Mitocondria y respiración celular

Imagen tomada de Biología celular y molecular de Gerard Karp

A diferencia de muchos organelos celulares las mitocondrias pueden observarse con la ayuda del microscopio óptico, ya que, mide aproximadamente 0,2 a 1,0 µm; en corte transversal y 1 a 4 µm de longitud. En muchos sitios encontraremos su forma comparada a una salchicha su función principal de poner la energía a disponibilidad de la célula del tamaño y número de las mitocondrias y su localización dentro de la célula varían de un tipo de célula a otro.

Estructura mitocondrial

Imagen tomada de Biología celular y molecular de Gerard Karp

Membrana externa: Envuelve en su totalidad a la mitocondria y sirve como limite a su exterior, después de este, y antes de la membrana interna se encuentra el espacio intermembrana. La membrana externa contiene 50% de lípidos en peso y una mezcla de enzimas que participan en actividades como oxidación de adrenalina, descomposición de triptófano y alargamiento de ácidos grasos, esta es una capa bastante permeable gracias a las porinas, proteínas que funcionan de canal no selectivo.

Membrana interna: Se encuentra dentro de la membrana externa y forma pliegues o invaginaciones denominadas crestas, es espacio dentro de las crestas es llamado matriz tiene un elevado contenido de proteínas hidrosolubles, Ribosomas (de menor tamaño que los encontrados en el RER) y moléculas de ADN, la membrana interna  es poco permeable a diferencia de la membrana externa, ya que, contiene menor grado de porinas.

Imagen tomada de Biología celular y molecular de Gerard Karp

Respiración Celular 

Imagen tomada de Biología celular y molecular de Gerard Karp

El núcleo

Imagen tomada de biología celular y molecular de Gerard Karp

El núcleo

Este es el organelo de resguardar la información genética de una célula (ADN), es decir, funciona como una sede principal o centro de mando. Fue descrito por primera vez en 1700 por Leeuwenhoeck; desde entonces se ha comprobado que

Estructura

Envoltura nuclear: La envoltura nuclear es la barrera entre dos de los principales compartimientos de la célula: el núcleo y el citoplasma, y los poros nucleares constituyen las puertas a través de la barrera. A diferencia de la membrana plasmática, que evita el paso de macromoléculas entre el citoplasma y el espacio extracelular, la envoltura nuclear es un punto de gran actividad para el movimiento de ARN y proteínas en ambas direcciones entre los compartimientos que separa. La duplicación y transcripción del material genético dentro del núcleo requiere la participación de numerosas proteínas que deben sintetizarse en el citoplasma y transportarse a través de la envoltura nuclear. A la inversa, los ARNm, ARNt y las subunidades ribosómicas elaboradas en el núcleo deben transportarse a través de la envoltura nuclear en la dirección opuesta.

Nucleolo: Esta estructura es la encargada de la síntesis de ARN ribosómico, debido a esto está formado de este ácido nucleíco en lugar de ADN del cual se encuentran desprovisto

Cromatina: Es el componente más abundante del núcleo, y está constituida por ADN unido principalmente a proteínas de tipo Histonas.

Imagen tomada de biología celular y molecular de Gerard Karp

            ADN: Es una doble Hélice de unos 2.5nm de anchura, cada cadena consiste en la repetición de un grupo formado por tres elementos: Bases: Adenina, Guanina, Citosina y Timina, Pentosa: Desoxirribosa, y Grupo fosfato. Cada base se une al carbono 1 de la pentosa. La unión Base + pentosa forma un Desoxinucleosido. (Es decir, hay cuatro desoxinucleosido: uno por cada base). La unión de un desoxinucleotido + un grupo fosfato forma un desoxinucleotido (Al igual que los Desoxinucleosidos, hay uno por cada base).La unión entre desoxinucleotidos para formar la hebra o cadena se realiza a través del grupo fosfato , que se une al carbono 3 de la desoxirribosa siguiente, de modo que fosfato que los carbonos 5 y 3 de las pentosa.Esto implica que cada cadena tiene un sentido o polaridad: en un extremo de la doble hélice queda el carbono 5 unido al fosfato, y en el otro extremo, queda libre, es decir el carbono. Cada región del ADN que produce una molécula de ARN funcional se denomina gen.

Imagen tomada de biología celular y molecular de Gerard Karp

Proteínas: La histonas son pequeñas proteínas con una proporción muy grande de aminoácidos cargados positivamente; En menor proporción hay otras proteínas, principalmente proteínas acidas del tipo fosfoproteínas, que son abundantes en la eucromatina. Otras proteínas que aparecen unidas al ADN son diversas enzimas como la ADNsintetasa, la nucleosido trisfosfatasa y la histona-acetilasa. En el núcleo existen también proteínas acidas no unidas ni al ADN ni al ARN, que se encuentran en el nuecleoplasma

Heterocromatina y Eucromatina: Los términos heterocromatina y eucromatina fueron propuestos por Heitz en 1928 para referirse a segmentos de cromosomas mitóticos que se teñían diferentes

La heterocromatina es la que se encuentra enrollada en términos adecuados seria condensada, es decir, unida al ADN y sin actividad para la transcripción de este, a consecuencia de las proteínas que dejan inaccesible a los genes. La eucromatina a diferencia de la heterocromatina se encuentra desenrollada y es activa para transcripción esta constituye un 10% de la cromatina total y la heterocromatina el 90% restante.

            Cromosomas: Al iniciarse la mitosis, el núcleo pierde l configuración característica de la interfase: desaparecen la envoltura nuclear y el nucléolo,  y los cromosomas no distinguibles que forman la cromatina interfásica, se configuran en cromosomas individualizados.

El numero de cromosomas que se forman en la mitosis depende de la especie y es muy variable de una especie a otra. El tamaño de los cromosomas es también muy variable, con una longitud  de 4 a 10 µm. El cromosoma típico se observa en la metafase.

Cada cromosoma presenta dos cromatidas exactamente iguales, unidas por el centrómero, que contiene el cinetócoro. Este último es la porción del centrómero donde conectan los microtúbulos del huso mitótico. Cada cromatida está constituida por dos brazos, de igual o diferente longitud; a veces un brazo es casi inexistente. Los brazos no representan una unidad funcional sino morfológica, que facilita su clasificación

Fuente:

Biología Celular y molecular, 4º Edición de Gerard Karp

Citología e histología vegetal y animal (biología celular Vol. 1) 4º Edición Paniagua y col.

Digestión Celular

Lisosomas

Son orgánulos membranosos que contienen enzimas hidrolíticos (hidrolasas ácidas), la más característica es la fosfatasa ácida, También encontramos Lipasas (que digieren lípidos), Proteasas (que digieren proteínas), Nucleasas (que digieren ácidos nucleícos), y Glucosidasas (que digieren Glúcidos). Están presentes en todas las células, aunque su número varía en función de la actividad celular, siendo muy abundantes en las células fagocitarias. Los Lisosomas se originan en el complejo de Golgi o en el Retículo endoplasmático liso, las enzimas han sido previamente sintetizadas por los ribosomas del Retículo endoplasmático rugoso

En conjunto, las enzimas lisosómicas son capaces de hidrolizar prácticamente cualquier tipo de macromolécula biológica para convertirla en productos de bajo peso molecular que puedan ser transportados a través de la membrana lisosómica al interior del citoplasma.

Entre los Lisosomas encontramos:

Lisosomas primarios: Estos son lisosomas recién formados; Se presentan como vesículas de 0,3 - 1,5 mm de contenido homogéneo y denso

Lisosomas secundarios: Resultan de la unión de un lisosoma primario con otro tipo de vesículas. Su contenido es heterogéneo. Están implicados en procesos de digestión celular, exiten diversos tipos de estos lisosomas clasificados según la vesicula con la que se fusiona el lisosoma primario estas son:

• Fagolisosoma: lisosoma primario + Fagosoma (Vesícula formada por la fagocitosis)
• Endosoma: Lisosoma primario +  Endosoma (vesícula formada por endocitosis)
• Autofagolisosomas:  Lisosoma primario + autofagosoma ( vesícula contienen elementos celulares que van a ser digeridos y se originan frecuentemente a partir del Retículo endoplasmático)

El cuerpo residual: Es aquella vacuola  que contiene desechos no digeribles que en algunos casos se exocitan y en otros no.

Entre las funciones de los lisosomas encontramos:

Digestión intracelular

Autofagia: destrucción de los componentes celulares que ya no son necesarios; destrucción de las zonas lesionadas en la célula; interviene en el desarrollo (metamorfosis) y asegura así la nutrición celular en condiciones desfavorables.

Digestión extracelular

Peroxisomas

 Son orgánulos pequeños miden entre 0,2 – 1,7 mm, delimitados por una membrana sencilla, en los que ciertas bases nitrogenadas y otros compuestos son degradados por la célula, gracias a las más de 50  presentes en su interior como lo son: enzimas oxidativas (Oxidan por ejemplo ácido úrico, oxalacetatos, ácidos grasos, purinas, aminoácidos, etc.) y Catalasa. A diferencia de lo que ocurre en las mitocondrias, en estas oxidaciones no se genera ATP.los peroxisomas ayudan a la destoxicación de la célula por ello son más abundantes en el hígado. Estas estructuras fueron descubiertas en 1965 por Christian de Duve y sus colaboradores. Inicialmente recibieron el nombre de microcuerpos y están presentes en todas las células eucariotas; Se forman por gemación al desprenderse del retículo endoplasmático liso, aunque por sí mismos pueden abulatar cierta porción de su membrana produciendo nuevos peroxisomas sin derramar su contenido en el citoplasma.

Funciones

Los peroxisomas tienen un papel esencial en el metabolismo lipídico, en especial en el acortamiento de los ácidos grasos de cadena muy larga, para su completa oxidación en las mitocondrias, y en la oxidación de la cadena lateral del colesterol, necesaria para la síntesis de ácidos biliares; también interviene en la síntesis de glicerolípidos, ésteres lipídicos del glicerol (plasmógenos) e isoprenoides; también contienen enzimas que oxidan aminoácidos, ácido úrico y otros sustratos utilizando oxígeno molecular con formación de agua oxigenada

Glioxisomas: Son organelas exclusivas de las células eucariontes vegetales y se relacionan con el metabolismo de los triglicéridos. Poseen enzimas que se utilizan para transformar los lípidos contenidos en las semillas en hidratos de carbono por la vía del glioxilato.

(Es indispensable en semillas en germinación)

Proceso de digestión celular 

proceso de digestión celular:

Imagen tomada de biología celular y molecular de Gerard Karp

Adaptación de bacterias

La adaptación es la manera que tienen los organismos para asegurar la su supervivencia de su especie en ambientes que cambian continuamente sus características aquí les presento un cuadro con las adaptaciones que han provocado que muchas bacterias "primitivas" aun sigan en nuestro mundo 

Célula procariota

Bacterias:

Estructura

Membrana celular

Es la barrera crítica, que separa el interior de la célula del exterior, que excepto en el caso de las arqueobacterias, es como la de las células eucarioticas una bícapa (doble capa) de lípidos con proteínas, pero más fluida y permeable por no tener colesterol. Su dimensión es de 8nm aproximadamente. En las arqueobacterias los lípidos son únicos químicamente a diferencia de los lípidos de las eubacterias y los eucariotes, donde el enlace tipo ester es el que une a los lípidos de las arqueobacterias tienen enlaces ester entre el glicerol y las cadenas laterales hidrofobias. Además, en lugar de contener ácidos grasos, los lípidos de las arqueobacterias tienen cadenas laterales compuestas de glúcido de cadena ramificada isopreno

Pared celular

Eubacterias: Estas estructuras funcionan para resistir las presiones de solutos y sirven para dar forma y rigidez a la cella. Las bacterias se pueden dividir en dos grupos importantes; Gram positivas y Gram negativas la capa rígida en ambas es muy similar formada por péptido glucanos, es una delgada lamina compuesta de dos derivados de carbohidrato, la N-acettilglucosamina y el acido N-acetilmuramínico, asi como un pequeño grupo de aminoácidos que constan funamentalmente de L- Alanina, D- Alanina, D Accido glutamico y ya sea Lisina o Acido diaminopimelico (DAP); la rigidez proviene del entrecruzamiento de los enlaces peptidicos; Las cadenas de N-acetilglucosamina y el acido N. acetilmuramínico se unen mediante enlace  β 1-4 que pueden ser rotos por la lisozima 

Gram positiva:

• Suele ser mucho mas gruesa de unos 150 a 800 Amstrong
• Algunas contienen polisacáridos
• Poseen una capa externa de lipopolisacaridos que reciben el nombre de ácidos teicoicos
• Los ácidos teicoicos contienen glicerofosfato o fosfato ribitol. Estos polioles están conectados mediante esteres fosfato y suelen ir unidos a otros azucares y a la D-Alanina
• A la Tinción de Gram se tiñen de color Rojo/Rosado

Gram Negativas

• Tiene un espesor aproximado de 1000 Amstrong
• La membrana externa tiene una concentración elevada de una proteína llamada "porina", que forma poros o conductos de difusion transmembrana que permiten el paso de pequeñas moléculas hidrofilas
• El espacio periplasmico contiene enzimas que existen fuera del citoplasma y las retiene de la membrana exterior
• A la tinción de Gram se colorean de Azul/morado

Arqueoacterias: A diferencia de las eubacterias no se ha encontrado diferencia entre Gram positiva y Gram negativa, ya que estas no poseen en su pared ácido muramico y D-aminoácidos. algunas especies (Methanobacterias) contiene un material parecido a peptidoglucano, conocido como pseudopeptidoglucano, repeticiones alternas de los aminoazucares n-acetilglucosamina y ácido N-acetiltalosaminuronico; todos los aminoácidos tienen la forma L (enlace β 1-3) resistente a la lisozima

Citoplasma

Esta prácticamente desprovisto  de estructuras membranosas, con excepción de los mesosomas; posee ribozomas que son pequeñas partículas compuestas de proteínas y ácidos ribonucleicos (ARN), son parte del aparato de traducción y la síntesis de las proteínas celulares se realiza sobre estas estructuras.

No tienen un verdadero núcleo  las funciones del núcleo las realiza una sola cadena de ácido desoxirribonucleico (ADN). Este ácido nucleico existe en estado mas o menos libre dentro de la célula.  Así decimos que el procarionte tiene una región nuclear (el sitio donde se encuentra el ADN), algunas veces llamado nucleoide en vez de núcleo. por analogía con el eucarionte, la molécula de ADN del procarionte recibe el nombre de cromosoma, es principalmente una molécula desnuda, que forma un circulo cerrado por enlace covalentes, se pliega y se enrolla para caber en el interior de la célula bacteriana

Flagelos y motilidad

• los flagelos bacterianos: Son apéndices largos y delgados libres por uno de sus extremos y unidos a la célula por el otro

a.- Atricas: son las bacterias desprovistas de Flagelos

b.- Monotricas: las que poseen un solo flagelo en un extremo
c.- Lofotricas: Las que exhiben un grupo de flagelos en un extremo

d.- Peritricas : Con flagelos en toda la superficie celular

Estructura Flagelar: Los flagelos no tiene una forma recta sino helicoidal; están compuestos de subunidades de una proteína denominada Flagelina y es de alguna manera excepcional: es baja la cantidad de aminoácidos aromáticos que contienen azufre en comparación con la mayoría de las proteínas celulares, mientras que son mas abundantes los ácidos aspartico y glutamico

Gancho:  región mas ancha en la base 

Cuerpo basal: estructura compleja que participa en la conexión del aparato flagelar con la envoltura celular

El cuerpo basal consiste en un pequeño bastón central que pasa a través de un sistema de anillos. En una bacteria Gram negativa el ar externo de anillos esta asociado con e lipopolisacarido y peptidoglucano de la pared celular, Y el par de anillos esta localizado dentro o justamente por encima de la membrana plasmática. En las bacterias Gram positiva que carecen de la capa externa de lipopolisacaridos únicamente esta presente el par interno de anillo. 

Es muy posible que el movimiento de rotación del flagelo sea provocado por el cuerpo basal, que actúa de alguna manera como un motor ; También es posible que os dos anillos internos localizados en la membrana giren en relación uno con otros de manera que un de los anillos pueda ser considerado como el rotor y el otro como el estator.

Cada flagelo individual es realmente una estructura rígida  que no se flexiona, sino que se mueve por rotación, como una propela 

Vesículas Gasíferas

varios organismos procarioticos que viven Flotando en lagos y mares producen vesículas gasíferas, lo que les proporciona flotabilidad 

Las vesículas gasíferas son estructuras en forma de huso, huecas pero rígidas, de longitudes y diámetros variables, las membranas de las vesículas gasíferas son una excepción a la regla de que las membranas están compuestas de bicapas lipídicas  La membrana de loa vesícula de gas esta compuesta solo por proteínas y consta de subunidades proteicas repetidas que se alinean formando una estructura rígida  la membrana de la vesícula gasífera es impermeable al agua y a los solutos presente como una estructura llena de gas rodeada por los constituyentes de citoplasma

Fimbrias y pelos

Son estructuras algunas veces semejantes a los flagelos pero no participan en la motilidad 

• Fimbrias: Son considerablemente mas cortas que los flagelos y mas abundantes, no todos los organismos tienen fimbrias y la capacidad para producirlas es un carácter hereditario. No se conocen con certeza las funciones de las fimbrias, pero existen evidencias de que permite a los organismos adherirse a superficies inertes y formar una película o residuo sobre la superficie de los líquidos 
• Pelos: Son estructuralmente semejantes a las fimbrias pero suelen ser mas largos y tan solo uno o nos cuantos están presentes sobre la superficie celular. Existen datos suficientes para pensar que los pelos participan en el proceso de apareamiento de las bacterias, y significativamente a la adherencia de algunas bacterias patógenas a los tejidos humanos 

Glucocálix

La mayoría de los organismos procariontes secretan sobre sus superficies, sustancias densas o pegajosas que algunas veces pueden observarse usando tinciones negativas. Las capas de glucocálix desempeñan varias funciones un papel importante en la fijación de ciertos microorganismos patógenos; hay razón para creer que una capa de glucocálix juega algún papel en la resistencia a la desecación 

Quimiotaxis en bacterias

Es el movimiento que lleva a cabo un organismo para acercarse a una sustancias químicas o alejarse de ellas 

• Qumiotaxis positiva (movimiento atrayente): Se refiere a los movimientos para acercarse a dicha sustancia y se presenta cuando esta es benéfica para las células (ejemplo: nutrientes)
• Quimiotaxis negativa (movimiento repelente): Es el movimiento para alejarse de una sustancia que usualmente es perjudicial 

Se ha demostrado que las bacterias tienen quimiorreceptores específicos  que perciben la presencia de un compuesto, son proteínas situadas en la periferia de la célula y se unen específicamente a las sustancias químicas  en algunos casos, las mismas que participan en el transporte de dichas sustancias químicas al interior de la célula  Después del reconocimiento sensorial de un atrayente, una proteína transmite una señal excitante al motor flagelar, provocando su rotación en una dirección especifica, si la rotación del flagelo se hace en sentido contrario a las manecillas del reloj, la célula continua en movimiento. Cuanto mas largo sea el movimiento en dirección contraria a las manecillas del reloj mayor sera el recorrido 

Forma de las bacterias

• Cocos: Esférica o de forma oval (Diplococos "Dos"; Estreptococos "Cadena"; Estafilococos "agrupación"; Sarcinas "Cubo")
• Bacilo: Forma cilíndrica (Bastoncillo), Algunos bastoncillos son curvos, forman con frecuencia una espiral y se llaman espirilos
• Espiroquetas: Forma en Espiral 

Las TIC en biología molecular y celular

Las Tecnología  de la información y comunicación (TIC) son aquellos dispositivos, herramientas, equipos y componentes electrónicos, capaces de manipular información que soportan el desarrollo y crecimiento económico de cualquier organización (Thompson y Strickland, 2004); aunque las TIC`s y su empleo llevan más de dos décadas de su surgimiento, en nuestro país y en nuestra educación no son tan frecuentes siendo estas tan necesarias en la ayuda de los participantes, tanto profesores como alumnos, a superar esas barreras de tiempo y distancia, obstáculos de esta sociedad tan avanzada que requiere un cambio y un nuevo refrescamiento en el proceso de enseñanza-aprendizaje; Porter (2000) sostiene, que no es importante por sí mismo el uso de las TIC`s, pero es fundamental si afecta la ventaja competitiva y la estructura del sector donde opera.

La educación no solo debería estar orientada a consolidar un conocimiento meramente académico, científico o de una disciplina específica, ya que, la sociedad actual se encuentra en una constante aceleración de su ritmo y deben cubrirse otras necesidades; Para Osorio (2002), una sociedad transformada por las ciencias y la tecnología requiere que los ciudadanos mejoren sus saberes científicos y técnicos y puedan satisfacer sus necesidad de diversa índole, sean estos profesionales, utilitarios, democráticos, operativos, incluso metafísicos y lúdicos, por otra parte, para Maldonado (2007)  “La información y la tecnología para un individuo o sociedad que está en constante cambio  y que requiere de un alto poder de adaptación,  será un factor que le permitirá acceder a una  perspectiva de futuro, a un posicionamiento  claro de cuáles son sus realidades y cuáles serían las mejores decisiones a tomar”.

Estas mejoras en el proceso de enseñanza-aprendizaje no serán posibles a menos que se realicen dentro de un contexto de inclusión social, es decir, logrando (o intentando) que todos sus participantes tengan las mismas oportunidades. Cuesta (1998), plantea, que no se pueden adoptar todos los nuevos avances tecnológicos, sin antes considerar los posibles efectos colaterales que se producirán en el entorno político, económico, social, educativo, cultural y ambiental, así como también en los diferentes niveles geográficos; local, nacional e internacional.

Y aunque estas maravillas tecnológicas nos proporcionan un mundo de inclusión recortes, de distancias, saltos de tiempo, intercambio de ideas entre personas de disciplinas y regiones o países diferentes, no todos estamos acostumbrados a las TIC porque aunque muchos y me incluyo nos creemos unos eruditos en cuanto tecnologías se refiere por que usamos facebook, twitter y páginas de información cotidianas no las usamos verdaderamente para generar conocimiento eficiente en nuestra formación profesional, y es que aunque  en mi caso especifico soluciona estos casos de falta de preparación en una materia por causas de los paros bien sea de transporte , obreros o profesores continuando así el circulo vicioso de deficiencia de la enseñanza en el aula o tradicional, pero por otra parte la enseñanza virtual también tiene deficiencias puesto que esta falta de conocimiento de las tecnologías, la dependencia de un sistema que por lluvia se puede caer la hace no tan perfecta y además que no hay ese contacto con el compañero de aprendizaje nos obliga a fusionar los dos tipos de aprendizajes y lo mejor sería un tipo de enseñanza mezclada (semipresencial)