Biologa Celular y MolecularAplicaciones prcticas en agricultura, Biotecnologa y Medicina.Medicina: nuevos avances en la prevencin y tto mediante el conocimiento de las bases moleculares de muchas enfermedades humanas.Objetivo del captulo: como se estudian las clulas y propiedades bsicas

similitudes y diferencias entre las clulas unidad y diversidad de las clulas propiedades fundamentales de las clulas ADN como material gentico Membrana plasmtica Mecanismos bsicos para el metabolismo energtico

capacidad de autorreplicarse independiente/Bacterias, Amebas y Levaduras organismos especializados: clulas que funcionan de manera coordinada, con clulas especializadas para desarrollar funciones particulares.

Humanosms de 200 clulas diferentes (memoria, vista, mvto, digestin). con pocos experimentos, se extrapolan los ppios bsicos obtenidos en un solo tipo de clula propiedades de las clulas como modelos experimentales

progreso de la Biologa Celular y los instrumentos experimentales algunos experimentos bsicos

Origen y evolucin de las clulasLas clulas se dividen en dos clases:Clulas Procariotas (Bcts): carecen de envoltura nuclearClulas Eucariotas: presentan ncleo, el material gentico est separado del citoplasma

Table. Prokaryotic and Eukaryotic Cells CharacteristicProkaryoteEukaryoteNucleusAbsentPresentDiameter of a typical cell 1 mm10-100mmCytoskeletonAbsentPresentCytoplasmic organellesAbsentPresentDNA content (base pairs)1 106 to 5 106 1.5 107 to 5 109 ChromosomesSingle circular DNA moleculeMultiple linear DNA molecules

Procariotas: genomas menos complejosProcariotas y Eucariotasson gobernados por los mismos mecanismos moleculares bsicos (todas descienden de un mismo ancestro comn)

La primera clulaLa vida emergi hace 3800 millones de aos (750 despus de formarse la tierra)

Molculas orgnicas simples podan sintetizar macromolculas. La atmsfera contena poco o nada oxigeno libre, CO2 y N2 + luz solar y descargas elctricasStanley Miller (1950) experimental/ demostr que descargas elctricas en H2, CH4, y NH3 + agua, produca diferentes molculas orgnicas (ej: aa)

Macromolculas: para formar vida deba replicarse por si misma y evolucionarcidos nucleicos y protenas: actual/ aportan informacin y se conoce que solo los cidos nucleicos pueden dirigir su replicacin (bases complementarias)

se descubre que el ARN sirve como molde y cataliza su propia replicacin. Se cree que el ARN ha sido el sistema gentico inicial (El mundo del ARN)el ADN reemplaz al ARN como material gentico (cdigo gentico)Fosfolpidos: componente de la membrana celular. Son molculas anfipticas (una porcin es soluble en agua y la otra no)

Cadenas largas insolubles en agua (hidrofbicas) unidas a grupos solubles en agua (hidroflicos) que contienen fosfatos

Evolucin del metabolismo inicialmente las clulas obtenian energia de su ambiente ppales procesos de metabolismo energtico se han conservado; todas utilizan adenosina 5- trifosfato (ATP) como fuente de energa metablica

mecanismos utilizados para la creacin de ATPGliclisis: en ausencia de oxigenoFotosntesis: no necesita de molculas orgnicas ya formadas. El uso de H2O produce O2 libre (Os de la atmsfera)Metabolismo oxidativo: con O2. Las clulas actuales utilizan este mecanismo como fuente de energa

Procariotas actualesArquebacterias: viven en condiciones extremas termoacidfilos: pozos calientes de sulfuro a 80 C y pH 2Eubacterias: formas comunes actuales en tierra, agua y otros organismos (ej: patgenos en humanos).- La mayora son esfricas- En forma de bastn o espiral- Dimetros 1-10 m

- Contenido de ADN 0.6 5 millones de pb (5000 protenas codificadas)Cianobacterias: procariotas ms grandes y complejosE. Coli: habitante comn del tracto intestinal humano. Forma de bastn, 1 m de dimetro y 2 de longitud.

- rodeadas de pared celular bacteriana, rgida, porosa, compuesta de polisacaridos y pptidos.- dentro est la membrana plasmtica (bicapa de fosfolpidos y protenas), proporciona separacin funcionalADN: molcula circular en el nucleoide (sin membrana celular)Ribosomas: 30.000 en el citoplasma, apariencia granular

CLULA PROCARITICA

Clulas Eucariotas Rodeadas por membranas plasmticas y ribosomas Mas complejas Contienen un ncleo, orgnulos citoplasmticos y citoesqueleto 100 veces mayor a procariotas

Ncleo: dimetro aprox de 5 m- contiene la informacin gentica (linear).- ac se da la replicacin del ADN y comienza la sntesis de protenas- la traduccin del ARN en protenas se da en los ribosomasMetabolismo energticoMitocondria y Cloroplastos

Mitocondria: centros del metabolismo oxidativoGeneran la mayora del ATP por la rotura de molculas orgnicasCloroplastos: se lleva a cabo la fotosntesis, en plantas y en algas verdesLisosomas: digestin de macromolculasPeroxisomas: varias reacciones oxidativasVacuolas: clulas de plantas, digestin de macromolculas y almacenaje de productos de desecho y nutrientes

Transporte de protenas a travs de la clulaRetculo endoplasmtico y Aparato de GolgiRetculo endoplasmtico: red de membranas intracelulares, desde el ncleo hasta el citoplasma- Proceso y transporte de protenas en pequeas vesculas- Sntesis de lpidos

Aparato de Golgi: las protenas provenientes de ret end son procesadas y clasificadas para el transporte a sus destinos finales- sntesis de lpidos y (en plantas) sntesis de polisacaridos de la pared celularCitoesqueleto: red de filamentos protenicos que se extienden por el citoplasma- proporciona el marco estructural de la clula- determina la forma celular y la organizacin general del citoplasma

- responsable del mvto de la clula (ej: contraccin de las clulas musculares)- transporte intracelular

* Eucariotas: hace 2700 millones de aos, 1000-1500 despus de la evolucin procariotaArquebacterias Eubacterias EucariotasArquebacterias Eucariotas

* Se cree que la envoltura membranosa de algunos orgnulos en eucariotas, fue el resultado de la asociacin de clulas procariotas con el antepasado de las eucariotas (Endosimbiosis)Prueba de Endosimbiosis- Las mitocndrias, los cloroplastos y las bacterias poseen un tamao similar y se reproducen mediante escisin bipartita

- Mitocondria y Cloroplasto poseen su propio ADN que codifica algunos de sus componentesDivisin de orgnuloreplicacin del ADN en cloroplastos y mitocondrias transcripcin de sus genes dentro del orgnulo traduccin en los ribosomas- Ribosomas y ARN ribosmicos son ms similares a los bacterianos que a los nucleares de eucariotas

Desarrollo de organismos multicelularesLevaduras: eucariotes ms simples- ms complejas que las bacterias- ms pequeas y simples que las clulas animales o vegetales* Saccharomyces cerevisiae: la ms estudiada- dimetro de 6 m- contiene 12 millones de pb de ADN