AULA 02 Biologia Molecular

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BIOLOGÍA CELULAR
DR. JONATHAN B. ANDRADE
COMPETENCIAS DE LA CLASE
Historia de la biología y Conceptos generales
Teorías
Evolución
Microscopia
Historia
Evolución
La célula
Conceptos
Estructuras
Niveles de organización
Características generales
Historia de la Biología
Se denomina biología a la ciencia que se aboca al estudio de los seres vivos desde el punto de vista de su origen, evolución, reproducción, etc. 
El estudio de esta se realiza a nivel atómico, molecular, celular y pluricelular
Robert Hooke (1635-1703), utilizando un microscopio de doble lente logró plasmar en "Micrographia" de 1665 una detallada descripción de la estructura microscópica de tallos y hojas introduciendo a la consideración científica de la época, por primera vez, el término "cellula" identificatoria de cada una de las celdas iguales (al estilo de un panal de abeja) que había logrado observar en sus trabajos con corcho . 
Anton van Leeuwenhoek (1632-1723)Desarrolla una evolución en la microscopía. Su habilidad como diseñador y constructor de los mismos permitió que los instrumentos por él creados alzaran niveles de 270 aumentos. Su capacidad en lo científico también era distintiva; al punto de realizar históricas descripciones. 
El zoólogo alemán Theodor Schwann (1810-1882) mostró que las células del cartílago de los animales también poseían límites bien definidos, comparables a los de las células vegetales, además de poseer núcleo, estructura ya descrita por Brown (1773-1857). 
En 1838 y 1839, sobre las bases de sus estudios respectivos en vegetales y animales, Schwann y el botánico Mattias Schleiden (1804-1881) enuncian la Teoría Celular, según la cual la célula es la unidad estructural básica de todos los organismos pluricelulares capaz de existir por sí misma.
Jean Baptiste de Monet, más conocido por Caballero de Lamarck (1744-1829) el científico que acuñó el término biología, el que separó invertebrados de vertebrados, concluyó audazmente, que los organismos más complejos evolucionaron de organismos más simples preexistentes. 
La teoría lamarckiana señalaba la existencia de cambios en las especies en el tiempo debido al uso o desuso de sus órganos y postuló un mecanismo para ese cambio: la herencia de los caracteres adquiridos. 
Robert Brown (1773-1858) quien describe el núcleo y su presencia la asume como constante en todos los tipos celulares. 
Henri Dutrochet (1776-1847) indica que "todos los tejidos están en realidad formados por células globulosas pequeñísimas, que parecen estar unidas por fuerzas de adhesión simples; por lo tanto, todos los tejidos, todos los órganos animales y vegetales no son sino un tejido celular con modificaciones diversas“. Además reconoció que el crecimiento es el resultado del incremento celular. 
Rudolf Virchow (1821-1902) quien aporta su principio:"Omnis cellula e cellula" (toda célula procede de otracélula preexistente). 
Walter Flemming (1843-1905) descubre lo que denomina cromatinas y el proceso de partición del núcleo al que denominó mitosis. 
El siglo XIX fue un siglo fascinante para la ciencia de la Biología. No sólo se plantean las dos grandes teorías de la Biología actual: la Teoría Evolutiva de Darwin y la Teoría Celular, sino que, significó el comienzo de la genética gracias a los trabajos pioneros de Mendel, diversos biólogos prestaron especial atención a seres microscópicos llamados bacterias, iniciándose la microbiología, nace la bioquímica, se define la ecología y se esbozan las primeras ideas sobre el origen de la vida
El economista y demógrafo Thomas Robert Malthus también recurrió a la idea de la competición entre individuos para mostrar que el progreso humano era imposible puesto que la población tiende a crecer en progresión geométrica, por la pasión sexual del ser humano, mientras que los alimentos sólo aumentan en progresión aritmética, por lo que llegará un día en que la población será mayor que los medios de subsistencia, de no emplear medios preventivos y represivos.
Propuso como solución abolir las leyes de protección a los pobres, para que, el miedo a la miseria, les hiciera “autolimitarse” en su capacidad reproductiva y “facilitase la movilidad laboral”. Fue el nacimiento del liberalismo económico que dirige al mundo occidental.
Antes de fines del siglo XIX había quedado establecido que los gametos se forman por división reduccional, MEIOSIS, por medio dela cual el nº de cromosomas de una especie se mantiene constante de una generación a otra. Todos estos descubrimientos permitieron llegar a la versión moderna de la TEORÍA CELULAR que afirma que:
TEORIA CELULAR
1. La célula constituye la UNIDAD ESTRUCTURAL de todos los seres vivos.
2. La célula es la UNIDAD FISIOLÓGICA Y BIOQUÍMICA, la organización bioquímica, es decir, actividades metabólicas le permiten desarrollar todas las funciones vitales.
3. La célula es la UNIDAD GENÉTICA, toda célula proviene de otra célula. 
1865: Gregorio Mendel publica su teoría acerca de la transmisión de los caracteres hereditarios (leyes de Mendel)en los guisantes (estas unidades fundamentales de la herencia recibirán el nombre de genes).Se le prestó muy poca atención a sus trabajos por falta de conocimiento a los cambios citológicos. 
1902: Walter Sutton propone el término "gen" y asegura que los cromosomas tienen muchos genes (que son los factores mencionados por Mendel que se transmitían de generación en generación). 
1910: Thomas H. Morgan prueba que los genes están en los cromosomas y aparece por primera vez el término "biotecnología".
1929: Phoebus Levene descubre que un azúcar previamente desconocido, la desoxiribosa, deriva en ácidos nucleicos que no contienen ribosas. Estos ácidos nucleicos se denominan desoxirribonucleicos o ADN. 
1982: Se consigue el primer animal (ratón) transgénico (el "superratón"), insertando el gen de la hormona del crecimiento de la rata en óvulos de ratona fecundados
1983: Kary Mullis de Cetus Corporation describe su método de la reacción encadena de la polimerasa (PCR), que permite replicar (copiar) genes específicos con gran rapidez . 
1983: Creación de las primeras plantas transgénicas 
CÓDIGO GENÉTICO
El código genético fue elucidado por Marshall Nirenberg y Heinrich Matthaei, diez años después de que Watson y Crick describieran la estructura de doble hélice del ADN. 
LA CÉLULA
Qué existe en comun entre ellas???
La célula son unidades formadoras de todas las formas de vida…
Las células son organizadas en niveles de complejidad, de forma que cada grupo celular forme un tejido y cada grupo de tejido forma un órgano….
CARACTERISTICAS DE LAS CELULAS
TIPOS DE CÉLULAS
CELULA PROCARIOTA
La célula procariota es el tipo celular más sencillo. 
En este tipo de organización celular el ADN se encuentra disperso por el citoplasma celular sin estar rodeado de membrana. 
Sólo tiene orgánulos de tipo ribosoma. 
Es la estructura típica de las bacterias, pertenecientes al Reino Moneras: son unicelulares, autótrofos y heterótrofos.
AUTOTROFOS
Estos se denominan autótrofos por que generan su propio alimentos, atraves de sustancias inorganicas para su metabolismo. Los organismos autótrofos producen su masa celular y materia orgánica, a partir del dióxido de carbono, que es inorgánico, como única fuente de carbono, usando la luz o sustancias químicas como fuente de energía. 
Fotosintéticos: Plantas
Quimiosinteticos: Bacterias
HETERÓTROFOS
Son aquellos que deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos. 
Entre los organismos heterótrofos se encuentra multitud de bacterias y predominantemente los animales.
Un organismo heterótrofo es aquel que depende de otro, es decir; de una fuente externa de moléculas orgánicas, en cuanto a su energía. Según el origen de la energía que utilizan los organismos heterótrofos
Fotorganotrofos: estos organismos fijan la energía de la luz.
Quimiorganotrofos: utilizan la energía química extraída directamente de la materia
orgánica.
CÉLULA EUCARIOTA
En la célula eucariota el ADN está rodeado por una membrana constituyendo el núcleo. 
El citoplasma es muy variado y rico en orgánulos celulares diferentes. 
Esta organización la poseen los Reinos: Protoctista, Fungi, Vegetal y Animal.
ORGANIZACIÓN DE LA CELULA EUCARIOTA
PRINCIPALES COMPONENTES
SUBCOMPONENTES
FUNCION PRINCIPAL
MEMBRANA CELULAR
PAREDCELULAR
CUBIERTA CELULAR
MEMBRANA PLASMATICA
PROTECCION
INTERACIONES CELULARES
PERMEABILIDAD,ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS
NÚCLEO
CROMOSOMAS
NUCLEOLO
GENES
SINTESISDE RIBOSOMAS
CITOPLASMA
CITOSOL
CITOESQUELETO
ORGANOIDES MICROTUBULARES
SISTEMA ENDOMEMBRANA
ORGANOIDES DE MEMBRANA
ENZIMAS SOLUBLES
RIBOSOMAS
MICROTUBULOS
MICROFILAMENTOS
CENTROSOMA Y CENTRIOLOS
CUERPOS BASALES Y CILIOS
MEMBRANA NUCLEAR
RETICULO ENDOPLASMATICO
COMPLEJO DE GOLGI
ENDOSOMA Y LISOSOMA
MITOCONDRIA
CLOROPLASTO
PEROXISOMAS
GLUCOLISIS
SINTESIS PROTEICA
FORMA Y MOVILIDAD
DIVISION CELULAR
MOTILIDAD CELULAR
PERMEABILIDADNUCLEAR
SINTESIS Y PROCESAMIENTO
SECRECIÓN
DIGESTIÓN
SINTESIS DE ATP
FOTOSINTESIS
PROTECCIÓN
TIPOS DE CÉLULAS DE LOS ANIMALES
DIVISION CELULAR
MITOSIS: La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas de las células de un organismo eucarístico que no van a convertirse en células sexuales. Una célula mitótica se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. 
La mitosis mantiene la continuidad y el número diploide de los cromosomas.
FASES DE LA MITOSIS
MEIOSIS: Los organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos. La meiosis se diferencia de la mitosis en que solo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las parejas de la célula original.
La meiosis reduce los cromosomas a un número haploide.
ORGANIZACIÓN GENERAL DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS
Sistema de endomembranas
Membrana nuclear
Retículo endoplasmático
Complejo de Golgi
Endosomasy lisosomas
Permeabilidad nuclear
Síntesis y procesamiento
Secreción
Digestión
Organoides de membrana
Mitocondrias
Cloroplastos
Peroxisomas
Síntesis de ATP
Fotosíntesis
Protección
Las células de un organismo multicelular tienen forma y estructura variables y se diferencian de acuerdo con la función específica de los distintos tejidos y órganos.
Célula Animal
MEMBRANA PLASMÁTICA
Separa el contenido de la célula del medio externo
Es una delgada película de 5nm de espesor
Compuesta por una bicapa lipídica continua con proteínas intercaladas o adheridas a su superficie
Función: controlar de manera selectiva el pasaje de solutos, ello incluye el ingreso de agua y moléculas de gran tamaño por el proceso de endocitosis y la salida de productos celulares por exocitosis
En las células vegetales está cubierta y reforzada por la pared celular, y en las células animales por la llamada cubierta celular
MEMBRANA PLASMÁTICA
Pared celular: estructura a la que deben su rigidez la mayoría de las células vegetales.
Está formada principalmente por fibras celulósicas
Los plasmodesmos son tuneles que atraviesan la pared celular, que posibilitan la comunicación entre las células de los tejidos vegetales.
Cubierta celular: formada por polisacáridos, glicoproteínas y glicolípidos
 La cubierta es fundamental para la asociación de las células en los tejidos 
NÚCLEO
La forma del núcleo es variable, en las células esféricas, cúbicas o poliédricas generalmente es esférico, y en las cel cilíndricas o fusiformes suele ser elipsoidal
Su tamaño es proporcional al número de cromosomas
Casi todas las células son mononucleadas, pero existen algunas binucleadas (cel hepáticas y cartilaginosas) y otras polinucleadas (fibras musculares estriadas)
Caracteriza a la cel eucariota
Los papeles esenciales del núcleo son:
El almacenamiento de la información genética
La duplicación del ADN
La transcripción del ADN
NÚCLEO
Posee las siguientes estructuras:
Una envoltura nuclear, compuesta por dos membranas y perforada cada tanto por poros nucleares
La matriz nuclear (o nucleoplasma)
Las fibras de cromatina (compuestas por ADN y proteínas) que son los cromosomas mas o menos desenrrollados
El nucléolo, por lo general esférico, puede ser único o multiple; cuyo papel es sintetizar las moleculas de ARN ribosómico, asociándolas luego a numerosas proteínas para formar los ribosomas antes de que éstos pasen al citoplasma
La molécula de ADN está asociada con proteínas básicas llamadas histonas con las cuales forma estructuras granulares de unos 10nm, denominadas nucleosomas 
CITOPLASMA
Se divide en dos compartimientos: 
Uno contenido dentro del sistema de endomembranas
Y otro la matriz citoplasmática o citosol que queda fuera de éstas.
Los componentes mas importantes del citoplasma estan en el citosol
El citosol constituye el verdadero medio interno celular, contiene las principales estructuras vinculadas con la forma y el movimiento de la célula, y en él tienen lugar la síntesis proteica y diversas actividades metabólicas.
Citoesqueleto
Está compuesto por varios tipos de microfilamentos:
Microtúbulos
Centríolos
Cilios
Flagelos 
Filamentos de actina
Sistema de endomembranas
Contiene:
La envoltura nuclear
El retículo endoplasmático
El complejo de Golgi
Los endosomas
Los lisosomas
La envoltura nuclear está compuesta por dos membranas, estas se unen en los poros nucleares(orificios que permiten el pasaje de materiales entre el núcleo y el citosol)
 La membrana interna se halla en contacto con los cromosomas, mientras que la externa suele estar cubierta por ribosomas
Sistema de endomembranas
El retículo endoplasmático constituye la mayor parte del sistema de endomembranas
Esta compuesto por sacos aplanados y túbulos
La superficie externa del RER se halla cubierta por ribosomas, los cuales sintetizan proteínas hacia la cavidad del retículo
El REL se continúa con el rugoso e interviene en la síntesis de diversas moléculas.
Sistema de endomembranas
El complejo de Golgi está formado por pilas de sacos y vesículas
Interviene en el procesamiento y empaquetamiento de los productos provenientes del RE, los cuales, por intermedio de vesículas especiales son liberados de las célula por exocitosis o incorporados a los endosomas
Sistema de endomembranas
Los endosomas son organoides encargados de recibir el material que ingresa a la célula por endocitosis; se convierten en lisosomas una vez que incorporan ciertas enzimas hidrolíticas provenientes del complejo de Golgi.
Sistema de endomembranas
Los lisosomas son organoides polimorfos rodeados por una membrana.
Contienen en su interior una amplia gama de enzimas hidrolíticas responsables de la digestión de sustancias que son incorporados a las células por endocitosis
Las mitocondrias, los plástidos y los peroxisomas son organoides fundamentales para el funcionamiento celular
Las mitocondrias se encuentran prácticamente en todas las cel eucariotas. 
Son estructuras cilíndricas que poseen dos membranas
Tanto la membrana interna como la matriz mitocondrial intervienen en la extracción de la energía de los alimentos
Los peroxisomas están rodeados por una sola membrana.
Contienen enzimas relacionadas con la producción y degradación de peróxido de hidrogeno y una de sus funciones es proteger a la célula.
MUCHAS GRACIAS