La célula y el microscopio

Transcripción

1 UNIDAD IV La célula y el microscopio

2 Teoría Celular Anton Van Leeuwenhoek, utilizó una lente simple pero bien realizada Robert Hooke, observó celdillas en la corteza del árbol de corcho y las llamó células Marcello Malphigi, fundador de la Histología René Joachim Henri Dutrochet, descubrió el fenómeno de la ósmosis y observó que las células crecen y son el elemento fundamental de organización Robert Brown, observó la existencia del núcleo y observó vacuolas en los granos de polen que son las responsables de su movimiento aleatorio Theodor Schwann y Mathias Jakob Schleiden proponen la teoría celular 1. Todos los seres vivos están integrados por células y los productos de éstas. 2. Las células son las unidades de estructura y función.

3 Teoría Celular Rudolf Virchow agregó un tercer postulado: 3. Todas las células provienen de células preexistentes. A partir de 1900: los biólogos celulares, dotados de microscopios cada vez más potentes, describieron la anatomía de la célula. Los bioquímicos, estudiaron las reacciones bioquímicas celulares que sustentan los procesos de la vida. Actualmente el uso de ultracentrífugas, el avance de la Biología Molecular y los microscopios electrónico y de barrido hacen que la Biología avance increíblemente.

4 Teoría endosimbiótica Algunos organelos de células eucariontes, especialmente plastos, mitocondrias y flagelos tienen su origen en organismos procariontes que después de ser englobados por otro microorganismo habrían establecido una relación simbiótica con éste. (Lynn Margulis, 1967)

5 Teoría endosimbiótica

6 LA CÉLULA La célula es la unidad de vital, morfológica y funcional de todos los seres vivos. VITAL: El ser vivo más pequeñoestá formado por una célula. MORFOLÓGICA: Todos los seres vivos están constituidos por células. FISIOLÓGICA: Las células tienen todos los mecanismos necesarios para mantener su existencia. GENÉTICA: Todas las células derivan de otras células preexistentes. La forma de las células es muy variada: El tamaño de la mayoría varía de 1 a 20 µm, aunque también las encontramos más pequeñas y más grandes: Micoplasmas: 0,2 µm; Bacterias 1,3 µm a 10 µm; Acetabularia 10 cm.; Musculares 15 cm.

7 Relación de tamaños de células Célula animal Núcle o Bacteriófago Bacteria

8 MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR En los seres vivos se encuentran dos tipos de células, cuyas diferencias principales son las siguientes: Sin envoltura nuclear Con orgánulos Células procariontes Su DNA es lineal o circular Ribosomas pequeños Enzimas respiratorios y pigmentos fotosintéticos situados en el mesosoma Con envoltura nuclear Células eucariontes Con orgánelos celulares de todo tipo DNA siempre lineal Ribosomas grandes Enzimas respiratorias en la mitocondria y pigmentos fotosintéticos en el cloroplasto Siempre son seres unicelulares o multicelulares (coloniales) Pueden realizar foto o quimiosíntesis Algunas pueden fijar el N 2 atmosférico Hay unicelulares y pluricelulares Fotosintética o no, pero nunca quimiosintéticas Nunca fijan el N 2 atmosférico

9 Eubacterias Cianobacteri as Halófilas Metanogénicas Termoacidófilas

10 CÉLULA PROCARIONTE Bacteria Archaea Eubacterias Cianobacterias Halófilas Metanogénicas Termoacidófilas (célula bacteriana)

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12 Pared celular Capa rígida que se encuentra después de la capa muscilaginosa (si es delgada) ó cápsula (si es gruesa). La capa muscilaginosa o cápsula puede o no estar presente, su composición es de mucopoliscáridos y produce la patogenicidad. Proteína Ácido teitoico Peptidoglicanos Membrana celular

13 Pared celular La pared celular protege y da rigidez a la bacteria, además, permite diferenciar entre Gram positiva y Gram negativa. Membrana celular Peptidoglicanos Gram positiva Espacio periplásmico Membrana celular Espacio periplásmico Peptidoglicanos Cápsula Gram negativa

14 Membrana celular Membrana plasmática, membrana fundamental o plasmalema Se encuentra en el interior de la pared presionando fuertemente contra ella. Controla lo que entra y sale de la célula, rige gran cantidad de reacciones como respiración celular y fotosíntesis. La membrana puede ser lisa o presentar plegamientos hacia el interior de las células llamadas mesosoma. Pared celular Mesosoma Cápsula Gram negativa Gram positiva

15 Citoplasma Toda la sustancia que se encuentra encerrada en la membrana plasmática y fuera del nucleoide. Es una mezcla compleja de proteínas, lípidos, glúcidos, otros compuestos orgánicos, minerales y agua. Nucleoide Material nuclear Un tramo de DNA dispuesto en forma circular, elipsoidal o en forma de pesas, no existe una membrana que separe al nucleoide del resto del citoplasma. Con frecuencia existen una o varias copias de uno o más genes circulares llamados plásmidos, los cuales pueden ser transferidos entre bacterias o entre bacterias y plantas. Citoplasma

16 Vacuolas y vesículas Las vacuolas son estructuras en forma de saco y las vesículas son vacuolas más pequeñas. Pueden contener reservas de azúcares u otras moléculas orgánicas o nitrógeno gaseoso. Ribosomas Pequeños cuerpos esféricos de aproximadamente 15 nm de diámetro, donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas.

17 Flagelos Prolongación citoplasmática muy larga que proporciona movimiento, constituido por la proteína flagelina. Puede o no estar presente. Fimbrias Pili o vellosidades Filamentos huecos, delgados y rectos situados en la superficie de determinadas bacterias. Su función es de adherencia al sustrato e intercambio de información genética durante la conjugación.

18 CÉLULA EUCARIONTE Dominio Eucaria Protoctista Fungi Plantae Animalia

19 Célula de protoctistas unicelulares

20 Célula Vegetal Tiene pared celular que le da forma regular Frecuentemente tiene cloroplastos Posee vacuolas muy grandes Frecuentemente tiene granos de almidón Célula Animal Sin pared celular Sin cloroplastos Posee vacuolas muy pequeñas A veces posee glucógeno Posee centriolos

21 Pared celular Algas, hongos y plantas Celulosa Polisacárido Proteína Compuestos inorgánicos Membrana celular (celulosa y hemicelulosa) Membrana celular Plasmodesmo = unidades continuas de citoplasma que atraviesan las paredes celulares, manteniendo interconectadas las células contiguas (plantas y hongos).

22 Pared celular Algas, hongos y plantas

23 Membrana celular Membrana plasmática, membrana fundamental o plasmalema glúcidos glucoproteínas glucolípidos colesterol Membrana semipermeable que limita a la célula con el medio (animales y algunos protoctistas) o con la pared celular (bacterias, algas, hongos y plantas), pero también la comunica. Funciones Permeabilidad selectiva (transporte pasivo y activo) Reconocimiento específico Delimitar compartimientos intracelulares División y desarrollo celular

24 Transporte a través de la membrana Transporte pasivo Se realiza siguiendo las leyes de la Física de la difusión y por lo tanto no requiere de gasto de energía. Fenómenos de transporte pasivo: Difusión Diálisis Ósmosis Transporte activo La célula utiliza energía para incorporar sustancias en contra de una diferencia de concentración. Fenómenos de transporte activo: Bomba de sodio-potasio Pinocitosis Fagocitosis

25 Difusión Paso de moléculas de una zona de mayor concentración a una de menor concentración. Difusión de una sustancia en un medio líquido (se debe exclusivamente a la energía cinética de las moléculas). DIÁLISIS Paso de un soluto de una solución de mayor concentración a un medio de menor concentración a través de una membrana semipermeable (se debe a la energía cinética de las moléculas y a las propiedades de permeabilidad de la membrana).

26 ÓSMOSIS Paso de un solvente de un medio donde el solvente está más concentrado a donde está menos concentrado a través de una membrana semipermeable. Solución hipotónica (baja concentración de soluto) Solución hipertónica (alta concentración de soluto) Más agua Menos soluto Menos agua Más soluto Membrana selectivamente permeable

27 Medio líquido que rodea a la célula Isotónica Hipotónica Hipertónica

28 Ósmosis en nuestro cuerpo

29 Difusión en nuestro cuerpo Intercambio gaseoso Absorción de nutrientes en el intestino delgado

30 Difusión en las plantas Intercambio gaseoso Absorción de agua

31 Transporte activo La bomba de sodio y potasio saca tres sodios y mete dos potasios estructura TRANSPORTE ACTIVO - En contra de gradiente - Necesita transportador - Consume ATP Por eso ATPasa Genera gradiente electroquímico (Potencial de membrana)

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33 Pinocitosis Obtención de líquidos orgánicos del exterior para ingresar nutrientes o para otra función.

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35 Fagocitosis La membrana celular rodea a una partícula extracelular y la introduce a la célula

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38 Citoplasma Sustancia hialina que se encuentra rodeada por la membrana celular y que contiene a los organelos. Constituida por agua, sales minerales, proteínas, glúcidos y otras sustancias orgánicas. Vacuola Las vacuolas son organelos de forma más o menos esféricas u ovoideas, generadas por la fusión de las vesícula procedentes del retículo endoplasmático y aparato de Golgi. La membrana de la vacuola, el tonoplasto es selectivamente permeable, e interviene en el mantenimiento de la turgencia celular y en el crecimiento. En las células vegetales y fúngicas, las vacuolas pueden ocupar el 50 al 95 % de su volumen. El contenido de la vacuola está constituido por agua y una variedad de compuestos orgánicos e inorgánicos: a) de reserva como azúcares y proteínas b) de desecho como cristales y taninos c) venenos como alcaloides y determinados glucósidos d) ácido málico en plantas CAM e) pigmentos hidrosolubles Los protozoarios presentan vacuolas pulsátiles o contráctiles. Se llenan de sustancias de desecho que van eliminando periódicamente y bombean el exceso de agua al exterior. La célula animal puede presentar pequeñas vacuolas.

39 Sustancias Ergásticas (célula vegetal) Del griego "ergon", trabajo, es decir que son productos del metabolismo celular, de reserva o de desecho, que se acumulan en la pared celular, en las vacuolas o en plástidos. Carbohidratos. La celulosa y hemicelulosa se acumulan en la la pared celular. El almidón se acumula en los amiloplastos de las células parenquimatosas de corteza, médula y tejidos vasculares de tallos y raíces; en el parénquima de frutos, hojas, rizomas, tubérculos o cotiledones carnosos y en las semillas. Cristales. Se forman generalmente en las vacuolas y se los considera como productos de excreción, aunque se ha comprobado que en ciertos casos el calcio es reutilizado. El oxalato de calcio es el componente más común de los cristales vegetales y tienen forma de arena cristalina, de agujas en los rafidios, columnas en los estiloides, prismática en las drusas. El aspecto y la localización de los cristales puede tener importancia taxonómica. Proteínas. Las proteínas de reserva de las semillas, generalmente se almacenan en vacuolas. Grasas, aceites y ceras. Las grasas y aceites son formas de almacenamiento de lípidos; se forman gotas en el citoplasma (glóbulos lipídicos) o se almacenan en los oleoplastos. Las ceras se encuentran generalmente como capas protectoras de la epidermis. Taninos: Muy frecuentes en el cuerpo vegetal, aparecen en las vacuolas como gránulos finos o gruesos, o cuerpos de formas variadas, de color amarillo, rojo o marrón, o pueden impregnar las paredes. Abundan en hojas, frutos inmaduros, cubiertas seminales y tejidos patológicos. Impiden el crecimiento de hongos y microorganismos cuando ocurren lesiones.

40 Retículo Endoplasmático Sistema de dobles membranas que semejan un saco cerrado doblado en sí mismo una y otra vez. Comunica a la membrana celular con la membrana nuclear. El retículo endoplasmático rugoso presenta numerosos ribosomas y el retículo endoplasmático liso carece de ellos. Tiene varias funciones: apoyo mecánico a la estructura coloidal del citoplasma, dirigir el flujo del citoplasma y transporte intracelular, participar en la síntesis de lípidos, glúcido y proteínas y la separación de zonas ; esto último permite el no traslape de las reacciones químicas.

41 Ribosomas Estructuras sintetizadas en el núcleo y que salen al citoplasma, algunos quedan libres y otros se quedan en las paredes del retículo endoplasmático. Su función es la síntesis de proteínas a base de la unión de muchas moléculas de aminoácidos en un orden establecido y determinado por el código genético. Microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios Citoesqueleto Es una estructura de polímeros tridimensional dinámica que llena el citoplasma. Esta estructura actúa como un músculo y como un esqueleto para el movimiento y la estabilidad. Están compuestos predominantemente de un tipo de proteína contractil llamada actina, la cual es la proteína celular mas abundante. La asociación de los microfilamentos con la proteína miosina es la responsable por la contracción muscular.

42 Centriolo Este organelo se visualiza sólo en células animales y protoctistas, es de forma cilíndrica, se encuentra situado cerca del núcleo, cada centríolo está constituido por un cilindro hueco de aproximadamente medio micrómetro de diámetro. Una pareja de centríolos forma un diplosoma. Los centríolos tienen como función la formación del huso acromático durante la división celular, y se hacen más visibles durante la mitosis. Diplosoma

43 Aparato o Complejo de Golgi Unidades de la membrana en forma de vesículas, cisternas y tubos. Las proteínas formadas en los ribosomas llegan al aparato de Golgi y se reúnen en sus sacos (dictiosomas). Cuando se tienen que exportar proteínas o cuando se necesitan en el interior de las célula, algunos trocitos del aparato de Golgi se rompen, y la proteína empaquetada sale al exterior. Por esta función se considera un órgano de secreción de la célula. También funciona como lugar de síntesis de polisacáridos. La celulosa de la pared celular de los vegetales se sintetiza en el aparato de Golgi. Lisosoma Formadas por el retículo endoplasmático rugoso y luego empaquetados por el aparato de Golgi. Digiere los alimentos y residuos dentro de la célula, rompiendo las moléculas hasta sus componentes básicos por medio de poderosas enzimas digestivas.

44 Mitocondria Organelo en forma de esfera, bacilo o filamento que se forman por la división de mitocondrias preexistentes. Tienen una doble membrana lipoproteíca, la membrana interna se extiende hacia el interior formando pliegues llamados crestas mitocondriales. Dentro de la mitocondria hay un líquido rico en enzimas y coenzimas respiratorias llamada matriz. En la membrana interna se realiza la respiración celular, que consiste en la transformación de la energía química potencial de los alimentos en energía aprovechable para las funciones de la célula. Asociada a moléculas de ATP Adenosin Trifosfato

45 Peroxisomas o Microcuerpos Vesículas que contienen enzimas peroxidasas y catalasas que degradan peróxidos orgánicos y agua oxigenada, que son tóxicos para la célula y se producen en el metabolismo en reacciones de oxidación, por lo que se dice que participan en la destoxificación celular. Rompen grasas y aminoácidos en moléculas más pequeñas, que son usados por la mitocondria.

46 Plastos o Plástidos Organelos de doble membrana que se encuentran en células vegetales y de algunos protoctistas. Su membrana interna no es plegada. Si un plástido contiene clorofila, se llama cloroplasto; cuando contiene algún otro pigmento, es un cromoplasto. Los que no tienen color se llaman leucoplastos y pueden contener proteínas o granos de almidón, en este último caso se denominan amiloplastos. Los plastos o plástidos se originan a partir de proplástidos. En el interior de los cloroplastos se encuentra el estroma que es un semifluido en donde se encuentra embebido un complejo sistema de membranas en forma de discos aplanados llamados tilacoides en cuyo interior se encuentra la clorofila. Los tilacoides se encuentran apilados, semejando a una pila de monedas y cada pila se llama grana.

47 Núcleo Elemento distintivo de las células eucariontas, está constituido por una envoltura nuclear, de doble membrana, que rodea el material genético de la célula. La envoltura nuclear tiene poros nucleares compuestos de proteínas, éstos regulan el paso de las proteínas del citoplasma hacia el núcleo y de los RNA en sentido inverso. El interior del núcleo recibe el nombre de nucleoplasma. En él se encuentran, en diferentes grados de condensación, las fibras de ADN, que reciben el nombre de cromatina, y el nucleolo. El nucleoplasma o matriz nuclear es una dispersión coloidal en estado gel, compuesta por proteínas relacionadas con la síntesis y el empaquetamiento de los ácidos nucleicos. El nucleolo está constituido por ARN y proteínas. El nucleolo desaparece durante la mitosis, ya que en este momento no se requieren ribosomas para sintetizar proteínas.

48 Flagelos y Cilios Los flagelos y cilios son estructuras microtubulares, que se extienden hacia afuera en algunas células y funcionan para darles movimiento. Los flagelos son más largos que los cilios. Cuando una célula tiene cilios, su número es muy grande, mientras que una célula tiene pocos o un solo flagelo. Muchos protoctistas, hongos, animales pequeños tienen cilios y el esperma de muchas plantas y animales tienen flagelos. Los flagelos y cilios están hechos de subunidades de túbulos, organizadas en forma circular por nueve pares, y en ocasiones dos centrales, de microtúbulos.

49 Tejidos

50 Tejido Agrupación de células con una estructura determinada que realizan una función específica.

51 Tejido Agrupación de células con una estructura determinada que realizan una función específica.

52 TEJIDO VEGETAL Tejidos Inmaduros o Juveniles Se encuentran no diferenciados. Llevan a cabo las funciones de crecimiento. Originan células o tejidos diferenciados (maduros). Están en constante división mitótica. Tejidos Maduros Están diferenciados en forma y función. Llevan a cabo las funciones de almacenamiento. Sostén, fotosíntesis, conducción, respiración, absorción, fijación, reproducción, etc. Tejidos Meristemático. Crecimiento Primario y Secundario. Dérmico. Cubierta Protodermis y Felógeno. Fundamental. Relleno Meristemo Fundamental. Vascular. Médula Procambium y Cambium.

53 Tejido Meristemático Meristemo Primario Protodermis Sistema dérmico Meristemo fundamental Sistema fundamental Procambium Sistema vascular Meristemo Secundario Felógeno Sistema dérmico secundario Cambium Sistema vascular secundario

54 Tejido Meristemático Importancia Origina el crecimiento y desarrollo de los vegetales. Es utilizado para práctica agrícolas de crecimiento rápido (injertos, acodos, podas, estacas, bonsái). Parasitología. Fisiología Vegetal.

55 Funciones Tejido Dérmico Protección Intercambio de gases Absorción de agua Posición Es la más externa Desecación Temperatura extrema Depredadores naturales Transpiración Respiración Captación de CO 2 Sistema Dérmico Primario (Originado por Protodermis) Epidermis Cutícula Estomas Glándulas Derivados Epidérmicos Tricomas Pelos radicales Papilas Sistema Dérmico Secundario (Originado por Felógeno) Felodermis Suber o Corcho (Peridermis) Lenticelas

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59 Tejido Fundamental Posición Entre sistema dérmico y sistema vascular Funciones Fotosíntesis Sostén Almacén (sustancias de reserva, aire y agua) Componentes Parénquima esponjosos Clorénquima o parénquima clorofílico Parénquima en empalizada Fibras Esclerénquima Células pétreas o Esclereidas Parénquima de reserva Colénquima Arénquema Parénquima acuífero

60 Clorénquima o parénquima clorofílico Tejido constituido por células grandes de paredes delgadas con una gran cantidad de cloroplastos. Va a estar siempre junto al sistema dérmico para la captación de CO2 y luz. Parénquima esponjoso. Con muchos espacios de aire entre las células que son globosas a ovoides. Se encuentra en hojas y en algunos tallos. Parénquima en empalizada. Tejido compacto, de células rectangulares. Esta en hojas.

61 Esclerénquima Parénquima compacto, con células grandes de formas poligonales o poliédricas tridimensionales, de paredes sumamente gruesas por la acumulación de lignina en la pared secundaria. Al llegar a la madurez las células mueren. Presente en tallos, escaso en raíces y en hojas (maguey), frutos y semillas. Componentes: Fibras Células pétreas Esclereiras Esclerénqui ma

62 Parénquima de reserva Células que almacena sustancias de reserva en las vacuolas y plastidios (leucoplastos, amiloplastos, cromoplastos y cloroplastos) Localización: el parénquima reservante se encuentra en raíces engrosadas (zanahoria, remolacha), tallos subterráneos (tubérculo de papa, rizomas), en semillas, pulpa de frutas, médula y partes profundas del córtex de tallos aéreos.

63 . Colénquima Tejido compacto, con células grandes poliédricas y grandes, de paredes gruesas por acumulación de celulosa. Células con citoplasma conteniendo plastidios. Su función es almacenar sustancias de reserva y dar sostén. Se encuentra en tallos, escaso en raíces y hojas.

64 Aerénquima Tejido con espacios de aire entre las células. Tienen forma muy diversa de paredes delgadas y con citoplasma. Su función es almacenar aire. Se puede encontrar en raíces, tallos y hojas de plantas acuáticas.

65 Parénquima acuífero Tejido compacto o laxo, con células grandes de formas varadas, de paredes delgadas. Células con vacuolas grandes donde se almacena agua. Localización: En raíces, tallos y hojas de plantas xerófitas.

66 Tejido Vascular Xilema Tejido compacto formado por células grandes poligonales de paredes sumamente gruesas por acumulaciones de lignina en su pared secundaria que mueren al llegar a su madurez. Conduce agua y sales minerales que la planta toma del suelo. Se encuentra en todos los órganos vegetales, es más abundante en raíz y tallo. Traqueidas: Unidad fundamental del Xilema, es sumamente pequeña y actúa como capilares o micropipetas. Floema Tejido formado por células pequeñas vivas, globosas a ovoides, de paredes delgadas. Conduce las sustancias orgánicas, producto de la fotosíntesis. Se encuentra en todos los órganos vegetales, es más abundante en raíz. Células Cribosas: Unidad fundamental del Floema, se comunica una con otra por medio de la placa cribosa.

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69 TEJIDO ANIMAL

70 Tejido Epitelial Láminas de células que cubren una superficie o revisten una cavidad. 1. Protege contra lesiones e infecciones. 2. Absorbe sustancias nutritivas. 3. Producción de secreciones (mucosidades y enzimas). Incluye la piel y las membranas que cubren las superficies internas del cuerpo, como las de la tráquea, pulmones, estómago, intestino y los vasos sanguíneos. Varían en estructura, dependiendo de dónde se encuentren. Esta fotografía muestra la sección de un diente. En ella se puede ver la capa de células epiteliales (en verde), encargada de producir el Bronquiolos Estomago esmalte que Intestino protege delgado nuestra dentadura (la parte amarilla

71 Tejido Conectivo Contiene un material llamado matriz entre las células. Los dos tejidos conectivos básicos son el sólido y el líquido. El tejido conectivo sólido da apoyo, atan, conectan y sostienen en posición las diferentes partes del cuerpo (tejido conectivo elástico y fibroso, el tejido adiposo, hueso y cartílago). En el tejido conectivo fluido, las células están suspendidas en una matriz líquida (sangre y linfa). PLAQUETAS. En realidad no son células sino fragmentos de células de la médula ósea que se pueden encontrar en el torrente sanguíneo. Cuando están inactivas son ovaladas o redondas. Al ponerse en funcionamiento desarrollan una serie de extensiones que ayudan a reparar los daños en las paredes de los vasos sanguíneos. Además de esta función curativa, las plaquetas transportan una sustancia llamada serotonina que contrae dichos vasos.

72 Tejido Muscular Se compone de células que se contraen y se relajan. Comprenden: 1. Músculo estriado voluntario o esquelético. Insertado en huesos, que constituye la porción carnosa de los miembros y las paredes del cuerpo. Está compuesto por células multinucleadas largas y cilíndricas. 2. Músculo estriado involuntario o cardiaco. Se forma en las paredes del corazón y se encuentra en las paredes de los vasos sanguíneos principales del cuerpo. 3. Músculo liso involuntario. Se encuentra en las paredes de las vísceras huecas y en la mayor parte de los vasos sanguíneos.

73 Tejido Nervioso Se compone de células altamente especializadas que conducen el mensaje (neuronas y células de glía). Es el que forma los órganos del sistema nervioso: Cerebro, médula espinal, nervios y órganos sensoriales.