Unidad 1- biologia celular

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Unidad 1: Generalidades de los fenómenos biológicos.
1.1) Organización de la materia.
Materia: Es el componente común de todas las cosas que tienen propiedades físicas y químicas particulares. Se organizan en distintos niveles, materia viva (complejos), materia inerte (simples). 
Materia inerte
· Nivel subatómico: Está compuesto por las partículas que componen al átomo, partículas subatómicas: protones, neutrones, electrones.
· Nivel atómico: Está compuesto por los átomos, el átomo es la mínima porción de la materia que conserva sus propiedades.
· Nivel molecular: Los átomos se combinan para formar moléculas, estas moléculas tienen características propias y distintas de los átomos que las componen pueden ser: moléculas simples o macromoléculas.
· Nivel subcelular: Las macromoléculas se agregan y forman estructuras complejas que en general se encuentran dentro de la célula (organelas).
Materia viva
· Nivel celular: La célula es la mínima porción de materia viva.
· Nivel tisular: Las células de un mismo tipo pueden agruparse estructural y funcionalmente, y formar tejidos.
· Nivel órgano: Estos tejidos son capaces de formar estructuras más complejas (órganos).
· Nivel sistema de órganos: Los órganos van a formar un sistema de órganos que van a trabajar de manera coordinada para desarrollar diversas funciones.
· Nivel organismo: El conjunto de todos los sistemas de órganos va a formar un organismo.
· Nivel población: Conjuntos de organismos de la misma especie que comparten el mismo espacio en el mismo tiempo.
· Nivel comunidad: Esa población va a interactuar con otras poblaciones de otras especies.
· Nivel ecosistema: Interacción con el medio que lo rodea.
· Nivel biosfera: El conjunto de los ecosistemas.
1.2) Características de los seres vivos. 
· Formado por célula: puede ser unicelular o pluricelular.
· Son sistemas abiertos: intercambia materia y energía con el entorno
· Poseen un metabolismo: conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en la célula y que tienen como objetivo principal el aprovechamiento de la materia y la energía
· Presentan homeostasis: capacidad para mantener su medio interno constante a pesar de los cambios externos.
· Crecen y se desarrollan a lo largo del tiempo.
· Se reproducen.
· Se adaptan al ambiente y evolucionan.
· Presentan irritabilidad: capacidad de reaccionar y responder frente a estímulos externos o internos.
· Poseen una organización y complejidad de los elementos que los componen tienen una organización compleja y ordenada de macromoléculas.
· Presentan autopoyesis: capacidad de los sistemas de producirse a sí mismos, es decir, de generar sus propios componentes
1.3) clasificación d los seres vivos.
	Según el número de células.
	Unicelulares: Formado por una célula.
Pluricelulares: Formado por 2 o más células.
	Según la presencia del núcleo.
	Eucariotas: Está presente el núcleo verdadero.
Procariotas: Está ausente el núcleo verdadero.
	Según el tipo de nutrición.
	Autótrofos: Son capaces de generar sus propio alimento(sintetizar moléculas orgánicas)
Heterótrofos: Organismos que dependen de las moléculas sintetizadas por otros para nutrirse.
	Según taxones.
	Grupos de seres vivos con características comunes.
Reino-Clasificación en 5 reinos.
	
	Moneira
	Protista
	Fungi
	Plantae
	Animalia
	Tipo celular
	Procariota
	Eucariotas
	Número de células
	Unicelulares
	Unicelulares y Pluricelulares 
	Pluricelulares 
	Tipo de nutrición
	Autótrofos o heterótrofos
	heterótrofos
	autótrofos
	heterótrofos
	Tipo de reproducción
	Asexual 
	Asexual y sexual 
	Pared celular y principal componente
	Peptidoglicano
	Algas celulosa
	Si: quitina
	Si: celulosa
	No poseen
1.4) Organización molecular de las células. 
 Los componentes químicos de las células se clasifican en inorgánicos (agua y minerales) y orgánicos (ácidos nucleicos, hidratos de carbono, lípidos y proteínas). Del total de los componentes de la célula un 75 a 85% corresponde a agua, entre el 2 y el 3% son sales inorgánicas y el resto son compuestos orgánicos.
En los organismos existen tres importantes polímeros o macromoléculas:
1. Los ácidos nucleicos, conformados por la asociación de cuatro unidades químicas diferentes denominadas nucleótidos.
2. Los polisacáridos, que pueden ser polímeros de glucosa.
3. Las proteínas (polipeptidos), que están construidas por aminoácidos.
1.5) agua y minerales.
Agua: Son moléculas compuestas por 1 átomo de oxigeno y 2 átomos de hidrogeno. Es, además, indispensable para la actividad metabólica. La molécula de agua (H2O) posee una distribución asimétrica de sus cargas y se comporta como un dipolo (con grupos positivos y negativos) que puede ligarse electrostáticamente tanto con aniones y cationes como con moléculas portadoras de ambos tipos de carga. Por lo tanto, el agua es una molécula polar.
Modelo de la molécula de agua.
En la célula el agua se encuentra en dos fracciones:
· Agua libre: Representa el 95% del agua total y es la parte usada principalmente como solvente para los solutos y como medio dispersarte del sistema coloidal.
· Agua ligada: Representa solo el 5% y es la que está unida laxamente a otras moléculas por uniones no covalentes.
Sales: La concentración de iones es distinta en el interior de la célula y en el medio que la rodea. La célula posee una alta concentración de cationes K+ (potasio) y Mg2+ (magnesio), mientras que el Na+ (sodio) y el Cl- (cloro) están principalmente en el líquido extracelular.
Los principales aniones son el fosfato y el bicarbonato. Ciertos minerales se encuentran de forma no ionizada como el calcio en el hueso y el hierro en la hemoglobina. También son indispensables pequeñas cantidades de manganeso, cobre, cobalto, yodo, selenio, níquel, molibdeno y cinc.
1.6) Biomoleculas.
Biomoleculas: Componente fundamental de las células, Están formadas por sustancias químicas compuestas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, sulfuro y fósforo.
Dentro de estas hay partes más pequeñas llamadas monómeros que se unen por enlaces covalentes para formar otras más grandes llamadas polímeros o macromoléculas. Los monómeros se encuentran en el nivel molecular y los polímeros en el nivel macromolecular.
La formación de polímeros a partir de monómeros se denomina condensación y se produce con la perdida de una molécula de H2O. El proceso de ruptura de polímeros a monómeros se denomina hidrolisis.
Hay diferentes tipos de macromoléculas: hidratos de carbono, ácidos nucleícos, proteínas (polímeros), lípidos (no son ni forman polímeros).
1.7) Ácidos nucleicos.
Son macromoléculas formadas por la unión de nucleótidos a través de enlaces fosfodiester, existen dos clases de ácidos nucleicos, el acido desoxirribonucleico (ADN) y el acido ribonucleico (ARN).
· Nucleótidos, están formados por:
1. Pentosa: Que puede ser una desoxirribosa o ribosa (monosacaridos), la desoxirribosa presenta un átomo de oxigeno menos.
2. Base nitrogenada: que puede ser, Purinas: Poseen dos anillos fusionados entre sí, (adenina, guanina). Pirirmidinas: Poseen un anillo heterocíclico, (citosina, timina, uracilo).
3. Grupo fosfato: Puede tener 1 (nucleótido monofosfatado), 2 (nucleótido difosfatado), o 3(nucleótido trifosfatado).
 
· ADN: Su función es la portación de la información genética, La molécula de ADN está formado por dos cadenas de ácidos nucleicos helicoidales con giro a la derecha, que componen una doble hélice.
· ARN: Su función es la síntesis de proteínas, La estructura del ARN es semejante a la del ADN excepto por la presencia de ribosa en lugar de desoxirribosa y de uracilo en lugar de tímina, además la molécula de ARN esta formadas por una sola cadena de nucleótidos, Existen 3 clases principales de ARN.
1. ARN mensajero (ARNm) Lleva la información genética, copiada de ADN, que establecela secuencia de los aminoácidos en la proteína.
2. ARN ribosómico (ARNr) Representa el 50% de la masa del ribosoma (el otro 50% son proteínas), que es la estructura que proporciona el sostén molecular para las reacciones químicas que dan lugar a la síntesis proteica.
3. ARN de transferencia (ARNt) Identifica y transportan a los aminoácidos hasta el ribosoma.
	
	ADN
	ARN
	Composición química
	Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno y Fosforo
	Pentosa 
	Desoxirribosa
	Ribosa
	Estructura
	Doble hélice
	Una sola hélice
	Números de cadena
	2
	1
	Función
	Portador de información genética
	Forma estructuras como él:
ARNr, ARNt y ARNm con
Diferentes funciones.
	Solubilidad
	insolubles
	Polaridad 
	Polares
	Bases nitrogenadas
	Citosina, Guanina, 
Adenina, Timina.
	Citosina, Guanina,
Adenina, Uracilo.
1.8) Hidratos de Carbono.
Están compuestos por carbono, hidrogeno y oxigeno, representan la principal fuente de energía para la célula y son constituyentes estructurales importantes de las membranas celulares y de la matriz extracelular (función estructural).
De acuerdo con el número de monómeros que contiene se clasifican:
· Monosacáridos: Son azucares simples con una formula general Cn(H2O)n. Sobre la base del número de átomos de carbono que contienen, se clasifican en triosas, tetrosas, pentosas y hexosas.
· Disacáridos: Son azucares formados por la combinación de 2 monómeros de hexosa, con la correspondiente perdida de una molécula de agua. Por lo tanto, su fórmula es C12H22O11.
· Oligosacaridos: En el organismo los oligosacaridos no están libres sino unidos a lípidos y a proteínas, de modo que son parte de glicolipidos y de glicoproteínas (importantes para el reconocimiento y señalización por lo que abundan en la superficie de las membranas biológicas. son cadenas compuestas por distintas combinaciones de varios tipos de monosacáridos.
· Polisacáridos: Resultan de la combinación de muchos monómeros de hexosas con la correspondiente perdida de moléculas de agua. Su fórmula es (C6H10O5)n. se clasifican en:
Homopolisacaridos: formado por un solo tipo de monosacáridos.
· Glucógeno: Polímero ramificado de glucosa. Es la forma en las que los animales almacenan glucosa, reserva de energía a corto plazo. Se reserva en el hígado y en los músculos.
· Celulosa: Polímero lineal de glucosa, Es insoluble y no es digerido por el hombre pero es útil porque aumenta los movimientos peristálticos. Se encuentra en la pared celular vegetal (función estructural).
· Quitina: Polímero lineal. Se encuentra en el exoesqueleto de moluscos y artrópodos y la pared de los hongos (función estructural).
 Heteropolisacaridos: formado por diferentes tipos de monosacáridos.
 
· Glicosaminoglicanos (GAG): Están compuestos por una sucesión de una misma unidad disacárido en la que uno de los dos monómeros es un acido glucuronico, un acido iduronico o una galactosa y el otro posee un grupo amino (un N acetilglucosamina o una N-acetilgalactosamina).
· Los GAG más conocidos son: acido hialuronico, condrotinsulfato,
dermatansulfato, heparansulfato y queratansulfato. Casi todos los GAG se encuentran ligados a proteínas con los que forman glicoproteínas complejas llamadas proteoglicanos. Estas moléculas prevalecen en el medio extracelular.
1.9) Lípidos. 
Son un grupo de moléculas caracterizadas por ser insolubles en agua y solubles en los solventes orgánicos, Su principal función es la reserva de energía, los lípidos más comunes de la célula son triaciligliceroles, fosfolipidos, glicolipidos, esteroides y poliprenoides.
· Triacilgliceroles: Están formados por tres ácidos grasos con glicerol. Sirven como reserva de energía para el organismo, cuando se unen solo dos ácidos grasos al glicerol, la molécula se denomina diaciliglicerol, cuando la cadena hidrocarbonada presenta uniones dobles se dice que el acido graso es insaturado.
· Fosfolipidos: Lípidos que poseen en su estructura una molécula de fosfato (PO4). Son moléculas anfipaticas, debido a que poseen 2 largas colas hidrofobicas no polares (2 ácidos grasos) y una cabeza hidrofilica polar constituida por glicerol (excepto en la esfingomielina).Son los principales componentes de las membranas celulares. Las membranas biológicas separan dos soluciones acuosas: lo que queda por fuera de la célula (extracelular) y lo que queda dentro (intracelular). Existen dos clases: 1)Los glicerofosfolipidos, que poseen 2 ácidos grasos unidos al glicerol, ya que el tercer grupo hidroxilo de este alcohol se halla esterificado con un fosfato, unido a su vez con un segundo alcohol. 2)Esfingolipidos: En las células encontramos a la esfingomielina, que se está formado por la combinación de la fosfocolina (un fosfato unido a la colina)
 con la ceramida (esfingosina con una acido graso ).
· Esteroides: Son derivados de un compuesto denominado ciclopentanoperhidrofenantreno. El más común en la célula es el colesterol. La función del colesterol es dar rigidez dentro de la membrana regulando su fluidez. Es precursor de otros esteroides. Solo se encuentra en células animales. Presenta un grupo hidroxilo en su carbono 3’ que le confiere propiedades anfipaticas. Tienen funciones diferentes: hormonas sexuales (estrogenos, progesterona, testosterona), hormonas suprarrenales (cortisol, aldosterona), la vitamina D y los ácidos biliares. 
1.10) Proteínas. 
Es un compuesto orgánico formado de una o más cadenas de aminoácidos. Un aminoácido es un pequeño compuesto orgánico que tiene un grupo amino, un grupo carboxilo (-COOH), y a un grupo amino (-NH2), a un H y a un residuo lateral (R), que es diferente en cada tipo de aminoácido.
Existen 20 tipos de aminoácidos:
· Los aminoácidos neutros no polares son hidrofobicos. La cisteina que presenta un átomo de azufre, dos moléculas de este aminoácido pueden formar un puente disulfuro (S-S). Esta unión es de tipo covalente.
· Los aminoácidos neutros polares son hidrofilicos.
 
Hay 9 aminoácidos esenciales: triptófano, treonina, valina, lisina, leucina, metionina, histidina, fenilamina, isoleucina.
La combinación de dos aminoácidos constituye un dipeptido. De tres un tripeptido. Cuando se unen entre sí unos pocos aminoácidos, el compuesto es un oligopeptido. Finalmente, un polipeptido está formado por muchos aminoácidos.
La unión entre los aminoácidos para formar un polipeptido se denomina unión peptidica y está formada por la unión del grupo amino de un aminoácido con el grupo carboxilo del aminoácido siguiente, con pérdida de una molécula de agua.
Las proteínas presentan un grupo NH2 en un extremo (amino terminal) y un grupo COOH en el otro extremo (carboxilo terminal).
Niveles de estructura proteica.
· Nivel primario: Aminoácidos enlazados formando una cadena polipeptidica.
· Nivel secundario: Un arreglo enrollado (helicoidal) o similar a una lamina se mantiene en un sitio gracias a los puentes de un hidrogeno (líneas punteadas) entre diferentes partes de la cadena de polipeptido.
· Nivel terciario: Las asas, las laminas, o ambas, se pliegan y giran dando lugar a dominios funcionales estables con forma de barriles o bolsillos.
· Nivel cuaternario: Dos o más cadenas polipeptidicas se asocian para formar una molécula.
1.11) La célula. 
¿Cómo hacemos para estudiar la célula?
Microscopia.
Limites de resolución: Es la distancia mínima que debe existir entre dos puntos para que puedan ser discriminados como tales.
	Instrumento
	Limite de resolución
	Ojo humano
	0,1 = 100 μm
	Microscopio óptico
	0,2 μm
	Microscopio electrónico
	0,4-200 nm = 0,004 – 0,2 μm
Poder de resolución: Es la capacidad del instrumento para brindar imágenes distintas de puntos muy cercanos. El límite de resolución es inversamente proporcional al poder de resolución, cuanto mayor sea el poder de resolución menor será el límite de resolución conseguido Microscopio
Microscopio: Es una instrumento que permite amplificar la imagen de un objeto muy pequeño para ser observado a simple vista.
Hay 2 tipos de microscopio:· Microscopio óptico: las células pueden estar vivas o muertas. Se pueden observar la presencia o ausencia de núcleo, la forma celular, las mitocondrias y los cloroplastos (sin detalle).
· Microscopio electrónico: las células deben estar muerta y ser tratadas con técnicas especiales. Se pueden observar estructuras subcelulares. Dentro de estos se encuentra dos tipos: de transmisión o MET y de barrido o MEB (imágenes tridimensionales)
Técnicas histológicas
Pasos de la técnica histología para microscopio óptico:
1. Obtención de la muestra
2. Fijacion: Su objetivo es evitar la autodegradación enzimática. Se logra con métodos físicos como el frio y la congelación o métodos químicos como el formol y el alcohol etílico.
3. Deshidratacion à se debe retirar el agua de las piezas fijadas anteriormente. Se expone la muestra en soluciones con concentraciones crecientes de alcoholes (alcohol al 70%, 96% y finalmente al 100%).
4. Aclaración: Se impregan la muestra con benceno para retirar los restos de alcohol del paso previo.
5. Inclusion: Se realiza en parafina y se obtiene un taco.
6. Corte con micrótomo: se corta el taco en porciones muy delgadas.
7. Rehidratación
8. Coloración: permite mayores contrastes facilitando la observación. Existen distintos tipos de colorantes. La más común es la tinción eosina-hematoxilina que tiñe lo núcleos celulares de azul y el citoplasma de rosa.
9. Montaje: colocación en del corte en un portaobjeto.
Pasos de la técnica histología para microscopio electrónico:
1. Obtención de muestra
2. Fijación, se realiza con glutaraldheido.
3. Deshidratación
4. Inclusión, con epoxi.
5. Corte con ultramicrotomo, se realiza cortes mucho más finos.
6. Montaje
7. Contrastado, se impregna la solución con citrato de plata.
Cultivo celular
Permite el estudio del comportamiento de las células vivas (sin intervenciones), se colocan las células en placas de cultivo, se distinguen 3 tipos de cultivo:
1. Cultivo Primarios: se obtiene directamente de los animales o vegetales
2. Cultico secundario: se obtiene mediante el tratamiento con n tripsina de un cultivo primario, seguido d un nuevo cultivo en otra capsula de petri.
1.12) teoría celular.
Es un concepto unificador en la biología y comprende 3 principios:
1. Todo organismo vivo está compuesto por una o más células
2. Los organismos vivos más pequeños son células únicas y las células son las unidades funcionales de los organismos multicelulares
3. Todas las células proceden de otra célula.
 1.13) Célula Procariota.
Generalmente presentan las siguientes partes:
· Membrana plasmática: Todas las células tiene una membrana plasmática que las rodea y las limita, y puede presentar algunos pliegues como las laminillas que llevan a cabo y también los mesosoma el cual contacta con el ADN procariota
· Protoplasma: En él se puede encontrar agua, iones, ribosomas, proteínas estructurales.
· Ribosomas: Encargados de la síntesis de proteínas, y en todas la células está formado por 2 subunidades, una mayor y otra menor, en los ribosomas son 70s, la subunidad mayor corresponde a la 50s y la menor 30s.
· ADN: Es una sola molécula circular y se encuentra plegado en el nucloide, pero no está limitado por membrana.
· Plásmido: Pequeñas secuencias del ADN circular extracromosomico que le confieren a la célula la capacidad de intercambiar material genético con otras células o resistencia frente a los antibióticos.
· Pared celular: Está compuesta por peptidoglicano.
· Capsula: Tiene una composición de glicoproteína y da una mayor resistencia.
· Flagelos: Estructura filamentosa que le permite a la célula moverse.
· Pili: Estructura como de pelos, son finos y chiquitos que los flagelos, son una extensión de la membrana plasmática que atraviesa la pared y la capsula por medio de poros y llega al espacio extracelular
Fisión binaria: Este mecanismo consiste en que la célula crezca aumente su tamaño, duplique su ADN y la pared y la membrana formen un sexto que divide la célula en dos células hijas, esto se da muy rápidamente.
1.14) Células Eucariotas.
Generalmente presentan las siguientes partes:
· Núcleo: Delimitado por la envoltura nuclear o carioteca.
· Citoplasma: Delimitado por la membrana plasmática. Se divide a su vez en dos compartimentos:
1. Sistema endomembranas: Formado por RER, REL, complejo de Golgi, endosomas y lisosomas.
2. Citosol: Es el compartimento por fuera del sistema endomembranas y constituye el verdadero medio interno e la célula. Contiene enzimas solubles, el citoesqueleto, ribosomas, proteosomas y los centriolos.
· Membrana plasmática:
	Eucariota
	Procariota
	Tamaño de 10 a 100 um de diámetro
	Tamaño de 1 a 10 um de diámetro
	El ADN esta dentro del núcleo
	El ADN no está dentro del nucleo
	Cromosomas lineales del ADN
	Cromosomas circulares
	-reproducción por mitosis o meiosis
-citoplasma bastante diferenciado limitados por membranas
	-reproducción por división binaria simples.
-citoplasma bastante diferenciado.
	Flagelos y cilios complejos con estructuras 9+2
	Flagelos bacterianos simples.
1.15) Relación de los virus, viroides y priones con células.
Los virus no son considerados células ya que no pueden realizar el metabolismo, ni la reproducción. Están formados por ácidos nucleicos ADN o ARN rodeado por una cubierta proteica (capside) formada por unidades más pequeñas denominadas capsomeros. Un virus no puede replicarse solo, debe infectar a las células y usar componentes de la célula huésped para fabricar copias de sí mismo.
Hay 2 tipos de ciclos de multiplicación viral: En ambos casos el ciclo comienza del mismo modo: el virus reconoce la célula a infectar, se une a su membrana e ingresa el acido nucleico viral (la capside queda por fuera).
1. Ciclo lítico: En este ciclo el acido nucleico se multiplica en forma independiente del ADN de la célula infectada. Luego se sintetizan las capsides y finalmente se ensamblan ambas formando así los virus hijos que salen de la célula rompiendo su membrana.
2. Ciclo lisogenico: En este ciclo el material genético viral se integra al material genético de la célula infectada, pasando a estar en estado de prófago. Se multiplica, entonces, su material genético junto con el material genético celular. Cuando las condiciones son las apropiadas, el ADN viral se separa del ADN celular, se multiplica y después, forma capsides y se ensambla formando virus hijos.
Bacteriófago: son virus que usan como huésped a bacterias. El ADN se halla en su cabeza y es
Inyectado en la bacteria por medio de una cola que se adhiere a la pared de la célula huésped y actúa como una jeringa.
Viroides: son parásitos intracelulares obligados al igual que los virus pero están compuestos por un único acido nucleicos: ARN circular. No tienen información para la síntesis de proteínas. No poseen ni capside ni envoltura. Producen enfermedades fundamentalmente en plantas.
Priones: Son agentes infecciosos proteicos (proteínas mal plegadas). No posee ni capside, ni envoltura. Tampoco poseen ácidos nucleicos. Están constituidos por una proteína denominada Prp (Prion protein) que se encuentra en individuos sanos y es inocua. Esta proteína tiene una forma infecciosa llamada Prp sc y se acumula en los cuerpos neuronales. Por lo tanto es una proteína normal en el cerebro que por algún motivo se transforma en patógena. Produce un grupo de enfermedades llamadas encefalopatías espongiforme transmisibles (enfermedad de la vaca loca).
1.16) Biomembranas: estructura y función de las membranas celulares.
La célula se halla rodeada por la membrana plasmática, Está compuesta por lípidos, proteínas e hidratos de carbono.
Funciones de la membrana:
1. Definen cual es la extensión celular y establece los límites de la celula
2. Constituyen barreras selectivamente permeables
3. Son importantes en el reconocimiento o interracion con el ambiente
4. Permite la entrada de ciertas sustancias o elementos importantes para la celula