UNIDAD 2

INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA BIOLOGÍA CELULAR.

1. EL MICROSCOPIO Y SUS APLICACIONES

Características generales del microscopio Tipos de microscopios.

2. CITOLOGÍA, TEORÍA CELULAR

Definición de la célula. Teoría celular: reseña histórica y postulados.

3. ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL DE LAS CÉLULAS.

Características generales de las células Células eucariotas y procariotas, estructura general (membrana,

citoplasma y núcleo). Diferencias y semejanzas

4. REPRODUCCION CELULAR

CLASIFICACION Ciclo celular, mitosis importancia de la mitosis. Ciclo celular, meiosis importancia de la meiosis. Comparación mitosis vs meiosis (Diferencias) Observación de las células.

5. TEJIDOS.

Animales Vegetales

EL MICROSCOPIO Y SUS APLICACIONES

Características generales del microscopio

El microscopio fue inventado en el año 1610 por Zacharias Hanssen aunque

también hay quien afirma que fue Galileo Galilei el verdadero autor.

Este primer instrumento era un microscopio óptico en el que gracias a la refracción

podía obtener un gran aumento gracias a dos lentes.

A mediados del siglo XVI, Anton van Leeuwenhoek será quien describa protozoos,

glóbulos rojos, bacterias y espermatozoides gracias a microscopios que él mismo

construía tallando pequeñas esferas de cristal que no superaban el milímetro de

diámetro.

Gracias a este invento Robert Hooke logró observar en el año 1665 un pequeño

trozo de corcho y observó que este era poroso y que cada cavidad formaba una

especie de pequeñas celdas.

Esta fue la primera vez que se observaron células muertas.

Tiempo más tarde Marcello Malpighi será quien estudie por primera vez tejidos

vivos en microscopio.

Ya en el siglo XIX, comienzan a fabricarse microscopios acromáticos que

mejorarán notablemente las imágenes obtenidas.

En el año 1931, Max Knoll y Ernst Ruska desarrollaron el primer microscopio

electrónico de transmisión con el que se consigue aumentos de 100.000X. Recién

en el año 1942 se crea el microscopio electrónico de barrido.

Tipos de microscopios.

CITOLOGÍA, TEORÍA CELULAR

Definición de la célula.

Proviene del griego kito= células y logos= estudio o tratado

Es una rama de la Biología que se encarga del estudio de la estructura y la función

de la célula.

4.2 Teoría celular: reseña histórica y postulados

AÑO PERSONAJE DESTACACIÓN

1665 Robert Hooke Observo por primera vez tejidos vegetales

(corcho)

1678 Antonio Van Leewenhoek Construyo un microscopio de mayor

aumento, descubriendo así la existencia de

los microorganismos

1831 Robert Brown Observo que el núcleo estaba en todas las

células vegetales.

1838 Teodor Schwan Postulo que la célula era un principio de

construcción de organismos más complejos.

1855 Remarok y Virchon Afirmaron que toda célula proviene de otra

célula.

1863 Gregol Mendel Establece dos principios genéticos:

1. Ley o principio de segregación.2. Ley o principio de distribución

independiente.

1869 Friedrich Miesher Aisló el Acido Desoxirribonucleico (ADN)

1902 Suttony Bovery Refiere que la información biológica

hereditaria reside en los cromosomas.

1914 Robert Feulgen Descubrió que el ADN podría teñirse con

fucsina, demostrando que el ADN se

encuentra en los cromosomas.

1953 Watson y Crick Elaboraron un modelo de la doble hélice de

ADN

1997 Ian Wilmut Científico que clono a la oveja Doly

2000 EE.UU, Gran Bretaña,

Francia y Alemania

Dieron lugar al primer borrador del Genoma

Humano.

ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL DE LAS CÉLULAS.

Generales de las células

La célula es la unidad funcional y estructural de todo ser vivo.

Ejemplo:

Neurona: célula funcional y estructural del sistema nervioso.

Alvéolo: célula funcional y estructural de los pulmones.

Nefrona: célula funcional y estructural del riñón.

2 Células eucariotas y procariotas, estructura general (membrana, citoplasma y núcleo).

CELULAS ECUCARIOTAS

MEMBRANA:Cubierta semipermeable que contiene al citoplasma con los organelos y complejos macromoleculares.

NÚCLEO: se almacena y replica el genoma.

CITOPLASMA:cuya función es albergar los orgánulos celulares

y facilitar su movimiento.

CELULA PROCARIOTA

MEMBRANA:Permeabilidad selectiva activa y pasiva,

encargada de la selección de sustancias del medio externo

pero sin Endocitosis ni Exocitosis.

NUCLEOIDE: Región nuclear o esbozo de núcleo primitivo

o rudimentario carente de carioteca tienen como función alojar al ADN

procariota compactado y plegado.

CITOPLASMA: Degradar los metabolitos que incorpora

la bacteria ya que se encuentran concentradas la

mayoría de las enzimas líticas que intervienen en la

degradación aerobia o anaerobia de los alimentos.

5.2.1Diferencias y semejanzas

SEMEJANZAS.-

Existen dos características comunes que comparten todas las células, sean

estas procariotas o eucariotas: una es la presencia de membrana plasmática

que separa el interior del exterior, y la otra es que todas tienen un material

genético heredable.

Son células.

Son parte de la vida.

Unidad básica del organismo.

Tienen funciones básicas como respirar comer reproducirse etc.

Algunas son unicelulares o pluricelulares.

Posee membrana plasmática.

Posee una pared celular.

Posee nucleoplasma.

DIFERENCIAS.-

CELULA PROCARIOTA

Comprenden bacterias y cianobacterias.

Son células más pequeñas  que las eucariotas.

Carecen de cito esqueleto.

Carece de retículo endoplasmatico.

En el caso de las procariotas el ADN es como un anillo, o sea: no tiene

principio ni fin.

Tienen el ADN en el citoplasma.

CELULA EUCARIOTA

Forman los demás organismos.

Son mucho mayores que las células eucariotas.

Esta posee cito esqueleto.

Esta posee retículo endoplasmatico.

En las eucariotas, en cambio, el ADN aparece como una serie de hilos con

principio y fin.

Tienen el ADN en el Núcleo.

REPRODUCCION CELULAR

DIVISIÓN CELULAR

La división celular es el proceso por el cual el material celular se divide entre dos

nuevas células hijas. Una célula individual crece asimilando materiales de su

ambiente y sintetizando nuevas moléculas estructurales y funcionales. Cuando

una célula alcanza un cierto tamaño crítico y cierto estado metabólico se divide.

Las dos células hijas, cada una de las cuales ha recibido aproximadamente la

mitad de la masa de la célula materna, comienza entonces a crecer de nuevo.

Las nuevas células producidas son semejantes en estructura y función tanto a la

célula materna como entre sí. Así, cada célula nueva recibe aproximadamente la

mitad del citoplasma y de los orgánulos de la célula materna, pero en términos

estructurales y funciónales, lo más importante es, que cada célula nueva recibe un

juego duplicado y exacto de la información

La distribución de esta información hereditaria es comparativamente hablando,

simple en las células procariotas. En estas células, la mayor parte del material

hereditario está formado por una molécula de ADN circular asociada a una gran

variedad de proteínas. Esta molécula o cromosoma de la célula se duplica antes

de la división celular. De acuerdo con la evidencia actual, cada uno de los dos

cromosomas hijos se une a un punto diferente sobre la cara interna de la

membrana celular. Cuando la membrana se alarga, los cromosomas se separan.

La célula, al alcanzar aproximadamente el doble de su tamaño originario provoca

que los cromosomas se separen, la membrana celular entonces, se invagina y se

forma una nueva pared, que separa a las dos nuevas células hijas y a sus juegos

cromosómicos.

En las células eucariotas, el problema de dividir exactamente el material genético

es mucho más complejo. Una célula eucariota típica contiene aproximadamente

unas mil veces más ADN que una célula procariota, y este

ADN es lineal y forma un cierto número de cromosomas diferentes. Además, como

hemos visto, las células eucariotas contienen una variedad de orgánulos y éstos

también deben ser repartidos.

En una serie de pasos llamados, colectivamente, Mitosis, un conjunto completo

de cromosomas es asignado a cada uno de los dos núcleos hijos. La mitosis,

habitualmente es seguida de un proceso de citocinesis, proceso que divide a la

célula en dos células nuevas, cada una de las cuales contiene no solamente un

núcleo con un juego completo de cromosomas, sino también, aproximadamente, la

mitad del citoplasma y de los orgánulos de la célula materna.

Aunque la mitosis y la citocinesis son los acontecimientos culminantes de la

división celular en los organismos eucariotas, representan solamente dos etapas

del ciclo celular.

MITOSIS Y MEIOSIS

Mitosis

El significado hereditario de la mitosis consiste en la conservación del patrimonio

hereditario, permitiendo una renovación del material genético. El ciclo mitótico

consta de dos grandes fases, que son la división del núcleo o cariocinesis y la

división del citoplasma o citocinesis. A su vez, la cariocinesis está dividida en

cuatro fases,

profase, metafase,

anafase y

telofase. Pero

previamente a la

mitosis es

imprescindible

que la célula pase

por un periodo de

interfase o

preparación para

realizar la división celular.

Profase: En la profase temprana los centriolos comienzan a moverse hacia los

polos opuestos de la célula. La cromatina aparece visible a modo de largas hebras

y el nucléolo se dispersa y se hace menos evidente. En la profase media se

completa la condensación de los cromosomas. Cada uno de ellos se compone de

dos cromáticas unidas por el centró mero. Cada cromática contiene una de las

dos moléculas de ADN que ha aparecido en la replicación. Los centriolos

continúan su movimiento hacia los polos de la célula y se observa que el huso

micro tubular comienza a irradiar desde las zonas adyacentes a los centriolos. En

la profase tardía la envoltura nuclear comienza a dispersarse y a desaparecer. El

nucléolo ya no es visible. Los centriolos alcanzan los polos de la célula. Algunas

fibras del huso se extiende desde el polo hasta el centro, o ecuador de la célula.

Otras fibras del huso van de los polos a las cromáticas y se unen a los cinetocoros

de los cromosomas.

En esta fase el nucleofilamento se10empaqueta unas 1000 veces, alcanzando su

máximo plegamiento al final de estafase. Entonces las cromátidas aparecen

unidas al centrómero.

Metafase: los cromosomas se van moviendo hacia el ecuador de la célula

y se alinean de mofo que los centrómeros se hallan en el plano

ecuatorialformando la placa metafásica. Parece que las fibras que se unen al

cinetocorode los cromosomas son las responsable de que los cromosomas se

alineen en el ecuador celular y de que se orienten de manera que sus ejes

longitudinales formen un ángulo recto con el eje del huso.

Anafase: también puede dividirse en temprana y tardía. Anafase temprana

comienza a separarse los dos juegos de cromáticas de cada cromosoma. Cada

una de ellas tiene un centró mero que unido por una fibra del huso a un polo. Cada

cromosoma comienza a desplazarse hacia el polo al que está unido.

Simultáneamente la célula se alarga conforme lo va haciendo el huso que va de

polo a polo de la misma. Anafase tardía: cada juego de cromosomas está ya cerca

de su polo. Comienza la división del citoplasma y aparece un surco de

segmentación.

Telofase: aparecen poco a poco las envolturas nucleares alrededor de los núcleos

hijos. Los cromosomas empiezan a ser menos visible, al contrario que al nucléolo,

que es cada vez más patente. Durante la mitosis el centriolo hijo de cada uno de

los polos continúa creciendo hasta alcanzar su tamaño normal. En esta fase la

duplicación de cada centriolo original se acaba y cada uno de los dos centriolos de

cada polo comienza a generar un nuevo centriolo hijo en ángulo con él. El huso

desaparece al despolimerizarse los microtúbulos y las otras fibrasimplicadas. La

citocinesis está prácticamente acabada.

Citocinesis: una vez que se ha realizado el reparto cromosómico entre las células

hijas originadas, viene el reparto del citoplasma, que puede ser equitativo o no.

Este proceso de división celular genuina se conoce con el nombre decitocinesis.

Existen diversos tipos de citocinesis. Ésta comprende no solamente a las células

que han dividido su núcleo por cariocinesis o mitosis sino a aquellas que han

realizado su división nuclear amitóticamente. Aunque las observaciones al

respecto pudieran ser dudosas, lo que sí es cierto es que existen células y

organismo eucariontes que dividen su núcleo o patrimonio genético de manera

que escapa a la norma clásica de la mitosis. Posiblemente la división indirecta la

mitosis constituya una variante difícilmente observable de mitosis. En esencia,

ésta constituirá un reparto equitativo de la masa nuclear. Una vez realizada la

división nuclear, sucede la individualización de las células hijas, que puede darse

de diversas maneras:

Bipartición o escisión: constituye la forma más generalizada. La célula dividida

origina dos células hijas prácticamente iguales. Este fenómeno puede realizarse

por dos procedimientos:

División por tabicamiento: es el procedimiento que se encuentra principalmente

en las plantas cromofitas y algunas talofitas. Consiste en la aparición o

diferenciación de un tabique en el plano ecuatorial del huso. Durante la anafase y

telofase, el huso ensancha considerablemente, transformándose en un cuerpo de

forma biconvexa, denominado fragmoplasto. En su zona ecuatorial, las fibrillas

diferencian unos abultamientos o vesículas que se sueldan originando un tabique

o placa celular, que creciendo centrífugamente. Acaba por separa ambas células

hijas. En la parte media de las dos caras de la placa, se diferencia la membrana

celular de las células formadas. La placa celular se origina a partir de las vesículas

del aparato de Golgi, reorganizándose poco a poco todos los elementos

membranosos para delimitar las superficies de las células hijas.

División por estrangulamiento: realmente es un caso particular del anterior,

consistente en la formación de un anillo que acaba estrangulando completamente

al citoplasma celular, al mismo tiempo que se separan las células hijas por

movimientos ameboideos, mientras que en el caso anterior el anillo va provocando

pequeñas fisuras que acaban fusionándose. El tipo de división por

estrangulamiento es muy común entre seres unicelulares.

Meiosis

El significado biológico de la meiosis es la perpetuación de las especies de seres

pluricelulares, ya que mantiene el número de cromosomas constante de una

generación a la siguiente, reduciendo el material genético de los gametos a la

mitad.

Además permite una renovación e intercambio del material genético, que es una

de las fuentes de variabilidad genética de una población sobre la que puede actuar

la selección natural o selección artificial.

La meiosis consta de dos divisiones esencialmente diferentes. La primera división

mediática es reducciones y la segunda es ocupacional. Igual que en la mitosis,

previamente existe un periodo de interface.

Profase I: constituye un largo y complejo proceso citológico durante el que

seproduce el sobrecruzamiento y se preparan los cromosomas especialmentepara

reducir su número a la mitad tras la segregación anafásica. Se divide encinco

fases, que son las siguientes:

o Leptoteno: los cromosomas aparecen muy filamentosos yenmarañados en el

núcleo. A lo largo de esos filamentos seobservan unos gránulos más densos que

se corresponden a zonasde mayor condensación de la cromatina y se

denominancromómeros.

o Cigoteno: se define convencionalmente como la fase en la cuál loscromosomas

homólogos se aparean cromómero a cromómero entoda su longitud. La

espiralización comienza a ser más intensa,aunque todavía no se visualizan las

parejas de cromosomashomólogos individualizadas.

o Paquiteno: la espiralización progresiva de los cromosomas haceque a partir de

un momento determinado las parejas decromosomas homólogos queden

individualizadas unas de otras. Acada una de esas parejas de cromosomas

homólogos se lesdenomina bivalente. En esta fase los cromómeros visibles

tienenuna constancia en número, tamaño y posición que permiteidentificar las

parejas de cromosomas homólogos. Es generalmenteadmitido que el

sobrecruzamiento tiene lugar en paquiteno, perono se observa hasta la siguiente

fase. Al final del paquiteno enalgunas meiosis aparece el estado difuso, que

consiste en una separación de las parejas de cromosomas homólogos, tendiendo

aquedarse unidos únicamente por los centrómeros y los telómeros,después los

cromosomas pierden su avidez cromática, a la vez quese extiende por todo el

núcleo constituyendo una malla de fibrascromosómicas débilmente teñidas. En

otros casos ese estado difusose visualiza al final del diploteno. Así, en el caso de

la especiehumana los óvulos permanecen en este estado hasta que, llegada

lamadurez sexual, cada mes madura un óvulo previa reanudación dela meiosis, a

partir de la diacinesis.

o Diploteno:continúa el acortamiento de los cromosomas. Lasparejas de

cromosomas homólogos comienzan a separarse por loscentrómeros de forma que

se hacen visibles las estructurascuádruples. Se pueden a preciar en las parejas de

cromosomashomólogos, entre cromatidios homólogos, unos puntos de cruce

enforma de X que se denominan quiasmas. El quiasma es laexpresión citológica

del sobrecruzamiento. Hay dos posiblesinterpretaciones de los quiasmas. El

sobrecruzamiento se realiza alazar en cualquier punto de las cromátidas, sin

embargo, existe elfenómeno de la interferencia cromosómica por la cual

laocurrencia previa de un sobrecruzamiento disminuye o aumenta laprobabilidad

de que se dé otro en un lugar próximo a la cromátida.

También se supone que normalmente los cuatro cromátidas de lapareja de

cromosomas homólogos pueden participar, dos a dos, enfenómenos de

sobrecruzamiento entre homólogos con igualprobabilidad, sin embargo, puede

hacer una influencia de unascromátidas sobre otros que modifique dicha

probabilidad, es lainterferencia cromatídica.

o Diacinesis: los cromosomas continúan espiralizándose yacortándose de

manera que las parejas de cromosomas homólogosvan perdiendo su forma

alargada para ir adquiriendo una morfologíamás redondeada. Los bordes se van

haciendo más nítidos, losquiasma se van terminalizando y los centrómeros inician

lacoorientación, tienden a situarse a ambos lados de la placaecuatorial. Al final de

la diacinesis comienza la desaparición delnucléolo y la membrana nuclear.

- Metafase I: desaparece totalmente el nucléolo y la membrana nuclear.

Lasparejas de cromosomas homólogos alcanzan su máximo grado de contracción.

Los centrómeros quedan perfectamente coorientados a ambos lados de laplaca

ecuatorial y se insertan en las fibras del huso acromático. La diferenciaesencial

entre la metafase de la primera división meiótica y una metafasemitótica es que en

ésta los 2n cromosomas se disponen en la placa ecuatorialy son las dos mitades

del centrómero las que coorientan y se insertan en lasfibras del huso para separar

las cromátidas en la segregación anafásica posterior. En cambio, en la metafase I

las n parejas de cromosomashomólogos son las que coorientan y los centrómeros

de cada cromosoma nose dividen, sino que se insertan completos en las fibras del

huso.

- Anafase I: se produce la emigración de n cromosomas a cada polo, es

decir,tiene lugar la reducción del número cromosómico. La diferencia

fundamentalentre esta anafase y la mitótica es que en ésta se separa n

cromosomashomólogos en cada polo y en la mitótica cromátidas.

- Telofase I: termina la migración de los cromosomas agrupándose en

losrespectivos polos celulares. Los cromosomas se desespiralizan y reaparecen

elnucléolo y la membrana nuclear. Se produce la citocinesis, dando lugar a

doscélulas hijas que constituyen una diada. En organismos vegetales las

célulasque constituyen la diada permanecen unidas, mientras que en los animales

no- Interfase: puede ser variable su duración, incluso puede faltar por completo,de

manera que tras la telofase I se inicia sin interrupción la segunda divisiónmeiótica.

Aun habiendo período de interfase no se produce nunca síntesis deDNA, por lo

que no hay periodo S.

- Profase II: la característica de esta fase es la aparición de los n cromosomascon

sus cromátidas divergentes formando un aspa.

- Metafase II: se disponen los n cromosomas, generalmente muy contraídos,en la

placa ecuatorial.

- Anafase II: se separan n cromátidas a cada polo. La célula madre tenía

2ncromosomas, por lo tanto 4n cromátidas, por lo que después de la anafase

IIcada célula tendrá n cromátidas.

- Telofase II: se termina la migración de las cromátidas hacia los poloscelulares.

Inician la desespiralización, aparecen el nucléolo y la membrananuclear. Tiene

lugar la citocinesis. Como cada célula componente de la diadaha originado a su

vez dos células hijas, se producen cuatro células, queconstituyen la tétrada. En los

vegetales las cuatro células de la tétradapermanecen unidas, mientras que en los

animales se separa. Si bien lasegunda división meiótica es una mitosis, hay

características peculiares que ladiferencian de una mitosis somática del mismo

individuo, como son el númerode cromosomas, la interfase anterior, la profase y la

constitución genética delos cromosomas.

Comparación mitosis vs meiosis (Diferencias)