eucariontes, procariontes y virus (office 03)

Profesor Jonatan KasjanMédico especialista en Medicina Estética

Jefe de trabajos prácticos de Histología UBAAyudante de Anatomía Patológica UBA

Jefe de trabajos prácticos de Histología Fundación Barceló

Biología celular Biología celular EucariontesEucariontes

Procariontes y VirusProcariontes y Virus

Célula: unidad morfológica y funcional de los seres vivos, capaz de actuar de manera autónoma.

Teoría celular ( Schwann, 1839). Todos los seres vivos están formados por células

y/o productos celulares. El ser vivo más pequeño consta al menos de una célula. Otros individuos son pluricelulares.

Toda célula proviene de otra célula (Virchow) y está recubierta por membrana plasmática.

Las células poseen información que se transmite en forma hereditaria.

GeneralidadesGeneralidades

Ley de DrieschLey de Driesch

El volumen celular es constante e independiente del tamaño del individuo.

El tamaño de los órganos depende del numero de células.

Los distintos tipos celulares presentan diferencias y semejanzas pero fundamentalmente comparten propiedades básicas que se conservaron a lo largo de la evolución:

Poseen ADN como material genético

Están rodeadas por una membrana

Mecanismos básicos para el metabolismo

Estas similitudes entre los distintos tipos celularesconstituyen un marco común para la biología

celular, a la vez que permiten reconocer que todaslas formas celulares conocidas en la actualidad han

evolucionado a partir de un ancestro común.

Otras características de las células son:

Homeostasis: capacidad de mantener equilibrio interno

Irritabilidad: capacidad de responder ante estímulos

Adaptación: cambios adecuados en la conducta ante cierto estímulo.

Reproducción: generan descendientes

Crecimiento y desarrollo: el crecimiento tiene que ver con el aumento del número de células. El desarrollo tiene que ver con las transformaciones que sufre un ser vivo a lo largo de su vida

Componentes celularesComponentes celulares

C, H, O, N (Papel fundamental del C)OLIGOELEMENTOS

Biomoléculas:Hidratos de Carbono o GlúcidosProteínasLípidosÁcidos Nucleicos (ADN / ARN)

Solvente: H2O

Lípidos: -Triglicéridos: glicerol unido a tres cadenas de ácidos grasos mediante uniones éster con pérdida de una molécula de agua.

- Fosfolípidos: glicerol unido a dos cadenas de ácidos grasos y a un grupo fosfato con un alcohol.

-Glicolípidos: glicerol unido a dos cadenas de ácidos grasos y a un carbohidrato (glucosa o galactosa).

-Esteroides: compuesto derivado del ciclopentano-perhidrofenantreno (colesterol).

-Dolicol: lípido unido a fosfato en el retículo endoplasmático.

Proteínas: - Las unidades (monómeros) que forman las proteínas son los amino-ácidos, estos son 20 y todas las proteínas están formadas por la combinación de estos 20 aminoácidos.

-Existen proteínas conjugadas, que se asocian a otras moléculas, como las glico-proteinas (asociadas a carbohidratos), las lipoproteínas (con lípidos), las nucleo-proteínas (con ácidos nucleicos) y las cromoproteínas (con grupo prostético).

Hidratos de carbono: - representan la principal fuente de energía de la célula y componente estructural, están constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno.

- De acuerdo con el número de monómeros que contienen se clasifican en:

-Monosacáridos (glucosa – galactosa) -Disacáridos (lactosa) -Oligosacáridos (glucolípidos-glucoproteínas) -Polisacáridos (glucógeno – almidón)

Ácidos nucleicos: - son macromoléculas, que transportan toda la información genética necesaria para constituir morfológica y funcionalmente a un individuo, los seres vivos poseemos dos tipos de ácidos nucleicos, el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN).

- El ADN y el ARN se compone de cadenas de ácido fosfórico y moléculas de pentosa, a las que se les agregan bases nitrogenadas.

Las células eucariotas están rodeadas por una membrana plasmática dentro de esta se encuentra el citoplasma y el núcleo celular, este núcleo está rodeado por una membrana denominada membrana nuclear y dentro de este se encuentra el material genético (ADN), el citoplasma contiene todas las organelas celulares (mitocondrias, lisosomas, REG, REL, Golgi, peroxisomas y endosomas) y a la sustancia que se encuentra entre estas se la denomina matriz citoplasmática o citosol.

Ciclo celularCiclo celularLas células pasan por dos periodos impor-

tantes, uno se denomina interfase (no división) que abarca los periodos G1, S y G2 y el otro periodo importante se denomina mitosis, en el cual la célula divide en dos partes iguales todos los componentes que duplicó en la interfase.

Al pasaje sucesivo de un período al otro se lo denomina ciclo celular, y es lo que cada célula tiene que atravesar para dividirse.

El periodo G1 se extiende desde que la célula se origina hasta que comienza la duplicación del ADN de la misma.

El periodo S es durante el cual se produce dicha duplicación del ADN.

El periodo G2 es el que va desde el fin de la duplicación o síntesis de ADN hasta que la célula se divide (mitosis).

El período M es cuando la célula realiza la separación de todos sus componentes

Membrana plasmáticaMembrana plasmática

Todas las células están rodeadas por una delgada membrana denominada membrana plasmática, esta presenta un ancho de unos 8 nm y está compuesta por lípidos, proteínas e hidratos de carbono.

Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes en las membranas celulares.

Forman barreras permeables selectivas.

Dan soporte físico.

Forman vesículas transportadoras.Participan en la endocitosis (ingestión) y

exocitosis (excreción) de sustancias.

Participan en el reconocimiento de las células entre si.

Poseen receptores (proteínas) que interactúan con moléculas del exterior.

GlucocálizGlucocáliz

Todas las células eucariotas poseen una delgada cubierta externa rica en hidratos de carbono, a esta cubierta se la denomina glucocáliz.

Los hidratos de carbono del glucocáliz sólo se encuentran sobre la superficie externa de la célula.

Permeabilidad de la membrana Permeabilidad de la membrana

El transporte de sustancias a través de la membrana es fundamental para la célula, la capacidad de la moléculas de atravesar la bicapa lipídica depende del tamaño, la liposolubilidad y la carga.

Estructura Procariotas Eucariotas

Envoltura nuclear Ausente Presente

ADN Desnudo Con proteínas (Histonas)

Cromosomas Únicos MúltiplesNucléolos Ausentes PresentesDivisión Fisión binaria Mitosis o Meiosis

Ribosomas 70S (50S + 30S) 80S (60S + 40S)Endomembranas Ausentes Presentes

Mitocondrias Ausentes Presentes

Pared celular No celulósica Celulósica en vegetales

Exocitosis Ausente PresenteEndocitosis Ausente Presente

Citoesqueleto Ausente PresenteCloroplastos Ausentes En vegetales

Clasificación de R. H. Whitaker (1969)Clasificación de R. H. Whitaker (1969)

REINO CARACTERÍSTICAS

EJEMPLOS

MONERAS Unicelulares Procariontes

Bacterias / Cianofitas

PROTISTAS Unicelulares Eucariontes

Protozoos: T. Cruzi, Toxoplasma sp., etc.

HONGOS Uni o Multicelulares Con pared de quitina / Saprófitos

Mohos, Hongos de Sombrero, etc.

VEGETAL Multicelulares Autótrofos

Plantas, árboles, etc.

ANIMAL Multicelulares Heterótrofos

Invertebrados, vertebrados, etc.

Moneras y ProtistasMoneras y Protistas

Reino MoneraBacteria Haemophilus influenzae, causante de neumonía, sobre células del epitelio nasal.

Reino Protista

a. b.

a. Tripanosoma cruzi, causante de la enf de Chagas, entre glóbulos rojos humanos.

b. Plasmodium sp., causante del paludismo, adhiriendo a la superficie de un glóbulo rojo.

Célula procarionteCélula procarionte

Son organismos unicelulares procariontes. Miden entre 1 y 10 micrones.

Son cosmopolitas, ya que se los encuentra distribuidos en todo el planeta.

Abundan en el aire, en líquidos y en el inte-rior y exterior de los organismos animales y vegetales.

Clasificación de las bacterias de acuerdo a su forma

Bacilos: tienen forma de bastones, pudiendo estar aislados o formando largas cadenas, como el bacilo del Carbunco. Ej. de enfermedades transmi-tidas por bacilos son: Tuberculosis – Lepra - Difteria – Tétanos.

Cocos: tienen forma esférica, dos forman diplococos, varios estreptococos y en racimos estafilococos.

Espirilos: forma espiralada como las espiroquetas (sífilis) o forma de coma (cólera).

Pared celular bacterianaPared celular bacteriana

Pared celular rígida situada por fuera de la membrana plasmática.

La pared celular tiene función mecánica. Presenta unos poros formados por una

proteína llamada porina por los cuales entran y salen las moléculas.

Entre la pared celular y la membrana plasmática hay una red de proteoglicanos.

La diferencia de composición de las paredes de dos grupos de bacterias es responsable de su diferente comportamiento frente a un colorante formado por violeta de genciana y una solución yodurada (coloración Gram).

Se distinguen las bacterias grampositivas (que tienen el Gram después de lavarlas con alcohol) y las gramnegativas (que pierden su coloración).

Espora bacterianaEspora bacteriana

Ciertas bacterias grampositivas pueden sintetizar un órgano de resistencia que les permite sobrevivir en condiciones más desfavorables, y se transforma de nuevo en una forma vegetativa cuando las condiciones del medio vuelven a ser favorables.

Fuente de energía y carbonoFuente de energía y carbono

Nutrición de las bacterias Nutrición de las bacterias

Heterótrofa: la mayor parte son heterótrofas y deben utilizar alimento orgánico sintetizado por otros organismos, ya que no son capaces de sintetizarlo por si mismas. La obtención de dicho alimento puede hacerse por varios mecanismos:

1- Saprofitas: viven sobre materia orgánica muerta. 2- Comensalismo: uno se beneficia y el otro nada.3- Simbiosis: ambos se benefician.4- Parasitismo: uno sólo se beneficia.

Autótrofa: son las bacterias que pueden sintetizar su propio alimento orgánico a partir de sustancias inorgánicas. Son:

1-Fotosintéticas: son las bacterias purpureas y las sulfobacterias. Utilizan luz de tipo infrarrojo, por lo cual pueden hacer fotosíntesis sin que exista casi, luz visible.

2-Quimiosintéticas: utilizan la energía de ciertos compuestos orgánicos al oxidarse.

Utilización del oxigeno Utilización del oxigeno

Aerobias: necesitan oxigeno.

Anaerobias: no necesitan oxigeno. Son:

a- anaerobias estrictas: no sólo no utilizan oxigeno sino que, además, cuando lo hay no pueden vivir, el oxigeno es un veneno para ellas. Ejemplos: bacterias del tétanos y la gangrena gaseosa.

b- anaerobias facultativas: no utilizan el oxigeno, pero si hay, no les afecta y hasta pueden aprovecharlo.

Reproducción bacterianaReproducción bacteriana

La forma de división bacteriana (procariota) difiere de la eucariota ya que es mediante una fisión binaria y no mediante mitosis.

Transmisión genéticaTransmisión genética

VirusVirus

A diferencia de lo que sucede con las bacterias, hongos y parásitos, los virus son parásitos intracelulares obligados, que para replicarse dependen de la maquinaria bioquímica de la célula huésped.

Los virus no son seres vivos.

Tamaño viralTamaño viral

El tamaño de los virus es pequeño (20 a 300 nm), por lo que solo se observan con el microscopio electrónico, siendo los más pequeños los integrantes de la familia Picornaviridae (28 nm) y los más grandes los de la familia Poxviridae (300 nm).

Estructura viralEstructura viral

Los virus poseen dos componentes:

Nucleocápside o core (todos los virus)

Envoltura (solo en algunos):

Nucleocápside o core: está compuesta por el nucleoide y por la cápside. El nucleoide posee el ADN o ARN (pero no ambos), el cual contiene la información genética y determina la infectividad. La cápside está formada por proteínas, cuyas funciones son de protección del nucleoide y la unión a receptores.

Envoltura: formada por lipoproteínas y su función es de protección y la unión a receptores.

Se denomina Virión a la partícula viral completa e infectante

Virus desnudosVirus desnudos

La estructura básica de ácido nucléico y cápside recibe el nombre de nucleocápside y constituye en los virus desnudos la partícula viral completa o virus.

El término virión es utilizado para aquellas partículas virales o virus potencialmente infecciosas.

Virus envueltosVirus envueltos

Está formada además de la nucleocápside por una envoltura que la rodea de origen celular ya que los virus envueltos la obtienen en el proceso de liberación por brotamiento.

En dicha envoltura se insertan glicoproteínas de origen viral que reciben el nombre de espículas o glicoproteínas de superficie y que tienen un importante papel de reconocimiento de receptores en las células.

NucleocápsideNucleocápside

Cuando se observa al microscopio electró-nico una cápside viral, pueden observarse estructuras morfológicas denominadas capsómeros que resultan de la unión por enlaces de las subunidades proteicas (protámeros). La forma de distribución de los capsómeros así como el número de ellos depende de cada tipo de virus.

Diversidad de Diversidad de VirusVirus

D

Micrografías de virus

a. Adenovirus ( 250.000 x )

b. Bacteriófago T4 ( 141.000 x )

c. Virus del Ebola ( 200.000 x )

d. HIV (0.08 micrones de diámetro)

Simetría viralSimetría viralHelicoidal: son aquellos que tienen nucleocápside

cilíndrica. A su vez, esta puede estar desnuda (como el virus mosaico del tabaco), o envuelta (como el Influenza).

Icosaédrica: son poliedros con 20 caras triangulares. Estos pueden ser desnudos (virus de la poliomielitis), o envueltos (Herpes virus).

Binaria: posee una cabeza icosaédrica y una cola helicoidal (bacteriófago T2).

Compleja: presentan una nucleocápside helicoidal o icosaédrica recubierta por una envoltura laxa. Pueden ser ovoides, esféricos o pleomórficos

Simetría helicoidalSimetría helicoidal

Simetría icosaédricaSimetría icosaédrica

Simetría binaria y complejaSimetría binaria y compleja

Infección viralInfección viral

Existen dos tipos de infección viral, lítica y lisogénica.

Una infección lítica culmina con la genera-ción de una progenie viral infecciosa.

La infección lisogénica no origina nuevos virus, quedando el material infeccioso en la célula huésped.

Etapas de la infección viralEtapas de la infección viral

AdsorciónPenetración Denudación LatenciaReplicaciónMaduraciónLiberación

AdsorciónAdsorción

Factor importante en esta etapa es la interacción de sitios específicos de la partícula viral con receptores celulares específicos.

Estas estructuras son glicoproteínas las cuales reconocen receptores celulares específicos y se pueden aislar hoy día

PenetraciónPenetraciónPor viropexis: es un proceso de fagocitosis, por

el cual se produce una invaginación de la membrana plasmática, de modo que el virus queda englobado en una vesícula dentro del citoplasma.

Por penetración: la penetración acontece por un cruce de la membrana plasmática, así la partícula viral queda directamente incluida en el citoplasma.

Por fusión: se da por fusión de la envoltura viral con la membrana plasmática. También en este caso el virus es directamente incorporado al citoplasma.

Adsorción y penetración HIVAdsorción y penetración HIV

DenudaciónDenudación

En esta etapa se produce la desintegración del virus, dejando libre al ácido nucléico, que comanda su propia replicación y la de las proteínas necesarias para integrar nuevas partículas.

LatenciaLatencia

El ácido nucléico liberado de sus envolturas queda en la célula hasta que en algún momento continúe el ciclo.

También puede unirse al ADN de la célula, llamándose “provirus” y permanecer ahí hasta que continúe el ciclo o incorporarse definitivamente al genoma.

ReplicaciónReplicación

Los virus que contienen ARN se replican en el citoplasma, mientras que aquellos que tienen ADN se replican en el núcleo.

Hay dos conjuntos de genes, los precoces y los tardíos. Los primeros son encargados de codificar proteínas para la copia de ácido nucléico, y los tardíos encargados de codificar proteínas estructurales y proteínas para el ensamblaje.

MaduraciónMaduración

Para los virus desnudos, la maduración consiste en la unión de los capsómeros para formar la cápside y la unión de esta con el genoma viral.

Para los virus envueltos la partícula se aproxima a la membrana plasmática, produciéndose la evaginación de la con desprendimiento del brote.

LiberaciónLiberación

Se realiza por: Brotamiento o gemación

Autolisis celular

RubéolaRubéola

Herpes labialHerpes labial

Herpes ZosterHerpes Zoster

Viruela (erradicada 1980)Viruela (erradicada 1980)

HPV (condiloma acuminado)HPV (condiloma acuminado)

PrionesPriones

Los priones son pequeñas partículas proteicas infecciosas.

Se caracterizan por producir procesos persistentes neurales en los que se desarrolla un cuadro de encefalopatía espongiforme.

Los priones se diferencian de los virus debido a que son codificados por el gen PRNP del brazo corto del cromosoma 20 humano.

Aunque resisten la degradación con pepsina (lo que les permite establecer la infección por vía digestiva), solo se registra la anulación de su infectividad cuando se enfrentan a agentes proteolíticos potentes.

EncefalopatíasEncefalopatías

Encefalopatías espongiformes de animales: Scrapie (ovejas), encefalopatía espongiforme bovina (enfermedad de la vaca loca), encefalopatía espongiforme felina, encefalopatía de los ungulados (Nyala), y otras.

Encefalopatías espongiformes del humano: Kuru, insomnio fatal familiar, demencia presenil de Creutzfeld Jakob, demencia presenil de Gerstmann Sträussler Scheinker.

Muchas graciasMuchas gracias