La biología molecular es la ciencia de comprender la naturaleza, los fenómenos de la vida, mediante el estudio de objetos biológicos a nivel molecular.
Una característica distintiva de MB es el estudio de los fenómenos de la vida en organismos no vivos o primitivos, estudia las membranas celulares, virus, bacteriófagos, la estructura y funciones de los biopolímeros (proteínas, grasas, ácidos nucleicos). La biología molecular tiene unos 50 años y se basa en las fronteras de la bioquímica, la biofísica y la fisiología. La MB se fundó en abril de 1953, cuando Crick y Watson escribieron un artículo en la revista Nature proponiendo una molécula de ADN espacial. La base para la construcción de este modelo fue el trabajo sobre análisis estructural de rayos X en el que participaron Wilkinson y Franklin.
Genética médica: estudia el papel de la herencia y la aparición de enfermedades.
Las enfermedades hereditarias son enfermedades causadas por mutaciones dañinas en el aparato hereditario de las células (en gametos y cigotos).
Historia del desarrollo de la biología molecular. Logros principales.
El término "MB" fue introducido por primera vez por W. Astbury, quien descubrió la relación entre la estructura molecular y las propiedades de las proteínas fibrosas. Los científicos lo aplicaron aún más en 1945, pero como ciencia comenzó a desarrollarse en 1953 con el descubrimiento de Watson y Crick de un modelo de la molécula de ADN en las células de los organismos vivos.
Principales etapas en el desarrollo de la biología molecular.
1. Primer periodo 1935-1944
Max Delbrück y Salvador Luria estudiaron bacterias y virus
En 1940, George Beadle y Edward Tatum formularon la hipótesis de “un gen, una enzima”. Pero todavía no sabían qué era un gen en términos físicos y químicos. Aquí es donde se encuentran la física, la química y la biología.
2. Segundo periodo 1944-1953
Se ha demostrado el papel genético del ADN. En 1953 apareció el modelo de doble hélice del ADN, por el que sus creadores James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins recibieron el Premio Nobel.
3. Período dogmático 1953-1962
El dogma central de la biología molecular se formula:
La transferencia de información genética se produce en la dirección ADN → ARN → proteína.
En 1962 se descifró el código genético.
4. Período académico desde 1962 hasta la actualidad, en la que desde 1974 existen Subperíodo de ingeniería genética.
Grandes descubrimientos
1944 Evidencia del papel genético del ADN. Oswald Avery, Colin McLeod, McLean McCarthy.
1953 Estableciendo la estructura del ADN. James Watson, Francis Crick.
1961 Descubrimiento de la regulación genética de la síntesis de enzimas. André Lvov, Francois Jacob, Jacques Monod.
1962 Decodificando el código genético. Marshall Nirnberg, Heinrich Mattei, Severo Ochoa.
1967 Síntesis in vitro de ADN biológicamente activo. Arthur Kornberg (líder informal de biología molecular).
1970 Síntesis química de genes. Gobind del Corán.
1970 Descubrimiento de la enzima transcriptasa inversa y el fenómeno de la transcripción inversa. Howard Temin, David Baltimore, Renato Dulbecco.
1978 Descubrimiento del empalme. Felipe Sharp.
mil novecientos ochenta y dos Descubrimiento del autosplicing. ThomasCheck.
Microscopio y su estructura. Microscopía
Partes principales del microscopio:
Mecánica: trípode, escenario, tubo, revólver y tornillos micro y macro.
Óptico: ocular, lentes
Iluminación: espejo, condensador (para distribución de luz), diafragma
Microscopía: estudio de orgánulos celulares, movimiento del citoplasma.
Técnica de microscopía:
Coloque el microscopio en posición de trabajo.
Mirando a través de un microscopio, logre un campo de visión brillante usando un espejo.
Coloque la muestra en el escenario, alineando la lente con el orificio en el centro del escenario.
Usando un macrotornillo, baje el tubo a una distancia de unos pocos milímetros de la muestra.
Mirando a través del microscopio, levante hasta que aparezca una imagen clara del objeto.
Centre el objeto, ajuste el microscopio a gran aumento, reemplazando la lente, logre una imagen clara
Dibuja el objeto que se está estudiando.
La célula es la unidad elemental de los seres vivos.
Citología- ciencia celular.
Una célula es una unidad de seres vivos, gracias a los organismos incrustados en la célula, en ella se produce el metabolismo, el uso de la información biológica y la manifestación de las propiedades de herencia y variabilidad.
Teoría celular. Tipos de organización celular
1839 Schwann formuló la teoría celular, que más tarde fue complementada por Schleidon, Virchow y los científicos modernos.
Posición:
La vida en su aspecto genético estructural y funcional la proporciona sólo la célula. La célula es la fuente original de vida.
Una célula surge sólo como resultado de la división de una célula madre anterior. Las células almacenan información biológica, la transmiten de generación en generación, la almacenan y la transfieren.
Energía. Convierte la energía en trabajo, regula el metabolismo.
La unidad estructural y funcional del cuerpo es la célula.
Tipos de organización celular:
Procariotas: no nucleares (bacterias, algas verdiazules)
Eucariotas: tienen núcleo (hongos, plantas y animales)
Estructura celular
Estructura molecular y componentes principales de una célula.
Pared celular - Concha dura, compuesto por polisacáridos, celulosa. Función protectora.
vacuola-una cavidad en el citoplasma rodeada por una capa separada de membrana y llena de savia celular. Stock de vitaminas, minerales. materia orgánica
Puentes citoplasmáticos- plasmodesmos - áreas membrana celular, al carecer de pared celular, sirven para el contacto con las células vecinas, asegurando así el intercambio de sustancias entre ellas.
plastidios- coloración, fotosíntesis, suministro de nutrientes.
Citoplasma-medio para orgánulos celulares, una solución coloidal de proteínas, grasas y ácidos nucleicos. Movimiento de organelos celulares.
Centro- Tiene membrana nuclear y poros a través de los cuales se produce el metabolismo. Almacena información hereditaria. Función: división celular
mitocondrias- orgánulos de doble membrana - tienen crestas en la membrana interna. Función: respiración, centro energético.
EPS – suave- síntesis de proteínas, áspero (granular)- grasas y carbohidratos,
Lisosomas – función – autólisis
aparato de Golgi- formación de lisosomas, orgánulos celulares; un sistema de túbulos, vesículas y “cisternas” delimitados por membranas.
Ubicado en el citoplasma de la célula. Participa en procesos metabólicos, proporcionando transporte de sustancias desde ambiente en el citoplasma y entre estructuras intracelulares individuales.
Cilios- Excrecencias celulares delgadas, parecidas a hilos y cerdas, capaces de moverse. Característica de los ciliados, gusanos de pestañas, en vertebrados y humanos - para células epiteliales tracto respiratorio, oviductos, útero.
flagelos- excrecencias de células citoplasmáticas móviles, filamentosas, características de muchas bacterias, todos los flagelados, zoosporas y espermatozoides de animales y plantas. Se utiliza para el movimiento en un ambiente líquido.
microtúbulos– estructuras intracelulares proteicas que forman el citoesqueleto. Son cilindros huecos con un diámetro de 25 nm. Los microtúbulos desempeñan un papel en las células. componentes estructurales y están involucrados en muchos procesos celulares, incluida la mitosis, la citocinesis y el transporte vesicular.
Microfilamentos(MF): hilos que consisten en moléculas de proteínas y están presentes en el citoplasma de todas las células eucariotas. Tienen un diámetro de unos 6-8 nm.
cromosomas – elementos estructurales Nucleo celular que contiene ADN, que contiene la información hereditaria del organismo.
Ardillas
- por composición: simple (solo aminoácidos), complejo (además de aminoácidos, otros compuestos orgánicos
Características de la organización espacial de las proteínas.
Estructura primaria de la proteína - Es una cadena lineal de aminoácidos dispuestos en una secuencia específica y conectados por enlaces peptídicos.
Estructura secundaria de la proteína – El nivel más bajo de organización espacial de una proteína. Fragmentos de la estructura espacial de un biopolímero que tiene una estructura periódica de la cadena principal del polímero.
α - espiral - La columna vertebral de la cadena peptídica se retuerce espiral- De modo que los radicales de aminoácidos miran hacia afuera de la hélice.
β – hélice- Las columnas vertebrales de las cadenas peptídicas no están retorcidas, sino que tienen una configuración plegada en zigzag.
La estructura está determinada por la estructura primaria de la proteína. Sostenido por enlaces de hidrógeno
Estructura terciaria de la proteína.– formación de un glóbulo proteico de enlaces entre radicales de aminoácidos. Disposición espacial completa de toda la cadena polipeptídica, incluida la disposición de los radicales laterales. Enlaces disulfuro, iónicos, de hidrógeno, hidrófobos. Adquisición de una función de actividad por una proteína.
Movilidad de estructuras- la forma más importante de cambiar la actividad biológica.
Estructura de la proteína cuaternaria consta de varias subunidades, la unión de las subunidades sólo puede ocurrir después de la formación de la estructura terciaria. Ejemplo: hemoglobina, inmunoglobulina.
Factores que determinan la estructura espacial de las proteínas.
La información sobre la estructura terciaria reside en su estructura primaria, es decir, la secuencia de aminoácidos de la cadena peptídica. La formación de la estructura terciaria de la proteína se produce de forma independiente.
La estructura cuaternaria está formada por:
Ligandos- influir en la estructura de la proteína, estabilizar, cambiar la estructura terciaria, unir glóbulos, asegurar la movilidad de las subunidades de proteínas
Chaperones- asegurar el plegamiento correcto de las proteínas recién formadas, el control del replegamiento y la participación en el transporte de proteínas intracelulares.
Hay ligandos que cambian la estructura triple.
Funciones:
construcción (caroteno, colágeno), directamente involucrado en la construcción de membranas y citoesqueleto
transporte (hemoglobina, ATPasa)
motor (actina y miosina),
energía,
protector (inmunoglobulina, interferón),
regulador (insulina, histonas, represores),
receptor (rodopsina, receptor de helina),
catalítico (ribonucleasa, ADN, ARN polimerasa)
enzimático. Todas las enzimas son proteínas.
Propiedades:
1. diferente solubilidad en agua. Las proteínas solubles forman soluciones coloidales. 2. Hidrólisis- bajo la influencia de soluciones de ácidos minerales o enzimas, se destruye la estructura primaria de la proteína y se forma una mezcla de aminoácidos. 3. Desnaturalización- pérdida de una molécula de proteína, organización estructural (del latín Denature - perder propiedades naturales)
La desnaturalización se produce bajo la influencia de: - alta temperatura - soluciones de ácidos, álcalis y soluciones salinas concentradas - soluciones de sales de metales pesados - algunas sustancias orgánicas (formaldehído, fenol) - radiación radiactiva
Deshidración
Cambio en el ambiente del pH.
Renaturalización - restauración de la estructura de la proteína hasta que se destruye la estructura primaria de la molécula y se restablecen las condiciones ambientales normales.
Etapas de formación:
Transcripción-reescribir información del ADN, sobre la estructura de las proteínas, en ARNm.
Transmisión- formación de la estructura proteica primaria, síntesis de polipéptidos (citoplasma de ribosomas)
Plegable – plegamiento de una cadena peptídica en una estructura espacial
Modificación - adición de componentes de carbohidratos, oxidación de ciertos residuos de aminoácidos (para proteínas complejas)
estructura del ADN
El ADN es la base química de los genes en la que se concentra la información hereditaria de un organismo.
Basado en la química. La estructura de los ácidos nucleicos se basa en un principio general:
Ácidos nucleicos– el sustrato material de la herencia y la variabilidad, biopolímeros de información que codifican un conjunto individual de programas genéticos. Consisten en nucleótidos (nucleótidos de ADN, nucleótidos de ARN): biopolímeros, monómeros, que son nucleótidos (descubiertos en 1868 por Miescher) Un nucleótido consta de: 1) una base nitrogenada; 2) azúcar; 3) residuo de ácido fosfórico.
Características de la organización estructural del ADN:
Una molécula de ADN tiene: A) estructura primaria - una cadena de polinucleótidos que tiene 2 extremos. Comience 5" y termine 3". El polinucleótido se forma debido a enlace diéster de fósforo B) estructura secundaria: 2 cadenas de polinucleótidos complementarias y antiparalelas conectadas por enlaces de hidrógeno; EN) estructura terciaria del ADN: Una espiral tridimensional de una molécula de ADN, que consta de 2 cadenas retorcidas alrededor de su propio eje.
Diámetro de la hélice 2 nm Longitud del paso 3,4 nm Cada vuelta contiene 10 pares de nucleótidos
Propiedades y funciones del ADN.
Las moléculas incluyen 2 cadenas de polinucleótidos conectadas entre sí de cierta manera. Adenina – Timina - doble enlace de hidrógenoGuanina – Citosina - triple enlace de hidrógeno
A, G - purina - un anillo de benceno
T,C - transcobre - dos anillos de benceno.¡Muy importante!
Combinación de 2 cadenas de polinucleótidos en una molécula de ADN: antiparalelismo cadenas de polinucleótidos. El extremo de 5" de una cadena está conectado al extremo de 3" de la otra
La composición de los nucleótidos en el ADN obedece a las reglas de Chargaff: complementariedad de las cadenas de doble hélice.
Existe en dos formas: forma B de hélice derecha, forma Z de hélice zurda, forma B de ADN principalmente natural.
Labilidad: permite transformaciones conformacionales (de forma B a forma Z bajo ciertas condiciones)
Propiedades del ADN:
La replicación (autoduplicación) se produce mediante un método semiconservativo.
Reparación (restauración)
Función: almacenamiento y transmisión de información hereditaria
Características de la estructura del ADN mitocondrial.
La información hereditaria en una célula eucariota se localiza principalmente en el núcleo en un 99,5%, a esto se le llama información genética nuclear. La otra parte del ADN, un 0,5%, se sitúa en el citoplasma, en las mitocondrias.
Gracias al ADN mitocondrial se sintetizan proteínas mitocondriales, que pueden ser fuente de enfermedades hereditarias debido a mutaciones en el ADN mitocondrial.
ADN mitocondrial no asociado con proteínas (“desnudo”), adherido a la membrana interna de la mitocondria y transporta información sobre la estructura de aproximadamente 30 proteínas. Para construir una mitocondria, se requieren muchas más proteínas, por lo que la información sobre la mayoría de las proteínas mitocondriales está contenida en el ADN nuclear y estas proteínas se sintetizan en el citoplasma de la célula. Las mitocondrias son capaces de reproducirse de forma autónoma dividiéndose en dos con la ayuda del ADN. Entre las membranas externa e interna hay un depósito de protones donde se acumula H+.
Las principales formas de transmitir información hereditaria.
Información hereditaria – almacenados en moléculas de ADN.
Información hereditaria- Estas son instrucciones para el desarrollo y función normal de la célula. El papel del mediador La transmisión de información hereditaria se realiza mediante ARN., gracias al ARN La información hereditaria se transfiere del núcleo al citoplasma y se implementa en forma de una proteína específica.
Replicación del ADN. Etapas de replicación
Replicación - pasa de forma semiconservadora. Para la replicación de la cadena de ADN materno, las cadenas deben separarse entre sí; cada cadena separada se convierte en una plantilla (matriz), en la que se sintetizarán cadenas complementarias de moléculas de ADN hijas.
Después de cada división de la célula madre y replicación de su ADN, las células hijas contienen una molécula de ADN que consta de la cadena madre y la cadena hija recién sintetizada.
Para que se produzca la replicación, las moléculas de ADN tienen las llamadas regiones de origen ori, que incluyen una secuencia que consta de 300 pares de nucleótidos, reconocida por proteínas específicas.
La doble hélice del ADN en estas regiones se divide en 2 hebras, se forman 2 horquillas de replicación, que se mueven en direcciones opuestas desde la región ori, y entre las horquillas de replicación se forma una estructura llamada ojo de replicación.
Usando una enzima Las helicasas rompen los enlaces de hidrógeno. y doble hélice de ADN se deshace en el origen de la replicación - punto ori.
Las hebras individuales de ADN resultantes están unidas por medios especiales. proteínas desestabilizadoras, cual estirar los marcos Hebras de ADN, haciéndolas disponibles para unirse a nucleótidos complementarios.
En cada una de las hebras en la región de la horquilla de replicación con la participación de una enzima. ADN polimerasa lleva a cabo síntesis de cadenas complementarias.
Separación, cadenas en espiral, ADN parental usando una enzima helicasas causas aparición de superenrollamientos. Pero gracias a las enzimas. topoisomerasas de ADN, cual cortar una de las cadenas de ADN y aliviar la tensión, acumulado en la doble hebra del ADN.
También se utiliza en síntesis durante el proceso de replicación. ADN ligasa V puntadas Separar secciones de ADN en una sola cadena. El ADN puede estar presente en una molécula al mismo tiempo. varios puntoso yo – aceleración del proceso de síntesis.
En cada ojo de replicación comienzan a trabajar. 2 complejos enzimáticos:
El complejo se mueve en una dirección.
En la dirección opuesta
complejo enzimático funciona de tal manera que una de las 2 cadenas sintetizadas por ellos crece con cierto avance – principal
Y el segundo se queda atrás. rezagado
Enzima ADN polimerasa lleva a cabo síntesis de polinucleótidos desde 5"Aextremo de 3". Poco a poco la cadena se alarga, dicha cadena se llama principal. En otra cadena síntesis de segunda cadena El ADN se realiza en fragmentos cortos, se denominan fragmentos. okazaki. En la dirección de 5” A3” según tipo de costura atrás con una aguja. Los fragmentos de Okaka contienen de 1000 a 2000 nucleótidos en procariotas y de 100 a 200 en eucariotas.
La síntesis de tal fragmento está precedida por la formación. cebadores de ARN, de unos 10 nucleótidos de largo.
Usando una enzima ADN ligasas, se forma un fragmento, unido al fragmento anterior, después de retirar el cebador de ARN.
Etapas de replicación:
Preparación
Extensión de cadena mediante ADN y ARN polimerasa.
Reticulación de secciones individuales - ADN ligasa
características generales células
Composición química células
Características generales de la célula.
Las células se diferencian entre sí en tamaño, forma, funciones y esperanza de vida. Por tanto, el tamaño de las células varía desde 0,2-0,25 micrones (algunas bacterias) hasta 155 mm (huevo de avestruz con cáscara). El diámetro de la mayoría de las células eucariotas está entre 10 y 100 micras. La forma de las células es esférica, ovalada, cúbica, prismática, estrellada, discoide, con diversas apófisis y otras. La forma de una célula depende de la función que realiza. En un organismo multicelular, las células realizan Varias funciones: algunas células sintetizan enzimas u hormonas digestivas, otras absorben y digieren microbios y otras cuerpos extraños, otros llevan a cabo la transferencia de oxígeno de los pulmones a los tejidos, etc. Así, las células de los animales vertebrados tienen alrededor de 200 tipos de especializaciones. Muchas células son multifuncionales. Por ejemplo, las células del hígado sintetizan diversas proteínas del plasma sanguíneo y bilis, acumulan glucógeno y lo convierten en glucosa y oxidan sustancias extrañas. Dependiendo de su especialización, las células tienen diferentes duraciones vida. Entonces, en los humanos, la vida útil mínima de las células es de 1 a 2 días (células epiteliales intestinales). , y el máximo corresponde a la esperanza de vida (neuronas).
A pesar de la enorme diversidad, las células tienen características comunes edificios. Hay tres partes principales en una celda: membrana plasmática, citoplasma Y centro. Citoplasma constituye la parte principal de la célula y representa el ambiente interno semilíquido de las células y tiene una estructura fisicoquímica compleja. La composición del citoplasma incluye agua, aminoácidos, proteínas, carbohidratos, ATP, iones. sustancias inorgánicas(predominan las proteínas). El citoplasma se divide en tres partes: hialoplasma, orgánulos e inclusiones. hialoplasma- Fase líquida viscosa del citoplasma celular. organoides(órganos pequeños) son componentes permanentes especializados del citoplasma que tienen una estructura particular y realizan diversas funciones en la vida de la célula. Todos los orgánulos celulares están estrechamente interconectados. Los orgánulos universales de las células eucariotas se encuentran en el núcleo. cromosomas, en el citoplasma – mitocondrias, retículo endoplásmico, complejo de Golgi, lisosomas. Muchas células también contienen estructuras de membrana que ayudan a mantener la forma celular. microtúbulos, microfibrillas y etc. Inclusiones- componentes opcionales (depósitos de sustancias de reserva o productos metabólicos). Los orgánulos son de dos tipos: de membrana (lisosomas, dictiosomas, retículo endoplasmático, mitocondrias, vacuolas de células vegetales, plastidios) y no de membrana (ribosomas, centríolos, microtúbulos, cilios y flagelos).
Funciones del citoplasma:
1. Asegurar la interacción de todos los orgánulos.
2. En él tienen lugar los procesos metabólicos básicos.
Excepto características comunes en estructura, las células tienen una fila propiedades generales. Éstas incluyen Movilidad, irritabilidad, metabolismo. Y reproducción.
Movilidad se manifiesta en diversas formas:
1) movimiento intracelular citoplasma celular.
2) Movimiento ameboide. Esta forma de movimiento se expresa en la formación de pseudópodos por parte del citoplasma hacia o alejándose de un estímulo particular. Esta forma de movimiento es inherente a las amebas, los leucocitos sanguíneos y también a algunas células de los tejidos.
3) Movimiento parpadeante. Aparece en forma de latidos de pequeños procesos protoplásmicos: cilios y flagelos. Inherente a ciliados, células epiteliales de animales multicelulares, espermatozoides, etc.
4) Movimiento contractivo. Está garantizado por la presencia en el citoplasma de un orgánulo especial de miofibrillas, cuyo acortamiento o alargamiento contribuye a la contracción y relajación de la célula. La capacidad de contraerse está más desarrollada en las células musculares.
Irritabilidad se expresa en la capacidad de las células para responder a la irritación cambiando el metabolismo y la energía.
Metabolismo Incluye todas las transformaciones de materia y energía que ocurren en las células.
Reproducción una de las principales funciones características de los seres vivos en general y de las células en particular. La reproducción está garantizada por la capacidad de la célula para dividirse y formar células hijas (algunas células muy diferenciadas han perdido esta capacidad). Es la capacidad de reproducirse lo que permite que las células sean consideradas las unidades de vida más pequeñas. Las unidades más pequeñas no presentan estas propiedades. R. Virchow escribió: "La celda es la última elemento morfológico de todos los cuerpos vivos, y no tenemos derecho a buscar actividad de la vida real fuera de él”. (1858).
Características de la estructura celular. varios organismos
Todo organismos conocidos se dividen en dos grupos: procariotas Y eucariotas. A procariotas relatar bacterias (eubacterias y arqueobacterias) un a eucariotas – hongos, plantas Y animales, la mayoría de los cuales son organismos multicelulares y sólo unos pocos son unicelulares. Las diferencias entre procariotas y eucariotas son tan significativas que en el sistema de organismos se dividen en superreinos.
Eucariotas(del griego eu - bueno, completamente y del griego karyon - núcleo) - organismos cuyas células contienen núcleos formados. Los eucariotas incluyen todos los animales superiores, plantas, así como algas, hongos y protozoos unicelulares y multicelulares.
Procariotas(del latín pro - antes, antes y griego karyon - núcleo) - organismos cuyas células no tienen un núcleo rodeado de membranas. Un análogo del núcleo es un nucleoide, que consiste en una molécula circular de ADN asociada con una pequeña cantidad de proteína. Las células procarióticas tienen una capa protectora dura (pared celular), debajo de la cual se encuentra una membrana plasmática. La membrana plasmática suele formar protuberancias en el citoplasma. mesosomas. Las enzimas redox se encuentran en las membranas de los mesosomas y en los procariotas fotosintéticos los pigmentos correspondientes (bacterioclorofila, clorofila, ficocianina). Gracias a esto, dichas membranas pueden realizar las funciones de mitocondrias, cloroplastos y otros orgánulos. Al mismo tiempo, los cloroplastos, las mitocondrias, los lisosomas, el complejo de Golgi y el retículo endoplasmático inherentes a las células eucariotas están ausentes en los procariotas. Las bacterias son muy pequeñas y pueden multiplicarse rápidamente mediante fisión binaria simple (no hay mitosis en los procariotas). EN condiciones óptimas Una célula procariota puede dividirse cada 20 minutos. Debido a la rápida tasa de reproducción, las poblaciones bacterianas se adaptan rápidamente a los cambios ambientales y ocupan todos los nichos ecológicos posibles en la naturaleza (suelo, agua, aire, pantanos, profundidades del océano, aguas termales, etc.).
Así, las principales diferencias entre eucariotas y procariotas son:
1) Presencia de un núcleo. esto es lo más importante contraste células eucariotas.
2) Tamaño. Las células procariotas son de tamaño muy pequeño (aproximadamente 1 micrón). El volumen de las células eucariotas que contienen un núcleo completo es entre 800 y 1000 veces mayor que el volumen de las células procariotas.
3) Características de la estructura del ADN. El ADN eucariótico es una molécula lineal muy larga (de 10 7 a más de 10 10 pares de bases). Están localizados en el núcleo, asociados con histonas e incluyen regiones no codificantes ( intrones). Por el contrario, el ADN de los procariotas son moléculas circulares más cortas (hasta 5 a 10 6 pares de bases) ubicadas en el citoplasma y sin intrones.
4) Especialización. Las estructuras y funciones de las células eucariotas son más complejas y especializadas que las estructuras y funciones de las células procariotas. Células eucariotas Consisten en secciones especializadas: orgánulos.
Los orgánulos realizan funciones específicas en la vida de una célula. Células procariotas tienen un solo sistema de membrana, que incluye tanto el plasmalema como sus diversas excrecencias, que a menudo realizan funciones específicas.
5) Separación espacial de procesos de síntesis de ARN y proteínas. En eucariotas ocurren en varios departamentos Las células y sus mecanismos reguladores son independientes entre sí. En los procariotas, por el contrario, estos procesos son mucho más simples y están interconectados.
De acuerdo a ideas modernas, los procariotas, junto con los antepasados de los eucariotas, se encuentran entre los organismos más antiguos y tienen origen común. El argumento a favor del origen común de las células procarióticas y eucariotas reside en la similitud fundamental de su aparato genético.
Diferencias entre células vegetales y animales. Una célula vegetal tiene una pared exterior de celulosa y otros materiales encima de la membrana. La membrana celular es un marco protector externo que proporciona turgencia a las células vegetales y permite el paso del agua, las sales y las moléculas de muchas sustancias orgánicas. Pared celular plantas, bacterias y cianobacterias previene la fagocitosis y por tanto su fagocitosis está prácticamente ausente. Las células vegetales están conectadas mediante canales especiales llenos de citoplasma y limitados por una membrana plasmática. A través de estos canales pasando por membranas celulares, de una celda a otra vienen nutrientes, iones y otros compuestos.
Células animales que se forman. varias telas(epiteliales, musculares, etc.) están conectados entre sí por la membrana plasmática. En las uniones se forman pliegues o excrecencias que les dan una resistencia especial. En la mayoría de las células (especialmente animales) lado exterior La membrana está cubierta por una capa de polisacáridos y glicoproteínas (glucocáliz). El glicocálix es una capa muy fina y elástica (no visible al microscopio óptico). El glicocálix, como la pared de celulosa de las plantas, realiza principalmente la función de conectar directamente las células con ambiente externo. Sin embargo, a diferencia de la pared vegetal, no tiene función de soporte. Áreas individuales las membranas y el glucocáliz pueden diferenciarse y convertirse en microvellosidades (generalmente en la superficie de una célula que está en contacto con el medio ambiente); conexiones intercelulares y conexiones entre células tisulares que tienen estructura diferente. Algunos de ellos desempeñan un papel mecánico (conexiones intercelulares), mientras que otros participan en intercelulares. Procesos metabólicos, cambiando el potencial eléctrico de la membrana.
Todos los seres vivos están formados por células. Celúla representa un elemento elemental sistema vivo- la base de la estructura y actividad vital de todos los animales y plantas. Las células pueden existir como organismos independientes (por ejemplo, protozoos, bacterias) y como parte de organismos multicelulares. El tamaño de las células varía de 0,1 a 0,25 µm (algunas bacterias) a 155 mm (huevos de avestruz con cáscara).
Una célula es capaz de comer, crecer y reproducirse, por lo que puede considerarse un organismo vivo. Esta es una especie de átomo de los sistemas vivos. Sus partes constituyentes están privadas de capacidades vitales. Las células aisladas de diversos tejidos de organismos vivos y colocadas en un medio nutritivo especial pueden crecer y multiplicarse. Esta capacidad de las células se utiliza ampliamente con fines de investigación y aplicaciones.
El término “célula” fue propuesto por primera vez en 1665 por el naturalista inglés Robert Hooke (1635-1703) para describir la estructura celular de una sección de corcho observada al microscopio. La afirmación de que todos los tejidos de animales y plantas están compuestos de células constituye la esencia. teoría celular. En la fundamentación experimental de la teoría celular. papel importante interpretado por las obras de los botánicos alemanes Matthias Schleiden (1804–1881) y Theodor Schwann (1810–1882).
A pesar de la gran diversidad y diferencias significativas en apariencia y funciones, todas las células constan de tres partes principales: membrana de plasma, controlar la transición de sustancias del medio ambiente a la célula y viceversa, citoplasma con estructura variada y Nucleo celular, que contiene un portador de información genética (ver Fig. 7.7). Todos los animales y algunos células vegetales contener centríolos– estructuras cilíndricas con un diámetro de aproximadamente 0,15 micras, formando centros celulares. Normalmente, las células vegetales están rodeadas por una membrana. pared celular. Además, contienen plastidios– orgánulos citoplasmáticos (estructuras celulares especializadas), que a menudo contienen pigmentos que determinan su color.
Rodeando la celda membrana Consta de dos capas de moléculas de sustancias similares a las grasas, entre las cuales se encuentran moléculas de proteínas. Función principal células: para garantizar el movimiento de sustancias muy específicas hacia adelante y hacia atrás. En particular, la membrana soporta concentración normal algunas sales dentro de la célula y juega un papel importante en su vida: si la membrana se daña, la célula muere inmediatamente, mientras que, sin algunos otros componentes estructurales, la vida de la célula puede continuar por algún tiempo. El primer signo de muerte celular es el inicio de cambios en la permeabilidad de su membrana externa.
Dentro de la membrana plasmática celular se encuentra citoplasma, que contiene acuoso salmuera con enzimas solubles y suspendidas (como en Tejido muscular) y otras sustancias. El citoplasma contiene una variedad de organelos – Pequeños órganos rodeados por sus propias membranas. Los orgánulos, en particular, incluyen mitocondrias – formaciones en forma de saco con enzimas respiratorias. En ellos se convierte el azúcar y se libera energía. También hay pequeños cuerpos en el citoplasma. ribosomas, compuesto por proteínas y ácido nucleico (ARN), con cuya ayuda se lleva a cabo la síntesis de proteínas. El ambiente intracelular es bastante viscoso, aunque entre el 65 y el 85% de la masa celular es agua.
Todas las células viables, a excepción de las bacterias, contienen centro, y en él – cromosomas- cuerpos largos en forma de hilos que consisten en ácido desoxirribonucleico y proteínas adheridas a él.
Las células crecen y se reproducen dividiéndose en dos células hijas. Cuando una célula hija se divide, se transfiere un conjunto completo de cromosomas que contienen información genética. Por lo tanto, antes de la división, el número de cromosomas de una célula se duplica y durante la división, cada célula hija recibe un juego de ellos. Este proceso de división celular, que garantiza una distribución idéntica del material genético entre las células hijas, se denomina mitosis.
No todas las células de un animal o planta multicelular son iguales. La modificación celular se produce gradualmente durante el desarrollo del organismo. Cada organismo se desarrolla a partir de una célula: un óvulo, que comienza a dividirse y, finalmente, se forman muchas células diferentes: músculos, sangre, etc. Las diferencias entre las células están determinadas principalmente por el conjunto de proteínas sintetizadas por una célula determinada. Así, las células del estómago sintetizan Enzima digestiva pepsina; no se produce en otras células, como las del cerebro. Todas las células de plantas o animales tienen información genética completa para la construcción de todas las proteínas de un determinado tipo de organismo, pero en una célula de cada tipo solo se sintetizan aquellas proteínas que necesita.
Dependiendo del tipo de células, todos los organismos se dividen en dos grupos: procariota Y eucariotas. Los procariotas incluyen bacterias y los eucariotas incluyen todos los demás organismos: protozoos, hongos, plantas y animales. Los eucariotas pueden ser unicelulares o pluricelulares. El cuerpo humano, por ejemplo, consta de 10 15 células.
Los procariotas son todos unicelulares. No tienen un núcleo claramente definido: las moléculas de ADN no están rodeadas por una membrana nuclear y no están organizadas en cromosomas. Su división se produce sin mitosis. Sus tamaños son relativamente pequeños. Al mismo tiempo, la herencia de rasgos en ellos se basa en la transferencia de ADN a células hijas. Se supone que los primeros organismos que aparecieron hace unos 3.500 millones de años fueron procariotas.
Si organismo unicelular, por ejemplo, una bacteria, no muere de influencia externa, entonces permanece inmortal, es decir, no muere, sino que se divide en dos nuevas células. Organismos multicelulares ellos solo viven tiempo específico. Contienen dos tipos de células: somático - células del cuerpo Y células sexuales. Las células sexuales, como las bacterias, son inmortales. Tras la fecundación se forman células somáticas, que son mortales, y nuevas células sexuales.
Las plantas contienen tejido especial. meristemo, cuyas células pueden formar otros tipos de células vegetales. En este sentido, las células meristemáticas son similares a las células reproductoras y, en principio, también son inmortales. Renuevan el tejido vegetal, por lo que algunas especies de plantas pueden vivir miles de años. Los animales primitivos (esponjas, anémonas de mar) tenían tela similar, y pueden vivir indefinidamente.
Las células somáticas de los animales superiores se dividen en dos tipos. Algunos de ellos incluyen células que no viven mucho tiempo, pero que se renuevan constantemente debido a una especie de tejido meristemático. A éstas pertenecen, por ejemplo, las células epidérmicas. Otro tipo está formado por células que en un cuerpo adulto no se dividen y, por tanto, no se renuevan. Estos son principalmente nerviosos y células musculares. Están sujetos al envejecimiento y la muerte.
Generalmente se acepta que razón principal envejecimiento del cuerpo – pérdida de información genética. Las moléculas de ADN se dañan gradualmente mediante mutaciones, lo que conduce a la muerte de las células y de todo el organismo. Las zonas dañadas de la molécula de ADN se pueden restaurar gracias a las enzimas reparadoras. Aunque sus capacidades son limitadas, juegan un papel importante a la hora de prolongar la vida del organismo.