Introducción a la Biología Celular: Un Viaje por la Célula y su Ciclo

Tema 0: Los Seres Vivos

Para que un ser se considere un ser vivo, debe cumplir tres características fundamentales: la unidad de composición, la teoría celular y las tres funciones vitales.

La unidad de composición

Todos los seres vivos están formados por los mismos elementos, por lo tanto, tenemos una composición química muy similar. La hemos heredado del último ancestro común universal (LUCA, Last Universal Common Ancestor). Los bioelementos principales son:

• Carbono
• Hidrógeno
• Oxígeno
• Nitrógeno
• Fósforo
• Azufre

Conocidos por sus símbolos químicos como CHONPS.

Las biomoléculas se forman por la unión de los bioelementos. Se clasifican en dos tipos:

• Inorgánicas
  • Agua
  • Sales minerales (Calcio, sodio, cloro)
  • Gases (oxígeno, dióxido de carbono)
• Orgánicas
  • Glúcidos (azúcares, celulosa)
  • Lípidos (grasas, colesterol)
  • Proteínas (hemoglobina, anticuerpos)
  • Ácidos nucleicos (ADN, ARN)

Teoría celular

1. La célula es la unidad mínima de vida. Esto quiere decir que todos los seres vivos, al menos, están formados por una célula. También implica que una estructura más simple que una célula no puede tener vida propia.
2. La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos, ya que todo el metabolismo se da en el interior de las mismas.
3. Toda célula procede de otra anterior por división. Omnis cellula ex cellula.
4. La célula es la unidad de la herencia, ya que todos los mecanismos hereditarios se dan en el interior de la célula.

Funciones vitales

• Función de nutrición
• Función de relación
• Función de reproducción

Tema 1: La célula

Todas las células tienen tres cosas en común:

• La membrana plasmática
• El citoplasma
• El material genético en forma de ADN

Procariota y Eucariota

Animal o vegetal

Orgánulos

Membrana plasmática

Es una bicapa de fosfolípidos con proteínas asociadas que envuelve a la célula.

• Protege a la célula.
• Regula el intercambio de sustancias con el medio.
• Reconocimiento celular y molecular.

Núcleo

Orgánulo con doble unidad de membrana, generalmente esférico, que contiene el material genético. Coordina toda la actividad celular.

Nucleolo

Mancha electrodensa circular en el interior del núcleo formada por ADN condensado. Síntesis de ribosomas.

Retículo endoplasmático rugoso

Conjunto de sacos aplanados de membrana, llamados cisternas, con ribosomas asociados a la membrana.

Síntesis de proteínas que van a salir de la célula o van a formar parte de la membrana.

Retículo endoplasmático liso

Conjunto de túbulos contorneados de membrana sin ribosomas asociados.

• Síntesis de lípidos.
• Detoxificación celular.

Aparato de Golgi

Conjunto de sacos aplanados y apilados rodeados de muchas vesículas.

• Empaquetamiento y distribución de las sustancias sintetizadas en el retículo.
• Formación de lisosomas.

Lisosomas

Esferas membranosas rellenas de enzimas hidrolíticos. Digestión intracelular.

Vesículas

Esferas membranosas rellenas de sustancias. Transporte y almacenamiento de sustancias.

Mitocondrias

Orgánulo con doble unidad de membrana, la interna replegada formando las crestas mitocondriales. Producción de energía mediante la respiración celular.

Centrosomas

Conjunto de dos centríolos dispuestos en forma de T. Organización del citoesqueleto.

Tema 3: Ciclo celular

Conjunto de cambios que desarrolla una célula desde su formación hasta su división en dos células nuevas.

• G1: Consiste en el crecimiento de la célula y la duplicación de los orgánulos.
• S: En esta fase el ADN se replica.
• G2: Se procede al aumento de tamaño para la posterior división, además se da la síntesis de proteínas necesarias para la fase de mitosis.
• M: Esta fase consiste en la división celular o mitosis.
• G0: Quiescencia, fase en la cual la célula se diferencia (se especializa), en algunas excepciones la célula puede volver al ciclo celular.

Tema 4: ADN y ARN

En todos los seres vivos el material genético está compuesto por moléculas de un ácido nucleico llamado ADN (ácido desoxirribonucleico). Este dirige los procesos de las células y proporciona a las células coordinación para construir un organismo. El ADN es una cadena de nucleótidos enrollados sobre sí misma en forma de doble hélice.

GENES: La información necesaria para que una célula fabrique proteínas se encuentra en unos fragmentos concretos del ADN.

ARN: En el proceso de emplear las instrucciones de los genes necesitamos el ARN (ácido ribonucleico). Se diferencia del ADN en:

• Única cadena de nucleótidos
• Sus nucleótidos contienen ribosomas en lugar de desoxirribosa
• En lugar de timina (T), uracilo (U)

Tema 5: Mutaciones

Las mutaciones se definen como cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos de la molécula de ADN.

Tipos de mutaciones:

Según el tipo de célula afectada:

• Mutaciones somáticas: son aquellas que afectan a las células somáticas, es decir, aquellas que no están implicadas directamente en la reproducción (todas las células menos los gametos).
• Mutaciones germinales: afectan a las células germinales, es decir, las células que forman los gametos.

Según la cantidad de ADN afectada:

• Génicas o puntuales: son aquellas mutaciones que afectan a un único gen, normalmente a un único par de bases. De este tipo de mutaciones, las más importantes son:
  • Sustituciones
  • Inserciones
  • Deleciones
  • Inversiones
• Cromosómicas: afectan a la estructura de los cromosomas, por lo que van a afectar a varios genes. Los tipos más normales son:
  • Sustituciones
  • Inserciones
  • Deleciones
  • Inversiones
  • Translocaciones
• Genómicas: afectan al número de cromosomas. Las hay de dos tipos:
  • Aneuploidías: afectan al número de juegos cromosómicos generando juegos cromosómicos enteros de más o de menos.
  • Aneuploidías: solo afectan a tener un cromosoma de más o de menos. Son las más frecuentes:
    • Trisomías: hay un cromosoma de más en un par cromosómico.
    • Monosomías: hay un cromosoma de menos en un par cromosómico.

Según el efecto de la mutación:

• Beneficiosas: aquellas que nos dan una característica útil para el medio en el que vivimos.
• Neutras: son mutaciones que no aportan ni beneficio ni perjuicio.
• Perjudiciales: son aquellas que nos van a provocar algún problema como el albinismo.

Mitosis

Proceso por el que un núcleo da lugar a dos con la misma información genética. Se da al final del ciclo celular.

• Profase:
  • Centrosomas empiezan a migrar a los polos.
  • Se empieza a formar el huso mitótico.
  • Desaparece el núcleo.
  • Se empieza a condensar el ADN.
  • Desaparece la membrana nuclear.
• Metafase:
  • Termina la migración.
  • Se completa el huso mitótico.
  • Los cromosomas se unen al huso por los cinetocoros del centrómero.
  • Los cromosomas se colocan en el centro de la célula formando la placa ecuatorial.
• Anafase:
  • Centrosomas tiran de los cromosomas hacia los dos polos.
  • Los cromosomas se parten por el centrómero y cada cromátida hermana migra hacia un polo.
• Telofase:
  • Se reorganizan los núcleos.
  • Reaparece la membrana nuclear.
  • Se descondensa el ADN.
  • Aparece el nucleolo.

A la vez, se produce la citocinesis:

• Vegetal: por fragmoplastos.
• Animal: anillos contráctiles de actina.

Meiosis

División celular centrada en la reproducción.

Importancia biológica:

1. Genera variabilidad genética.
2. Mantiene constante el número de cromosomas generación tras generación.

Da lugar a cromosomas haploides o diploides.

Profase I:

• Leptoteno: centrosomas empiezan a migrar a los polos y se empieza a formar el huso acromático.
• Zigoteno: Los cromosomas homólogos se agrupan formando los cromosomas bivalentes o tétradas.
• Paquiteno: Se produce la recombinación genética por sobrecruzamiento.
• Diploteno: Los homólogos quedan unidos por los quiasmas.
• Diacinesis: Desaparece la membrana nuclear, desaparece el nucleolo y se condensa el ADN.