TALLERES 4 Y 5 BIOL 103 Ciencias Biológicas
La célula ¿Qué es una célula? ◦ Es la unidad fundamental de la vida, la unidad más pequeña capaz de generar vida o la unidad estructural y funcional necesaria para la vida. ◦ Una célula puede estar llena con todo tipo de estructuras, cada una con su propia función específica.
Teoría celular La teoría celular establece que: ◦ Todos los organismos están compuestos de células. ◦ Las células están vivas y son la unidad básica de organización en todos los organismos. ◦ Todas las células vienen de otras células.
Niveles de organización celular ◦ La célula como unidad básica de un organismo: ◦ Un grupos de células pueden desempeñar un trabajo juntas. ◦ Estas células son llamadas especializadas porque tienen un trabajo especial. ◦ Las células especializadas pueden ser organizadas en tejidos. ◦ Los órganos . están formados por dos o más tejidos especializados trabajando juntos para desempeñar una tarea. ◦ Estos órganos son parte de un sistema más grande, el sistema de órganos . ◦ Este sistema de órganos debe estar organizado con otros sistemas de órganos. ◦ Los sistemas de órganos trabajan juntos para formar a todo el organismo.
Características diferenciales y funcionales de las células ◦ Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las características que permiten diferenciar las células de los sistemas químicos no vivos son: ◦ Autoalimentación o nutrición. ◦ Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo. ◦ Autorreplicación o crecimiento. ◦ Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células, en una célula idéntica a la célula original, mediante la división celular.
Características diferenciales y funcionales de las células ◦ Diferenciación ◦ Señalización química ◦ Cambios de forma o función. ◦ Responder a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo ◦ Se forman algunas sustancias o como de su interior. estructuras que no estaban previamente formadas y otras ◦ Interacción o comunicación con que lo estaban dejan de otras células, generalmente por formarse. medio de señales o mensajeros químicos. ◦ Es parte del ciclo de vida celular en que las células forman ◦ Hormonas estructuras especializadas relacionadas con la ◦ Neurotransmisores reproducción, la dispersión o la supervivencia. ◦ Factores de crecimiento.
Características diferenciales y funcionales de las células Evolución. ◦ Los organismos unicelulares y pluricelulares evolucionan. ◦ Cambios hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las células de modo regular) ◦ Influye en la adaptación global de la célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. ◦ El resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular.
Clasificación de las Células Células procariotas y eucariotas ◦ La diferencia principal entre células eucariotas y procariotas es que las células eucariotas tienen un núcleo . ◦ Todos los procariontes son organismos unicelulares. Las bacterias y archaea son los únicos procariontes. ◦ Los animales, plantas, hongos y protistas son eucariontes. Todos los organismos multicelulares son eucariontes. Los eucariontes también pueden ser unicelulares. ◦ Ambas células, procariotas y eucariotas, tienen estructuras en común. ◦ Todas las células tienen membrana, ribosoma, citoplasma, y ADN.
Diferencias entre las células animales y vegetales Célula animal Célula vegetal ◦ No tiene pared celular. ◦ Presentan una pared celular ◦ No tiene plastos. compuesta de celulosa) que da ◦ Presentan diversas formas de acuerdo mayor resistencia a la célula. con su función. ◦ Disponen de plastos como cloroplastos (orgánulo capaz de realizar la fotosíntesis). ◦ Poseen Vacuolas de gran tamaño que acumulan sustancias de reserva o de desecho producidas por la célula.
Irritabilidad: es la capacidad del protoplasma para responder a un Funciones de estímulo. Es más notable en las neuronas y desaparece con la las células muerte celular. Todas las células realizan Conductividad: onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la tres funciones vitales: célula a partir del punto de estimulación. Propiedades fisiológicas nutrición, relación y más importantes de las neuronas. reproducción. Otras funciones o derivadas de Contractilidad: capacidad de una célula para cambiar de forma. estas serian: Está muy desarrollada en las células musculares. Absorción: es la capacidad de las células para captar sustancias del medio. Secreción: es el proceso por medio del cual la célula expulsa materiales útiles como una enzima digestiva o una hormona. Excreción: es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo celular.
Membrana plasmática Es una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de éstas.
Mitocondria Generadoras de energía\" de las células, debido a que producen la mayor parte del suministro de adenosín trifosfato (ATP), que se utiliza como fuente de energía química.
Núcleo celular • Es un orgánulo membranoso que se encuentra en las células eucariotas. • Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN.
Pared celular • Es una capa rígida que se localiza en el exterior de la membrana plasmática en las células de bacterias, hongos, algas y plantas. • Da rigidez a la estructura celular
SISTEMA DE TRANSPORTE TRANSMEMBRANAL
Transporte transmembranal ◦ Intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular
Transporte pasivo ◦ Las formas más simples de transporte a través de una membrana. ◦ No requiere ningún gasto energético por parte de la célula, y consiste en la difusión de una sustancia a través de una membrana a favor de su gradiente de concentración. ◦ Un gradiente de concentración es solo una región del espacio a través de la cual cambia la concentración de sustancias, las cuales se moverán de manera natural por sus gradientes de un área de mayor concentración a otra de menor concentración. ◦ En las células, algunas moléculas pueden moverse por sus gradientes de concentración atravesando directamente la parte lipídica de la membrana, mientras que otras deben pasar a través de proteínas de la membrana en un proceso llamado difusión facilitada.
Transporte pasivo Difusión ◦ Una sustancia tiende a moverse de una zona de alta concentración a un área de baja concentración hasta que esta sea igual a lo largo de un espacio. ◦ Simple – paso de sustancias pequeñas a favor del gradiente. ◦ Facilitada – paso de pequeñas moléculas a través de canales proteicos (proteínas membranales) Osmosis ◦ Clase especial de difusión donde \"el flujo neto de agua que atraviesa una membrana semipermeable que separa dos compartimentos acuosos\".
Transporte activo ◦ La célula gasta energía (por ejemplo, en forma de ATP) para mover una sustancia contra su gradiente de concentración. ◦ Los mecanismos de transporte activo pueden dividirse en dos categorías. ◦ El transporte activo primario utiliza directamente una fuente de energía química (p.ej., ATP) para mover las moléculas a través de una membrana contra su gradiente. ◦ El transporte activo secundario (cotransporte) utiliza un gradiente electroquímico, generado por el transporte activo, como fuente de energía para mover moléculas contra su gradiente y, por lo tanto, no necesita directamente una fuente de energía química, como el ATP.
Transporte mediante vesículas (activo) ◦ En este tipo de transporte las sustancias pueden atravesar la membrana celular sin establecer relación alguna con los componentes de la misma. ◦ Para ello utilizan la formación de vesículas con la propia membrana, y en el interior de las mismas se sitúan los solutos para su desplazamiento. Tipos ◦ Endocitosis – Entrada de grandes partículas. Ocurre invaginación de la membrana. ◦ Pinocitosis – Líquidos ◦ Fagocitosis - Solidos ◦ Exocitosis – Salida de partículas grandes a través de la membrana. ◦ Bomba de iones – Movimiento de iones (átomos cargados eléctricamente)
Transporte a través de epitelio ◦ Un epitelio es una capa de células que, en general, funciona como línea de separación (membrana epitelial) dividiendo compartimentos líquidos corporales de diferente composición química. ◦ El transporte a través de epitelio puede realizarse utilizando los espacios intersticiales del mismo, la denominada vía paracelular; o bien atravesando la célula epitelial mediante el cruce de dos membranas celulares y el citoplasma, la llamada via transcelular.
MITOSIS
Mitosis ◦ En el ciclo celular eucariota, la mitosis es el proceso de multi-fase en la que el núcleo de una célula eucariota se divide. ◦ Se produce entre la replicación del ADN y la formación de dos células hijas. ◦ Tiene cuatro fases. Las fases se denominan profase, metafase, anafase y telofase. 23
Mitosis- Profase ◦ La primera y más larga fase • La cromatina se condensa en cromosomas y la envoltura nuclear o membrana se rompe. • En las células animales, los centriolos cerca del núcleo comienzan a separarse y se mueven hacia los polos opuestos (lados) de la célula. • A medida que los centriolos se mueven, un huso se comienza a formar entre ellos. 24
Mitosis- Metafase ◦ Las fibras del huso se unen al centrómero de cada par de cromátidas hermanas. ◦ Las cromátidas hermanas se alinean en el ecuador o el centro de la célula. ◦ Esto también se conoce como placa metafásica. ◦ Las fibras del huso aseguran que las cromátidas hermanas se separarán e irán a diferentes células hijas cuando la célula se divida. 25
Mitosis- Anafase ◦ Las cromátidas hermanas se separan y los centrómeros se dividen. ◦ Las cromátidas hermanas se separan por el acortamiento de las fibras del huso. ◦ Una de cromátidas hermanas se mueve a uno de los polos de la célula y la otra cromátida hermana se mueve hacia el polo opuesto. ◦ Al final de la anafase, cada polo de la célula tiene un conjunto completo de cromosomas. 26
Mitosis- Telofase ◦ Los cromosomas comienzan a desenrollarse y a formar la cromatina. ◦ Esto prepara el material genético para dirigir las actividades metabólicas de las células nuevas. ◦ El huso también se rompe y se forman las nuevas membranas nucleares (envoltura nuclear). 27
Citocinesis Célula Animal Célula Vegetal ◦ La citocinesis es la etapa final de la 28 división celular en las eucariotas, al igual que en las procariotas. ◦ Durante la citocinesis, el citoplasma se divide en dos y la célula se divide. ◦ La citocinesis se produce de manera algo diferente en las células de plantas y animales. ◦ En las células animales, la membrana plasmática de la célula madre se encoge a lo largo del ecuador de la célula hasta que se forman dos células hijas. ◦ En las células vegetales, se forma una placa celular a lo largo del ecuador de la célula madre. Entonces, se forma una nueva membrana plasmática y una pared celular a lo largo de cada lado de la placa celular.
Importancia de la mitosis 1. En la mayor parte de los tipos de reproducción asexual, ésta se lleva a cabo por mitosis. 2. Da uniformidad pues las dos células resultantes son genéticamente idénticas. Esto asegura la continuidad genética. 4. Garantiza la regeneración de tejido dañado. Cuando hay una cortadura o cualquier tipo de daño a la piel, las células se dividen por mitosis para reponer el tejido dañado y cerrar la herida. 5. En la reproducción sexual, el cigoto resultante de la unión de los gametos se divide por mitosis para formar el embrión y posteriormente, el organismo adulto. Por lo tanto, todas las células del organismo son genéticamente idénticas a la célula original (cigoto). Las células se diferencian y especializan al utilizar una sección específica de toda la información genética que contienen. 6. Durante la mitosis pueden ocurrir equivocaciones que den como resultado que las células hijas tengan un número anormal de cromosomas; cromosomas de más o cromosomas de menos. Esta situación se conoce como una mutación y ocurre al azar o inducida por agentes externos (Ej. radiación). 29
MEIOSIS
¿Cómo produces una célula con la mitad de ADN? Meiosis. ◦ Esto permite que las células tengan la mitad del número de cromosomas, así dos de estas células pueden juntarse para formar un nuevo organismo con el número completo de cromosomas. ◦ Este proceso no sólo ayuda a producir gametos, sino que también asegura la variación genética. 31
Meiosis ◦ Es el proceso que produce gametos haploides. ◦ Es un tipo de división celular en la que el número de cromosomas se reduce a la mitad. ◦ Se produce sólo en ciertas células especiales de los organismos. ◦ Durante la meiosis, los cromosomas homólogos se separan y forman células haploides que sólo tienen un cromosoma de cada par. ◦ Durante la meiosis ocurren dos divisiones celulares y se producen un total de cuatro células haploides. ◦ Las dos divisiones celulares se llaman meiosis I y meiosis II. 32
Fases de la meiosis ◦ La meiosis I comienza después de que se replica ADN durante la interfase del ciclo celular. ◦ Tanto en la meiosis I como en la meiosis II, las células pasan por las mismas cuatro fases como la mitosis: profase, metafase, anafase y telofase. ◦ Sin embargo, hay diferencias importantes entre la meiosis I y mitosis. 33
¿Cómo se diferencia la meiosis de la mitosis? ◦ Observa que al inicio de la meiosis (profase I), los cromosomas homólogos intercambian segmentos de ADN. Esto se conoce como entrecruzamiento , y es exclusivo de esta fase de la meiosis. ◦ El entrecruzamiento produce cromosomas que contienen mezcla de genes de origen paterno y genes de origen materno. Esto produce nuevas combinaciones genéticas. ◦ La cantidad de combinaciones que pueden formarse es ilimitada. 34
Meiosis I ◦ Profase I: ◦ Los cromosomas se condensan. ◦ Movimiento de centríolos hacia los polos opuestos de la célula - comienza a formar un huso. ◦ Los cromosomas homólogos se emparejan. ◦ Se produce entrecruzamiento. ◦ Metafase I: ◦ Las fibras del huso se adhieren a los pares de cromosomas homólogos. ◦ Los pares de cromosomas se alinean en el ecuador (a la mitad) de la célula. ◦ Anafase I: ◦ Los cromosomas de cada par homólogo empiezan a separarse el uno del otro. ◦ Cada cromosoma se mueve hacia uno de los polos de la célula. ◦ Telofase I y Citocinesis: ◦ El huso se rompe y se forman nuevas membranas nucleares. ◦ El citoplasma de la célula se divide y se producen dos células hijas haploides (mitad de los cromosomas). ◦ Las células hijas tienen una distribución aleatoria de cromosomas (por el entrecruzamiento), con uno de cada par homólogo. ◦ Ambas células hijas pasan a la meiosis II. ◦ El ADN no se replica entre la meiosis I y la meiosis II. 35
Meiosis II ◦ Profase II: ◦ La envoltura nuclear se rompe y el huso se empieza a formar en cada célula hija haploide de la meiosis I. ◦ Los centríolos también comienzan a separarse. ◦ Metafase II: ◦ Las fibras del huso alinean las cromátidas hermanas de cada cromosoma a lo largo del ecuador de la célula. ◦ Anafase II: ◦ Las cromátidas hermanas se separan y se mueven hacia los polos opuestos. ◦ Telofase II y Citocinesis: ◦ El huso se rompe y se forman nuevas membranas nucleares. ◦ El citoplasma de cada célula se divide y se producen cuatro células haploides. ◦ Cada célula tiene una combinación única de cromosomas. 36
Importancia de la meiosis ◦ Permite la variación genética. ◦ Permite la reproducción sexual sin que haya un aumento en el número de cromosomas en cada generación. ◦ Pueden ocurrir equivocaciones durante la primera o segunda división y traer como resultado una mutación. 37
Diferencia entre Mitosis y Meiosis Mitosis Meiosis ◦ Se mantiene el mismo número de ◦ Se reduce el número de cromosomas. cromosomas a la mitad. ◦ Se producen células genéticamente ◦ Se producen células genéticamente idénticas. diferentes. ◦ Se producen 2 células diploides. ◦ Se producen 4 células haploides (con la mitad de los cromosomas). ◦ Hay una sola división celular, con una sola duplicación del material ◦ Hay dos divisiones celulares genético. consecutivas, con una sola duplicación del material genético. ◦ NO hay sinapsis ni entrecruzamiento. ◦ Ocurre sinapsis y entrecruzamiento. 38
DIFERENCIACIÓN CELULAR
¿Qué es la diferenciación celular? ◦ La diferenciación celular es el proceso mediante el cual una célula se convierte en otro tipo celular más especializado. ◦ Este cambio que implicará muchas veces variaciones morfológicas, de la composición de su membrana o de su localización se producen debido a una reprogramación de su expresión génica. ◦ Las células germinales, también llamadas células madre, son las células más indiferenciadas que existen y serán ellas las encargadas de dar todos los linajes celulares de un ser vivo mediante su división y diferenciación, desde el embrión hasta el adulto. ◦ El zigoto la primera célula del individuo es es capaz de dar lugar a todos los tipos celulares de un individuo. ◦ El zigoto se forma por la unión del espermatozoide y el óvulo en animales. ◦ Mientras que en plantas el zigoto totipotente es la unión del gametófito dentro de un grano de polen y la oósfera femenina que espera dentro del óvulo de la flor. 40
¿Qué es la diferenciación celular? ◦ El individuo adulto sigue teniendo células madre, que son las encargadas del crecimiento y de la reparación de daños, como heridas o muerte celular por envejecimiento. ◦ En animales las células madre se encuentran diseminadas por todos los tejidos. ◦ En plantas las células germinales se encuentran exclusivamente en los meristemos, la punta de raíces y tallos, desde las que crece la planta. ◦ El proceso de diferenciación celular es muy importante para el desarrollo de un individuo. ◦ El estudio de la diferenciación celular es un tema de gran valor científico, puesto que sirve para la regeneración de órganos o la clonación. 41
CÉLULAS, TEJIDOS Y ORGANOS
Organización de Tu Cuerpo: Células, Tejidos, Órganos ◦ Las células se agrupan para llevar a cabo funciones específicas. ◦ Un grupo de células que trabajan juntas forman un tejido . ◦ Estos tejidos componen todas las estructuras y contenidos del cuerpo. ◦ El cuerpo posee cuatro tipos principales de tejidos: tejido nervioso, tejido epitelial, tejido conectivo y tejido muscular. Se encuentran en todo el cuerpo.
Tejidos Epitelial ◦ Se compone de capas de células muy apretadas que revisten las superficies del cuerpo. ◦ Ejemplos del tejido epitelial incluyen la piel, el revestimiento de la boca y la nariz, y el revestimiento del sistema digestivo. Conectivo ◦ Se compone de muchos tipos diferentes de células que se encuentran todas involucradas en el soporte y fijación a otros tejidos del cuerpo. ◦ Ejemplos incluyen el tendón, cartílago y hueso. La sangre también se clasifica como un tejido conectivo especializado.
Tejidos Muscular ◦ Se compone de bandas de células que se contraen y permiten el movimiento. Nervioso ◦ Se compone de células nerviosas que sienten estímulos y transmiten señales. ◦ El tejido nervioso se encuentra en los nervios, la médula espinal y el cerebro.
ORGANOS
Grupos de Tejidos Forman Órganos ◦ Un tejido por si solo no puede realizar todos los trabajos que se requieren para mantenerte vivo y saludable. ◦ Dos o más tejidos trabajando en conjunto pueden hacer mucho más. ◦ Un órgano es una estructura compuesta de dos o más tejidos que trabajan en conjunto.
Grupos de Órganos Forman Sistemas de Órganos ◦ Los órganos que trabajan juntos forman un sistema de órganos . ◦ Los sistemas de órganos no trabajan solos en tu cuerpo. Todos ellos deben ser capaces de trabajar juntos. ◦ Por ejemplo, una de las funciones más importantes de los sistemas de órganos es proporcionar oxígeno y nutrientes a las células y eliminar productos de desechos tóxicos como el dióxido de carbono. Un número de sistemas de órganos, que incluyen el sistema cardiovascular y respiratorio, trabajan todos juntos para realizar esta tarea.
Sistema de Órganos Sistema de Órganos Tejidos y Órganos Función Fundamentales Cardiovascular Transporta oxígeno, hormonas y Corazón; vasos sanguíneos; nutrientes a las células del Linfático sangre cuerpo. Aleja desechos y Digestivo dióxido de carbono de las Nódulos linfáticos; vasos células. linfáticos Defienden contra infecciones y Esófago; estómago; intestino enfermedades, transporta linfa delgado; intestino grueso entre los tejidos y el torrente sanguíneo. Digiere alimentos y absorbe nutrientes, minerales, vitaminas y agua.
Sistema de Órganos Sistema de Órganos Tejidos y Órganos Función Fundamentales Endocrino Glándula pituitaria, hipotálamo; Produce hormonas que se Integumentario glándulas suprarrenales; ovarios; comunican entre las células. Muscular testículos Piel, uñas, pelo Proporciona protección contra lesiones y pérdida de agua, es Músculo cardiaco (corazón); una defensa física contra músculo esquelético; músculo infecciones por liso; tendones microorganismos y controla la temperatura. Involucrados en el movimiento y la producción de calor.
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