Cap I – Introducción a la Celula:

Biol 431 – Celular - Molecular
Cap I – Introducción a la Celula: (Alberts)
Esto mas bien es un repaso para ustedes o debe serlo, asi que yo pregunto y contestamos todos y discutimos las figuras y ese es el patrón del
curso.
Definición de la vida: es mas fácil describirla que definirla. Cuales son las propiedades que la caracterizan? Que distinguen una cosa viva de una no
viva?
Células: la unidad estructural y funcional básica de la vida. Unidades pequeñas, encerradas en membrana, llenas de una solución acuosa de
sustancias quimicas concentrada y dotada de una extraordinaria habilidad para crear copias de si misma, creciendo y dividiendose en dos. Cuando
estan agrupadas: realizan funciones especializadas y coordinadas por un sistema intrincado de comunicación.
Volviendo a: Unidad estructural y funcional básica de la vida: - si queremos contestar las preguntas sobre la vida y como esta funciona... debemos
mirar a la Biologia celular
Cuales preguntas: origen, desarrollo, diferencias, enfermedades, envejecimientoy muerte:
Unidad y diversidad de Células:
Las preguntas son: Que tienen en común las celulas de las distintas especies? En que difieren?
Figura 1-1
Tamaño: - Micrometros a Milimetros (10-6  10-3) 1000 veces!
Formas y funciones:
Nervio – red 10,000 veces mas largo que ancho;
Paramecio: cilios
Vegetales: celulosa
Bdellovibrio: flagelo
Neutrofilo o macrofago: fagocitosis
Pared Celular vs Membrana celular
Requisitos Quimicos:
oxigeno, para unas bueno otras es toxico, sol, agua, minerales, mezcla compleja de moleculas
producen cosas distintas: hormonas, almidon, grasas, pigmentos,
Funcionan como:
motores, hornos, generadores electricos
Algunas se diferencian de tal forma que pueden dejar descendencia, otras solo para esa funcion.
La química básica de la Célula: Comun o similar en todas las celular vivas
Antes los libros definian o describian la vida a base de terminos abstractos relacionados a crecimiento y reproduccion.
Hoy gracias a la Bioquimica y la Biologia Molecular:
Se sabe que aunque luzcan similares en el exterior son fundamentalmente iguales en el interior.
Genes: instrucciones genéticas en todas las cosas vivas. El mismo codigo, los mismos building blocks, la misma maquinaria para duplicar, e
interpretar la información, y para reproducirse
Nucleotidos; los mismos 4 para formar los polimeros de DNA
EL MISMO DOGMA CENTRAL: Figura 1-2
DNAtranscripción - RNA traducción Proteinas
Proteinas: moleculas efectoras: dominan la conducta o comportamiento de las celulas; sostén, cataliticos, motores moleculares,
aminoácidos, el mismo set de 20
Figura 1-3: Todas las cosas vivas, compuestas de celulas, se han originado a partir de la misma maquinaria basica.
Porque un Virus NO se puede o debe considerar una particula viva?
Evolucionaron todas las celulas presentes hoy de un ancestro común? Mecanismos
Si nos dejamos llevar por el hecho de que las células hijas se parecen a los padres....
Mutaciones... la copia no es perfecta, cambios en el DNA o en las intrucciones – peor, mejor, igual
Selección natural: lucha por la supervivencia, elimina la 1ra, escoje la 2da, tolera la 3ra; los genes en la proxima generacion son los que
mejor puedan sobrevivir..
Evolucion: patrones de cambios y selección aplicados por millones de años; proceso por el cual las cosas vivas se van modificando y
adaptandose gradualmente al ambiente de forma cada vez mas sofisticada
o
Su explicacóin mas apelativa: todas las celulas actuales han heredado todas sus instrucciones geneticas de un ancestro comun
y por eso es que se parecen tanto entre si..
o
Creacionismo? Como explica este parecido?
Genes – Instrucciones – Forma – Funcion – Comportamiento
Genoma: la biblioteca completa de informacion e instrucciones geneticas en su DNA, provee el programa genetico para que la celula funcione,
crezca, y se desarrolle, esto le da el rol diferencial a cada celula.
Diferenciacion – especializacion,
expresión diferencial del genoma...
ASIGNAR ESTA PARTE AL GRUPO PARA DISCUTIRLA EN LA TARDE DEL JUEVES EN EL LAB!! DIVIDIR LOS MICROSCOPIOS EN 4
GRUPOS (Figs1.5 – 1.9)
Microscopia – Pag 5 - 11
-
luz vs electronicos
incidencia sobre la biologia celular, Schwann y Schleiden, etc
luz, fluorescencia, confocal, TEM, SEM,
sistema metrico fig 1-6.
Que se ve en un microscopio: Fig 1-5, 6 8 , 9
matriz extracelular – sustancia donde se puede encontrar sumergido los organelos
tamano celuar 5-20 um diametro
signos de vida, division celular
núcleo, citoplasma
0.2 nm – resolución de luz visible
nanometros, fijar, teñir, seccionar, etc
Procariotes vs eucariotes: Presencia o ausencia de núcleo
Celula Procariota Fig 1-10
bacterias las mas simples estructuralmente
no organelos, no nucleo
cocos, bacilos, spirilos
pared celular, membrana celular, citoplasma y DNA, (Fig 1-11 – Interior celular desorganizado E coli.
reproduccion rapida (20 min)
gran diversidad, aerobicos, anaerobicos o rangos de temp, sales, fuentes de alimentos y hasta sustancias inorganicas para alimentos
o
mitocondria y cloroplastos
o
fotosinteticos Fig 1-12
o
quimiosintéticos Fig 1-13.
Célula Eucariota 1-14, 15,16,17
mas gdes y complejas
algunas independientes unicelularesy otras en grupos multicelulares
núcleo, membrana nuclear, cromosomas, mitochondria17,18, (simbiosis)19 ATP, respiracion celular, oxigeno como veneno
Cloroplastos20-21,clorofila, - atrapar la luz y usarla para fabricar moleculas ricas en energia
Producen oxígeno como by product: Usan los productos en sus mitocondrias en presencia de oxigeno,,
Fabrican ambas cosas, azucar y el oxigeno
Compartamentalizacion celular: ER1-22, Golgi1-23, Lisosomas,24 Peroxisomas, vesiculas, endocitosis y exocitosis25,
Citosol:26, lo que queda luego de quitar la membrana celular y todos los organelos membranosos. Moleculas, concentradas forman
solucion tipo Gel, donde ocurren las reacciones quimicas ej sintesis de prot 1-8 b y 1-22 b
Citoesqueleto 27– responsable de los movimientos dirigidos en la celula 1-27
o
28Unico de eucariotes, filamentos cris crossed anclado en la membrana o que sale del centro del citoplasma
o
Actina, microtúbulos, intermedios
o
Sistema de motores, sogas, que cambia formas, y dirige y guia movimientos
Citoplasma dinámico – movimiento por citoesqueleto, filamentos se forman y deforman, pistas de organelos, proteinas libres
Organelos libres
Tabla 1-1 Panel 1-2 – Landmarks y Comparacion entre pro, eu, veg
Como se originan las celulas eucariotes? 1.29 Depredadores?1.30 – Didinium Protozoarios 1.31
Organismos modelo – organismos que son mas convenientes para estudiar que otros en un laboratorio o en investigaciones experimentales
reproduccion
anatomia
transparente
manipulacion genética
E. coli: Fig 1-11:- bacilo, intestinal de humanos, crece en medio de labs, adaptable, reproduce rapido
DNA circular simple, DS, 4.6 millones bp, 4,300 proteinas- Replicacion y Decodificacion.
Sacharomyces cerevisiae: Fig 1-32: Levadura de cervesero – eucariota
modelo minimo, hongo unicelular, supuestamente igual de cerca de plantas que de animales
pared celular rigida, inmobil, mitocondria no cloroplasto
reproduccion rapida si hay nutrientes
mas DNA que E coli
simple pero con todas las task de eucariotes complejos
Estudios de Ciclo celular de mitosis – Mecanismo conservado?
o
Complementacion con humanos
Arabidopsis thaliana:
para estudiar origen y biologia celular de plantas, small weed, flores, crece indoor, produce miles en 10semanas
genoma de 110 millones bp secuenciada
Gusano:, Mosca, Raton, Homo sapiens:
Animales eucariotes multicelulares
Drosophila: la mayoria de los organismos multicelulares son insectos
Fundamento de genetica clasica, - genes son la unidad de la herencia, en cromosomas
Desarrollo de huevo a adulto, etapas, expresino diferencial del genoma , partes del cuerpo, conducta etc
185 millones bp, 13,000 genes
contraparte en humanos y en enfermedades
Caenorhabditis elegans: nematodo
959 celulas, como un reloj,
se conocen todos los pasos de cómo ocurre ese desarrollo desde huevo, divisiones, movimientos
97 millons bp
19,000 genes
secuenciado
70% homologia en proteinas con humanos
como ocurren las cosas: Apoptosis
Mamiferos
Ratones: genetica, desarrollo, inmunologia,
Cruces disenados con mutantes
Con genes quimeras
Etc
Humanos
interes medico
mucha mutaciones conocidas y estudiadas
Etica
Genoma comparado: revela herencia comun de la vida
cambios evolutivos a nivel molecular son muy lentos, por eso hay tanta cosa conservada en los actuales de 3 billones de anos
esto provee base par estudiar a nivel molecular los fundamentos de la vida
analisis de secuencias genomicas
homologia: genes con secuencias comunes es probable qu evengan de el mismo ancestro
How We Know: Pag 30-31
Todas las celulas son iguales en su interior, instrucciones geneticas, DNA , expresion proteinas, fenotipo
Pero realmente cuan similares son? Seran intercambiables sus partes? Enzimas, maquinaria que copia el DNA?
Funciones?
Observaciones: Ciclo celular: division celular y reproduccion
o Mutaciones en el ciclo celular? Letales o sobreviven? Permiten estudiar y descubrir
o Como conseguir colonias, muchas celulas para estudiar si la mutacion es letal?
o Temp sensitive mutants: = mutaciones condicionales  cdc genes
Hipotesis: Aplicación de las TSM: ver si proteinas de un organismo pueden funcionar intercambiablemente en otro. Curar a otro?
Yeast: Saccharomyces cerevisiae vs S pombe
Difieren en algo? Su estilo de division celular, pero ambas deben replicar su DNA y dividirlo entre dos celulas
Objetivo: para establecer si las proteinas que controlan el proceso en estas especies son funcionalmente equivalentes
determinar si las mutantes de pombe podian ser rescatadas por las de cerevisiae
Metodo: comenzar con una pombe TSM que no podia dividirse a 35 C: mutantes en cdc2
se introduce un pedazo de DNA preparado a partir de cerevisiae
incuban a 35,
Resultados: algunas celulas crecen y se dividen formando colonias: curadas
recibieron un pedazo de DNA del gen cdc28, anteriormente estudiado y conocida su funcion” lo mismo que cdc2 en pombe
Pero como son del mismo genero pues el resultado podria hasta esperarse no sorprende tanto: levadura por levadura
Lo hacen con un pedazo de DNA de humanos: CDC2 tambien las rescato.
No solo las rescatan el gen de humano sino que es del mismo tamano y bien similar en su secuencia de AA
CDC2 63% homologo con cdc2 y 58% con cdc28
Discusion: Conclusion 1: muestran que proteinas de distintos organismos pueden ser funcionalmente intercambiables, de hecho
las que participan en este proceso son tan importantes que han sido conservadas sin cambios por mas de 1 billon de anios en
eucariotes... (si pepe)
Ademas resalta el hecho de que el rescate no fue por la transferencia de una proteina, sino de un segmento de DNA con la
secuencia lo que quiere decir que la maquinaria de la levadura es capaz de leer y entender y reescribir las intrucciones por via de
su maquinaria molecular, la que sin duda es similar de celula a celula y de organismo en organismo.
Conclusion 2: La levadura esta equipada para interpretar las instrucciones, y usar la informacion para dirigir sintesis de proteinas
humanas funcionales.
Confocal: fluorescencia; imágenes enfocadas a distintos planos de un especimen, de muchas imágenes 2D (en cada plano) sale una
3D con todos los planos juntos.