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LA CÉLULA HUMANA

LA CÉLULA HUMANA. Tipos de células: Procariotas: Carecen de núcleo (organismos elementales) Eucariotas: Poseen núcleo (animales y vegetales superiores) La célula humana: Nºaprox. Unos cien billones de células Varios centenares de tipos de células especializadas y diferenciadas:

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LA CÉLULA HUMANA

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  1. LA CÉLULA HUMANA • Tipos de células: • Procariotas: • Carecen de núcleo (organismos elementales) • Eucariotas: • Poseen núcleo (animales y vegetales superiores) • La célula humana: • Nºaprox. Unos cien billones de células • Varios centenares de tipos de células especializadas y diferenciadas: • Sangre (hematíes, leucocitos...) • Músculo (fibras) • Huesos (osteocitos, osteoblastos...)...........

  2. Elementos que forman parte de la vida Moléculas Biomoléculas Macromoléculas Monómeros HO CO Sales Glúcidos Lípidos Ácidos nucléicos Proteínas Monosacáridos Aminoácidos Ácidos Grasos Nucleótidos Células COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA NIVELES DE ORGANIZACIÓN

  3. Número de moléculas relativas a las de ADN 1.2 X 107 7 X 102 1 4,4 X 10 7 X 103 4 X 103 6,8 X 104 Sustancia Agua Proteínas AND ARN Lípidos Otros C. O. Otros C. I. Porcentaje 85 10 0,4 0,7 2 0,4 1,5 Peso molecular Relativo 18 36.000 106 4 X 104 700 250 55 POBLACION MOLECULAR DE LA CÉLULA

  4. ESTRUCTURA DE LA CÉLULA

  5. LA MEMBRANA PLASMÁTICA

  6. La membrana celular está formada por dos capas de proteínas, una de fosfolípidos y los poros correspondientes. Lípidos 40% - Proteínas 50% - Glúcidos 10% LÍPIDOS: GLUCOLÍPIDOS FOSFOLÍPIDOS COLESTEROL PROTEÍNAS: INTEGRALES PERIFÉRICAS GLÚCIDOS: OLIGOSACÁRIDOS FUNCIONES: englobar partículas por fagocitosis o pinocitosis. Transportar moléculas pequeñas o iones (transporte pasivo y activo) Recibir y transmitir señales químicas. Establece los límites físicos de la célula y resguardar el contenido citoplasmático. CONSTITUCIÓN DE LA MEMBRANA

  7. EL CITOPLASMA • Es la parte de la célula, que se encuentra entre la membrana plasmática y el núcleo. Es el medio interno complejo y heterogéneo más importante de la célula y donde se producen la mayoría de las funciones metabólicas y de biosíntesis • En él podemos distinguir: • Citosol: Es la parte líquida que abarca al resto de los elementos • Organelas: Son las diferentes estructuras que están “flotando” en el citosol: • Ribosomas • Retículo endoplasmático: • Rugoso • Liso • Mitocondrias • Citoesqueleto • Aparato de Golgi • Lisosomas • Vesículas • Centriolos • Inclusiones Citoplasmaticas:Son granulaciones que se encuentran en interior del citoplasma; pero, por ser producto de metabolismo celular, tiene un carácter transitorio. En general son sustancias de secreción, excreción o reserva.Entre las inclusiones más importantes tenemos: El almidón, gotas de grasa y aceites esenciales, cristales de hemoglobina y melanina, etc

  8. ORGANELAS CELULARES • Ribosomas: • Los ribosomas intervienen en la síntesis proteica. No están rodeados por membrana. Estructuralmente consisten en una subunidad grande y otra pequeña. Bioquímicamente están formados por ARN ribosómico (ARNr) y cerca de 50 proteínas estructurales. A menudo los ribosomas se encuentran asociados al retículo endoplásmico que, en ese caso, toma el nombre de rugoso.

  9. Es una red de sacos aplanados, tubos y canales interconectadas entre sí que intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica y el transporte. Retículo endoplasmático rugoso: Tiene esa apariencia debido a los numerosos ribosomas adheridos a sus paredes. Esta conectado a la envoltura nuclear, a través de cuyos poros pasa el ácido ribonucleico mensajero ( ARNm) que es el que lleva el mensaje para la síntesis proteica. Retículo endoplasmático liso: No tiene ribosomas y se lo considera relacionado a diferentes procesos de síntesis de productos tales como hormonas esteroideas y al transporte de sustancias. EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

  10. Está formado por sacos aplanados, limitados por membranas y apilados en forma laxa unos sobre otros. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplásmico rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del Golgi. EL COMPLEJO DE GOLGI

  11. Las vesículas son organelasque funcionan en el transporte de sustancias desde y hacia el exterior de la célula. Los lisosomas (del griego lysis = aflojamiento; soma = cuerpo): son vesículas relativamente grandes formadas por el aparato de Golgi que contienen enzimas hidrolíticas. Intervienen en la ruptura de materiales extracelulares. Se fusionan con las vacuolas alimenticias y sus enzimas digieren el contenido. VESÍCULAS Y LISOSOMAS

  12. Es un componente importante, complejo y dinámico. El citoesqueleto, mantiene la forma de la célula, "ancla" las organelas en su lugar y mueve parte de la célula en los procesos de crecimiento y movilidad. • Microtúbulos • Microfilamentos • Filamentos intermedios CITOESQUELETO Y MITOCÓNDRIAS Las mitocondrias son los elementos de la célula donde se produce la transformación aeróbica de los sustratos energéticos en ATP y la obtención de energía a través del mismo.

  13. EL NÚCLEO

  14. EL NÚCLEO CELULAR • Es un corpúsculo en medio del citoplasma, bien visible y perfectamente limitado.El núcleo es el “centro de información” de la célula y desempeña funciones muy importantes en el metabolismo y reproducción celular.Durante la vida de una célula puede presentarse de dos formas diferentes; una mientras la célula se nutre y crece hasta llegar a la edad adulta, llamado periodo interfásico; y la otra, durante el proceso de reproducción llamado periodo de división.Sus partes son:a) La membrana nuclear • b) El núcleolo.c) Jugo nuclear o cariolinfa.d) Los cromosomas. • a) Membrana Nuclear, es una membrana doble, con poros definidos, relacionada con el retículo endoplasmático y encargada de regular el intercambio de materiales entre el núcleo y el citoplasma y viceversa que regulan el intercambio de sustancias entre ambos.b)El nucléolo: son formaciones esféricas que pueden en un núcleo hallarse varios nucleolos. Constituido por pequeñas partículas o granulos, estan formados por ARN y constituyen los centros activos para la síntesis de proteínas y del l ARN. El núcleolo desaparece durante la división celular en la metafase, pero vuelve a reorganizase durante la telofase.c) EL JUGO NUCLEAR O CARIOLINFA: Es el líquido en que se encuentra suspendidas las estructuras nucleares. Está constituido por varias sustancias entre las cuales se encuentran: agua, aminoácidos, iones, lípidos, hidratos de carbono y ARN.

  15. Los Cromosomas • Son estructuras nucleares organizadas, que trasmiten el material genético de una generación a otra. Resultan de la fragmentación y organización de la cromatina (se tiñe fácilmente con colorantes básicos) durante la división celular.Los cromosomas están constituidos, además de otros compuestos, por ADN, proteínas del tipo de las histonas o de las protaminas y ARN.Función: Llevar las moléculas de ADN, portadoras de la información genética de los organismos.Si tuvieran el mismo número de cromosomas y estos fueran iguales, solo existiera una clase de seres vivos sobre la tierra. Pero cada individuo tiene un número de cromosomas que es propio de él. Así por ejemplo: el hombre tiene 46 cromosomas en sus células, excepto en las reproductivas (espermatozoides y óvulo) que tiene 23. El número de cromosomas que tiene cada organismo se llama número diploide (2n) (en el caso de las células reproductivas o sexuales, en las cuales el número de cromosomas es la mitad, se llama número haploide (n)). • En los cromosomas se encuentran unas unidades llamadas genes, que son los que en último término controlan la fisiología del organismo. Cada uno de Ellos tienen una misión especial, así por ejemplo: unos dan color de los ojos otros forman la naríz, etc. Algunos genes actuan solos y otros en compañía.Los cromosomas pasan de una célula a otra durante el proceso de la división celular

  16. CROMOSOMAS

  17. ÁCIDOS NUCLÉICOS ADN ARN Desoxirribonucleótidos Ribonucleótidos LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS • Polímeros lineales de nucleótidos • Localizados en el núcleo celular • Transmisión de caracteres hereditarios • Síntesis de proteínas

  18. Tipos de ácidos nucleicos • Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian: • Por el glúcido (pentosa) que contienen: la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN; • Por las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN; • En los organismos eucariotas, la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria, aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr, y • En la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

  19. ESTRUCTURA DE LOS NUCLEÓTIDOS • ÁCIDO FOSFÓRICO: • Monofosfato • Difosfato • Trifosfato • BASE NITROGENADA: • Purinas: • Adenina • Guanina • Pirimidinas: • Citosina • Timina • Uracilo • PENTOSA: • Ribosa • Desoxiribosa + + = NUCLEÓTIDO

  20. BASES PURINICAS Y PIRIMÍDICAS

  21. NUCLEÓTIDOS LIBRES • Transmisión de energía (ATP) • Mensajeros intracelulares (AMP cíclico) • Coenzimas (Coenzima A)

  22. ADN (1) • Forma parte de los cromosomas • Contiene el código genético • Es distinto para cada ser vivo • Las células de la misma especie mantienen la misma composición de bases(En el ser humano Adenina = 30,4%; Guanina = 19,6%; Citosina = 19,9%; Timina = 30,1%) • Las especies emparentadas, tienen una composición de bases más parecida que aquellas más alejadas filogenéticamente

  23. ADN (2)

  24. APAREAMIENTO DE BASES • Las cuatro bases nitrogenadas del ADN se encuentran distribuidas a lo largo de la "columna vertebral" que conforman los azúcares con el ácido fosfórico en un orden particular, (la secuencia del ADN). La adenina (A) se empareja con la timina (T) mientras que la citosina (C) lo hace con la guanina. La estructura primaria del ADN está determinada por esta secuencia de bases ordenadas sobre la "columna" formada por los nucleósidos: azucar + fosfato. • Este orden esen realidad Lo que se transmite de generación en generación • Los nucleótidos se forman por la unión del C5' de la pentosa con el grupo fosfato formando un nucleótidomonosfato. La cadena se va formando al enlazar los fosfatos al C3' de otro nucleótido. Así la cadena tiene un extremo 5´y un extremo 3´.

  25. Estructura • El ADN es una molécula bicatenaria, es decir, está formada por dos cadenas dispuestas de forma antiparalela y con las bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura tridimensional, se distinguen distintos niveles: • Estructura primaria: • Secuencia de nucleótidos encadenados. Es en estas cadenas donde se encuentra la información genética, y dado que el esqueleto es el mismo para todos, la diferencia de la información radica en la distinta secuencia de bases nitrogenadas. Esta secuencia presenta un código, que determina una información u otra, según el orden de las bases. • Estructura secundaria: • Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, basándose en la difracción de rayos X que habían realizado Franklin y Wilkins, y en la equivalencia de bases de Chargaff, según la cual la suma de adeninas más guaninas es igual a la suma de timinas más citosinas. • Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina y la guanina de una cadena se unen, respectivamente, a la timina y la citosina de la otra. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3´ de una se enfrenta al extremo 5´ de la homóloga. • Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el que tiene la estructura descrita por Watson y Crick. • Estructura terciaria: • Se refiere a cómo se almacena el ADN en un espacio reducido, para formar los cromosomas. Varía según se trate de organismos procariotas o eucariotas: • En procariotas el ADN se pliega como una súper-hélice, generalmente en forma circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en orgánulos celulares como las mitocondrias y en los cloroplastos. • En eucariotas, dado que la cantidad de ADN de cada cromosoma es muy grande, el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto; para ello se necesita la presencia de proteínas, como las histonas y otras proteínas de naturaleza no histónica (en los espermatozoides estas proteínas son las protaminas).33

  26. ESTRUCTURA SECUNDARIA • Estructura secundaria: es el modelo postulado por Watson y Crick:  la doble hélice, las dos hebras de ADN se mantienen unidas por los puentes hidrógenos entre las bases. Los pares de bases están formados siempre por una purina y una pirimidina, de forma que ambas cadenas están siempre equidistantes, a unos 11 Å una de la otra. Los pares de bases adoptan una disposición helicoidal en el núcleo central de la molécula, ya que presentan una rotación de 36º con respecto al par adyacente, de forma que hay 10 pares de bases  por cada vuelta de la hélice. La A se empareja siempre con la T mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la C seemparejasiempreconla G pormediode 3 puentes de hidrógeno

  27. ESTRUCTRURA SECUNDARIA ESQUEMA

  28. DOBLE HÉLICE DE ADN

  29. Los genes • Las secuencias de ADN que constituyen la unidad fundamental, física y funcional de la herencia se denominan genes. • Cada gen contiene una parte que se transcribe a ARN y otra que se encarga de definir cuándo y dónde deben expresarse. • La información contenida en los genes (genética) se emplea para generar ARN y proteínas, que son los componentes básicos de las células, los "ladrillos" que se utilizan para la construcción de los orgánulos u organelos celulares y tejidos entre otras funciones.

  30. RESÚMEN ADN • Unidades químicas básicas • un azúcar de 5 carbonos - desoxirribosa • fosfato - uniones entre los azúcares • bases: purinas = adenina y guanina pirimidinas = timina y citosina • base + azúcar = nucleósido • base + azúcar + fosfato = nucleótido • Una hebraCada hebra esta hecha de un azúcar unido covalentemente a un fosfato que a su vez se une a otro azúcar y así sucesivamente. Cada hebra de ADN puede contener miles o millones de estas uniones azúcar-fosfato.Cada azúcar tiene también, una purina o pirimidina unida a él covalentemente. • La doble héliceUna molécula de ADN consiste en dos hebras que se encuentran arrolladas una alrededor de la otra formando una doble hélice. Las bases de las dos hebras se disponen en manera tal que cuando en una de ellas hay una adenina en la enfrentada hay timina y, cuando hay guanina en la otra hay citosina. Esto satisface la regla de Chargaff en manera tal que: la cantidad de adenina = a la cantidad de timina (A = T) la cantidad de guanina = a la cantidad de citosina (G = C) • DireccionalidadLa cadena de uniones azúcar-fosfato (la "columna vertebral", backbone en inglés) está construda en manera tal que posee una polaridad, esto es, que el fosfato en el carbono 5' de la desoxirribosa se une al 3' de la siguiente desoxirribosa. En este caso se dice que tiene una dirección 5' a 3'. Las dos hebras del ADN están dispuesta en manera tal que su disposición se conoce como antiparalela, donde una de ellas va de 5'- 3' y la complementaria de 3'- 5'.

  31. Replicación del ADN • La replicación del ADN es el proceso por el cual se obtienen copias o réplicas idénticas de una molécula de ADN. • La replicación es fundamental para la transferencia de la información genética de una generación a la siguiente y, por ende, es la base de la herencia. • El mecanismo consiste esencialmente en la separación de las dos hebras de la doble hélice, las cuales sirven de molde para la posterior síntesis de cadenas complementarias a cada una de ellas. • El resultado final son dos moléculas idénticas a la original. • Este tipo de replicación se denomina semiconservativa debido a que cada una de las dos moléculas resultantes de la duplicación presenta una cadena procedente de la molécula "madre" y otra recién sintetizada.

  32. ARN • Se diferencia de la composición química del ADN en: • La Timina es sustituida por Uracilo • La pentosa es una Ribosa en vez de una Desoxiribosa • Se forma a partir del ADN • Existen distintos tipos y funciones de ARN: • ARN mensajero (transporta información del núcleo a los ribosomas) • ARN de transferencia (transfiere aminoácidos para la síntesis de las proteínas) • ARN ribosómico(forma parte de los ribosomas donde se produce la síntesis) • ARN heteronuclear (se encarga de la maduración del ARN mensajero)

  33. Una célula típica contiene 10 veces más ARN que ADN. El azúcar presente en el ARN es la ribosa. Esto indica que en la posición 2' del anillo del azúcar hay un grupo hidroxilo (OH) libre. Por este motivo, el ARN es químicamente inestable, de forma que en una disolución acuosa se hidroliza fácilmente. En el ARN la base que se aparea con la A es U, a diferencia del ADN, en el cual la A se aparea con T.  ARN Según las modernas teorías sobre el origen de la vida, parece bastante probable que el ARN fuese el primer biopolímero que apareció en la corteza terrestre durante el transcurso de la evolución. Se distinguen varios tipos de RNA en función, sobre todo, de sus pesos moleculares: ARN mensajero, ARN de transferencia, ARN ribosómico...

  34. DOGMA DE LA BIOLOGÍA (CRICK)

  35. SÍNTESIS DEL ARN

  36. ARN polimerasa ARN inicial TRANSCRIPCIÓN DE ADN A ARN • El mensaje contenido en el ADN se transcribe a una molécula de una sola hebra, llamada ARN mensajero (ARNm). • El ARN mensajero está compuesto por codones o tripletes de bases nitrogenadas. • Interviene la enzima ARN polimerasa. Iniciación ADN Alargamiento Finalización 5´ Cadena de ARN sintetizada 3´ ARN polimerasa

  37. ESQUEMA DE LA TRANSCRIPCIÓN

  38. TRANSCRIPCIÓN DEL ARN

  39. Codon y Anticodón • La información genética, en el ARNm, se escribe a partir de cuatro letras, que corresponden a las bases nitrogenadas arn (A, C, G y U), las cuales van agrupadas de tres en tres. Cada grupo de tres se llama codón y está encargado de codificar un aminoácido o un símbolo de puntuación (Comienzo, parada). • En total hay 64 codones que codifican para 20 aminoácidos y 3 señales de parada de la traducción. Esto hace que el código sea redundante, lo que se denomina código degenerado, porque hay varios codones diferentes que codifican para un solo aminoácido • Un anticodón es una secuencia de tres nucleótidos ubicada en el ARNt, complementaria al codón ubicado en el ARNm

  40. CÓDIGO GENÉTICO

  41. SÍNTESIS DE LAS PROTEÍNAS 2

  42. SÍNTESIS DE LAS PROTEÍNAS 1

  43. ARNm Subunidad menor Sitio catalítico Codón iniciador Complejo aminoácido ARNt iniciador Aminoácido inicial TRADUCCIÓN DE PROTEÍNAS - INICIACIÓN • El ARNm se dirige hacia los ribosomas. • Se traduce la información. • Unión de aminoácidos (aa)  Proteína. • Iniciación: 1. Complejo de iniciación: subunidad menor del ribosoma + ARNm + ARNt 2. ARNt reconoce el codón de inicio (AUG) y deja al primer aminoácido de la proteína 3. Se asocia la segunda subunidad

  44. Segundo codón ARNt Cadena proteica Unión de aminoácidos TRADUCCIÓN DE PROTEÍNAS - ELONGACIÓN • Formación de la cadena de aminoácidos. 1. Se inicia con el segundo codón del ARNm. 2. Se desplaza el 1er ARNt y se unen los dos primeros aminoácidos en el sitio catalítico. 3. El ribosoma se desplaza y la cadena se elonga.

  45. ARNt Subunidades ribosomales Proteína TRADUCCIÓN DE PROTEÍNAS - TERMINACIÓN • Cuando la proteína está lista, el ARNt reconoce el codón de terminación de la cadena (UGA). • Se desacoplan del sistema el ARNt, el ARNm y las subunidades ribosomales. • Se libera la proteína. Codón terminador

  46. Resúmen . • La información genética para sintetizar proteínas originalmente se encuentra en el ADN, en forma de una secuencia de nucleótidos (adenina, guanina, timina y citosina). Esa secuencia es copiada en forma de ARN (donde la timina es remplazada por uracilos), denominado ARN mensajero o simplemente ARNm. En esa secuencia, cada serie de tres nucleótidos (denominada codón) indica que en ese sitio debe codificarse un aminoácido específico en la proteína. • Luego, las moléculas de ARN de transferencia (o ARNt) transportan los aminoácidos hacia el ribosoma (orgánulo donde se sintetizan las proteínas). En ese momento al codón del ARNm se le acopla el anticodón del ARNt correspondiente, añadiendo el aminoácido que estaba unido al ARNt a la proteína que está sintetizándose. • Por ejemplo: Al códon "AUG" se le acopla el anticódon "UAC" del ARNt, y de esta forma se añade la metionina (que antes estaba unida al ARNm) a la nueva proteína. Luego el ARNt vuelve al citoplasma para buscar unirse a otra metionina. • Cada nucleótido tiene un solo complemento, "A" y "U" son complementos, y también "G" y "C". De esta forma cada codón tiene un solo anticodón, y cada anticodón tiene un solo codón. Sin embargo, algunos aminoácidos tienen varios codones (y por lo tanto anticodones) asociados.

  47. INTERFASE: es el período durante el cual la célula crece,  replica su ADN y se prepara para la siguiente división FASE M:Periodo de división • MITOSIS o división del núcleo: se separan los cromosomas hijos replicados anteriormente y ... • CITOCINESIS odivisión del citoplasma en dos células hijas. EL CICLO CELULAR

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