Biologia UNAM 2020

JPAG
6/9/2020

Celulas

Postulados de la Teoria Celular:

  1. Anatomia: Todas las expresiones de vida estan formadas por celulas.
  2. Fisiologia: Las celulas son las unidades de estructura y funcion.
  3. Origen: Todas las celulas surgen de celulas preexistentes.

La doctrina celular se acredita generalmente a Matthias Schleiden y Theodor Schawnn.

Descubrimiento de las celulas:

  • van Leeuwenhoek refina la fabricacion de lentes y microscopios (mediados del siglo XVII a principios del siglo XVIII).
  • Hooke publica un articulo sobre la naturaleza celular del corcho (1665).
  • Lamarck afirma que todos los organismos vivos deben poseer tejido celular (1809).
  • Dutrochet postulo que las plantas y animales estan formados por celulas (1824).
  • Brown describe el nucleo (1831).
  • Schleiden publica estudios de celulas vegetales (1838).
  • Schwann publica estudios de celulas animales (1839).
  • Virchow concluye que todas las celulas provienen de celulas preexistentes (1858).

Moleculas Organicas

  • Carbohidratos: Compuestos formado de hidrogeno, oxigeno y carbono. Inlcuyen a las azucares. La unidad de azucar basica es un monosacarido. La union de dos monosacaridos produce un disacarido. La union de un disacarido con otro monosacarido produce un trisacarido, y eventualmente polisacaridos.
    • La glucosa es uno de los monosacaridos mas comunes.
    • El glucogeno es un polisacardio para almacenar calorias en especies animales.
    • Otro polisacarido, la celulosa, es la principal componente estructural en las plantas.
  • Lipidos: Compuestos que suelen ser insoluvbles en agua pero solubles en otros solventes organicos. Formados principlamente de carbono, hidrogeno y oxigeno, pero pueden contener otros elementos. Mejores fuentes de almacenamiento que los carbohidratos ademas de proteger organos internos y proveer aislamiento termico.
    • Los trigliceridos o grasas neutras conforman los lipidos mas comunes y se componen de tres moleculas de acido graso y una de glicerol (glicerina). Cuando son solidos en condiciones normales se llaman grasas y cuando son liquidos aceites.
    • Los acidos grasos se clasifican de acuerdo a su saturacion. La res y el puerco contienen grasas saturadas mientras que el pescado y los vegetales son ricos en grasas poliinsaturadas.
  • Mas ejemplos de lipidos:

    • Los fosfolipidos tienen una porcion soluble en agua, mientras que la mayor parte es insoluble. Juegan un papel importante en la membrana celular.
    • Los esteroides consisten en cuatro anillos interconectados de atomos de carbono y se clasifican como lipidos ya que son insolubles en agua. Ejemplos incluyen al colesterol y las hormonas sexuales.
    • Las ceras son alcoholes complejos unidos a cadenas de acidos grasos. A menudo se encuentran como recubrimientos protectores en las superficies de distintos organismos y sirven como barreras efectivas contra el agua.
  • Proteinas: Consisten casi exclusivamente de carbono, hidrogeno, oxigeno y nitrogeno. La proteina es en realidad un polimero compuesto por muchas subunidades (monomeros) conocidas como aminoacidos. Como enzimas, las proteinas sirven como catalizadores que regulan las tasas de varias reacciones dentro de la celula.

    • Dos aminoacidos se unen a traves de un enlace peptidico para formar un dipeptido. Un dipeptido se une a traves de un segundo enlace peptidico con otro aminoacido para formar un tripeptido. Al unir varios aminoacidos en este proceso de condensacion resulta un polipeptido.
  • Acidos nucleicos: Existen dos categorias, ADN (acido desoxirribonucleico) y ARN (acido ribonucleico). Son polimeros formados por nucleotidos. Cada nucleotido esta constituido por un azucar, un ion de fosfato y una base nitrogenada. Los cuatro nucleotidos en las moleculas de ADN, adenina, guanina, citosina y timina (codificados como cuatro letras: A, C, G y T) en una secuencia especifica, almacenan la informacion de la vida. Su funcion principal es formar parte del codigo genetico.

Organelos Celulares

Las funciones de la celula son realizadas por estructuras especializadas llamadas organelos.

  • Membrana celular o plasmatica: Es la capa externa de la celula y se encarga de regular el transporte de materiales fuera y dentro de ella. Pelicula envuelta de capas de proteinas y fosfolipidos.
  • Pared celular: Es una capa rigida, externa a la membrana plasmatica, formada por celulosa en vegetales y de quitina en hongos. Sus principales funciones son proporcionar rigidez, forma y sosten a las celulas.
  • Citoplasma: Es la region de la celula que se localiza entre la membrana celular y el nucleo; en el se realiza la mayor parte de las funciones metabolicas de la celula.
  • Reticulo endoplasmatico: Es una serie de conductos membranosos que pueden parecer una serie de discos o sacos aplanados. Cuando se asocia a ribosomas obtiene un aspecto rugoso que se conoce como reticulo endoplasmatico rugoso (RER) y se asocia con actividades de sintesis proteinica. El reticulo endoplasmatico liso (REL) no contiene ribosomas se observa en regiones celulares que participan en la sintesis y el transporte de lipidos o en la destoxificacion de una variedad de venenos.
  • Complejo de Golgi: Asemejan una pila de sacos o vesiculas aplastadas y son continuacion de los canales del REL. Su principal funcion es el almacenamiento, la modificacion y el empaque de sustancias de secrecion.
  • Mitocondrias: Son esfericos o con forma de habano. Utilizan enzimas que participan en la degradacion sistematica de moleculas para producir la energia que la celula necesita. Tienen su propio ADN y sus propios ribosomas.
  • Lisosomas: Se asemejan por su forma a las mitocondrias, pero son mas chicos. Contienen enzimas que participan en la digestion intracelular.
  • Peroxisomas: Se parecen a los lisosomas, excepto que las enzimas de los peroxisomas tienen funciones oxidativas.
  • Flagelos y Cilios: Son estructuras piliformes ancladas por uno de sus extremos y capaces de ejecutar diversos movimientos con su extremo libre. Importante papel en la locomocion celular. Si las estructuras son pocas y relativamente largas se consideran flagelos; pero si son cortas y numerosas se denominan cilios.
  • Microtubulos: Cilios y flagelos deben su movilidad a estas estructuras. Son estructuras cilindricas largas y huecas.
  • Centriolos: Parecen un par de varillas cilindricas. Estan situados justo encima de la membrana del nucleo. Intervienen muy probablemente en la formacion del huso acromatico, una estructura esencial en la mitosis y la meiosis. Microtubulares.
  • Citoesquelto: Elabora funciones relacionadas con el movimiento y el sosten celulares. Consta de microtubulos, microfilamentos y filamentos intermedios, junto con varias proteinas auxiliares.
  • Microfilamentos: Estan dispuestos a modo de rayos por todo el citoplasma y de esa manera mantienen la forma de la celula.
  • Filamentos Intermedios: Asi llamados porque su diametro es intermedio en comparacion con el de los otros dos filamentos estructurales y son mas duraderos que estos.
  • Vacuolas: Son regiones transparentes y bien definidas del interior de la celula que contienen agua y materiales disueltos. Funcionan como depositos de liquidos y sales que pudieran interferir con los procesos metabolicos que ocurren en el citoplasma.
  • Plastos o plastidos: Variedad de diminutos sacos delimitados por membranas celulas vegetales y que contienen pigmentos o bien almacenan almidon.
  • Cloroplastos: Organelos exclusivos de celulas vegetales, con doble membrana, contienen clorofila. Son el sitio donde se efectua la fotosintesis.
  • Nucleo: Es un cuerpo redondo u ovalado, situado cerca del centro de la celula. Esta cubierto por una doble membrana, llamada membrana o cubierta nuclear. Dichas membranas se fusionan en ciertas zonas y ahi se forman poros que sirven como salida directa para ciertas sustancias del nucleo. Es probable que los poros permitan en realidad el paso de materiales del interior del nucleo hacia los conductos del reticulo endoplasmico.
  • Nucleolos: Son cuerpos densos que contienen las subunidades de los ribosomas relacionados con la sintesis de proteinas. El nucleolo se encarga de la formacion y sintesis de ribosomas. Por lo comun esta unido a un cromosoma especifico en el nucleo.
  • Cromosomas: Contienen el material genetico. El ADN se envuelve alrededor de las proteinas (histonas) en forma de doble helice donde dos polimeros complementarios se entrelazan entre si y se retuercen en forma helicoidal, dando lugar a estructuras de orden superior como los nucleosomas que forman las cromatinas y los cromosomas.

Celulas procarioticas y eucarioticas

Las procarioticas (pro = “antes”; karyon o kernel = “nucleo”) carecen de nucleo y de muchos de los organelos.

  • Presenta membrana celular
  • Generalmente entre una y 10 micras
  • Nucleo no delimitado por membrana
  • El ADN se encuentra en un cromosoma unico en el citoplasma
  • Plasmido: Fragmento circular de ADN.
  • Organelos llegan a estar presentes
  • Inmoviles o con flagelos simples

Las eucarioticas (eu = “verdadero”) contienen nucleo y un repertorio mas completo de organelos.

  • Presenta membrana celular
  • Grandes, generalmente entre 10 y 1000 micras
  • Nucleo delimitado por membrana
  • El ADN se ubica en varios cromosomas localizados en el nucleo
  • Sin plasmido
  • Organelos permanentes, presentan cloroplastos y mitocondrias con membrana
  • Cuando son moviles, presentan cilios o flagelos complejos

Virus

Los virus son particulas no celulares que constan de un nucleo de ADN o ARN, una cubierta de proteinas y en algunos casos de una envoltura lipoproteica. Pueden infectar organismos unicelulares, pluricelulares y bacterias por lo que son considerados parasitos. Los virus no se reproducen por si mismos, entran a una celula y asumen el control de ella.

El coronavirus SARS-CoV-2 surgio en diciembre de 2019 como un nuevo patogeno humano que causa un sindrome respiratorio agudo severo (COVID-19). Una secuencia parcial de sus nucleotidos es

 TTCACACGTGGTGTTTATTACCCTGACAAAG

Referencias:

  • Fried, G. and Hademenos, G. Biology. Schaum's Outlines, 3a. ed., 2009.
  • Akalin, A. Computational Genomics with R. 2020
  • https://www.genome.gov/es
  • https://genome.ucsc.edu/covid19.html
  • CONAMAT. Guia practica para el examen de ingreso a la Universidad. Conceptos basicos y ejercicios resueltos. Pearson, 2009.