y los plastos contienen intrones, una característica exclusiva del ADN eucariótico. Por tanto debe de haber ocurrido algún tipo de transferencia entre el ADN nuclear y el ADN mitocondrial/cloroplástico.

30. ORIGEN DE LA CÉLULA EUCARIOTA: Consideración actual • Actualmente se considera que la evolución pudo darse a través de dos vías: • La aparición de membrana nuclear, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, vacuolas y lisosomas se explicaría mediante la Teoría autógena. • La aparición de mitocondrias y cloroplastos se explicaría mediante la Teoría endosimbiótica.

31. MÉTODOS DE ESTUDIO DE LA CÉLULA Necesidad del desarrollo de técnicas que permitan observar su estructura, y aclarar su composición y arquitectura molecular. NECESIDAD DE CONOCER LA CÉLULA (Aplicaciones farmacéuticas, médicas, industriales, conocimiento...)

32. MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS CÉLULAS Básicamente se cuenta actualmente con cinco modalidades principales para abordar el estudio de las células, y frecuentemente suelen utilizarse en forma conjunta más de una de ellas: 1 - Observación de la estructura de las células por medio de microscopios (“In vivo” o “post mortem”). 2 - Fraccionamiento de células y análisis de sus moléculas (citoquímica).3 - Aislamiento y cultivo de células.4 - Localización de moléculas biológicas por medio de isótopos radioactivos o anticuerpos marcados.            5 - Utilización de la tecnología del ADN recombinante.

33. 1. Métodos de estudio de la morfología y estructura celular • El pequeño tamaño y la transparencia a la luz visible de la célula han propiciado el desarrollo de una gran variedad de técnicas, enfocadas a aumentar el poder resolutivo y el contraste. • El estudio de la morfología de las células puede llevarse a cabo en dos condiciones: • Métodos de estudio “in vivo”. • Métodos de estudio “post-mortem”.

34. 1.1.Métodos de estudio “in vivo”. • Estudian al organismo vivo. Consisten en una observación directa, ayudada por instrumentos ópticos más o menos complejos. • El problema que presenta este tipo de estudios es que el contraste que presentan las estructuras biológicas puede ser mínimo y es necesario aumentarlo. Esto se consigue mediante colorantes intravitales o determinado tipo de microscopios (de campo oscuro, de contraste de fases...)

35. Observación “in vivo” al microscopio óptico de una gota de agua de maceta. (protozoo)

36. Organismo unicelular ciliado (Vorticella sp). Observación “in vivo”

37. 1.2. Métodos de estudio “post-mortem”. Es un método que consiste en preservar la morfología y composición de las células tras su muerte con el fin de estudiar los detalles de la morfología celular. Los pasos que se siguen, antes de la observación al microscopio, son: Fijación de células • Los fijadores suelen actuar sobre las proteínas celulares precipitándolas. Este proceso permite detener los procesos vitales. • La fijación se puede realizar mediante métodos físicos, como la congelación, o métodos químicos, como el tetraóxido de osmio, líquido de Bouin, aldehídos... • Tras la fijación de las muestras se procede a la obtención de cortes finos (se utilizan los llamados microtomos, en el que se introduce la muestra previamente endurecida e incluida en una parafina o resinas epoxi, que es el método más usual). Tinción. • La tinción nos permite crear contrastes artificiales para facilitar la observación • Las tinciones son sustancias de naturaleza orgánica y aromática, y se reconocen 2 grandes grupos: ácidos y básicos..

39. Microtomo Ultramicrotomo

40. 1.3. TÉCNICAS DE TINCIÓN 1.3.1. Tinción general. Una de las tinciones más utilizada es la hematoxilina-eosina: • Los ácidos nucleicos y otros componentes ácidos de la célula tienen afinidad por los colorantes básicos. (hematoxilina) • El citoplasma, de naturaleza básica, se tiñe con colorantes ácidos. (eosina)

41. Sección de un glomérulo de un riñón de mamífero obtenida a partir de una inclusión en parafina y teñido con hematoxilina-eosina. Los núcleos aparecen de color violáceo (hemtoxilina) y el citoplasma de color rosado (eosina).

42. 1.3. TÉCNICAS DE TINCIÓN 1.3.2. Técnicas específicas. • Tinción de Feulgen: específica para el ADN. Tiñe el núcleo de color morado) • Tetraóxido de osmio o Sudán III para lípidos. • Las proteínas se colorean de azul con nihidrina. • La celulosa o el almidón con Lugol, etc.

44. 1.3. TÉCNICAS DE TINCIÓN 1.3.3. Tinción diferencial: utilizan al menos dos colorantes distintos; es el caso de la llamada tinción de gram que permite diferenciar bacterias gram + (color azul) de bacterias gram – (color rojo), en base a su pared celular.

45. Tinción de Gram Gram + Gram -

46. 1.3. TÉCNICAS DE TINCIÓN 1.3.4. Las tinciones también pueden utilizarse para poner de manifiesto determinada actividad enzimática. Por ejemplo, la existencia de fosfatasa ácida, característica de los lisosomas, se puede observar mediante la técnica de Gomori.

47. TÉCNICA DE GOMORI • Incubación del tejido con glicerofosfato de sodio. • Se añade nitrato de plomo. (con el fósforo liberado por la fosfatasa ácida, forma fosfato de plomo, que precipita y es fácilmente identificable al m.e.) Ganglio linfático de rata.

48. 1.3. TÉCNICAS DE TINCIÓN 1.3.5. Tinción con colorantes fluorescentes. • Naranja de acridina, se tiñen específicamente el ADN y ARN. • Tinción de Auramina, etc.

49. Mycobacterium (bacterias ácido alcohol resistentes) Tinción de Auramina: Consiste en teñir con Auramina (Colorante fluorocrómico), decolorar con ácido alcohol, contracolorear con permanganato potásico, lavar con agua abundante y dejar secar

50. 1.4.TIPOS DE MICROSCOPIOS