Biología y Microbiología

Daniel Bersezio Toro

LMV;MS©

Objetivos de Hoy

• Resumen clase anterior

• Aprender de Historia de la Biología

• Actualidad referente a la clase y carrera.

• Caracterizar seres vivos

• Célula

¿Qué es el Método Científico?

Historia de la Biología

• Hipócrates (460 aC.)

Médico Griego, nombrado desde la edad

media como: Padre de la medicina.

Estudio las plantas con fines médicos. El

enfoque terapéutico se basaba en el

poder curativo de la naturaleza

Aristóteles 400 a.C

• Elaboro la primera clasificación de los seres vivos.

• Teofrasto 335 aC: Pionero de la Botánica, clasifico las plantas.

• Galeno año 130: Practico la disección de animales.

• Francisco Redi 1626: Afirma todos los seres vivos provienen de seres preexistentes.

• Charles Darwin 1809: Estudia la evolución sobre la hipótesis de la selección natural.

Robert Hooke

• Descubrió que los seres vivos están

formados por estructuras microscópicas

elementales que denominó células (S XVII).

Unidad anatómica, funcional y genética de los seres vivos.

En el año 1665, utilizando un microscopio,

Robert examinó una corteza de

alcornoque y observó que la caparazón

del corcho estaba formada por muchas

diminutas cavidades, muy semejantes a

los poros de una esponja, y les dio el

nombre de células.

Carlos Linneo 1707

• Padre de la Taxonomía: Introdujo la moderna clasificación biológica.

Louis Pasteur 1822

• Pionero de la Microbiología. Investiga con soluciones posibles a putrefacción.

• Químico y biólogo francés que fundó la ciencia de la microbiología, demostró la teoría de los gérmenes como causantes de enfermedades (patógenos), inventó el proceso que lleva su nombre y desarrolló vacunas contra varias enfermedades, incluida la rabia.

• Strasburguer- Fleming 1841: Descubrieron los cromosomas.

• Fleming: Descubrió la penicilina.

• Mendel 1865: Padre de la genética. Planteo las leyes sobre la herencia.

Actualidad

• Martin Evans 1981: Pionero de la ingeniería genética. Descubrió el estado embrionario o de las células madre.

• Ian Wilmut- Keith Campbell 1996: Clonan el primer mamífero ¨Dolly¨.

• Francis Collins 2001: Pionero del genoma. Creo método denominado ¨Clonación posicional¨ que ha llegado a ser un componente fundamental de la genética molecular moderna.

• John Craig Venter 2007: Pionero del Genoma. Descifro la secuencia completa de un organismo vivo: la bacteria Haemophilus influenzae. Responsable de enfermedades como meningitis, epiglotitis, neumonía, sepsis y otras de menor gravedad.

• Mario Capecchi: Pionero de la ingeniería genética. Trabajó sobre células madre y manipuló la genética sobre modelos animales.

Célula Madre• Las células madre son células con el potencial

de convertirse en muchos tipos distintos de células en el organismo. Funcionan como un sistema reparador del cuerpo. Existen dos tipos principales de células madre: células madre embrionarias y células madre adultas.

Biología

• (del griego «βίος» bíos, vida, y «-λογία» -logía, tratado, estudio, ciencia).

• Es la ciencia que tiene como objeto de estudio de los seres vivos.

• Específicamente estudia, su origen, su evolución y sus propiedades: nutrición, morfogénesis, reproducción, patogenia, etc.

La Biología

• Analiza la constitución molecular de la célulay la forma que tienen de cooperar paraconstituir así los organismos complejos. Elconocimiento de este término es fundamentalpara comprender cómo funciona el cuerpohumano, el por qué se desarrolla, se enferma,envejece, etc.

Características de los seres vivos

• Para poder clasificar a un ser vivo como tal, debe

cumplir con las siguientes características:

Presentar células

Producir energía (Metabolismo)

Se multiplican (Reproducción)

Perciben los cambios y responden a ellos (irritabilidad,

adaptación)

Se Organizan

Realizan Homeostasis

La célula

Composición Química

• 99,5% de su peso está dominado por 6elementos químicos:

- carbono

- hidrógeno

- oxígeno

- nitrógeno

- azufre y fósforo.

El agua, representa el 70% de su peso

Teoría CelularEstablecida en el S XIX. Gracias principalmente

al descubrimiento del microscopio.

1.- Todos los seres vivos están formados por células.

2.- La célula es la unidad fisiológica de la vida.

3.- Todas las células proceden de células preexistentes,

por división de ella

4.- Cada célula contiene toda la información hereditaria

necesaria para el control de su propio ciclo y del

desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su

especie. Es la unidad genética.

• Las células son estructuras altamente organizadas en su interior, constituidas por diferentes orgánulos, implicados cada uno de ellos en diferentes funciones.

Tipos de células

• Procariontes

• Eucariontes: - vegetal

- Animal

Célula Procarionte• Poseen diversidad de formas, modalidades de

nutrición y habitad en que se desarrollan

• Dentro de este grupo se incluyen las algas azul-verdoso y las bacterias.

• Generalmente poseen una cubierta externallamada pared celular, bajo la cual seencuentra la membrana plasmática,delimitando al citoplasma o citosol.

• No poseen núcleo celular delimitado por membrana.

• El material genético (DNA) se encuentra en el citoplasma sin ninguna estructura que lo delimite. Se encuentra DIFUSO.

• Se reconoce por la ausencia de orgánulos membranosos.

• Son células pequeñas, de 0,2 a 10 um de diámetro.

• Son la forma de vida más simple que seconoce en cuanto a estructura y función.

• La mitosis representa la forma dereproducción de los organismos unicelulares.

Célula Eucarióticas

• Son las de mayor tamaño (aproximadamente unas 10 veces más grandes que las bacterianas).

• Los organismos formados por células eucarióticas, son eucariontes.

• Ejemplos: animales, plantas, hongos, plantas,etc.

Célula Eucarionte

Posee un núcleo celular delimitado por una membrana, donde se encuentra el ADN envuelto por una doble capa de membranas.

Esta células forman parte de los organismos multicelulares o pluricelulares como los seres humanos.

• Poseen además orgánulos membranosos (mitocondrias, Lisosomas y cloroplastos, etc.).

• Las células eucariontes poseen más ADN que las procariontes.

• Poseen complejos supramoleculares muy importantes como el citoesqueleto (esqueleto interno).

Procariontes

Sin Núcleo

Orgánulo NO cubierto por membrana

ADN circular

Presente en unicelulares.

Metabolismo anaeróbico y aeróbico

Tamaño celular de 10 a 100 um.

No Mitosis (no replica ADN), división simple.

Ribosomas, cromosoma, mesosoma, membrana y par celular.

Eucariontes

Con Núcleo

Orgánulo cubierto por membrana

ADN lineal

Presente en pluricelulares

Metabolismo Aeróbico

Tamaño celular de 1 a 10 um.

Mitosis (replica ADN)

Todos los organelos

Células eucariotas se dividen de acuerdo a su origen en:

• Célula Animal

• Célula Vegetal

Célula Vegetal

• A diferencia de las animales, cuentan con unapared celular rígida.

• Poseen cloroplastos, a través de los cuales serealiza la fotosíntesis. De esta manera, losorganismos constituidos por estas células sonautótrofos, es decir, capaces de producir supropio alimento.

• Se reproduce mediante una clase dereproducción denominada asexual, queorigina células iguales a las progenitoras.

Célula Animal

• Su característica principal es tanto la carencia de pared celular y cloroplastos, como también la pequeñez de sus vacuolas.

• Tiene la capacidad de adoptar múltiples formas, al no contar con una pared celular rígida.

•

• Realizar reproducción sexual, donde losdescendientes se asemejan a susprogenitores.

Los organelos

Membrana celular

• Forma el limite físico de compartimentos cuya composición debe ser controlada para permitir que procesos bioquímicos ocurran eficientemente.

• Permite el intercambio entre la célula y el medio que la rodea.

• Es selectivamente permeable.

• Intercambia agua, gases y nutrientes y elimina elementos de desecho.

Composición química de la membrana:

• Lípidos 30-50%

• Proteínas 40-70%

• Glúcidos 2-10%

Lípidos de membrana

• Fosfolipidos (los mas abundantes)

• Glucolipidos

• Colesterol

• Los 3 tipos son anfipaticos, poseen una cola hidrofobica (no polar) y una cabeza hidrofilica (polar)

Propiedades de las membranas

• Actúan como una película de recubrimiento y aislante.

• Evita el paso de la mayor parte de las sustancias que se encuentran dentro o fuera de una célula.

• Movimiento: esto le proporciona la fluidez necesaria.

Funciones de los lípidos de membrana

• Energética

• Reserva de agua

• Producción de calor

• Estructural

• Informativa

• Catalítica

Proteínas de membrana

• El contenido proteico en las membranas varia entre 25-75%

• Depende de grado de especialización y actividad de estas.

• Permiten un contacto eficiente y adecuado con el exterior.

• Solo las proteínas tienen la capacidad de alcanzar este grado de especialización.

• La membrana con mayor cantidad de proteínas es la

mitocondrial

Carbohidratos de membrana

• Su función consiste en servir de elementos de reconocimiento por parte de otras células u organismos.

• Ej..: los polisacáridos de los glóbulos rojos, que por la presencia en sus membranas dan lugar a los grupos

sanguíneos.

Microfilamentos

• Compuestos por actina, la cual puede estar en dos formas:

- Actina G (globular)

- Actina F (fibrilar)

• Las subunidades globulares de actina se encuentran ensambladas formando filamentos bihelicoidales, de un diámetro de 6 nm.

Funciones de microfilamentos

• Responsables de la contracción muscular.

• Las fibras de actina y de miosina se deslizan una sobre otras, al tiempo que rompen al ATP, y con su energía producen el acortamiento de las fibras y de las células que las contienen.

Filamentos intermedios

• Poseen un diámetro de 10 nm

• Se han podido identificar 5 grupos relacionados de estos tipos de proteínas:

- Filamentos de queratina: células epiteliales (cabello)

- Filamentos de desmina: células musculares

- Filamentos de vimentina: células mesenquematicas

- Neurofilamentos: neuronas

- Filamentos gliales: células gliales

Funciones filamentos intermedios

• Son capaces de múltiples interacciones con las estructuras citoplasmáticas, y por ello tendrían un rol

crucial regulando la forma celular

Citoplasma

• Es un medio acuoso de apariencia viscosa.

• En el encontramos pequeñas estructuras que se comportan como órganos de la célula, llamados orgánulos.

• La porción que carece de estructuras se llama citosol, en el se encuentran las moléculas necesarias para el mantenimiento celular.

Orgánulos

• Ribosomas

• Mitocondrias

• Lisosomas

• Vacuolas

• Núcleo

• Retículo endoplasmatico liso-rugoso

• Aparato de golgi

• Peroxisomas

• Centriolos

Ribosomas

• Corpúsculo celular que utiliza las instrucciones genéticas contenidas en el acido ribonucleico (ARN) para enlazar secuencias especificas de aminoácidos y formar así proteínas.

Mitocondrias

• Constituyen la fuente energética de las células.

• En ellas ocurre el proceso de fosforilacion oxidativa, producen ATP, que es la forma estable de almacenamiento de energía que utiliza la célula para llevar a cabo las actividades.

• Una célula eucariotica posee unas 2000 mitocondrias, ocupando en torno a un 20% de todo el volumen celular.

• Rodeada por una membrana mitocondrial externa dentro de la cual hay otra estructura membranosa, la membrana mitocondrial interna, que emite pliegues hacia e interior para

formar las crestas mitocondriales.

• En el interior de las mitocondrias, se han podido identificar las enzimas que intervienen en el ciclo de Krebs, así como las que participan en las cadenas de transporte de

electrones y la fosforilacion oxidativa.

Funciones de la mitocondria

• Producción de energía.

• Producción de precursores para la síntesis de diversas sustancias.

• Síntesis de proteínas.

Lisosomas

• De forma redondeada o polimorfa

• Contienen diferentes tipos de enzimas del tipo de hidrolasas acidas (lipasas, nucleasas, proteasas, etc.).

• Estas enzimas necesitan ambiente acido (pH5) para su funcionamiento optimo.

• Las enzimas liposomales son capaces de digerir bacterias y otras sustancias entran en la célula por fagocitosis, u otros proceso de endocitosis.

• Utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes organelos de la célula, englobándolos, digiriéndoles y liberando sus componentes en el citosol.

• El proceso de digestión de los organelos se llama autofagia.

• De esta forma los organelos de la célula se están continuamente reponiendo

• Ej..: las células hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada 2 semanas

• Otra función de los lisosomas es digerir el detritus extracelular en heridas y quemaduras, preparando y limpiando el terreno

para la reparación del tejido.

Vacuolas

• Almacena agua, sustancias de desecho y azucares que la célula no utiliza.

• Cuando escasea el agua, la vacuola se encoge y la pared

celular no tiene soporte.

Aparato de golgi

• Interviene en la síntesis de azucares y en la ordenación de proteínas elaboradas en el retículo endoplasmatico rugoso.

• Las proteínas siguen una vía desde el RER hacia el aparato de golgi para su modificación y empaquetamiento, según su utildad posterior.

Funciones del aparato de golgi

• Procesamiento de macromoléculas sintetizadas en el RER

• Distribución intracelular de macromoléculas que llegan al golgi

• Concentrado de material de secreción

• Formación de gránulos de secreción

• Formación de prelisosomas (lisosomas primarios)

• Aumento de superficie celular

• Participa en procesos particulares en ciertos tipos celulares. Ej.: formación del acrosoma del espermio.

Retículo endoplasmatico

• Es un sistema continuo de membranas organizadas en una compleja red interconectada con un espacio central delimitado por membranas, que se extiende a través del citoplasma.

• El espacio central se denomina lumen o cisterna del RE.

• Cumple un papel importante en la biosíntesis celular .

• Hay dos tipos:

- Rugoso

- Liso

Retículo endoplasmatico rugoso

• Presenta ribosomas unidos a su membrana

• En el se realiza la síntesis proteica

• Las proteínas sintetizadas por los ribosomas, pasan al lumen del retículo y aquí maduran hasta ser exportadas a su destino

definitivo.

Retículo endoplasmatico liso

• Carece de ribosomas

• Formado por túbulos ramificados y pequeñas vesículas esféricas.

• En este retículo se realiza la síntesis de lípidos.

• En el retículo las células de las células del hígado tiene lugar la detoxificacion, que consiste en modificar a una droga o metabolito insoluble en agua, en soluble en agua, para así

eliminar dichas sustancias por la orina.

Núcleo

• Es el centro de control de la célula

• Contiene la información de su funcionamiento y el de todos los organismos a los que esta pertenece.

• Rodeado por una membrana nuclear porosa por donde se comunica con el citoplasma.

• Situado en la parte central, generalmente es único y presenta una forma esférica u oval.

• En su interior se encuentra contenido el material hereditario (cromatina),ribonucleoproteinas, uno o mas nucléolos, múltiples proteínas, enzimas, agua y una matriz nuclear.

• Dirige la actividad de la célula y en el tienen lugar procesos tan importantes como la autoduplicacion del ADN, antes de comenzar la división celular, y la transcripción o producción de los distintos tipos de ARN, que servirán para la síntesis de

proteínas.

• En su interior se encuentran los cromosomas

• Los cromosomas son una serie de largos filamentos que llevan toda la información de lo que la célula tiene que hacer, y como debe hacerlo. Son el cerebro

celular.

Nucléolo

• Sitio de síntesis, acumulación, procesamiento y maduración del ARN ribosomal.

• Se les observa en una ubicación central en el núcleo.

Centriolo

• Forma parte del huso mitótico durante la división celular y tendría responsabilidad en el desplazamiento de los cromosomas.

Peroxisomas

• Contienen enzimas oxidasas, entre las que destacan las peroxidasas y la catalasa.

• Realizan reacciones de oxidación similares a las producidas en las mitocondrias.

• La energía producida, se disipa en forma de calor en lugar de almacenarse en forma de ATP.

• Las reacciones oxidativas que ocurren en los peroxisomas hacen de ellos importantes elementos de detoxifixacion

dentro de la célula.

• Como el H2O2 (peróxido de hidrogeno) es de alto riesgo para la integridad celular, debe existir un sistema eficiente de degradación de peróxido.

• Este proceso es catalizado por la enzima catalasa, con ello se

evita la salida de H2O2 al citoplasma.

Citoesqueleto

• Es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células animales.

• Funciones

• Mantener la estructura y forma de la célula

• Fija organelos y enzimas responsable de muchos movimientos celulares

Las diversas actividades del citoesqueleto dependen de 3 tipos de filamentos proteicos:

• Microtubulos

• Microfilamentos

• Filamentos intermedios

Metabolismo

• Diversos procesos que ocurren en elorganismo o a nivel celular, permite realizarlas diversas actividades de las células: crecer,reproducirse, mantener sus estructuras,responder a estímulos, etc.

• Se conoce como metabolismo, término de origengriego, que significa cambio, al conjunto detransformaciones químicas, físicas y biológicasque se realizan en los seres vivos, en sussustancias, propias o incorporadas (proteínas,carbohidratos, grasas, etcétera) a través de losalimentos, con el fin de producir la necesariaenergía para el desarrollo de sus funcionesvitales, y la síntesis de los componentes de lamateria viva.

Definición

http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=4Btw56MP6GnamM&tbnid=E3M3T2XkUH4QpM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fgilberto0-gutierrez.blogspot.com%2F2011%2F10%2Frelacion-metabolismo-anabolismo-y.html&ei=xl9GUcqqJ9KG0QH_gIHwAw&bvm=bv.43828540,d.dmg&psig=AFQjCNE4hcyh2bn0YArwXggkAH0q3cIhtg&ust=1363652876370735

• El funcionamiento del metabolismo se debe a dos procesos distintos pero que están acoplados y son dependientes el uno del otro.

• Catabolismo

• Anabolismo

• Conjunto de procesos metabólicos que transforman las grandes moléculas orgánicas en moléculas pequeñas, liberándose energía.

Catabolismo

• Conjunto de procesos metabólicos en que se sintetizan sustancias complejas a partir de otras más simples:Ejemplo: anabolismo es la síntesis de proteínas a partir de los aminoácidos.

Anabolismo