Guía biología celular

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ORGANELOS: 
Los orgánulos son entornos intracelulares complejos en los que se realizan los procesos necesarios para que la célula eucariota funcione de manera correcta, se encuentran delimitados por una membrana, están asociadas al citoesqueleto (regula movimiento celular y ayuda a movimiento y función de los organelos). 
Realizan funciones independientes y a la vez interrelacionadas.
· NÚCLEO: donde se contiene toda la información genética 
· Organelo más grande. 
· Presente en todas las células eucariotas, salvo eritrocitos de mamíferos (en aves y reptiles sí hay). 
· Contiene el ADN. 
· Presenta envoltura nuclear, poros, nucleoplasma, lámina nuclear y nucléolo. 
· Dirige la síntesis de proteínas a través de los RNAs rRNA, mRNA, tRNA RNA reguladores
Envoltura nuclear: 
· Rodea y contiene al material nuclear. 
· Conformada por 2 membranas paralelas separadas por la cisterna perinuclear. 
· La membrana externa se continua en algunos puntos con el RER. 
· La membrana interna no entra en contacto con el material nuclear. 
· La estrecha asociación con las proteínas de la lámina nuclear permite la formación de los poros nucleares.
Poros nucleares: 
Los poros nucleares​ o complejos de poro nuclear son grandes agrupamientos de proteínas, que atraviesan la envoltura nuclear
Complejo poro nuclear: 
· Dentro de la membrana nuclear de la célula hay pequeños orificios o poros, que permiten un transporte muy selectivo de ácidos nucleicos y proteínas dentro y fuera del núcleo celular. Es un proceso regulado y dinámico por el cual la célula también transporta proteínas y ácidos nucleicos al interior del núcleo.
· Material en el núcleo es distinto a material en el citoplasma 
Estructura complejo poro nuclear: 
· La envoltura nuclear (EN) delimita el núcleo y está constituida por las membranas: externa e interna que se unen por el dominio de membrana donde se aloja el CPN. 
· El CPN posee una estructura de “rueda o rueca” proteica de ~50 a ~60 megakilodaltons que corresponde al armazón central del CPN compuesto en su periferia por 16 columnas de 4 Nups. (nucleopurinas)
· Estas columnas forman dos anillos centrales situados en el ecuador del CPN, un anillo citoplasmático y un anillo nuclear, los cuales se encuentran interrelacionados por Nups de unión o microespículas. 
· Del anillo citoplasmático se proyectan ocho filamentos de carácter proteico hacia el citoplasma; y del anillo nuclear se proyectan ocho filamentos que se unen a un anillo distal proteico, formando la canastilla nuclear hacia el nucleoplasma.
Estructura del complejo del poro nuclear: 
· El CPN es fijado en los poros de la EN por glicoNups y Nups transmembranosas que interactúan con los anillos internos del CPN y con el anillo de membrana ubicado en el espacio perinuclear de la EN. 
· Este posicionamiento espacial se incrementa por el contacto de las láminas del núcleo-esqueleto con el anillo nuclear. En el interior de la rueca se ubican las regiones ricas en fenilalanina-glicina (FG) formando un hidrogel hidrofóbico en el canal del CPN y reforzado por repeticiones de glicina-leucina-fenilalanina-glicina (cuerpos GLFG) de otras Nups. 
· Hay Nups o secuencias de Nups fundamentales para mantener la estructura del CPN; por ejemplo, si se elimina una de las 9 Nups 107 a 160, se desorganiza el CPN; mientras que otras secuencias no son indispensables, como las regiones FG que pueden suprimirse 50% sin que se desorganize el CPN. 
· Es a través de las condiciones hidrofóbicas centrales del CPN que se realiza el transporte de moléculas bajo un control extraordinario.
· Transporte a través del complejo del poro nuclear 
· El transporte núcleo-citoplasma es realizado por complejos transportadores que interactúan transitoriamente con las regiones FG de las Nups. 
· Las proteínas transportadoras con su cargo pueden reemplazar las uniones lábiles entre dominios FG por uniones con ellos mismos, o los dominios FG no interactúan entre sí, acarreando los transportadores.
· La importación y exportación de moléculas o cargos a través del CPN es realizada por carioferinas β (kap) conocidas como importinas α y β, o exportinas cuando median transporte hacia el nucleoplasma o citoplasma respectivamente. 
Código genético 
· Instrucciones que le dicen a la célula cómo hacer una proteína específica. A, T, C y G, son las "letras" del código del ADN; que constituyen las bases de nucleótidos del ADN. 
· El código para cada gen combina los cuatro compuestos químicos de diferentes maneras para formar "palabras" de tres letras las cuales especifican qué aminoácidos se necesitan en cada paso de la síntesis de una proteína.
· En el código genético, cada tres nucleótidos consecutivos actúan como un triplete que codifica un aminoácido. Las proteínas se componen a veces de cientos de aminoácidos, el código de una proteína podría contener cientos de tripletes.
· 
· Codones constituyen aminoácidos diferentes 
· Codón de paro- detener el proceso de síntesis 
· 3 stops UAA, UAG,UGA 
· ADN
· El ADN, la “molécula de la vida” es un ácido nucleico formado por “nucleótidos”. Estos nucleótidos están compuestos de tres componentes químicos básicos: un ácido fosfórico, una desoxirribosa y una de las cuatro bases nitrogenadas que puede tener el ADN (adenina, timina, citosina y guanina).
Estructura del ADN 
· En el ADN, los nucleótidos se encuentran unidos covalentemente entre ellos, formando dos largas cadenas que se “enrollan” sobre sí mismas, formando una gran hélice. Cada una de estas cadenas es complementaria a la otra, es decir, sus nucleótidos son complementarios en cada posición de la molécula (adeninas con timinas y guaninas con citosinas). Ambas cadenas, además, son antiparalelas, es decir, tienen sentidos contrarios. La nomenclatura 5’ (parte de la molécula de ribosa que se une al fosfato) y 3’ (parte de la molécula de ribosa que se une a otro nucleótido) nos ayudan a conocer en qué dirección se encuentra cada cadena.
Cromatina: la que conforma cromosomas , cromosoma es información genética dentro del ADN 
La cromatina es la forma en la que se presenta el ADN en el núcleo celular. 
Es la sustancia de base de los cromosomas eucarióticos.
EUCROMATINA: Cromatina más laxa, poco condensada. Transcripcionalmente activa. 
HETEROCROMATINA: Cromatina más condensada. Transcripcionalmente inactiva
Condensación de la cromatina: 
· El DNA se une a las proteínas histonas para formar largas cadenas de nucleosomas, que se pliegan y generan fibras de cromatina de 30-40 nm de diámetro. 
· Generalmente se considera que la cromatina se condensa durante la mitosis formando varios niveles de desarrollo helicoidal y que la fibra de 30-40 nm es el elemento inicial del desarrollo. 
Telómeros: protegen de la degradación
Centrómero: sitio de unión entre cromátides
Organización funcional: 
Un gen es una secuencia de nucleótidos necesaria para generar un producto funcional.
Incluye promotores y regiones de control.
Exón: contiene la información para producir la proteína codificada en el gen.
Intrón: Fragmentos “carentes de información”,
** sitios splicing
Secuencias de adn únicas= genes 
Codifica información para productos proteicos específicos.
Genes de mantenimiento del genoma. (23%)
Genes de Transducción de señales. (21%)
Genes de funciones bioquímicas generales. (18%)
Genes de funciones generales
Replicación de ADN: 
· La replicación del ADN es el proceso mediante el cual se duplica una molécula de ADN. 
Cuando una célula se divide, en primer lugar, debe duplicar su genoma para que cada célula hija contenga un juego completo de cromosomas
· Durante el proceso de división celular, toda la información de una célula tiene que ser copiada
· La replicación del ADN utiliza polimerasas, que son moléculas dedicadas específicamente sólo a copiar ADN. una vez que el ADN se ha replicado, en realidad la célula tiene el doble de la cantidad de ADN que necesita. Entonces la célula se puede dividir y depositar la mitad de este ADN en la célula hija, de manera que la célula hija y la original sean absolutamenteidénticas
· Características de la replicación del ADN 
· La replicación es semiconservativa
· El ADN está formado por 2 cadenas de nucleótidos. 
· En el proceso de replicación del ADN, cada una de las moléculas “hijas” que se sintetizan a partir de una sola molécula “madre” conserva únicamente una de las cadenas originales de la molécula madre. 
· La otra cadena se sintetiza utilizando como “molde” la cadena original conservada.
· La replicación comienza en uno o más puntos fijos llamados orígenes de replicación 
· La replicación avanza en forma de horquilla: el primer paso en la replicación es separar puntualmente las dos cadenas que conforman la molécula del ADN. Conforme el proceso de replicación avanza, las cadenas se abren, en forma de horquilla, facilitando la acción de las enzimas.
· 
· La replicación es bidireccional: 
· Cuando se forma una horquilla de replicación en un origen de replicación, por lo general, no avanza únicamente en una dirección de la cadena, sino que lo hace en ambas direcciones.
· En algunas ocasiones la replicación del ADN se produce en una sola dirección. Estos casos tan particulares ocurren en el ADN mitocondrial, algunos plásmidos de bacterias u en algunos fagos monocatenarios.
· La replicación es semidiscontinua:
· Las ADN polimerasas, enzimas que se encargan de la síntesis de las nuevas cadenas de ADN únicamente pueden sintetizar en dirección 5’ → 3’. Para la otra cadena que no puede ser continua se hace el proceso en trocitos. ADN polimerasas van sintetizando pequeños fragmentos de ADN en la dirección normal (5’ → 3’), que luego otras enzimas, las ADN ligasas, se encargan de unir, formando la nueva cadena. A esta cadena se la conoce como “cadena rezagada
· replicación semidiscontinua en dirección (cuando se inicia) 5´-3´y después para sintetizarse en 3´- 5´
· INICIACIÓN 
· En estos puntos del genoma la helicasa, un enzima capaz de romper las uniones entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas de ADN, “abre” la doble hélice para permitir la actuación del resto de enzimas. 
· Acto seguido, unas proteínas de unión a cadena simple se unen a cada una de las cadenas, evitando así que las dos cadenas se vuelvan a unir entre ellas
· Las células utilizan un tipo de enzimas, las topoisomerasas, para aliviar este enrollamiento excesivo durante la replicación.
· 
· ELONGACIÓN: 
· Tras la iniciación del proceso replicativo, las ADN polimerasas utilizan las cadenas simples de la molécula madre de ADN para sintetizar, siempre en dirección 5’ → 3’, las nuevas cadenas de ADN. Para ello, es necesario que una enzima, la ADN primasa, le proporcione una secuencia corta de ARN sobre la que sintetizar la nueva cadena. A esta secuencia corta de nucleótidos se le denomina “cebador” o “primer”.
· Una vez colocado el cebador, en la cadena adelantada la ADN polimerasa procede de forma normal, hasta conseguir sintetizar toda la nueva cadena de ADN. No obstante, en la cadena rezagada, la cosa se complica un poco más. 
· En la cadena rezagada, la ADN polimerasa va sintetizando “trocitos” de cadena en dirección 5’ → 3’. A estos fragmentos se los conoce como “fragmentos de Okazaki”. Cuando la ADN polimerasa que está sintetizando uno de estos fragmentos se encuentra con el extremo del siguiente, elimina el cebador y la ADN ligasa une los dos fragmentos de Okazaki en uno solo. Así hasta que se logra sintetizar toda la cadena rezagada.
· 
· Terminación: 
· Cuando el genoma ha sido completamente duplicado, las ADN polimerasas eliminan los últimos cebadores y las ADN ligasas terminan de unir los fragmentos de Okazaki restantes… 
· Resultado: dos dobles hélices de ADN, perfectas para el comienzo de una nueva división celular. 
· Pero antes se compactan en forma de cromatina y luego en forma de cromosomas
· Lesiones en ADN: Mutación: alteración de la secuencia normal, Agentes exógenos Rayos X, UV, hidrocarburos, Endógena Mutación basal, Cambios tautoméricos
· Emparejamientos erróneos- cáncer- 
· 
· 
Reparación por escisión de bases y nucleótidos 
· Bases: Ocurre en alrededor de 10,000 bases al día.
· La más común es la desaminación de la citosina a uracilo.
· Nucleótidos: Repara lesiones inducidas por rayos UV o químicas.
· UV provoca dímeros de pirimidinas (T). Previene adiciones voluminosas.
Reparación de ADN bicatenario 
Radiación ionizante o radicales libres.
El daño provoca el corte de las 2 hebras de DNA.
Recombinación homologa: Analiza la hebra homóloga no dañada en el cromosoma no afectado.
Unión de extremos:
Permite la unión de secuencias no homologas en células en donde no existe una plantilla para la recombinación homologa.
	ARN: 
Ácido Ribonucleico
Es el intermediario para que el “mensaje genético” pueda ser producido.
ARN MENSAJERO 
Copia del gen (DNA).
· Es la cadena de información que utiliza el ribosoma para unir los aminoácidos en el orden correcto.
· Su periodo de vida es muy corto.
· Muy lábil
· 3-5% del ARN total.
ARN ribosomal 
Forma parte de los ribosomas.
Es un RNA estructural del 80-85% de RNA total.
Participa el proceso de unión de los aminoácidos.
Crea los enlaces pépticos entre aminoácidos, actúa como ribozima.
ARN de transferencia: 
Transporta los aminoácidos a los ribosomas.
Cada molécula de RNAt es específica para cada aminoácido.
Presenta un extremo anticodón.
10% RNA celular.
TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA: 
· Las múltiples explicaciones que se han dado a lo largo de la historia sobre el origen de la vida, pueden agruparse en cuatro grandes teorías:
· El origen sobrenatural
· La generación espontánea
· La teoría de la panspermia
· La evolución química y celular
ORIGEN SOBRENATURAL: 
· Creación divina, el Génesis, sobre el origen de la vida. Según lo escrito, la creación de todas las cosas se llevó a cabo durante solo seis días y por un ser supremo.
GENERACIÓN ESPONTÁNEA: 
 los seres vivos surgen a partir de la materia inanimada en determinadas condiciones. Esta teoría tiene dos versiones:
· La versión idealista o vitalista que afirma que es necesario un impulso vital o espiritual para la formación de organismos.
· La versión materialista que afirma que los organismos pueden surgir sin necesidad de ningún tipo de impulso, siendo la generación espontánea una propiedad de la materia.
Platón y Aristóteles escribieron obras donde se explican numerosos casos de generación espontánea.
En la Edad Media, la Iglesia admitía la generación espontánea y proponía que el espíritu vivificador provenía de Dios.
· En 1668, Francesco Redi demostró que la teoría de la generación espontánea era errónea. Posteriormente fue apoyado por A. van Leeuwenhoek, T. Schwann y Luis Pasteur.
· Francesco Redi (1626-1698) en el siglo XVII, realizó un experimento en el que puso carne en unos recipientes. Unos se sellaban y los otros no, con lo que resultaba que en los recipientes sellados no «aparecían» moscas de la carne y en los abiertos sí. 
· Posteriormente, A. Leeuwenhoek (1632-1723), el inventor del microscopio, comunico que había observado organismos microscópicos vivos en el agua de lluvia. Esto llevó a que algunos científicos siguiesen admitiendo la posibilidad de que los microorganismos se originan por generación espontánea. 
· En 1745, J. T. Needham (1713-1781), después de realizar una serie de experimentos, siguió defendiendo la hipótesis de la generación espontánea de los microbios. 
· en 1769, L. Spallanzani (1729-1799) repitió el experimento con caldo de carne caliente y observó que en los recipientes cerrados no se generaban microorganismos y en los abiertos sí. No obstante, los argumentos en contra eran que, debido a la falta de aire, no aparecían microbios. Por lo tanto, la controversia entre defensores y detractores de la generación espontánea seguía existiendo. 
· En el siglo XIX, el científico francés Louis Pasteur, con un sencillo experimento, logró por fin demostrar que no existía la generación espontánea y se dio fin al mito de esta teoria…
· Después de los resultados de Pasteur, los experimentos estuvieron y están encaminados a demostrarque «la vida viene solo de la vida». Los biólogos llaman a esto el Principio de Biogénesis.
Teoría de la panspermia: 
vida en la Tierra en una distribución universal o extraterrestre de gérmenes vivos.
la vida se ha generado en el espacio exterior, y que por él viaja de un sistema a otro. Fue Anaxágoras en Grecia, en el siglo VI a.C., el primero que la formula, siglo XIX cobra auge debido a que los análisis realizados en meteoritos demuestran la existencia en ellos de materia orgánica.
 Svante Arrhenius, afirmaba que la vida provenía del espacio exterior en forma de esporas que viajaban impulsadas por la radiación de las estrellas
Aunque le falta la explicación de cómo esos gérmenes llegaron a la Tierra, es seguida hoy en día por prestigiosos científicos.
LA EVOLUCIÓN QUÍMICA Y CELULAR 
· La teoría de la evolución química y celular mantiene que la vida surgió a partir de materia inerte, en condiciones de la Tierra muy distintas a las actuales.
La tierra hace 4.500 millones de años 
· La atmósfera primitiva estaba formada por metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), amoniaco (NH3), vapor de agua (H2O) y sulfuro de hidrógeno (SH2). Era una atmósfera que carecía de oxígeno. 
· • La Tierra estaba sometida a una intensa radiación debida a la radiación solar ultravioleta, tormentas eléctricas, radiactividad natural, viento solar, actividad volcánica y rayos cósmicos, con lo que la reactividad de los gases sería muy alta y reaccionaría de forma espontánea. 
· • La Tierra estaba cubierta por agua líquida, caldo de cultivo de toda esta mezcla.
 OPARIN: 
· Alexander Oparin lanzó en 1930 una hipótesis de la aparición de la vida en la Tierra. Propuso que la primitiva atmósfera terrestre contenía metano, hidrógeno y amoniaco. La presencia de agua la atribuyó al vapor que acompañaba las abundantes emisiones volcánicas de la época, tal y como ocurre en la actualidad.
· Las altas temperaturas, los rayos ultravioletas y las descargas eléctricas en la primitiva atmósfera habrían provocado reacciones químicas de los elementos para formar primitivos aminoácidos (materia orgánica). De los aminoácidos pasaríamos a las primitivas proteínas sencillas.
· Millones de años de lluvias crearon los mares cálidos y arrastraron las moléculas hacia ellos, donde se combinaron hasta formar los coacervados (un coacervado es un agregado de moléculas que se mantienen unidas por fuerzas electrostáticas). 
· Algunos tendrían capacidad catalizadora (enzimas y fermentos), encargándose de diferentes reacciones químicas y del paso de unas moléculas a otras, algunas de ellas con capacidad de duplicación. Los primeros lípidos y proteínas envolvieron los primitivos ácidos nucleicos, creándose así los precursores de las células.
 LA CÉLULA 
· La célula Del latín cellula, diminutivo de cella, "hueco “.
· Es la unidad básica de estructura y función de todo ser vivo.
· Es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.
· Los organismos vivos pueden clasificarse según el número de células que posean en:
· a. unicelulares- sólo tienen una célula (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos).
· b. pluricelulares- poseen más de una célula (plantas, seres humanos…)
· Es la unidad biológica, morfológica, fisiológica y genética de todo ser vivo.
· Biológica por que da vida
· Morfológica porque provee la forma o estructura de todo ser vivo
· Fisiológica porque permite generar las funciones necesarias para la vida
· Genética porque contiene la información genética que se transmite de generación a generación 
TIPOS DE CÉLULAS 
·   organelos, que llevan a cabo funciones específicas.
· Las células se dividen en procarióticas y eucarióticas, dependiendo si poseen o no organelos especializados rodeados por membranas.
· La membrana es una estructura que rodea una célula o parte de una célula.
· Podemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos:
· CÉLULA PROCARIOTA
· El material genético ADN está libre en el citoplasma.
· Sólo posee unos organelos llamados ribosomas.
· Es el tipo de célula que presentan las bacterias.
· CÉLULA EUCARIOTA
· El material genético ADN está encerrado en una membrana y forma el núcleo.
· Poseen un gran número de organelos.
Es el tipo de célula que presentan el resto de seres vivos
· Los organismos formados por células procarióticas se llaman procariotas, los formados por células ecucarióticas son eucariotas.
· Los organismos eucariotas y procariotas poseen ácido nucleico.
· El ácido nucleico de los eucariotas está en el núcleo, que es una de las estructuras de la célula rodeada por una membrana.
· El núcleo es el organelo que controla las actividades de una célula.
· El ácido nucleico posee la información para controlar dichas actividades.
· El citoplasma es el material gelatinoso que se encuentra dentro de las células procarióticas y eucarióticas.
PROCARIOTAS: 
· Son células simples que no tienen organelos rodeados de membranas.
· Son células pequeñas con un diámetro de 1 a 10 µm (micrómetro o micra- equivalente a una millonésima parte de un metro).
· Comprenden bacterias y cianobacterias (bacterias fotosintéticas).El material genético está concentrado en una región, pero no hay una membrana que separe ésta región del resto de la célula.
Se consideran las primeras formas de vida sobre la tierra, existen evidencia que ya existían hace unos 3,500 millones de años.
 MEMBRANA CELULAR-ESTRUCTURA 
- Bicapa de fosfolípidos y colesterol.
- Proteínas de membrana: periféricas (asociadas) e integrales.
· Estructura que sirve como barrera estructural selectiva entre la célula y su entorno. Esta bicapa fosfolipídica con proteínas integrales y periféricas y colesterol incluidos en ella funciona en el reconocimiento intercelular, en la exocitosis y la endocitosis, como sitio receptor para moléculas de señalización y como iniciador y regulador del sistema de mensajeros secundarios.
· Los materiales pueden introducirse en la célula por varios mecanismos, como la pinocitosis (captación inespecífica de moléculas en una solución acuosa), la endocitosis mediada por receptores (captación específica de sustancias, como las lipoproteínas de baja densidad) o la fagocitosis (captación de material en partículas). Los productos de secreción pueden abandonar la célula por dos mecanismos: secreción constitutiva o regulada. 
· La secreción constitutiva, que utiliza vesículas sin cubierta de clatrina, es el mecanismo por defecto que no necesita una señal extracelular para la liberación y, por ende, el producto de secreción (p. ej. procolágeno) abandona la célula de un modo continuo. La secreción regulada necesita la presencia de vesículas de almacenamiento recubiertas de clatrina cuyo contenido (p. ej. preenzimas pancreáticas) sólo se libera después de iniciado un proceso de señalización extracelular.
· Las células tienen varios orgánulos u organoides distintos, muchos de los cuales están formados por membranas cuya composición bioquímica es semejante, pero no idéntica, a la del plasmalema.
FUNCIÓN MEMBRANA CELULAR
· Mantiene la estructura celular y le da soporte.
· Función de barrera: aísla la célula (impermeable):
· Químicamente.
· Físicamente.
· Regula el intercambio de agua y solutos (semipermeable)
· Permite la comunicación intercelular.
CLASIFICACIÓN DE PROTEÍNAS DE MEMBRANA 
 
Proteínas de membrana: 
· Enzimas:
· Reacciones externas o internas.
· Receptores que unen ligandos específicos:
· Hormonas
· Moléculas de reconocimiento celular.
Proteínas de transporte 
· Proteínas transportadoras:
· Se unen al sustrato.
· Transporte más lento.
· Proteínas canales o poros. Con mecanismo de compuerta:
· Activado por ligando
· Activado por voltaje
Transporte pasivo: difusión simple: 
Sin gasto de energía
- Siempre a favor de gradiente.
Difusión facilitada 
Se da por canales o proteínas portadoras, sin gasto de energía, a favor del gradiente de concentración 
(proteínas carriers, canales iónicos, canales ionóforos, acuaporinas)
 
Transporte ACTIVO 
Mediado por bombas, gasto de energía, contra gradiente
Mecanismos detransporte 
Movimientos de agua: ósmosis: Soluciones hiper o hipotónicas.
El agua se mueve de la zona más diluída a la más concentrada.
 
Hipertónico- mayor osmolaridad en el medio externo, en dicha solución se pierde agua por la diferencia de presión- puede morir de deshidratación 
TONICIDAD: 
Soluciones isoosmóticas o isotónicas.
No hay movimientos de agua.