CELULA: estructura y función

Transcripción

1 CELULA: estructura y función

2 La Importancia de las Células Todos los organismos vivos están formados por células La célulaes el más simple conjunto de materia que puede vivir La estructura celular se correlaciona con su función Todas las células se originan de células anteriores

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4 Para estudiar las célulaslos biólogos utilizan microscopios y herramientas bioquímicas Normalmente las células son demasiado pequeñas para poder ser observadas a simple vista

5 Microscopia Los investigadores utilizan microscopios para visualizar las células En un microscopio de lúz (LM), la lúz visible pasa a través del especimen y luego a través de un sistema de lentes de vidrio, los cuáles magnifican la imagen La resolución mínima de un LM es de alrededor de 200 nm, el tamaño de una bacteria pequeña

6 LE m 1 m 0.1 m 1 cm Human height Length of some nerve and muscle cells Chicken egg Unaided eye 1 mm Frog egg Measurements 1 centimeter (cm) = 10 2 meter (m) = 0.4 inch 100 µm 1 millimeter (mm) = 10 3 m 1 micrometer (µm) = 10 3 mm = 10 6 m Most plant and 1 nanometer (nm) = 10 3 µm = 10 9 m animal cells 10 µm Nucleus 1 µm Most bacteria Mitochondrion Light micro oscope 100 nm 10 nm 1 nm Smallest bacteria Viruses Ribosomes Proteins Lipids Small molecules Electron microscope 0.1 nm Atoms

7 LMs pueden magnificar efectivamente hasta alrededor de 1000 veces el tamaño real del especimen Existen varias técnicas para aumentar el contraste y permitir que los componentes celulares sean teñidos o marcados La mayoría de las estructuras subcelulares, u organelas, son demasiado pequeñas para ser resueltas por un LM

8 LE 6-3a 50 µm

9 LE 6-3b 50 µm 50 µm

10 Hay dos tipos básicos de microscopios electrónicos (EMs) que se utilizan para estudiar estructuras subcelulares Scanning electron microscopes (SEMs) hacen incidir un haz de electrones sobre la superficie del especímen, produciendo imágenes en 3D Transmission electron microscopes (TEMs) hacen pasar un haz de electrones a través del especímen TEMs son utilizados principalmente para estudiar la ultraestructura interna de las células

11 LE 6-4 Cilia 1 µm Longitudinal section of cilium Cross section of cilium 1 µm

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13 Aislamiento de organelaspor fraccionamiento celular El fraccionamiento celular implica la disrupción de las células y la separación de sus componentes por ultracentrifugación El fraccionamiento celular permite estudiar la estructura y función de las organelas

14 LE 6-5a Homogenization Tissue cells Homogenate Differential centrifugation

15 LE 6-5b 1000 g (1000 times the force of gravity) 10 min Supernatant poured into next tube 20,000 g 20 min Pellet rich in nuclei and cellular debris 80,000 g 60 min 150,000 g 3 hr Pellet rich in mitochondria (and chloroplasts if cells are from a plant) Pellet rich in microsomes (pieces of plasma membranes and cells internal membranes) Pellet rich in ribosomes

16 Las Células Eucarióticas poseen un sistema de membranas internas (compartimentalización) La unidad estructural y funcional de un organismo es uno de estos dos tipos celulares: procarióticoo eucariótico Los organismos de los Dominios Bacteria y Archaea están formados por Células Procarióticas Los Protistas, Hongos, Animales, y Plantas, están formados por Células Eucarióticas

17 Comparación entre Células Procarióticasy Eucarióticas Estructuras básicas de todaslas células: Membrana Plasmática Substancia semifluida denominada Citosol Cromosomas(llevan genes) Ribosomas(fabrican proteínas)

18 Las Células Procarióticas no poseen núcleo En la Célula Procariótica el cromosoma(gral. único, DNAcirculary asociado a pocas proteínas) noestá rodeado por una membrana (nucleoide) La Célula Procariótica carecede organelas rodeadas por membrana/s

19 LE 6-6 Pili Bacterial chromosome Nucleoid Ribosomes Plasma membrane Cell wall Capsule Flagella 0.5 µm A typical rod-shaped bacterium A thin section through the bacterium Bacillus coagulans(tem)

20 La Célula Eucariótica posee sus cromosomas (moléculas de DNAlineál, asociadas con muchas proteínas, cromatina) rodeados por una envoltura nuclearformada por dos membranas (membrana nuclear externa, membrana nuclear interna). La Célula Eucariótica posee organelas rodeadas por membrana/s Las Células Eucarióticas generalmente son de tamaño mayor que las Procarióticas Límite en el tamaño celular impuesto por el metabolismo celular

21 LE 6-7 Surface area increases while Total volume remains constant Total surface area (height x width x number of sides x number of boxes) Total volume (height x width x length X number of boxes) Surface-to-volume ratio (surface area volume)

22 La Membrana Plasmática es una barrera selectiva que permite un adecuado pasaje de oxígeno, nutrientes y productos de desecho, sirviendo al volumen celular La estructura general de una membrana biológica es una bicapa de fosfolípidos

23 LE 6-8 Outside of cell Carbohydrate side chain Hydrophilic region Inside of cell 0.1 µm TEM of a plasma membrane Hydrophobic region Hydrophilic region Phospholipid Proteins Structure of the plasma membrane

24 La Célula Eucariótica La Célula Eucariótica posee un sistema de membranas internas (endomembranas) que subdividen a la célula en organelas Las células de plantas y animales poseen mayoritariamente las mismas organelas

25 LE 6-9a Flagellum ENDOPLASMIC RETICULUM (ER Rough ER Smooth ER Nuclear envelope Nucleolus NUCLEUS Chromatin Centrosome Plasma membrane CYTOSKELETON Microfilaments Intermediate filaments Microtubules Ribosomes: Microvilli Golgi apparatus Peroxisome Mitochondrion Lysosome In animal cells but not plant cells: Lysosomes Centrioles Flagella (in some plant sperm)

26 LE 6-9b NUCLEUS Centrosome Nuclear envelope Nucleolus Chromatin Rough endoplasmic reticulum Smooth endoplasmic reticulum Ribosomes (small brown dots) Golgi apparatus Central vacuole Microfilaments Intermediate filaments Microtubules CYTOSKELETON Mitochondrion Peroxisome Plasma membrane Chloroplast Cell wall Wall of adjacent cell Plasmodesmata In plant cells but not animal cells: Chloroplasts Central vacuole and tonoplast Cell wall Plasmodesmata

27 En la Célula Eucariótica las instrucciones genéticas están alojadas en el núcleo y son decodificadas en los ribosomas En la Célula Eucariótica el Núcleocontiene la mayor parte del DNA La información codificada en el DNAes decodificada en los Ribosomas para sintetizar Proteínas

28 El Núcleo: La biblioteca genética de la célula El Núcleocontiene la mayoría de los genesde la célula y es normalmente la organela más conspicua La envoltura nuclear encierra al núcleo, separándolo del citoplasma

29 LE 6-10 Nucleus 1 µm Chromatin Nuclear envelope: Inner membrane Outer membrane Nucleolus Nucleus Nuclear pore Pore complex Surface of nuclear envelope 0.25 µm Ribosome Rough ER 1 µm Close-up of nuclear envelope Pore complexes (TEM) Nuclear lamina (TEM)

30 Ribosomas: Fábricas de Proteínas en la Célula Los Ribosomasson organelas formadas por rrnasy proteínas Los Ribosomasllevan a cabo la síntesis de proteínas en dos lugares: En el citosol(ribosomas libres) En la parte externadel retículo endoplasmático rugoso(rer) o de la membrana nuclear externa (ribosomas unidos)

31 LE 6-11 Ribosomes ER Cytosol Endoplasmic reticulum (ER) Free ribosomes Bound ribosomes 0.5 µm TEM showing ER and ribosomes Diagram of a ribosome Large subunit Small subunit

32 El Sistema de Endomembranas regula el tráfico de proteínas y lleva a cabo funciones metabólicas en la célula Componentes del Sistema de Endomembranas: Envoltura Nuclear Retículo Endoplasmático (RER, REL) Aparato de Golgi Lisosomas Vacuolas Peroxisomas Membrana Plasmática Estos componentes son contínuos o están conectados por vesículas de transferencia