Introducción a la
Biología Celular
Objetivo: Descri De scri bir la organiza organización ción celular de las las células pro cariontes y eucariontes
Micro Microsco scopi pio o de Zaca Zacari rias as Jans Janssen sen (1590)
Microscopio de Robert Hooke (1665)
Robert Hooke 1635-1703
Microscopio de Antoine von Leeuwenhoek (1675)
Teoría Celular MATHIAS SCHLEIDEN (1804-1881): Botánico Postulados
THEODOR SCHWANN (1810-1882): Fisiólogo
JACOB HENLE (1809-1885) Concepción Celular del Organismo
La Teoría Celular Todos
los organismos están formados por
células.
En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo.
Las células provienen tan sólo de otras células preexistentes.
Las células hereditario.
contienen
el
material
¿Sistema vivo o no vivo? La autopoi esis: red autopoiésica (patrón de vida), la estructura disipativa y la cognición (proceso vital) Criterios clave de un sistema vivo Patrón de organización La configuración de las relaciones que determina las características esenciales del sist ema: el sistema es vivo o no vivo. Estructura La corporeización física del patrón de organización del sistema Proceso vital La actividad involucrada en la continua cor poreización física del patrón de organización del sistema
Evolución Pre-biótica
El árbol de la vida
Estructura de las Células Procariontes
Cambio de los ni veles de oxígeno en la atmosfera 1% al 21%
Teoría Endosimbionte: Lynn Margullius (1969)
Primera Endosimbiosis
Segunda Endosimbiosis
Resumen: Teoría Endosimbionte
Diferencias entre Procariontes y Eucariontes
Clasificación de los organismos según el número de células
Célula
Unicelulares
Pluricelular
Colonias celulares
Unicelulares: Células independientes, que cumpl en todas las funciones vitales. Eubacterias E. coli
Procariontes Arqueobact eri as
Protistas
Eucariontes Hongos
Pluricelulares: Formados por dos o más células. Las células se diferencian.
Animales:
Plantas:
Protistas: Hongos:
Colonias de células: De origen común y número fijo. Agrupaciones sin o muy baja especialización.
Volvox Scenedesmus
Pediastrum
Organización Celular
Objetivo: Descri bir la organización celular de las células eucariont es
Todas las células Eucariontes tienen en común tres características: Núcleo: DNA
Membrana Plasmática
Cuerpo celular:
Funcionales generales •
•
•
•
Citoplasma Citoesqueleto
Metabolismo Crecimiento y desarrollo Reproducción Muerte celular
Niveles de Organización Átomos Moléculas Macromoléculas Organizaciones supramoleculares
Organelos Célula Eucarionte Tejido Órgano Sistemas
Niveles de Organización Dimensión
Estructura
Método de Observación
Difracción de rayos X Resonancia Magnética Nuclear Microscopia de Fuerza Atómica Microscopio Electrónico de Transmisión y Barrido
Resolución
10 Å
Átomos Macromoléculas
10 Å-0,2 m
Virus Bacteriófagos Organelos
0,2 m-100 m
Bacterias y células eucariontes
Microscopio óptico
0,2 m
100 m (0,1mm)
órganos
Observación a simple vista
0,2 mm
0,2 nm
Unidades de Medidas Las unidades de medida más usada es el micrón a nivel de MO y de nanómetro a nivel de MET. Para las mediciones moleculares la norma es el Ángstrom. MEDIDA
Metro
SÍMBOLO
LONGITUD RELATIVA
ANOTACIÓN EXPONENCIAL
m
1
Decímetro
dm
0.1
10
Centímetro
cm
0.01
10
Milímetro
mm
0.001
10
Micrómetro o micrón
µm
0.000001
10
nm
0.000000001
10
Å
0.0000000001
10
Nanómetro Áng strom
10
Para la casa…
ACTIVIDADES: CONVERSION METRICA
Indicar las equivalencias: 10 Å
= _______
nm
1 cm
10 mm
1 mm
1000 μm
1000 nm = ______
mm
1 μm
1000 nm
10 mm
cm
1 nm
10 Å
= ______
Tamaño Celular
Mediciones
6 nm
2,4 nm
AMINO ÁCIDO
6,4 nm
0,8 nm
DNA
HEMOGLOBINA
25 nm
RIBOSOMA
BICAPA LÍPIDICA
Mediciones Ribosoma
25 nm
Cloroplasto 2000 nm
500 nm
1500 nm
Mitocondria 500 nm
5500 nm 1500 nm Escherichia coli
Tamaño Celular (Ramón y Cajal, 1890) Células pequeñas
menos de 12 μm Glóbulos Rojos – Discos Bicóncavo 7 m de diámetro
Células medianas
entre 12 y 30 μm Enterocito
Células grandes
más de 30 μm Neurona motora
45 m
30 m
Forma Celular
Diferentes tipos de Células Eucariontes
(A) Protista Giardia lamblia, (B) Célula vegetal, (C) Levadura, (D) Glóbulo Rojo, (E) Célula Fibroblasto, (F) C élula Nerviosa, (G) Fotorreceptor de la retina
Forma celular y función Células fusiformes: Función capaces de contraerse
Célula secretora Células prismáticas
Célula con forma poliédrica
Células con prolongaciones: Neurona
Células libres: Su forma puede ser modificada.
Glóbulo Blanco
Organizaciones supramoleculares
Membrana Membr ana Plasmátic Plasmática a Citoesqueleto Centriolos Ribosomas Proteosoma
Núcleo Organelos Sistema de Endomembrana Endom embranass Sistema Siste ma Endosómico Endosómic o Peroxisomas Cloroplasto Mitocondria
Retículo endoplasmático Vesículas Complejo de Golg Golgii Lisosomas
Conceptos claves en la organización de las células eucarionte animal. Compartimentalización Polaridad
Diferencia entre citosol y citoplasma
Célula animal y vegetal
Diferencias entre las células animal y vegetal Célula animal
Célula Vegetal
No tiene pared celular.
Tiene una pared celular.
No posee cloroplastos.
Tiene cloroplastos (clorofila).
No posee vacuolas.
Posee una vacuola grande y central.
No tiene granos de almidón. Algunas células almacenan glucógeno.
Frecuentemente tiene granos de almidón.
Generalmente tiene diferentes f ormas
Generalmente la forma de las células es regular
Modelos de Estudios Escherichia coli
Bacteria modelo de célula procarionte
Levadura: Eucarionte
Ars bi do ps is th ali ana
•
•
•
•
•
•
Modelo celular vegetal. Presenta gran cantidad de descendientes. Se cultiva fácilmente al interior de las dependencias. Su ciclo de vital es corto 8-10 semanas. Genoma: 140 millones de pares de nucleotidos. Está secuenciado.
Modelos de células animales: 1.- Caenorhabditis elegans •
•
•
•
•
•
Ciclo vital corto unos pocos días. Son capaces de mantenerse quiescente. Estudios genéticos. 959 célul as más las células reproductoras. Genoma: 97 mil lones de pares de nucleotidos. Secuenciado.
Drosophil a melanogaster •
•
•
•
•
Modelo genético. Cromosomas. Ciclo de vital co rto 9 días. Genoma: Cercano a los 170 mill ones de pares de nucleótidos. Secuenciado.
Danio rerio
(pez cebra), modelo de organismo eucarionte usado para estudios de desarrollo de vertebrados
Homo sapiens
Mus musculus
Objetivo: Descri bir l as técnic as más com unes utili zadas para estudiar las células.
Método de Estudio de la Célula Examen Mediato
•
Examen Inmediato
•
Examen inmediato o al estado fresco (frotis).
Examen Mediato
Preparación de muestra MO : Fijación Inclusión corte Montaje Tinción
Examen mediato de células en tejido
Tinción Hematoxilina Eosina
Enterocito: célula intestinal 100x
Examen mediato de células lib res
100x
a) Microscopio de Fluorescencia Luz intensa: lámparas de mercurio o xenón de lata presión
Filtro barrera: Deja pasar la parte d e la emisin de la muestra que nos interesa. Espejo dicroic ro: Refleja la parte del espectro necesaria para la excitacin y transmite el resto.
Filtro de excitacin: Selecciona el espectro de excitacin.
Fluoresceína (verde) Un fluorocromo es una molcula capaz de absorber fotones y emitir f otones de menor energ a (mayor longitud de onda). Un fluorforo es la parte del fluorocromo responsable de la emisin de la fluorescencia.
Aeq uo ri a vi ct or ia
GFP (Green fluorescent protein)
Tetrametilrodamina (rojo)
Células PtK2:
WU
Tubulina con anticuerpos acomplejados a fluoresceína, y núcleo con DAPI. (WU, WIB y FITC&DAPI).
WIB
FITC & DAPI
b) Micro scopi o de Barrido Confocal
Combina la microsc opía de fluorescencia con el análisis electróni co de imágenes para obtener u na imagen tr idimensional del espécimen.
Reproduced with permission. © 2011 Carl Zeiss Micro-Imaging GmbH.
Oliver,M.I. et al., 2003.-
c) Microscopio de Contraste de Fase
Células epiteliales
Aumenta pequeñas di ferenc ias en el índice de refracción y densidad en la célula
Microscopia de Campo Claro (MO) Microscopia de Contraste de Fase
Microscopia de Contraste de fases interferencial de Nomarski Luz polarizada
Microscopia de Campo oscuro Objetos brillantes sobre un fondo oscuro
a) Microscopia Electrónica de Transmisión (MET)
Técnica para MET
Detección de Proteínas (anticuerpos conjugados con oro)
Proteínas del corpúsculo polar
RER
Complejo de Golgi
b) Microscopi a Electrónica de Barrido
Enterocito
Kinocilios y Esterocilios: cilios falsos (microvellosidades modificadas) Célula
Vellosidades intestin ales
Resumen: Diferencia entre MO y MET
Comparación:
Diferencia entre MO y MET Microscopia Óptica (MO) Menor resolución (0,2-0,4 μm)
Microscopia Electrónica de Transmisión (MET) Mayor resolución (0,2nm)
Muestras fijadas ó frescas
Sólo muestras fijadas (metal pesado)
Utilización de anticuerpos
Utilización de anticuerpos
Eventos celulares in vivo
No permite observar células in vivo
Haz de luz
Haz de electrones
Condensador es un lente
Condensador es un electromagnético
