UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO EN AGUADILLA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES

1. Organización de la Célula UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO EN AGUADILLA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES Dr. Rubén J. Hernández García 23 de febrero de 2013

2. Objetivos • Explicar la Teoría Celular . • Resumir la relación entre organización celular, tamaño celular y homeostasis • Describir los métodos que utilizan los biólogos para estudiar las células. • Comparar y contrastar las características generales de las células procariotas y eucarióticas, y contrastar la célula vegetal y animal. • Describir las funciones de la membrana celular. • Describir la estructura y función del núcleo. • Distinguir entre retículo endoplásmico liso y rugoso en términos de estructura y función

3. Objetivos • Trazar la ruta de la síntesis de proteínas a través del sistema de membranas internas. • Describir la función de los lisosomas, vacuolas y peroxisomas • Comparar la función de los cloroplastos y mitocondrias. • Describir la estructura y función del citoesqueleto. • Relacionar las características estructurales de cilios y flagelos con su función.  • Describir el glicocalix, matriz extracelular y pared celular.

4. Historia • 1665 - Robert Hooke descubre la célula • 1673 - Antonie van Leeuwenhoek describe por primera vez organismos microscópicos • 1838 -1839- Matthias Schleiden y Theodor Schwann proponen que todas las plantas y animales están compuestos por células (teoría celular) • 1855 – Virchow observa células dividiéndose en células hijas

5. TeoríaCelular • La célulaes la unidadbásica de la vida. • Todos los organismosestascompuestosporuna o máscélulas. • Las célulasprovienen de célulaspreexistentes.

6. Célula • La unidad mas pequeña que puede llevar a cabo todas las actividades asociadas con la vida. • Procariotas y algunos protistas y fungi son unicelulares • Plantas y animales son multicelulares • Células intercambian materiales y energía con el medio ambiente

7. Organización Celular • Organización celular y un tamaño pequeño mantienen la homeostasis • Trabajan constantemente para mantener las condiciones internas • Similar en todas las células • Delimitadas por membrana celular • Separa su contenido del medio ambiente que la rodea. • Permite el intercambio de materiales y energía con el exterior. • Presencia de orgánulos - Estructuras internas especializadas en llevar a cabo funciones vitales en la célula

8. Tamaño celular

9. TamañoCelular • Células procariótas – 0.1 – 10 µm • Células eucariótas – 10 a 100 µm • Algunas células pueden alcanzar una longitud de un metro.

10. Como aumentar el área de superficie y volumen • Variaciones en forma celular • Forma fina y alargada de las neuronas. • Presencia de microvellosidades • Aumentan el área de absorción en ciertas células.

11. Tamaño y forma de la célula relacionados a su función • Amoeba y glóbulos blancos • Espermatozoides • Neuronas • Células epiteliales

12. Áreade Superficie a Radio de Volumen

13. Observación de las células de corcho por R. Hooke

14. Microscopio • Dos tipos principales: • Microscopio de Luz • Fuente de iluminación: luz • Sistema de enfoque: lentes de vidrio • Microscopio Electrónico: • Fuente de iluminación: haz de electrones • Sistema de enfoque: electroimanes

15. Microscopio de luz • Puede ser simple (un solo lente) o compuesto (dos o más lentes) • Fuente de iluminación • Luz visible: • Campo claro • Contraste de fase • Luz ultravioleta: • Microscopio de fluorescencia) • Magnificación Máxima: 2000X • Resolución: 0.2 µm (1/1000 mm)

16. Microscopio compuesto de luz visible Imagen Aumentada Lente Ocular Lente Objetivo Espécimen Condensador Fuente de Luz

17. Microscopio electrónico de transmisión • Produce imagen bidimensional interna del espécimen • Muestra debe cortarse muy fina con un microtomo Micrografía electrónica de transmisión mostrando cilios

18. Microscopio electrónico de rastreo • Produce una imagen tridimensional de la superficie del espécimen • Muestra debe ser cubierta de oro u otros metales conductores Micrografía electrónica de rastreo mostrando cilios

21. FraccionamientoCelularTécnicasusadasparaestudiarfunción y composiciónquímica de orgánulos • Centrifugación • Diferencial – Se centrifuga la muestra a un número mayor de revoluciones por minuto sucesivamente. • Gradiente de densidad – Se centrifuga un “pellet” resuspendido sobre un gradiente de densidad, usualmente una solución de sacarosa.

22. FraccionamientoCelular

23. Célula Procariótica • Más pequeña ( 1 / 10) y simple que la célula eucariótica • No posee núcleo definido • ADN se encuentra en región nucleoide • No posee orgánulos rodeados de membrana celular • Incluye Dominios Archaea y Eubacteria (arqueobacterias, bacterias y cianobacterias)

24. CélulaProcariótica

25. Ejemplo de un Organismo Procariótico: Escherichia coli

26. CélulaProcariótica • Región Nucleoide • No está delineada por membrana. • ADN está organizado en forma de un cromosoma circular. • La célula procariótica puede contener material génetico fuera del cromosoma • Plásmidos • ADN extracromosomal

27. CélulaProcariótica • Membrana Plasmática • Mantiene confinado el contenido de la célula en un compartimiento interno • Puede formar pliegues donde ocurren algunas reacciones metabólicas (ej. fotosíntesis). • Mantiene la permeabilidad selectiva de la célula • Citoplasma • Incluye al citosol y ribosomas (pequeños) • Gránulos de almacenaje: glucógeno, lípidos y compuestos de fosfato • Citosol : Solución semifluida que baña el interior celular • Compuesto por agua, iones, macromoléculas, y nutrimentos disueltos

28. CélulaProcariótica • Cápsula • Compuesta usualmente por polisacáridos • Permite a la célula adherirse a superficies • Puede otorgarle a la célula virulencia y resistencia a fagocitosis • Pared celular • Compuesta por peptidoglucano • Su estructura varía dependiendo del tipo de organismo • Protege y mantiene la forma de la célula

29. CélulaProcariótica • Fimbrias • Apéndices finos que se proyectan de la pared celular • Son de naturaleza proteica • Ayudan a la célula a adherirse a superficies • Flagelos • Estructuras de locomoción, actúan como hélices • Compuestos de flagelina (proteína) • Estructura distinta a los flagelos eucarióticos • Ribosomas • Formados de RNA y proteínas • Sintetizan poli péptidos • Mas pequeños que los ribosomas de células eucariotas

30. Fimbrias de una Célula Procariótica

31. Comparación de Tamaño entre CélulasProcarióticasy EucarióticasTípicas

32. Célula Eucariota • Nucleo verdadero • Posee orgánulos – Compartimientos rodeados de membrana celular que llevan a cabo funciones específicas • Posee núcleo definido – Orgánulo rodeado por doble membrana célular, contiene ADN y ejerce control genético sobre la célula

33. Organización de la Célula Eucariota • Citoplasma – Parte de la célula fuera del núcleo. Incluye el citosol y los organulos excepto el núcleo • Citosol – Componente semifluido del citoplasma • Nucleoplasma – Parte de la célula dentro del núcleo

34. Membrana Plasmática • Compuesta por bicapa de fosfolípidos y proteínas asociadas, además de otras sustancias. Rodea a la célula y a ciertos orgánulos. • Funciones • Funciona como barrera selectivamente permeable • Permite que diferentes reacciones químicas procedan sin que interfieran unas con otras • Sirve para generar energía potencial que es usada para sintetizar ATP • Muchas reacciones químicas son mediadas por enzimas asociadas a membranas

35. Membrana Plasmática

36. Diferencias entre la Célula Animal y Vegetal • Célula animal • Presencia de centriolos • Presencia de flagelos (sólo algunas células reproductivas vegetales poseen flagelos) • Presencia de lisosomas • Célula vegetal • Posee pared celular • Posee cloroplastos (en células fotosintéticas) • Presencia de vacuola central

37. Diagrama de una celula vegetal

38. Organización de una Célula Animal Nucleolo

39. Organización de una Célula Vegetal Retículo endoplásmico rugoso Ribosomas Retículo endoplásmico liso Aparato de Golgi Microtúbulos Vacuola Central Filamentointermedio Citoesqueleto Sólo en células vegetales Cloroplasto Microfilamento Pared celular Mitocondria Peroxisoma Membrana plasmática

40. Células de Elodea sp. Cloroplastos Pared celular

41. Núcleo • Centro de control genético de la célula eucariota • El ADN se encuentra en su interior en forma de cromatina compuesta de: • ADN y Proteínas • ADN pasa por el proceso de replicacion • Genes: secuencias de nucleótidos del ADN, contienen el código para producir proteínas • Control de síntesis de proteínas por el RNAm

42. Núcleo • Envoltura nuclear- Doble membranas concéntricas que rodean el núcleo. • Poros nucleares - Complejos de proteínas (30) que regulan el paso de materiales entre el citoplasma y el nucleoplasma. • Laminas nucleares – Estructuras proteícas que sirven de anclaje al núcleo. Importantes en la ruptura y formación de la envoltura nuclear durante la división celular. • Distrofia muscular y progeria • Nucleolo – Masa de fibras y gránulos que consiste de ARN ribosomal y proteínas • Función: Síntesis de ribosomas

43. Diagrama del Núcleo

44. Estructura del NúcleoCelular

45. J. Hämmerling & J. Brachet • Trabajaron de los 1930’s a los 1940’s • Llevaron a cabo experimentos de regeneración usando el alga verde unicelular llamada Acetabularia • Basándose en los resultados que obtuvieron llegaron a la conclusión de que el núcleo ejerce control sobre la célula

46. Acetabularia