Niveles de organizacion_bioticos

Barquisimeto, Febrero 2011

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTALLISANDRO ALVARADO

SISTEMA DE EDUCACION A DISTANCIADECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD

CURSO PREUNIVERSITARIO

NIVELES DE ORGANIZACION BIOTICOS


DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD.

Dra. Aura ChavezDra. María Elena olivares

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTALLISANDRO ALVARADO

SISTEMA DE EDUCACION A DISTANCIADECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD


UNIDAD I1ra. PARTE

NIVELES DE ORGANIZAION BIOTICOS


DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD.

3

Unidad I. Niveles de Organización Bióticos

TABLA DE CONTENIDOS

Página

Introducción……………………………………………………………….. 4

Objetivo terminal…………………………………………………………... 4

Objetivos específicos………………………………………………………. 4

Niveles de organización……………………………………………………. 6

Actividad Control 1……………………………………………………….. 8

Características estructurales de los niveles celular, macromolecular y celular………………………………………………………………………..

9

Células Procariotas y Células Eucariotas ……………………………... 9

Virus……...…………………………………………………………… 12

Prion…………………………………………………………………… 14

Actividad Control 2 ………………………………………………………... 18

Reproducción Celular………………………………………………………. 19

Mitosis…………………………………………………………………. 23

Actividad Control 3………………………………………………………… 29

Meiosis……………………………………………………………………. 30


Bibliografía…………………………………………………………………. 33

Curso Preuniversitario. Biología Celular. Niveles de Organización, 2010. Chávez, A y Olivares, M,

4


INTRODUCCION

Al observar la materia viva se pueden distinguir varios grados de complejidad

estructural, que van desde el nivel subatómico hasta el sistémico en el cuerpo

humano. Cada uno de ellos representa un nivel jerárquico de complejidad que

proporciona propiedades específicas a la materia viva que no se encuentran en los

niveles inferiores.

En la presente unidad se analizarán los niveles de organización que van desde el

nivel atómico hasta el nivel celular, con énfasis en las diferencias y semejanzas entre

células eucariotas y procariotas.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Analizar los niveles de organización en los seres vivos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Establecer diferencias estructurales entre los niveles de organización de los seres vivos.

2. Describir las diferencias y semejanzas entre células procariotas y eucariotas.

3. Describir las diferencias entre plásmidos y priones.

4. Describir las características estructurales de un virus.

5. Describir los pasos conducentes a la construcción de ADN recombinante.

6. Describir los tipos de división de las células humanas.

7. Establecer las diferencias y semejanzas entre mitosis y meiosis.


5


CONTENIDOS

Página

Niveles de Organización……………………………………………………. 6

Átomos………………………………………………………………….. 6

Moléculas……………………………………………………………….. 6

Macromoléculas………………………………………………………… 6

Nivel Supramolecular…………………………………………………... 6

Organelas……………………………………………………………….. 7

Tejidos………………………………………………………………….. 7

Órganos………………………………………………………………… 7

Sistemas………………………………………………………………… 7

Actividad Control 1……………………………………………………….. 8Características estructurales de los niveles celular, macromolecular y celular……………………………………………………………………….. 9

Células Procariotas y Células Eucariotas ……………………………... 9

Virus……...…………………………………………………………… 12

Prion…………………………………………………………………… 14

Plásmidos………………………….…………………………………… 16

Actividad Control 2 ………………………………………………………... 18

Reproducción Celular………………………………………………………. 19

Ciclo Celular…………………………………………………………… 20

Interfase………………………………………………………………. 20

Mitosis…………………………………………………………………. 22

Células germinales y somáticas…………………………………….. 22

Etapas de la Mitosis………………………………………………… 23


Meiósis…………………………………………………………………. 30


Bibliografía…………………………………………………………………. 33


6


Niveles de Organización

Los niveles de organización de la

materia viva representan sus diversos

grados de complejidad estructural y

funcional. Estos niveles pueden

definirse en una escala de organización

que va de menor a mayor complejidad.

Tanto en los organismos unicelulares

como en los pluricelulares, podemos

distinguir diversos niveles de

organización interna que influyen en

su estructura y función. Para ambos

tipos de organismos su organización

empieza a nivel químico y adquiere

mayor complejidad a nivel celular en

el caso de los unicelulares y, a nivel

sistémico en el caso del cuerpo

humano.

Las combinaciones de átomos

forman agregados químicos más

grandes, denominados moléculas

(Figura 1).

Figura 1. Modelo computacional de una molécula.

http://biol1c201.blogspot.com/2010/04/instrucciones-para-

el-tema-13.html

Las moléculas, a su vez, se combinan

con frecuencia con otros átomos y

moléculas, formando moléculas más

complejas denominadas

macromoléculas. A menudo el

término macromolécula se refiere a las

moléculas que pesan más de 10.000

Dalton de masa atómica. Las

macromoléculas pueden ser lineales o

ramificadas (Figura 2).

Figura 2. Modelo computacional de una macromolécula.

http://cuskoscrew.blogspot.com/2009/03/niveles-de-organizacion.html

Las moléculas que tienen

capacidad de reconocerse y

ensamblarse mediante interacciones

intermoleculares no-covalentes, tales

como, puentes de hidrógeno, fuerzas


7


de Van der Waals y atracciones

electrostáticas, forman por ensamblaje

estructuras poliméricas a un nivel

supramolecular. Macromoléculas

biológicas, como las proteínas y ácidos

nucleicos pueden reconocer

selectivamente a otras especies

moleculares y formar complejos más

grandes, a un nivel supramolecular.

En la Figura 3 se ilustra la

organización de la cromatina en

nucleosomas (ADN y proteínas

histonas)

Figura 3. Organización de la cromatina.

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos18.htm

Diversos complejos supramoleculares

se ensamblan para conformar

compartimientos dentro de la célula

llamados organelos con funciones

muy especializadas e interrelacionadas

para permitir la vida dentro de la

célula. Las células similares o

relacionadas que funcionan de una

manera particular o tienen una

finalidad común se agrupan en tejidos.

Los cuatro tejidos básicos (epitelial,

conectivo, muscular y nervioso) que

componen el cuerpo están

ensamblados para formar órganos que,

a su vez, se agrupan en sistemas con

funciones específicas. En la figura 4,

se ejemplifica parte del sistema

muscular del cuerpo humano.

Figura 4- Sistema muscular humano.

www.nlm.nih.gov/.../ency/fullsize/19917.jpg

Los organismos se aprovechan

de la contracción de las células para

permitir su locomoción, constricción,

bombeo y otros movimientos de

propulsión. Las células musculares,

especializadas poseen la capacidad de

contraerse. Además de los músculos

voluntarios o esqueléticos que tienen


8


capacidad para contraerse cuando son

estimulados y están bajo control

consciente, el sistema muscular

también contiene músculos lisos o

involuntarios, y el músculo cardíaco.

Los músculos no solo producen

movimientos (o mantienen la posición

del cuerpo), sino también son

responsables de generar el calor

necesario para mantener una

temperatura central constante.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN LOS SERES VIVOS

SUB

CE

LU

LA

R

Nivel Componentes/EjemplosSubatómico Protones, neutrones y electrones

Atómico Oxigeno, hidrógeno, hidrógeno, carbono, nitrógeno, hierro y otros

Molecular Monosacáridos, Aminoácidos, Nucleótidos, plásmidoMacromolecular Polisacáridos, Proteínas, Ácidos nucleicos, Lípidos

Supramolecular Citoesqueleto..Membrana plasmática

Ribosomas.Nucléolo

Glucoproteínas Prionglicolipidos

Complejos multienzimáticosComplejo enzima-sustrato

VirusCromatina, nucleosomas

Organelos Organelos: Núcleo, Retículo Endoplasmático, Complejo de Golgi, Lisosomas, Mitocondrias

CE

LU

LA

R

Célula Procariota BacteriasCélula Eucariota Unicelular Protozoos

Levaduras

Célula Eucariota de Mamíferos

Células que componen los diferentes tejidos, ejemplos: adipocitos, hepatocito, linfocito. Neuronas,

cardiomiocitos.

PLU

RIC

EL

UL

AR

Tisular Tejidos: Conectivo, Epitelial, Muscular, Nervioso, Hematopoyético.

Orgánico Corazón. Pulmones. Estómago, Hígado, Intestino,Sistémico Circulatorio, linfoide, endocrino, respiratorio, digestivo,

urinario, reproductor y Tegumentos.


Actividad Control 1: Tomando en consideración la lectura realizada y la tabla anterior realiza un esquema de llave sobre los niveles de organización en los seres vivos.

9


Características Estructurales de los Niveles Celular, Macromolecular y Molecular

Células Procariotas y Células Eucariotas

Todas las células son procariotas

o eucariotas. Las células procariotas y

eucariotas, comparten algunas

características estructurales que las

hacen semejantes, así como también

otras que las diferencian.

Las células procariotas constan

de un único compartimiento cerrado

rodeado por la membrana plasmática,

carecen de un núcleo definido y su

organización interna es sencilla cuando

se comparan con las células eucariotas.

Las células procariotas sólo se

encuentran entre las bacterias y las

algas verde-azules. Son organismos

unicelulares que no poseen

compartimientos rodeados por

membranas. Las bacterias son

procariotas, aun cuando no tienen

compartimientos internos rodeados por

membranas, poseen un citoplasma,

organizado en el que se localizan

múltiples estructuras subcelulares

(figura 5).

Figura 5: Célula procariota

http://www.lorem-ipsum.es/blogs/hal9000/?p=15

A diferencia de los procariotas,

las células eucariotas contienen un

núcleo definido rodeado por una

envoltura membranosa y otros

compartimientos internos, los

organelos, rodeados por membranas.

La región de la célula que se extiende

entre la membrana plasmática y el

núcleo es el citoplasma, compuesto del

citosol (fase acuosa) y los organelos.

Los protozoos, muchos de los

cuales son parásitos para animales,

están constituidos por una sola célula

en la que se distingue núcleo y

citoplasma, (aunque algunos presentan

estadios multicelulares en su ciclo

vital). El núcleo, por lo general es


10


único, pero en algunos casos pueden

ser de mayor número. El núcleo está

delimitado por una membrana nuclear.

Los protozoos presentan ciertas

especializaciones como seudópodos,

flagelos, cilios y vacuolas. Dentro de

los ciliados, el mejor conocido y más

ampliamente distribuido es el

Paramecium (Figura 6).

Figura 6. Paramecium

http://iescarin.educa.aragon.es/estatica/depart/biogeo/

varios/BiologiaCurtis/Seccion%205/28-24.jpg

Entre otros protozoarios se

encuentran las amibas, parásitos del

hombre que se localizan en el tubo

digestivo, el plasmodium causante del

paludismo y leihsmania causante de la

leishmaniasis.

A un nivel superior, las células

eucariotas de los animales son más

complejas. Además del núcleo, poseen

una variedad de organelos delimitados

por membranas, dentro del citoplasma.

Estos organelos proporcionan

diferentes compartimientos, con

funciones específicas (Figura 7).

Figura 7. Esquema de una célula eucariota

www.educa.madrid.org/.../1eso/tema_9.htm

Las similitudes entre las células

procariotas y eucariotas son un reflejo

de la evolución de las células

eucariotas a partir de ancestros

procariotas. Ambos tipos de células

comparten un lenguaje genético

idéntico, vías metabólicas comunes y

varios rasgos estructurales similares.

Ambos tipos de células pueden estar

rodeados por una pared celular rígida,


11


tal es el caso de las plantas y las

bacterias. Aunque las paredes celulares

de procariotas y eucariotas pueden

tener funciones semejantes, existen

diferencias en su composición

química.

En su interior, las células

eucariotas son más complejas que las

células procariotas tanto en estructura

como en función. Los dos tipos

celulares contienen una “región

nuclear”, que aloja el material genético

de la célula, rodeada de citoplasma. En

las células procariotas el material

genético se encuentra en un nucleoide,

región no delimitada por membranas

que se distingue del citoplasma.

Las células eucariotas poseen un

núcleo, una región delimitada por una

estructura membranosa compleja

denominada envoltura nuclear. Esta

diferencia en la estructura del núcleo

es la base de los términos procariota

(pro, antes; carion, núcleo) y eucariota

(eu, verdadero; carion, núcleo). En las

células procariotas las cantidades de

ADN son relativamente más pequeñas;

que las existentes en las células

eucariotas.

En las células eucariotas existe

un número determinado de

cromosomas, mientras que las células

procariotas poseen un cromosoma

circular único. En las células

eucariotas el ADN se encuentra

asociado a proteínas, tipo histonas; por

el contrario, en las células procariotas

el ADN no se asocia a estas proteínas.

En los dos tipos celulares el

citoplasma es muy diferente. En el

citoplasma de las células eucariotas

existe una diversidad de Organelos

limitados por membranas, tales como,

mitocondrias, retículo endoplásmico,

complejo de Golgi, lisosomas,

endosomas y peroxisomas. En el

citoplasma de las células procariotas

no se observan organelos

membranosos, sin embargo, en las

cianobacterias se proyectan hacia el

citoplasma, vesículas membranosas

fotosintéticas.

Las células eucariotas poseen

también estructuras intracelulares no

delimitadas por membranas, entre las

cuales se encuentran los elementos del

citoesqueleto que son complejos

supramoleculares que participan en la

contractilidad celular, movimiento y


12


soporte. Hasta hace poco tiempo se

pensaba que las células procariotas no

poseían citoesqueleto, pero ha sido

encontrado en algunas bacterias

filamentos de citoesqueleto primitivo.

Las células procariotas y

eucariotas contienen ribosomas que

son complejos supramoleculares no

delimitadas por membranas. Los

ribosomas procarióticos son más

pequeños que los eucarióticos y sus

componentes estructurales son menos

numerosos que los de los ribosomas

eucarióticos.

Las células eucariotas se dividen

por mitosis, proceso mediante el cual

los cromosomas duplicados se

condensan en estructuras compactas,

que se separan por medio de la

participación del huso mitótico, lo que

permite que cada célula hija reciba un

ordenamiento equivalente de material

genético. En procariotas ese proceso

de condensación de los cromosomas

no ocurre ni se forma el huso mitótico,

el ADN se duplica y las dos copias se

separan de forma precisa.

En su mayoría los procariotas

son organismos asexuados, puesto que

contienen un cromosoma único razón

por lo que carecen de procesos

comparables a la meiosis de los

organismos eucariotas, formación de

gametos o fecundación verdadera.

En relación a las características

comunes entre células procariotas y

eucariotas se puede mencionar:

-Estructura similar de la membrana

plasmática. -Mecanismos similares

para la transcripción y traducción de la

información genética.

- Rutas metabólicas similares.

-Mecanismo similar para conservar la

energía química en forma de ATP, en

procariotas se ubica en la membrana

plasmática y en eucariotas en la

membrana mitocondrial interna.

Virus

Los virus son parásitos

intracelulares obligatorios, es decir, no

pueden reproducirse a menos que se

encuentren dentro de una célula

huésped que puede ser una célula

animal, vegetal o bacteriana. La

estructura del virus comprende una

pequeña cantidad de material genético,

que según el virus, puede ser ARN o

ADN de cadena simple o doble. El

material genético del virus está


13


rodeado por una cápsula proteica o

cápside, por lo general, constituida por

un número específico de subunidades.

Muchos virus poseen una cápside

donde las subunidades se organizan en

formas poliédricas. En virus animales,

como el virus de la inmunodeficiencia

humana (HIV) causante del SIDA, la

cápside proteica está rodeada por una

cubierta externa que contiene lípidos

derivados de la membrana plasmática

de la célula huésped. Proteínas virales

se integran a la bicapa lipídica

derivada de la célula huésped, antes de

la gemación del virus (Figuras 8 y 9).

Figura 8. Virus del VIH.http://ririimperial.wordpress.com/cts/

Figura 9. Virus del VIH en proceso de gemación.http://www.blogsida.com/sida-vih/vih-patogenesis-e-inmunidad

Dentro de los virus de las

bacterias el bacteriófago T, consta de

una cabeza poliédrica que contiene

ADN, un tallo cilíndrico a través del

cual inyecta ADN al interior de las

células bacterianas y una cola de fibras

(Figura 10).

Figura 10. Bacteriófago T.http://www.galileog.com/

La interacción entre las proteínas

virales y las del huésped, determina la

especificidad del virus. Por ejemplo la

proteína que se proyecta desde la

superficie de la partícula de VIH


14


interactúa con una proteína sobre la

superficie del linfocito, lo que facilita

la entra del virus al interior de la célula

huésped.

Se distinguen dos tipos de

infección viral. En la mayor parte de

los casos, el virus detiene las

actividades normales de síntesis en el

huésped y reorienta a la célula para

emplear sus materiales disponibles en

la elaboración de ácidos nucleicos y

proteínas virales, que se ensamblan

para formar nuevos viriones. La célula

infectada se rompe (lisis) y libera una

nueva generación de partículas virales,

capaces de infectar a las células

vecinas. En otros casos, el virus

intacto no provoca la muerte de la

célula huésped, introduce e integra su

ADN al del cromosoma de la célula

huésped. El ADN viral integrado se

denomina provirus y puede tener

varios tipos de efectos según el tipo de

virus y la célula huésped. Por ejemplo

el virus de la inmunodeficiencia

humana (HIV), produce una nueva

progenie viral por gemación en la

superficie de la célula sin lisis de la

célula infectada (figuras 9 y 10).

Figura 11. Gemación de virus del VIH.http://basenorte.com/2008/11/06/los-virus-como-el-sida-y-la-leucemia-son-una-forma-evolucionada-de-otros-virus-existentes-millones-de-anos/

Figura 12. Gemación de virus del VIH.

http://www.diariodelimagay.com/images/salud/VIH_virus.gif

Prion

En 1982 Stanley B. Prusiner

propuso el nombre de "prión" para el

agente causante de un grupo de

enfermedades degenerativas del

sistema nervioso central caracterizadas

por ser patologías crónicas y

progresivas. En 1997, Prusiner fue


15


galardonado con el premio Nobel de

fisiología y medicina por los trabajos

llevados a cabo para la identificación

de agente infeccioso de las

encefalopatías espongiformes

transmisibles. Estas enfermedades

incluyen la encefalopatía espongiforme

bovina y el scrapie de las ovejas y

cabras. El hombre se ve afectado más

raramente que los animales, tal es el

caso de la enfermedad Creutzfeldt-

Jakob que se caracteriza por ataxia,

demencia y parálisis. La forma

infecciosa se observó por primera vez

en los nativos de Nueva Guinea que

manifestaban una encefalopatía

espongiforme, denominada Kuru,

transmitida por la práctica del

canibalismo. La encefalopatía

espongiforme bovina o mal de las

vacas se transmitió a los seres

humanos por carne de ganado

infectado con tal afección.

En el genoma de los mamíferos

existe un gen que codifica la proteína

priónica PrPc que se expresa

normalmente en varios tejidos,

principalmente en neuronas del

sistema nervioso central. Este gen se

encuentra en el hombre en el

cromosoma 20. La proteína PrPc, es

una glicoproteína localizada

preferentemente en el lado externo la

membrana de las neuronas.

La proteína prión infecciosa

denominada PsPsc (proteína del prion

del scrapy) presenta el mismo PM que

la proteína PrPc y se diferencia de ésta,

en su plegamiento erróneo respecto al

de la proteína denominada PrPC.

Ambas formas proteicas poseen

idéntica secuencia de aminoácidos y la

única diferencia entre ellas es en su

estructura secundaria, es decir en la

forma de plegamiento de la cadena

polipeptídica que produce un cambio

conformacional de la proteína (Figura

13).

Figura .13. Esquema de la proteína prion. http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/2b/Biologia/Microbiologia/priones.htm


16


El suceso crítico en la

patogénesis parece estar relacionado

con un cambio estructural que

transforma a la PrPC en la PrPSc, el

componente principal de las partículas

infecciosas. Se propone que la forma

alterada de la proteína PsPsc, adquiere

la capacidad de transformar la forma

normal en patológica. La patología se

manifiesta probablemente por la

acumulación de la proteína anormal.

La proteína celular madura,

purificada en su forma nativa, tiene

una estructura secundaria compuesta

por un 43% de α-hélice y un 3% de

lámina β. Por el contrario, los estudios

espectroscópicos permitieron

establecer que la estructura secundaria

de la PrPSc contiene un 43 % de lámina

β lo que le confiere la capacidad de

formar agregados proteicos.

Plásmidos

Los plásmidos son moléculas de

ADN extracromosómico circular que

se replican y transcriben

independientes del ADN

cromosómico. Están presentes

normalmente en bacterias, y en

algunas ocasiones en organismos

eucariotas como las levaduras. Cada

bacteria puede tener uno o varios a la

vez.

Las moléculas de ADN

plasmídico, adoptan una conformación

tipo doble hélice al igual que el ADN

de los cromosomas. (Figuras 14 y 15).

A diferencia del ADN cromosomal, los

plásmidos no tienen proteínas

asociadas. Se han encontrado

plásmidos en casi todas las bacterias.

Figura 14. Plásmido.http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/2b/Biologia/Microbiologia/plasmidos.htm

Figura15. Plásmido.http://www.uc.cl/sw_educ/biologia/bio100/html/portadaMIval11.2.1.1.2.html


17


El tipo de genes que portan los

plásmidos es variado, tratándose

generalmente de genes que aportan

ventajas adaptativas a la bacteria que

los porta: genes de resistencia a

antibióticos, genes de producción de

sustancias tóxicas para otras bacterias

o genes que codifican enzimas útiles

para degradar sustancias químicas

Algunos plásmidos tienen la

capacidad de insertarse en el

cromosoma bacteriano. Estos rompen

momentáneamente el cromosoma y se

sitúan en su interior, con lo cual,

automáticamente la maquinaria celular

también reproduce el plásmido.

Cuando ese plásmido se ha insertado

se les da el nombre de episoma.

Los plásmidos son herramientas

muy útiles en ingeniería genética para

la transformación génica y la

manipulación genética de procariotas y

eucariotas. Esto se debe a su

capacidad de reproducirse de manera

independiente del ADN cromosómico

y a la facilidad relativa de

manipularlos e insertar nuevas

secuencias génicas.

Los plásmidos empleados en

ingeniería genética se llaman vectores

después que se les ha insertado el gen

de interés. Son muy útiles para

sintetizar proteínas con fines

investigativos, mediante un

procedimiento conocido como

transformación, que permite la

transferencia del ADN plasmídico a las

bacterias para su amplificación. El

proceso de transformación comienza

con la selección de un plásmido

adecuado, en el que se introduce el gen

que se quiere expresar, con protocolos

específicos que usan enzimas de

restricción y DNA ligasa. Se formarán

colonias a partir de las bacterias que

hayan incorporado la construcción de

DNA.

En la actualidad los avances en

biotecnología han permitido introducir

exitosamente vectores recombinantes

en levaduras (que son organismos

eucariotas). La expresión de los genes

contenidos en estos vectores ha dado

lugar a la producción de gran cantidad

de proteínas recombinantes con fines

terapéuticos (Figuras 16 y 17).


http://es.wikipedia.org/wiki/Episoma

18


Figura 16. Plásmido recombinante.http://iescarin.educa.aragon.es/estatica/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%203/16-7.jpg

Figura 17: Acción de las enzimas de restricción y ADN ligasa en la producción de un plásmido recombinante.http://www.equinoxio.org/UserFiles/image/Thilo/diab3.jpg

La insulina humana fue la

primera molécula de uso terapéutico

obtenida mediante ingeniería genética.

Actualmente la proteína recombinante

obtenida es idéntica a la humana, lo

que ofrece una alternativa de

tratamiento para la diabetes (Fig. 18).

Figura 18. Producción de insulina recombinante.http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=3&note=21


Actividad Control 2: Lea el material, identifique las palabras desconocidos y busca su significado en el diccionario. Asegúrate de comprender el material antes de realizar las siguientes actividades.

1. Elabore un cuadro donde establezca las diferencias estructurales entre las

células procariotas y eucariotas.

2. Escriba las semejanzas estructurales entre las células procariotas y

eucariotas.

3. Elabore un esquema en el cual se muestre los dos tipos de infecciones

virales y sus características.

4. Describa la diferencia entre los priones PrPc y la PsPsc.

5. Elabore un cuadro comparativo donde establezca las diferencias y las

semejanzas entre un plásmido y el ADN cromosómico.

6. Explique el procedimiento de transformación.

19


23

REPRODUCCIÓN CELULAR

Las células se reproducen por

división, proceso que permite la

distribución del contenido de una

célula “madre” en sus células “hijas”.

Los animales crecen a partir de

ovocitos provenientes de los ovarios de

la madre. La fecundación de un

ovocito por el espermatozoide,

produce un cigoto que posee las

instrucciones para construir el cuerpo

humano que contiene alrededor de 100

billones de células.

El desarrollo comienza con la

división del óvulo fecundado en dos,

cuatro y luego ocho células que

forman la fase temprana del embrión.

La proliferación continúa y luego, la

diferenciación en distintos tipos de

células, dan lugar a cada tejido de

nuestro cuerpo (Figura 19).

MES 1 MES 2

Figura 19. División del óvulo fecundado.http://especiales.latino.msn.com/mamaybebe/fotos.aspx?cp-documentid=23538780

La proliferación celular es el

incremento del número de células por

división celular. Este proceso es más

activo durante la embriogénesis y en el

desarrollo de un organismo es

fundamental para la regeneración de

tejidos dañados o envejecidos. La

diferenciación celular, se refiere a

cambios morfológicos y funcionales de

la célula, hacia un estado más

especializado.

La regulación de la proliferación

y diferenciación celular, es el resultado

de la interacción entre programas

endógenos de expresión génica y

señales externas proporcionadas por

hormonas, factores de crecimiento y,

por contactos célula-célula. La

integración de estas señales determina


http://sed.ucla.edu.ve/ead/file.php/143/Recursos_del_curso/RECURSOS_DE_BIOLOGIA/DOCUMENTOS/UNIDAD_I/embriogenesis.JPG

http://sed.ucla.edu.ve/ead/file.php/143/Recursos_del_curso/RECURSOS_DE_BIOLOGIA/DOCUMENTOS/UNIDAD_I/cigoto.JPG

http://sed.ucla.edu.ve/ead/file.php/143/Recursos_del_curso/RECURSOS_DE_BIOLOGIA/DOCUMENTOS/UNIDAD_I/ovocito.JPG

20


que la célula prolifere, se diferencie o

sufra un proceso de muerte celular

programada o apoptosis.

La apoptosis, es fundamental en

el desarrollo y remodelación de tejidos

y órganos, en la remodelación durante

el desarrollo embrionario. Un ejemplo

puede ser la eliminación de las zonas

interdigitales, durante la formación de

los dedos (Figura 20).

Figura 20. Eliminación de las zonas interdigitales mediante mecanismos que implican apoptosis.ttp://genomasur.blogspot.com/2008/03/introduccin-la-apoptosis-segunda-parte.html

Una célula inicial, el óvulo

fecundado (cigoto), genera cientos de

diferentes clases de células que

difieren en contenido, forma, tamaño,

movilidad y composición. Así mismo,

las células regulan la proliferación de

otras, para asegurar que los órganos y

tejidos crezcan en equilibrio y

mantengan la arquitectura corporal.

La reproducción celular está

supervisada por determinados sistemas

de control extremadamente rigurosos.

Para que una célula se divida en dos

células hijas idénticas, se necesita la

participación de una gran cantidad de

moléculas como proteínas, enzimas,

factores de crecimiento y genes que se

activan y desactivan con precisión. La

integración coordinada de estas señales

reguladoras del crecimiento celular,

deciden si la célula debe o no pasar a

través del ciclo celular.

El tipo de reproducción más

simple implica la división de una

célula “progenitora” en dos células

“hijas” idénticas. Esto ocurre como

parte del ciclo celular, que incluye la

interfase, compuesta de una serie de

acontecimientos para preparar a la

célula para dividirse y, el proceso de

división, denominado mitosis. El ciclo

celular eucariota suele representarse en

cuatro fases, que ocurren de forma

sucesiva en un tiempo que varía de 30

minutos en células embrionarias

tempranas hasta 24 horas, según el tipo

de célula y el estadio de desarrollo

(Figura 21).


http://sed.ucla.edu.ve/ead/file.php/143/Recursos_del_curso/RECURSOS_DE_BIOLOGIA/DOCUMENTOS/UNIDAD_I/apoptosis.JPG

21


Figura 21. Ciclo celular. http://biogenmol.blogspot.com/2008/08/ciclo-celular.html

Durante la interfase que

comprende G1, S y G2, la célula

duplica aproximadamente su masa.

Durante la fase S, se duplica el ADN y

los cromosomas replicados se separan

durante la fase mitótica (M), de tal

manera que durante la división celular,

cada célula hija, tendrá una copia de

cada cromosoma y el citoplasma se

divide aproximadamente a la mitad en

la mayoría de los casos. Las fases S y

M están separadas por las fases G1 y

G2. La tasa de síntesis de ARN y

proteínas es activa durante la interfase.

Durante G1, la célula crece, en G2

prosigue su crecimiento y se sintetizan

proteínas en preparación para la

mitosis.

La cantidad de ADN de las

células varía en las diferentes etapas

del Ciclo Celular. Las células humanas

en G1 son diploides contienen dos

copias de cada cromosoma; es decir,

46 cromosomas por célula y el

contenido de ADN por célula es 2n.

Luego de la duplicación del ADN en la

fase S la célula es 4n de ADN, éste

contenido de ADN se mantiene en las

células durante G2. Al finalizar la

mitosis el contenido de ADN se reduce

a 2n por célula, concluida la

citocinesis. Cada célula hija tendrá 46

cromosomas al igual que la célula

madre.

En los organismos

multicelulares, el control preciso del

ciclo celular durante el desarrollo y el

crecimiento es crítico para la

generación de los diferentes tipos de

células de cada tejido. La progresión

de las células a través del ciclo celular

se regula por señales extracelulares del

medio, así como por señales internas

que supervisan y coordinan los

diversos procesos que tienen lugar

durante las diferentes fases del ciclo

celular.

La regulación del ciclo celular

por señales extracelulares lo

proporciona el efecto de los factores de

crecimiento sobre la proliferación de

las células animales (Figura 22).


22


Figura 22. Regulación del ciclo celular.http://www.hiperbiologia.net/cel_euca/regulacion.htm

Además, diversos procesos

celulares como el crecimiento celular,

la replicación del ADN y la mitosis

han de coordinarse durante el

transcurso del ciclo celular. Esto se

consigue mediante una serie de puntos

de control que regulan la progresión a

través de diferentes fases del ciclo

celular; tales mecanismos serán

ampliados en el desarrollo de la

asignatura Biología Celular.

La duplicación del ADN es

controlada por una red compleja de

vías de señalización que integran

señales extracelulares relacionadas con

la identidad y el número de células

vecinas y, señales intracelulares sobre

el tamaño de la célula y el programa de

desarrollo. Las células más

diferenciadas abandonan el ciclo

celular durante G1 y, entran en estado

G0. Por ejemplo, algunas células

diferenciadas como los fibroblastos y

los linfocitos pueden estimularse para

que reingresen al ciclo celular. La

proliferación de los fibroblastos se

activa por el factor de crecimiento

derivado de las plaquetas, que es

liberado por las plaquetas de la sangre

durante la coagulación sanguínea y

actúa como señal para la proliferación

de los fibroblastos en la proximidad

del tejido dañado.

Sin embargo, muchas células

post-mitóticas diferenciadas nunca

vuelven a entrar al ciclo celular para

reproducirse de nuevo. Los

mecanismos de control del ciclo

celular que operan en células

eucariotas serán abordados en la

asignatura Biología Celular.

Reproducción Celular

Mitosis

Las células se reproducen

duplicando su contenido y luego

dividiéndose en dos. El ciclo de

división es el medio fundamental a


23


través del cual todos los seres vivos se

propagan.

En especies unicelulares como

las bacterias y las levaduras, cada

división de la célula única produce un

nuevo organismo. Es especies

pluricelulares se requieren muchas

secuencias de divisiones celulares para

crear un nuevo individuo; la división

celular también es necesaria en el

cuerpo adulto para reemplazar las

células perdidas por desgaste, deterioro

o por muerte celular programada.

En el organismo humano,

distinguimos dos estirpes de células ,

las germinales y las somáticas . Las

gónadas tienen células germinales

implicadas en la producción de

gametos; el resto de células del

organismo, se conocen cono

somáticas. Las células primordiales

germinales, llamadas espermatogonias

y oogonias, proliferan por división

mitótica. Estas células crecen y se

transforman en espermatocitos

primarios y oocitos primarios,

respectivamente. que pueden entrar en

meiosis y dar origen a los gametos

(espermatozoos y oocitos), células

haploides, con 23 cromosomas. A

diferencia de las células germinales,

las somáticas, se dividen sólo mediante

la mitosis y las células resultantes, al

igual que las madres son diploides; es

decir, poseen 46 cromosomas.

En la mitosis, los cromosomas

replicados se separan y se reparten de

manera uniforme en las células hijas.

La mitosis se divide en cuatro etapas:

profase. metafase, anafase y telofase,

cada una, caracterizada por una serie

particular de acontecimientos, donde

cada etapa corresponde a una parte de

un proceso continuo (Figuras 21 y 22).


24


Figura 23. Fases de la mitosis http://members.chello.nl/r.kuijt/images/es_mitosis.jpg

Figura 24. Representación esquemática de las fases de las mitosis.http://2.bp.blogspot.com/_aT3Pr0NCFDM/S-H_2lJ0iuI/AAAAAAAAAB4/IWFBtBdOFO4/s1600/mitosis.gif

Entre los procesos básicos de la

mitosis se encuentran la condensación

de los cromosomas, formación del

huso mitótico , unión de los


25


cromosomas a los microtúbulos del

huso, separación de las cromátidas

hermanas, migración de cromosomas a

los polos opuestos y, formación de los

núcleos de las células hijas.

Durante la mitosis, en células

eucariotas, se forma de manera

temporaria el aparato mitótico que

cambia de forma. Esta estructura se

especializa en la captura de los

cromosomas, separación y tracción

hacia sitios opuestos de la célula en

división. El aparato mitótico, en

metafase, consiste en un haz central de

microtúbulos con simetría bilateral con

una forma global similar a una pelota

de rugby (huso mitótico) y dos haces

de microtúbulos astrales (ásteres),

localizados en cada polo. Los

microtúbulos que componen el huso

comprenden los microtúbulos

cinetocóricos que se unen a .los

cromosomas en sitios especializados

llamados cinetocoros; los

microtúbulos polares que no

interactúan con los cromosomas, éstos,

parten de los polos y se superponen

con los microtúbulos polares de polos

opuestos y los microtúbulos astrales

antes mencionados (Figura 25).

Figura 25. Microtúbulos del aparato mitótico.http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud03/figuras1/fig06.gif

El ensamblaje del aparato

mitótico depende de la duplicación del

centrosoma, estructura que contiene

dos centriolos, rodeados de una matriz

proteica, y del movimiento de los

centrosomas hacia las mitades

opuestas de la célula (Figura 26).

Figura 26. Duplicación del centríolo.http://picses.eu/image/90c7e493/

El movimiento del centrosoma

hacia los polos celulares, conocido

como ciclo del centriolo se representa

en la Figura 27.


http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud03/figuras1/fig06.gif

http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud03/figuras1/fig06.gif

http://sed.ucla.edu.ve/ead/file.php/143/Recursos_del_curso/RECURSOS_DE_BIOLOGIA/DOCUMENTOS/UNIDAD_I/cinetocoro.JPG

26


Figura 27. Ciclo del centríolo.

http://www.federica.unina.it/medicina-veterinaria/morfogenesi-ed-anomalie-dello-sviluppo/ciclo-cellulare-mitosi-e-meiosi/

Durante G1, se duplica el

centrosoma. Al llegar a G2, los dos

centriolos ¨hijos¨, alcanzan su longitud

completa y al comienzo de la mitosis

los dos pares se separan y migran hacia

lados opuestos del núcleo,

estableciendo la bipolaridad de la

célula en división.

Durante el desplazamiento de los

centrosomas hacia los polos, los

microtúbulos cinetocóricos captan los

cromosomas, hacen una pausa durante

la metafase y, durante la anafase,

continúan su movimiento hacia los

polos de la célula, donde liberan los

cromosomas. Al finalizar el ciclo de

división los microtúbulos del huso se

reorganizan en una red citoplasmática

que forma los microtúbulos

citosólicos en la célula en interfase.

En profase , los centrosomas

comienzan a acercarse a los polos

opuestos de la célula, los cromosomas

comienzan a condensarse y toman el

aspecto de hilos largos, tal como se

aprecia en la Figura 28.

Figura 28. Profase.http://ar.oocities.com/biolcito/divi7.htm

Conforme avanza la profase, los

cromosomas se van condensando y

cada cromosoma aparece compuesto

por dos cromátidas hermanas unidas en

una región estrecha, el centrómero,

secuencia de ADN a la que se unen

proteínas formando el cinetocoro

(lugar de anclaje de los microtúbulos

del huso). Cada cromátida contiene

una molécula de ADN y cada

cromosoma doble contiene dos

moléculas de ADN, producto de la


27


duplicación del ADN en la fase S del

ciclo celular (Figura 29).

Figura 29. Cromosoma compuesto por dos cromátidas.http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/chromosome.jpg

Una vez finalizada la profase, la

célula entra en prometafase donde la

membrana nuclear se fragmenta en

vesículas pequeñas, los cromosomas

completan su condensación, cada

cromosoma está compuesto de dos

cromátidas unidos por centrómeros. La

ruptura de la envoltura nuclear,

permite a los microtúbulos de polos

opuestos unirse a los cinetocoros

localizados en lados opuestos del

cromosoma, comienza el movimiento

de los cromosomas que caracteriza a la

prometafase y se desplazan hacia la

mitad del huso, quedando alineados en

la placa metafásica, momento en que

la célula ha alcanzado la metafase .

Esta fase se caracteriza por la

alineación de los comosomas en el

plano ecuatorial (Figura 30).

Figura 30. Cromosomas alineados en la placa metafísica.http://biologiaiedcostarica.es.tl/Mitosis-y-meiosis.htm

La transición de metafase a

anafase, viene dada por la ruptura de

la unión entre las cromátidas

hermanas, separación y migración de

los cromosomas sencillos a los polos

opuestos del huso. La anafase

comprende dos etapas, la anafase A y

la anafase B. La anafase A se

caracteriza por el acortamiento de los

microtúbulos cinetocoricos cuyos

extremos se unen a los cromosomas

atrayéndolos hacia los los polos. En la


28


anafase B, los dos polos de la célula se

separan aun más, arrastrando a los

cromosomas unidos a ellos (Figura

31).

Figura 31. Anafase.http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/chromosome.jpg

La mitosis finaliza con la telofase,

donde las membranas nucleares se

forman nuevamente alrededor de los

núcleos hijos y los cromosomas se

descondensan (Figura 33).

La citocinesis, normalmente comienza

durante la anafase y se completa al

final de la telofase, dando lugar a las

células hijas en interfase. El

mecanismo de citocinesis viene dado

por un anillo contráctil de filamentos

de actina y miosina que se forma

debajo de la membrana plasmática y

permite que la célula se estrangule y

divida en dos (Figura 33, 34). Después

de la separación las células hijas entran

en el estadio G1.


Figura 32: Telofase.http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/chromosome.jpg

Figura 33: Cotocinesis.http://1.bp.blogspot.com/_bXiAT6MOo8E/S6QnKB_OZBI/AAAAAAAACp8/EAanAG9reVQ/s640/citocinesis06.jpg

Figura 34: Citocinesis. Anillo contráctil

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/chromosome.jpg




29


Fases del ciclo celular : meristemo radicular de cebolla

Interfase Profase Metafase Anafase Temprana

Anafase Tardía Telofase temprana Telofase tardía Dos células


Actividad Control 3:

1. Elabore un diagrama de flujo donde se encuentren representadas las diferentes fases que conforman el ciclo celular y describa las características de cada una de ellas.

2. Elabore un cuadro sinóptico que contenga las diferentes fases que conforman la mitosis, especificando las características de cada una de ellas.

3. Realice un dibujo del huso mitótico, indicando cada uno de sus componentes.

4. Explique en qué consiste la citocinesis.

Figura 1: Fases de la mitosis. http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htm

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htm

MEIOSIS

A diferencia de la mitosis, la

meiosis supone la división de una

célula progenitora diploide en una

progenie haploide La meiosis genera

células germinales haploides (óvulos y

espermatozoides) que luego pueden

fusionarse para generar el cigoto

diploide (Figura 36).

Las células pre-meióticas

tienen dos copias de cada cromosoma

(2n), una derivada del padre y una

derivada de la madre. Todos los

cromosomas se replican durante la fase

S antes de la primera división

meiótica, produciendo un

complemento cromosómico 4n. A esta

sola replicación de ADN, siguen dos

divisiones celulares denominadas

meiosis I y meiosis II.

El entrecruzamiento (crossing

over) de las cromátidas en la profase

produce la recombinación entre los

cromosomas paternos. Esto incrementa

la diversidad genética entre los

individuos de una especie. Durante la

meiosis I, ambas cromátidas se separan

hacia los polos opuestos del huso y

cada célula hija producto de esta

primera división tendrá 23

cromosomas, cada uno con dos

cromátidas.

Durante la meiosis II, que se

parece a la mitosis, las cromátidas de

un cromosoma migran hacia los polos

opuestos, lo que genera células

germinales haploides. La meiosis

genera cuatro células germinales

haploides a partir de una célula

diploide premeiótica.

En la profase de la primera

división meiótica conforme los

cromosomas se condensan, los

cromosomas homólogos se aparean

estrechamente, proceso conocido como

sinapsis, y ocurre intercambio de

material genético entre las cromátidas

homólogas o entrecruzamiento

(figura 37). Durante este proceso, las

moléculas de ADN se acortan y los

fragmentos se vuelven a unir para dar

nuevas combinaciones

(recombinación). Los cromosomas

homólogos se separan, pero

permanecen unidos en puntos

denominados quiasmas. Por lo

general, los quiasmas se localizan en

los sitios del cromosoma donde ocurre

intercambio genético, durante el

entrecruzamiento previo.

En la metafase de la primera división

meiótica, ambas cromátidas de un

cromosoma se asocian con

microtúbulos que provienen de un

mismo polo del huso, pero cada

miembro de un par de cromosomas

homólogos se asocia con microtúbulos

de polos opuestos.

Durante la anafase de la meiosis I, los

cromosomas homólogos, cada uno con

dos cromátidas es traccionado hacia

polos opuestos del huso. La citocinesis

produce dos células hijas que entran en

la meiosis II, sin duplicar el ADN.

En la metafase de la meiosis II,

las cromátidas que componen cada uno

de los cromosomas se asocian a

microtúbulos del huso provenientes de

polos opuestos como sucede en

mitosis.

La separación de las cromátidas

a polos opuestos durante la segunda

anafase meiótica, seguida de

citocinesis, genera células germinales

haploides.

Figura 36: División meióticahttp://biolemadutra.blogspot.com/2008/09/meiosis.html

Figura 37: Sinapsis y entrecruzamiento de cromosomashttp://tareasjennifer.blogspot.com/2009/12/genetica.html

Actividad Control 4: Una vez estudiado el material y observado el video de meiosis, realice las siguientes actividades:

1.- Escriba las diferencias que observó entre la primera y la segunda división meiótica.

2.- Complete los espacios vacíos de la siguiente tabla:

CARACTERISTICAS MEIOSIS I MEIOSIS II

Cantidad de cromosomas en células iniciales.

Total de células resultantes.

Tipos de células resultantes (haploides, diploides)

Recombinación genética

Cantidad de cromatidas presentes en los cromosomas que migran hacia los polos celulares durante la anafase.

3.- Escriba tres semejanzas entre la mitosis y la meiosis.

BIBLIOGRAFIA

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