Guía de estudio para el examen final de Biología Celular. UVM 2-12. Introducción 1
escr escri! i!a a las las apor aporta taci cion ones es de de los los sigu siguie ient ntes es al al desa desarro rrollllo o de las las Cie Cienci ncias as Bio Biológ lógic icas" as"
T. Shwam & J. Schleiden " #m!os llegaron a la conclusión de $ue “la célula es la unidad estructural estructural básica de todos los organismos” . %a c&lula constitu'e la unidad fundamental
de los seres (i(os. )odo )odo organismo (i(o est* constituido por una o por multitud de c&lulas. c &lulas. +ste es el enunciado !*sico de la teoría celular, por eso ellos proponen desde 1/ la )eoría )eoría celular. Virchow" 0udolf Virco consideró la c&lula como la unidad de origen ' continuidad de todos los organismos afirmando $ue “todas las células provienen de otras células preexistente” preexistente” Farmer – Moore" +n 1/34 plantea a la 5 meyosis6 como la di(isión celular nuclear relacionada
con la mitad del n7mero de cromosomas 8aploide9 en compensación con el duplicado del n7mero en la fertili:ación 8diploide9. K. Nageli " ;arl
geli en 1?2 observó por primera vez los cromosomas en
c&lulas (egetales. al!her Fleming" +n 12 observó por primera vez el material nuclear te@ido intensamente ' lo denominó croma!ina, llamó mi!osis al proceso de división cel"lar . a!son # $ric% " Aames
=o!el de Duímica. )acharias Janssen E *ans %ipperse'" +n 14/3 los artesanos olandeses Facar' ' ans
8' posteriormente su iHo rancis Aanssen9, com!inaron dos lentes con(exos en un tu!o e impro(isaron el primer microscopio comp"es!o 2. Du& Du& estu estudi dia a la Biol Biolog ogía ía cel celul ular ar ' cu* cu*le less rama ramass de la la cien cienci cia a an an cont contri ri!u !uid ido o a su su desarrollo. %a Biología celular , tam!i&n llamada Biología de la c&lula o, formalmente, Citología 8del griego JKLNO, citos, c&lula, ' PQRNO, logos, estudio9, es la disciplina o rama de la Biología $ue se encarga del estudio de las c&lulas. Ssto inclu'e su 'na!om+a, su Fisiolog+a, las interacciones de &sta con el medio, su ciclo (ital, ' su di(isión ' muerte. Trincipalmente la ,io-"+mica ' la en!ica an contri!uido tanto $ue la disciplina se amplia ' en general suele denominarse Biología Celular ' Molecular. . aga aga un un es$u es$uem ema a most mostra rando ndo la cla clasi sifificac cació ión n en tres tres domi domini nios os,, poni poniend endo o eHem eHempl plos os de organismos en cada dominio.
Árbol filogenético universal propuesto en 1990. Este árbol filogenético se basa en la comparación de secuencias del ARN ribosomal 1 !. "a ra#$ se locali$ó mediante el estudio de los factores traduccionales E%&'u ( E%&) *+oese, et al., 1990-.
+l estudio de los *cidos nucleicos, especialmente el #0= ri!osómico, a demostrado $ue se pueden clasificar los seres (i(os en solo tres grandes grupos o dominios" Archaea (Arqueas) , $ue re7ne a las ar$ueo!acterias. Constituido por dos reinos" $renar-"eo!a # /"r#ar-"eo!a , ' tam!i&n aora a' un nue(o reino denominado ;orar$ueota. # los creno!es o crenar-"eo!es tam!i&n se los denomina eocitos 8c&lulas del al!a9 o termoacidófilos, por a!er sido descu!iertos en fuentes idrotermales con
condiciones extremas de temperatura ' acide: 8eHemplo" geisers del )atio o par$ue nacional de ellostone en U#9. %os e"r#o!es o e"r#ar-"eo!es, es una amplia (ariedad de microorganismos conocidos ' meHor estudiados llamados metanógenos 8 productores de metano9 ' tam!i&n las haloarquea extremas 8halófilas extremas 9. e pensó en un principio $ue los ar$uea sólo a!ita!an am!ientes con condiciones extremas de temperatura, acide:, salinidad, anaero!iosis, etc.W sin em!argo o', gracias a los nue(os estudios de ecología molecular se a demostrado $ue estos organismos se encuentran ampliamente distri!uidos en la !iósfera" oc&anos, suelos e incluso como sim!iontes. #r$uea del grupo de los euryotes metanogénicos conforma una parte importante de la micro!iota normal del intestino de mamíferos 8especialmente rumiantes9, incluido el ser umano. ,ac!eria 0,ac!erias1, $ue comprende a las eu!acterias.Como eHemplos específicos podemos distinguir principalmente" la di(isión Proteobacteria 8antes llamadas bacterias púrpura9, las llamadas bacterias Gram positivas o irmicutes , las espiroquetas, las !hlamydias ' el grupo !ytophaga"lexibacter"#acteroides$ /"car#a 0/"cario!as1, $ue inclu'e a todos los seres eucariotas. istóricamente estos
correspondían a los llamados" reino ongo, reino #nimalia, reino Tlantae ' reino Troto:oa 8llamados a (eces Trotista9. #ctualmente, se conser(a a los primeros, mientras $ue el antiguo reino Troto:oa, se fragmenta en m7ltiples reinos 813-23 seg7n los autores9, tales como" Microsporidios, iplomonadas, #picomplexa, #l(eolados, tramenopiles, +xca(ados, entre otros.
?. aga un es$uema mostrando la clasificación en 4 reinos del mundo (i(o poniendo eHemplos de organismos en cada reino. 0eino #nimalia
0eino ungi
0eino Tlantae
0eino Troto:oa +ucariontes XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 0eino Monera Trocariontes +s$uema de los 4 reinos cl*sicos de <ittaer ' sus relaciones e(oluti(as" reino Meta:oa 8#nimalia9, reino Metafita 8Tlantae9, reino ungi 8ongo9, reino Trotista 8Troto:oa9 ' reino Monera 8Trocariota9 8de <ittaer E Margulis, 1/Y9. 4
%lene la siguiente ta!la
%ípidos Troteínas Car!oidratos
órmula $uímica general
Características de estos compuestos
Cn2nZn
eri(ados aldeídicos o cetónicos de alcooles poli(alentes. Zriginados en la fotosíntesis, son fuente primaria de energía mediante la respiración celular. orman partes estructurales de la c&lula, como la celulosa de la pared celular.
itios celulares donde se encuentran
[cidos nucleicos
\
+nuncie los cuatro postulados de la teoría celular
%a )eoría Celular, tal como se la considera o'" 1. +n principio, todos los organismos est*n compuestos de c&lulas. 2. +n las c&lulas tienen lugar las reacciones meta!ólicas de organismo. . %as c&lulas pro(ienen tan solo de otras c&lulas preexistentes. ?. %as c&lulas contienen el material ereditario. Y. +nliste los principales elementos ' compuestos $ue conforman a las c&lulas, indicando el porcentaHe en el $ue se encuentran. Bioelementos ] //./^ Trimarios ecundarios
Zligoelementos ] 3.1 ^ Indispensa!les Varia!les
Z C = T
\^ 23^ /.4^ ^ ?.?^ Hunto con los secundarios
=a ; Mg Ca Cl
Mn e Co Cu Fn
B #l V Mo I i
0+T#0)ICIZ= + %Z CZMTZ=+=)+ MZ%+CU%#0+ + %# C+%U%# 8+n ^ so!re masa total9 Componente Trocariotas +ucariotas Gl7cidos %ípidos 2 ?.4 Troteínas 14 1 [cidos =ucleicos #0= \ 1.24 #= 2 3.24 Trecursores 8(itaminas9 1 2 #gua Y3 Y3 ales minerales 1 1
. escri!a las características de las c&lulas procarióticas. aga un es$uema. /. escri!a las características de las c&lulas eucarióticas. aga un es$uema.
13. escri!a los modelos de mem!rana de los siguientes autores" Green ' Capaldi" +l modelo de mosaico fluido de Green Capaldi, inger ' =icolson, formulada en 1/Y2, sigue siendo una línea (*lida.. 0o!ertson" +n 1/4Y, 0o!ertson o!ser(ó $ue la mem!rana plasm*tica esta!a compuesta por las tres l*minas. anielli ' a(son" +l Modelo de Unidad de Mem!rana, propone $ue la mem!rana plasm*tica estaría constituida por una Bicapa %ipídica, formada por osfolípidos, con ca!e:a idrofílica 8afín al agua9 ' cola idrofó!ica 8no afín al agua9 u!icadas en el medio de dos capas proteicas, la primera llamada capa de Troteínas +xtrínsecas u!icadas en el medio externo ' por de!aHo de la !icapa de fosfolípidos una capa de Troteínas Intrínsecas o Integrales. +n 1/4 descu!ren $ue la mem!rana plasm*tica presenta poros, ' $ue existían proteínas glo!ulares asociadas a am!as capas de la mem!rana. eg7n estos in(estigadores las proteínas forma!an capas $ue recu!rían a los lípidos. ue así como apareció el modelo de s*ndic para la mem!rana" los 5panes6 serían las proteínas ' el 5Hamón6 los lípidos. inger ' =icolson" +n 1/Y2, inger ' =icolson, proponen el Modelo de Mosaico luido, seg7n el cual las proteínas est*n asociadas a am!as caras e incluso pueden atra(esar la !icapa de lípidos, pero no la recu!ren completamente. #dem*s proponen $ue la mem!rana es una estructura $ue se mue(e ' posee fluide:" los lípidos de am!as capas se mue(en lateralmene e incluso pueden cam!iar de capa, ' las proteínas no estan ancladas ' se mue(en asociadas a los lípidos. 11. +nliste ' descri!a todas las funciones $ue reali:a la mem!rana plasm*tica de una c&lula eucariótica )ipo de transporte Z V I # T + ) 0 Z T = # 0 )
=om!re
)ransporte de mol&culas dentro ' fuera de las c&lulas irección 0e$uerimientos
ifusión
acia !aHa concentración
Gradiente de concentración
Zsmosis
acia !aHa concentración acia !aHa concentración
Gradiente de concentración Tortador ' gradiente de concentración Tortador con gasto de energía
ifusión facilitada )ransporte acti(o
acia ma'or concentración
+xocitosis
acia fuera
+=ZCI)ZI
acia dentro
Vesículas $ue se fusionan con la mem!rana plasm*tica ormación de (acuolas
+Hemplos Mol&culas liposolu!les, agua ' gases #gua #:7cares ' amino*cidos #:7cares ' amino*cidos ' iones Macromol&culas
C&lulas ' materiales su!celulares
Z V I ) C # + ) 0 Z T = # 0 )
agocitosis
acia dentro
ormación de (acuolas
Tinocitosis 8inclu'e acia dentro endocitosis mediada por receptores9
ormación de (acuolas
12.
aga un es$uema de una mitocondria, se@alando sus partes.
1.
Mencione la función $ue reali:an los siguientes organelos celulares"
C&lulas ' materiales su!celulares Macromol&culas
Mitocondrias" e especiali:a en la formación de )rifosfato de adenosina 8#)T9, extra'endo la energía de compuestos org*nicos, principalmente de la Glucosa 8respiración aeró!ica, re$uiere oxígeno li!re9. Miden de 1 a ? micrómetros de longitud generalmente, cam!ian de forma , tiene su propio #= por lo $ue se di(iden en dos o se fusionan, adem*s contienen algunos ri!osomas. =inguna c&lula procariota contiene mitocondrias. Cloroplastos" e especiali:an en la fotosíntesis. )ienen forma o(al o de disco. %a fotosíntesis se reali:a en la mem!rana tilacoide m*s interna, $ue incorpora las clorofilas ' otros pigmentos captadores de lu:
Citoes$ueleto" +s un sistema organi:ado de filamentos proteínicos $ue se extiende entre el n7cleo ' la mem!rana plasm*tica. us partes refuer:an ' organi:an ' mue(en porciones internas del cuerpo celular. +sta constituido de microt7!ulos 8tu!os uecos de monómeros de tu!ulina9 ' de microfilamentos 82 cadenas de polip&ptidos de actina9, ' en algunas c&lulas existen adem*s filamentos intermedios semeHantes a cuerdas. Teroxisomas" on lisosomas $ue contienen en:imas $ue digieren *cidos grasos, amino*cidos ' peróxido de idrógeno 82Z29, producto meta!ólico tóxico, sino lo degradan es empleado en reacciones $ue degradan tanto el alcool como otras toxinas 8si se ingiere alcool las peroxisomas de las c&lulas del ígado ' los ri@ones generalmente degradar*n casi la mitad de &l9. 0etículo endopl*smico liso" Canal aplanado $ue inicia en la cu!ierta nuclear ' $ue (arias (eces se enrolla so!re sí mismo en el citoplasma. =o contiene ri!osomas. Troduce mol&culas lipídicas $ue forman despu&s parte de la mem!rana celular. Tarticipa en la descomposición de *cidos grasos ' degrada algunas toxinas. 0etículo endopl*smico rugoso" Canal aplanado de la cu!ierta nuclear acia el citoplasma, enrollado so!re sí mismo. Contiene numerosos ri!osomas en su superficie externa. +sta presente, so!re todo, en c&lulas $ue ela!oran, almacenan ' secretan proteínas, como las del p*ncreas umano $ue segregan en:imas digesti(as. #parato de Golgi" Zrganelos donde el canal de la mem!rana se enrolla so!re sí mismo como una pila de pan$ue$ues. 0eci!e, procesa ' reempaca las sustancias $ue del 0etículo endopl*smico llegan en (esículas 8como unir las cadenas laterales de a:7car a las proteínas ' lípidos9. Varias (esículas las transportan a otras partes de la c&lula. )am!i&n desintegran algunas proteínas. 1?. +xpli$ue en $u& consiste la fase oscura ' la luminosa de la fotosíntesis. 14. 1\. 1Y. 1. Cu*nta energía en #)T ' en ;A_mol produce una c&lula $ue meta!oli:a una glucosa por Glicolisis, C;, ' C0. Mencione la eficiencia de este proceso. licólisis anaerobia " Cuando la glucosa es oxidada a alcool etílico ' anídrido car!ónico,
se li!eran 42 ;cal ` mol-1 821Y,Y1 ;A ` mol-19. Mucos organismos pueden fermentar el *cido pir7(ico en *cido l*ctico 8fermentación l*ctica9. licólisis aeróbia " +l !alance neto es" ?#)T producidos menos 2#)T consumidos ] 2#)T, si
la energía de idrólisis del #)T (aría entre Y ;cal ` mol-1 82/, ,4 ;A ` mol-19, entonces el !alance energ&tico de la glucólisis es de 1\ ;cal ` mol-1 8Y1 ;A ` mol-19. $iclo de Krebs 2 $adena 3espira!oria "
%a con(ersión del *cido pir7(ico en acetil Co# origina 2 mol&culas de =# 2 en el interior de la mitocondria, de tal forma $ue se originan \ mol&culas de #)T. +n el ciclo de ;re!s, por cada mol&cula de glucosa se forman 2 G)T $ue generan 2 #)T, \ mol&culas de =# 2 8 originan 1 mol&culas de #)T9 ' 2 mol&culas de # 2 8 originan ? mol&culas de #)T9, para un total de 2? #)T.
0esumiendo por mol&cula de glucosa oxidada, el n7mero de mol&culas de #)T formados es de \ . i la energía de idrólisis del #)T (aría entre Y- ;cal ` mol 1 82/,- ,4 ;A ` mol-19, entonces el !alance energ&tico de la respiración aeró!ica es de 2 ;cal ` mol-1 81234 ;A` mol-1 9 . %a eficiencia de la respiración aeró!ica se puede calcular de la siguiente forma" 2_ \\ x 133] ?2 ^. +n la respiración aeró!ica se conser(a aproximadamente el ?2 ^ de la energía de la glucosa en forma de #)T.
1/. Cu*nta energía produce una mitocondria $ue meta!oli:a 13 glucosas fement*ndolas asta lactato. Menciona la eficiencia de este proceso.
Cuando la glucosa es oxidada a alcool etílico ' anídrido car!ónico, se li!eran 42 ;cal ` mol-1 821Y,Y1 ;A ` mol-19. Mucos organismos pueden fermentar el *cido pir7(ico en *cido l*ctico 8fermentación l*ctica9. C\ 12Z\ 2 *cido l*ctico b 42 ;cal ` mol-1 %a eficiencia de la glucólisis se puede calcular entonces de la siguiente forma" 842_\\9 `133]Y.4^. a $ue la energía almacenada en la glucosa es de \\ ;cal ` mol-1, en la glucólisis, se conser(a solamente Y.4^ de esta energía en forma de #)T, como se calculó anteriormente. 23.
+xpli$ue los siguientes procesos"
3eplicación" # la duplicación del #= se la conoce con el nom!re de replicacion. urante la
replicación, las dos cadenas se (an separando ' cada una de ellas sir(e de patrón para la síntesis de su cadena complementaria. %as !ases se (an agregando una a una ' la selección de cu*l !ase entra en un sitio específico de la cadena en formación, $ueda determinada por la !ase en la cadena patrón con la $ue se (a a aparear. +l modelo de duplicación de #= se dice $ue es semiconser(ati(o ,de!ido a $ue la mitad del #= de un cromosoma pro(iene de la c&lula paterna ,mientras $ue la otra mitad se sinteti:a durante el proceso de replicacion. +ste fue el mecanismo propuesto por
información de generación en generación.
Transcripción" # l proceso de copiado de la información contenida en el #= cromosomal
durante la síntesis del #0= mensaHero se le llama transcripción. Trad"cción " #l proceso de lectura ,en el ri!osoma de la información transportada por el #0=
mensaHero ,durante la síntesis de la proteína se le conoce como traducción.
21.
escri!a las fases de la mitosis.
4ro5ase.6 #l final del período G2, empie:a la mitosis, la cromatina sufre una progresi(a
condensación de!ido al superempa$uetamiento ' superenrrollamiento de los cromosomasW los cromosomas (an indi(iduali:*ndose ' (an apareciendo como estructuras perfectamente diferenciadas dentro del n7cleo celular. +n el citoplasma, en dos polos opuestos del mismo, se (an organi:ando unos centros emisores de microt7!ulos. +l nucleolo desaparece ' la mem!rana nuclear se rompe ' disgrega. e esta forma esos microt7!ulos entran en contacto con las regiones centrom&ricas de los cromosomas ' se unen a los cinetocoros. +ste a: de microt7!ulos es lo $ue se denomina uso mitótico o uso acrom*tico de!ido a su forma fusiforme. Me!a5ase.- #sí se denomina cuando aparece esta congresión de todos los cromosmas en la
placa ecuatorial de la c&lulaW adem*s, los cromosomas estan orientados anfit&licamente, esto es, los dos cromatidios orientados acia polos opuestos de la c&lula. 'na5ase.- Una nue(a se@al en la c&lula produce $ue cada cinetocoro ermano sea
arrastrado acia un polo distinto de la c&lula. +sta separación de cinetocoros conlle(a la separación de los cromatidios ermanos, con lo cual el cromosoma se escinde en sus dos cromatidios ' cada uno de ellos migra acia un polo celular distinto. Como cada cromatido es gen&ticamente igual a su ermano a cada polo celular se dirige una id&ntica información gen&tica. Telo5ase.- #$uí tenemos dos n7cleos opuestos e id&nticos, $ue empie:an a ir adoptando la
situación primigenia de la interfase. %a cromatina empie:a a descondensarse, el nucleolo ' la mem!rana nuclear (uel(en a recontruirse, se forman dos n7cleos iHos. +sto es lo $ue denominamos )elofase ' con ella termina propiamente la cariocinesis 22.
escri!a las fases del ciclo de di(isión celular.
+n la interfase del ciclo de di(isión celular podemos distinguir tres períodos" G1.- +s un estadío $ue se caracteri:a por ser gen&ticamente acti(o, el #= se transcri!e ' se traduce, dando lugar a proteínas necesarias para la (ida celular ' sinteti:ando las en:imas ' la ma$uinaria necesaria para la síntesis del #=.
ase .- +s la fase en la cual se duplica por entero el material ereditarios, el cromosoma pasa de tener un cromatidio a tener dos, cada uno de ellos compuesto por una do!le &lice de #= producto de la duplicación de la original, como la replicación del #= es semiconser(ati(a, las dos do!les &lices iHas ser*n exactamente iguales, ' por tanto los cromatidios ermanos, gen&ticamente id&nticos. G2.- urante este período se ultima la preparación de todos los componentes de la di(isión celular, al final de esta fase, se produce una se@al $ue dispara todo el proceso de la di(isión celular. 2.
aga un es$uema indicando las partes $ue forman un 0i!osoma.
2?.
Du& es la meiosis, de eHemplos de c&lulas $ue realicen meiosis.
%a meiosis es un proceso en el $ue, a partir de una c&lula con un n7mero diploide de cromosomas 82 n9, se o!tienen cuatro c&lulas iHas aploides 8n9, cada una con la mitad de cromosomas $ue la c&lula madre o inicial. +ste tipo de di(isión reduccional sólo se da en la reproducción sexual, ' es necesario para e(itar $ue el n7mero de cromosomas se (a'a duplicando en cada generación. +Hemplos en el proceso de gametog&nesis o formación de gametos, se reali:a mediando dos di(isiones meióticas sucesi(as, así se producen los ó(ulos ' los espermato:oides. 24. +scri!a el Balance energ&tico de la reacción de Cal(in de la fase oscura de la fotosíntesis. 2\.
+s$uematice un cloroplasto indicando sus principales partes.
