Introducción al estudio de la biología molecular

somos células

las células al unirse forman tejido que a su vez forman órganos, ejemplos el cerebro, músculos, vasos sanguíneos, embriones, fecundación, entre otros.

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Personajes:
Ramon y Cajal dibujo un recuadro de las células cerebrales de un gato , postulando que el cerebro es un colectivo de células individuales
vs
Camillo Golgi postulaba que el cerebro es una red continua conectada

VIRUS Y VIROIDES

descubrimiento de la célula

microscopia: células observadas por microscopios a final del S. XVI se desarrollaron los microscopios ópticos(a)
Robert Hooke, descubridor de las células (1665) describió celdillas.
-Antonie van Leeuwenhoek observo microorganismos y bacterias(b)

teoría celular:
1830: reconocimiento de la célula
1838: Schleiden, dijo que la célula vegetal compuesta de
células y el embrión vegetal proviene de una célula
1839: Schwann investigo célula anima, propuso dos
principios: 1-Todos los organismos están compuestos por
una o más células. 2.-La célula es la unidad estructura
de la vida.
1855: Virchow propuso el tercer principio: Las células sólo pueden derivar de la división de una célula preexistente.

células

PROPIEDADE BASICAS DE LAS CELULAS

La vida es la propiedad más básica de las células y las células
son las unidades más pequeñas que tienen esta propiedad. En caso de ser necesario harán apoptosis.

TAMAÑOS DE LAS CÉLULAS: Las unidades de medida lineal para describir la estructura interna de una célula: son el micrómetro (µm es igual a 10−6 metros) y el nanómetro (nm equivale a 10−9 metros). El angstrom (Å), que equivale a la décima parte de un nm, es usado para dimensiones atómicas.

TIPOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS
las células eucariotas más complejas son los protistas unicelulares

Diferenciación celular: - organismos unicelulares complejos

organismos multicelulares: células especializadas formadas por la diferenciación, ejemplo el ovulo que forma 250 tipos de células diferencia diadas

Organismos modelo: son seis organismos modelo, uno procariota y cinco eucariotas: . a) Escherichia coli: con este procarionte se inicio el estudio sobre la biología molecular básica de la célula como mecanismos de replicación, transcripción y traducción.
. b) Saccharomyces cerevisiae: eucarionte que tiene proteínas homólogas a las humanas. Es ideal para la identificación de genes a través del uso de mutantes.
c) Arabidopsis thaliana: ( hierba, berro de thale), tiene un genoma inusualmente pequeño (120 millones de pares de bases)
d) Caenorhabditis elegans: nematodo de tamaño microscópico manejable para el análisis genético.
e) Drosophila melanogaster, la mosca de la fruta, utilizado para el estudio de la genética, la biología molecular del desarrollo y la base neurológica del comportamiento simple.
f) Mus musculus, el ratón:, se guarda y cría de manera factible en el laboratorio obteniendo cepas genéticas.

Perspectiva humana: -Una célula madre muscular adulta:
a) Una porción de una fibra muscular. Se observa una única célula madre (amarilla) y una capa extracelular (teñida de rojo). b) Células madre adultas que se diferencian en células adiposas

-Células madre embrionarias: a) blastocisto de mamífero, se compone de células ES pluripotentes. Una vez aisladas, tales células crecen fácilmente en cultivo. b) Un procedimiento para obtener células diferenciadas que puedan utilizarse en la terapia de reemplazo celular.

células madre pluripotentes inducidas (iPS) para corregir la anemia drepanocítica heredada en ratones:

Las células y sus organelos son más fáciles de definir en micrómetros. Por ejemplo, los núcleos(5–10 µm de diámetro), Las células procariotas (1–5 µm), las eucariotas de 10 a 30 µm.

Las macromoléculas se describen en angstroms o nanómetros ejem la mioglobina (4.5 nm × 3.5 nm × 2.5 nm)

Razones por las que la mayoría de las células son tan pequeñas: - Tiene un solo núcleo que contiene solo dos copias de la mayoría de sus genes
-Conforme la célula aumenta de tamaño, el cociente entre el área superficial y el volumen se reduce. - Una célula depende en gran medida de la difusión

Representantes:
(a) A final del siglo XIX, Pasteur entre otros, convenció al mundo científico de la importancia de enfermedades infecciosas proveniente bacterias(plantas y animales).
(b) Ivanovsky(1892) informa que ciertas enfermedades se debían a patógenos increiblemente pequeños(virus)
(c) Wendell Stanley del Rockefeller Institute (1892) informó que el TMV podía cristalizarse y los cristales eran inefectivos.
(a) (b) (c)

virus y virión
Los virus causan enfermedades humanas (VIH/sida, poliomielitis, influenza y unos cuantos tipos de cáncer). se reproducen dentro de una célula hospedadora. Fuera de la célula viva, el virus existe como virión(su material genético está rodeado por la cápside formada por subunidades como como ejemplo la TMV).
Los viriones son agregados macromoleculares, incapaces de realizar actividades relacionadas con la vida.
Los virus bacterianos, son virus complejos. Los bacteriófagos T se usaron en experimentos clave que revelaron la estructura y propiedades del material genético

Virus del mosaico del tabaco (TMV).

Diversidad viral.

Los virus tiene en su superficie una proteína capaz de unirse con un componente superficial particular de la célula hospedadora. Por ejemplo, la proteína que sobresale de la superficie de la partícula de HIV interactúa con CD4 en la superficie de ciertos leucocitos, facilitando su entrada (ejemplo a).
La interacción entre las proteínas virales y del hospedador determina la especificidad del virus, al igual que un cambio en la especificidad de células hospedadoras pueda tener grandes impactos como en la pandemia de influenza de 1918.
Estructuras de a) un adenovirus, b) un virus de inmunodeficiencia humana (VIH) y c) un bacteriófago T

Infección viral:
tiene dos tipos (1) el virus se se ensamblan en componentes viriones directamente para después hacer lisis (algunas veces) y tener nuevos virales (ejemplo en la imagen a y b, infección de una célula bacteriana por un bacteriófago)

(2) el virus infectante inserta su DNA en el DNA de los cromosomas de la célula hospedadora. El DNA viral integrado se llama provirus (pueden tener tener distintos efectos, según el tipo de virus y célula hospedadora) . Por ejemplo, comportamiento normal hasta que se exponen a un estímulo (radiación ultravioleta), que activa el DNA viral latente y conduce a la lisis de la célula liberando nuevos virus. Algunas células animales que contienen un provirus producen una progenie viral nueva que se desprende de la superficie celular sin romper la célula infectada es decir viven mas y ultimo se vuelven tumores.

viroides:
En 1971 T. O. Diener del U.S. descubrió que la enfermedad de tubérculos fusiformes de la papa, se debe a un agente infeccioso llamado viroide (molécula de RNA circular que carece de una cubierta proteínica de tamaño entre 249 hasta 600 nucleótidos). Su actividad bioquímica proviene de usar las proteínas de la célula hospedadora. Se cree que los viroides causan enfermedad al interferir con la vía normal de expresión génica de la célula, por ejemplo la enfermedad a cadang-cadang

Las células son capaces de reproducirse
Las células se reproducen por división, la célula “madre” se distribuye en dos células “hijas”. Antes de la división, el material genético se duplica fielmente y cada célula hija recibe un suministro completo e igual de información genética. En la mayoría de los casos, las dos células hijas tienen un volumen semejante.
Cromosomas y división celular

Las células adquieren y utilizan energía
-Célula vegetal. La energía lumínica se convierte mediante la fotosíntesis en energía química que se almacena en carbohidratos ricos en energía, (sacarosa o el almidón)
célula viva del alga filamentosa Spirogyra

Células animales, La energía se obtiene de la glucosa. En los humanos, la glucosa se libera del hígado hacia la sangre, donde circula por el cuerpo llevando energía química a todas las células. puede almacenarse (casi siempre como ATP) Las células gastan una enorme cantidad de energía en la degradación y reconstrucción de macromoléculas y organelos.
Glicólisis, ciclo de los ácidos tricarboxílicos y fosforilación oxidativa

Las células tienen un programa genético y los medios para usarlo.
Los organismos se construyen de acuerdo con la información codificada en un conjunto de genes, los cuales se construyen con DNA
Los genes son instrucciones para llevar a cabo las actividades celulares y el programa para la división celular. Las mutaciones conducen a la variación entre individuos (evolución biológica).
Ejemplo del desarrollo del linfocito y reordenamiento del gen del receptor para el antígeno

Las células son muy complejas y organizadas Las actividades celulares son precisas. Por ejemplo, la duplicación del DNA tiene un error menor a un error cada 10 millones de nucleótidos incorporados, y la mayoría de los errores se corrige inmediatamente.
Estructura microscópica de una vellosidad de la pared del intestino delgado

HeLa
El primer cultivo de células humanas lo iniciaron George y Martha Gey de la Johns Hopkins University en 1951. Las obtuvieron de un tumor maligno y
las llamaron HeLa, son descendientes por división celular de la primera muestra celular, pueden cultivarse en condiciones optimas.

Las células realizan diversas reacciones químicas
Todos los cambios químicos que ocurren en las células requieren enzimas, la suma total de las reacciones químicas en una célula representa el metabolismo celular.
Trastornos del metabolismo de los lípidos

Las células realizan actividades mecánicas
Los materiales de la célula se transportan de un sitio a otro, se ensamblan y desensamblan estructuras y la célula se mueve .estos inician como cambios en la forma de proteínas “motoras”.
Musculo

Las células son capaces de responder a estímulos
.Los receptores son vías con las cuales los estímulos externos pueden inducir a respuestas. Las células pueden responder a estímulos específicos al modificar sus actividades metabólicas, moverse de un sitio a otro e incluso apoptosis. Las células tienen receptores para hormonas, factores de crecimiento y materiales extracelulares, así como sustancias en las superficies de otras células.
Principios de la acción hormonal

Las células son capaces de autorregularse
Las células son robustas; ya que su su composición o comportamiento las protegen de fluctuaciones peligrosas; en caso de ocurrir, se activan circuitos específicos de retroalimentación que sirven para devolver a las células a su estado apropiado.
Desarrollo de un erizo de mar:

Las células evolucionan

Un modelo que representa etapas en la evolución de eucariotas. A partir de un antepasado procariótico, conocido como el Primer Ancestro Común Eucariótico (FECA).al obtener sus membranas internas permitió que absorbiera y mantuviera organismos endosimbióticos, adquiriendo e mitocondrias creando características celulares comunes a todos los linajes eucarióticos, dando origen a todos los linajes eucarióticos existentes, conocido como el Último Ancestro Común Eucariótico (LECA).

Procariotas con sistemas complejos de membrana interna
Micrografía electrónica de Gemmata obscuriglobus, muestra que existe un potencial para la organización de la membrana, incluso en procariotas.

Dominios de la vida
a) Un árbol filogenético basado en comparaciones de secuencias de rRNA que muestra los tres dominios de la vida

eucariontes
animal:
vegetal:

procariontes Domino Archaea se denominan “extremófilos”. En el dominio Archaea están los metanógenos,halófilos, acidófilos y los termófilos.
Dominio Bacteria:son todos los procariotas, las resistente son las cianobacterias

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organelos:
-Citoplasma: metabolismo, da a la célula elasticidad, rigidez, cohesión etc.
-Citoesqueleto: sostén

Membrana celular o plasmática: permite el intercambio de sustancias, es elástica resistente, permeable
Pared celular: soporte, formada por celulosa
-Núcleo: rector de las funciones celulares, tiene cromatina, controla la herencia del ADN y dirige la división celular
Nucléolo: conglomerado de ARN y proteínas , crea ribosomas
-Centriolos : originan el hueso en la mitosis y forman cilio y flagelos
-Retículo endoplasmático : red membranosa que comunica a la membrana plasmática con el núcleo. se divide en lisa(participa en síntesis y transporte de lípidos) y rugoso(asociado a los ribosomas y síntesis de proteínas)
-Ribosomas: Gránulos densos formados por ARN, sintetizan proteínas proteínas
-Aparato de Golgi: SE distinguen vesículas y cisternas membranosas, función el almacenamiento , modificación , síntesis , empaque y transporte de moléculas.
-Lisosomas :efectúan la degradación mediante enzimas
peroxisomas: participan en procesos oxidativos.
-Vacuolas: funcionan como cisternas en las plantas y liberan exceso de agua
Mitocondrias: tienen doble membrana, realizan la respiración celular, producen ATP.
-Cloroplastos: exclusivos de algas y plantas , efectúan la fotosíntesis.
-Plastidos: solo el células vegetales de doble membrana, producen pigmentos o almacenan almidón, proteínas o lípidos

Diferencia ente células procariontes y eucariontes
-células procariontes pequeñas generalmente entre 1 y 10 micras, núcleo no delimitado por membrana, el ADN se encuentra en un cromosoma único en el citoplasma , tiene plasmido, organelos transitorios si llegan a estar presentes, inmóviles o con flagelos simples reproducción comúnmente por bipartición (bacterias y cianobacterias)
-Células eucariontes: son grandes ( 10 y 100 micras), núcleo delimitado por membrana, su ADN se ubica en varios cromosomas localizados en el núcleo, sin plasmido, organelos permanentes presentan cloroplastos y mitocondrias con doble membrana, cuando son móviles presentan cilios o flagelos complejos , pared celular formada por celulosa y quitina(plantas),los animales carecen de ella, producción por mitosis ejemplos protozoarios algas hongos plantas y animales

. Diagramas esquemáticos de una célula “generalizada” de bacterias a), plantas b) y animales c). Nota: Los organelos no están dibujados a escala.

Bibliografías:

Iwasa J, & Marshall W(Eds.), (2020).Introducción al estudio de la biología celular y molecular Biología Celular y Molecular. Conceptos y experimentos, 8e. McGraw Hill. https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2817&sectionid=239337405 ,

Alumno: LOPEZ PACHECO JOSUE Biología Celular - MEDS 003 - AM2 NRC: 25524