25/09/2010

1

BLOQUE I - INTRODUCCIÓN

Grado Medicina

Biología Celular – 1er Curso

Ó É ÓTema 1. VISIÓN GLOBAL DE LA CÉLULA E INVESTIGACIÓN CELULAR.Tema 2. COMPOSICIÓN DE LAS CÉLULAS.Tema 3. METABOLISMO CELULAR.

Biología Celular – 1er Curso

Grado Medicina

TEMA 1VISIÓN GLOBAL DE LA CÉLULA E INVESTIGACIÓN CELULAR

1.1 Origen y evolución de las células.1.2 Células como modelos experimentales.1.3 Instrumentos de la Biología Celular.1.4 Unidades de medida y dimensiones de las células y de sus componentes.

25/09/2010

2

Micrografías de células bacterianas sobre la punta de un alfiler, a di i distintos aumentos

Células de levadura en desarrollo generando por gemación células hijhijas

25/09/2010

3

Lactococcus lactis Methanosarcina Huevos dinosaurio fósilesCélulas sanguíneas

Volvox aureus Neurona Purkinje Epitelio intestinal Células de plantas

25/09/2010

4

25/09/2010

5

9 NIVELES DE ORGANIZACIÓNDE LA MATERIA VIVA

-Subatómico

-Atómico

-Molecular: biomoléculas sencillas y macromoléculas

-Supramolecular: suborganelar y organelar

-CELULAR

-Pluricelular: tejidos, órganos y organismos

-Población

-Ecosistema

-Biosfera

1.1

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LAS CÉLULASORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LAS CÉLULAS

25/09/2010

6

ARN

RIBOZIMAS

25/09/2010

7

Diagrama de tres pasos sucesivos en la evolucion del sistema autorreplicante de moléculas de ARN que son capaces de dirigir la síntesis proteica.

25/09/2010

8

25/09/2010

9

Es necesaria la aparición de membranas para definir las definir las primeras células.

Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas que dan lugar a vesículas en solución acuosa.

25/09/2010

10

25/09/2010

11

H2S

Cómo las células obtienen energía a partir de los alimentos.

Diagrama simplificado de los tres pasos del metabolismo celular que convierten los alimentos en productos de desecho para obtener energía de ellos.

25/09/2010

12

Evolución de las células

Célula Procariota Célula Eucariota

25/09/2010

13

EUBACTERIASSuelo, agua, organismos vivos-Gram +-Verdes fotosintéticas anaeróbicasCianobacterias: algas verde azules-Cianobacterias: algas verde-azules

-Púrpuras fotosintetizadoras-Gram – no fotosintetizadoras-Espiroquetas

ARQUEBACTERIASCiénagas, profundidades marinas, aguas salobres, f t á id li tfuentes ácidas calientes-Bacterias del azufre-Halófilas extremas-Metanógenas

E. Coli. El ADN es la región pálida

Comparativa de tamaños de distintas bacterias

25/09/2010

14

E. coli en vellosidades intestinales

Orgánulos en células eucariotas

-Núcleo -Retículo endoplásmico rugosoNúcleo Retículo endoplásmico rugoso-Mitocondrias -Retículo endoplásmico liso-endosomas -Complejo de Golgi-Lisosomas -Centriolos-Peroxisomas -Ribosomas-Microtúbulos

-Vacuolas-Cloroplastos

25/09/2010

15

1.2

CÉLULAS COMO MODELOS EXPERIMENTALESCÉLULAS COMO MODELOS EXPERIMENTALES

25/09/2010

16

25/09/2010

17

1.3

INSTRUMENTOS DE LA BIOLOGÍA CELULARINSTRUMENTOS DE LA BIOLOGÍA CELULAR

25/09/2010

18

25/09/2010

19

Microscopía óptica

Resolución

25/09/2010

20

CAMPO CLARO

CONTRASTE DE FASES

25/09/2010

21

CONTRASTE INTERFERENCIAL DIFERENCIAL

Microscopioóptico

25/09/2010

22

Microscopio de fluorescencia

25/09/2010

23

CONFOCAL

25/09/2010

24

MICROSCOPIA ELÉCTRÓNICA DE TRANSMISIÓN

Requerimientos de las muestras

-Fijación: glutaraldehído, Tetraóxido de Osmio.

-Inclusión en resina epoxi.

-Secciones ultrafinas.

-Tinción con sales de metales Tinción con sales de metales pesados (plomo, uranio) que tienen afinidad por distintos constituyentes celulares (lípidos, proteínas).

Obtención de secciones finas y ultrafinas de material biológico

Microtomo o ultramicrotomo b i para obtener secciones

finas/ultrafinas adecuadas para el microscopio óptico o electrónico de transmisión

25/09/2010

25

TINCIÓN POSITIVA EN MICROSCOPIA ELECTRÓNICA

TINCIÓN NEGATIVA EN MICROSCOPIA ELECTRÓNICA-Se suspende la muestra en una gota de líquido sobre una película de plástico muy fina y se deja secar sobre la rejilla de cobre.

-Se aplica una gota de colorante (acetato de uranilo o ácido fosfotúngstico) de manera que quede por debajo y alrededor d ela muestra.

25/09/2010

26

Preparación de muestras para sombreado metálico

(1) A filament of a heavy metal, such asplatinum or gold, is heated electrically so thatth t l t d f it f llthe metal evaporates and some of it falls overthe sample grid in a very thin film (2) Tostabilize the replica, the specimen is thencoated with a carbon film evaporated from anoverhead electrode (3) The biological material isthen dissolved by acid avoiding opacity toelectrons (4) leaving a metal replica of thesample (5) which is viewed in a TEM.

Preparación de muestras para sombreado metálico

25/09/2010

27

SOMBREADOMETÁLICO

MICROSCOPIOELECTRÓNICO DE BARRIDO

25/09/2010

28

MicroscopioElectrónico detransmisión

MicroscopioElectrónico de

barrido

25/09/2010

29

Separación subcelular

http://www.sinauer.com/cooper/4e/animations0101.html

25/09/2010

30

Cultivos de células animales

TERMINOLOGÍATERMINOLOGÍA

Cultivo primarioCultivo secundarioSubcultivarPases

Líneas celulares inmortalesLíneas celulares inmortalizadas

25/09/2010

31

1.4

UNIDADES DE MEDIDA Y DIMENSIONES DE

LAS CÉLULAS Y DE SUS COMPONENTES

25/09/2010

32

1 µm = 10-3 mm = 0,001 mm

UNIDADES DE LONGITUD MÁS HABITUALMENTE EMPLEADAS EN BIOLOGÍA CELULAR

1 mm = 103 m = 1000 m

1 nm = 10-3 µm = 0,001 m

1 µm = 103 nm = 1000 nm

1 mm = 106 nm = 1.000.000 nm1 mm 10 nm 1.000.000 nm

1 nm = 10-6 mm = 0,000.001 mm

1 Å = 0 1 nm1 Å = 0,1 nm1 nm = 10 Å

25/09/2010

33

Biomoléculas “ladrillo”:Dimensión

mayor(valores

aproximados)

Alanina, un aminoácido 0,5 nm

Glucosa, un azúcar 0,7 nm

Fosfatidil-colina, un lípido de membrana 3,5 nm

Biomacromoléculas:

Mi l bi t í ñ 3 6Mioglobina, una proteína pequeña 3,6 nm

Hemoglobina, una proteína media 6,8 nm

Miosina, una proteína alargada 160 nm

Complejos supramoleculares:

Ribosoma (de Escherichia coli) 18 nm

Virus de la poliomielitis 30 nmVirus de la poliomielitis 30 nm

Virus del mosaico del tabaco 300 nm

Mitocondrias de hepatocito 1.500 nm

Cloroplastos de células de hoja de espinaca 8.000 nm

Células:Células:

Escherichia coli, una bacteria (procariota) 2 m

Hepatocito, una célula eucariota 20 m

25/09/2010

34

Los biólogos se interesan por cosas que varían en tamaño desde pequeñas moléculashasta los más altos árboles. Se representa una muestra de cosas biológicas alineadasen una escala logarítmica. (a) El ADN de doble hélice tiene un diámetro de cerca de2 nm. (b) Embrión humano en estado de ocho células tres días después de lafertilización, cerca de 200 m. (c) Araña lobo, cerca de 15 mm. (d) Los pingüinosEmperador tienen alrededor de 1 m de altos.

Problema

Observamos una célula embrionaria de pulmóncon un microscopio óptico, empleando unobjetivo 40x y un ocular 10x. Si el núcleoj yredondo de esa célula lo vemos con undiámetro de 6 mm:

a) ¿cuál será su diámetro real en µm?

b) ¿cuál será su volumen aproximado si elú l l id fé i ? (V l dnúcleo lo consideramos esférico? (Volumen de

la esfera: (4/3) x x r3, r = radio de laesfera).

25/09/2010

35

a) ¿cuál será su diámetro real en µm?

6 mm 6.000 m

Aumentos: 40 (objetivo) x 10 (ocular) = 400 x

Por tanto, el núcleo de 6 mm tendrá en realidad:

6.000 m------------- = 15 µm de diámetro= 15 µm de diámetro

400

b) ¿cuál será su volumen aproximado si el núcleo lo consideramosesférico?

Volumen de la esfera: (4/3) x x r3, r = radio de la esfera

El núcleo tiene un diámetro de 15 µm.

Por tanto, su radio será la mitad: 7,5 µm.

Sustituyendo en la ecuación de arriba (volumen de la esfera):

4 x x (7,5 µm)3 3 ------------------ = 1.767 µm3

3