Download VIRUS Y CÉLULAS
Document related concepts
Transcript
VIRUS Y CÉLULAS http://docentes.educacion.navarra.es/ralvare2/ INTRODUCCIÓN Atendiendo a la complejidad de los seres vivos se pueden clasificar en tres grandes grupos: - Virus - Seres vivos unicelulares formados por células procarióticas. - Seres vivos unicelulares o pluricelulares formados por células eucarióticas. VIRUS Son organismos acelulares (no son células). Solo se comportan como seres vivos, es decir, solo se reproducen cuando están en el interior de otras células. Por lo tanto, son parásitos obligados intracelulares, que utilizan los ribosomas y los enzimas de las células parasitadas para replicarse a si mismos. Muy frecuentemente al hacerlo destruyen a la célula hospedera. Atendiendo al tipo de célula que parasitan los virus pueden ser de tres tipos: - Virus animales, si parasitan células animales. - Virus vegetales, si parasitan células vegetales - Virus bacteriófagos (o fagos), si parasitan células bacterianas. Desde el punto de vista químico, los virus tienen una estructura muy sencilla: están formados por una cápsida proteica (llamada también cápside o cápsula), en cuyo interior se aloja el material hereditario, que puede ser DNA o RNA (nunca los dos). Por lo tanto, atendiendo al tipo de ácido nucleico que posean los virus pueden ser virus DNA o virus RNA. Algunos virus RNA son capaces de sintetizar DNA a partir de su RNA. Estos virus son capaces de invertir el dogma central de la Biología Molecular que dice que “el DNA se duplica, se transcribe a RNA y se traduce a proteínas”: DNA → se transcribe a RNA → proteínas se traduce a 9 Al sintetizar DNA a partir de RNA, estos virus realizan una transcripción inversa, mediante un enzima que poseen llamado transcriptasa inversa o retrotranscriptasa. El DNA recién sintetizado es capaz de incorporarse al genoma (al conjunto de genes) de la célula hospedadora, y puede replicarse como un gen más (también lo pueden hacer algunos virus DNA). Estos virus RNA capaces de incorporarse al genoma de la célula parasitada reciben el nombre de Retrovirus. El retrovirus más conocido es el HIV (o VIH) o Virus de la Inmunodeficiencia Humana, que se reproduce en varios tipos celulares del hombre, entre los que destacan los linfocitos T4 y los macrófagos (células sanguíneas). Como estas células pertenecen al sistema inmunitario, el HIV provoca un deterioro de este sistema a medida que el virus va destruyendo las células y las personas infectadas por el virus desarrollan múltiples enfermedades oportunistas que al final les causan la muerte. El conjunto de esas enfermedades recibe el nombre de SIDA (AIDS en inglés) o Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida. El SIDA es una enfermedad de transmisión sexual, también se trasmite de madres a hijos, sobre todo en la lactancia y mediante transfusiones o jeringuillas contaminadas. Según Luc Montaigner (descubridor del virus del SIDA) y la OMS, y más recientemente el Consenso Lancet (estrategia ABC) para detener la progresión del virus del SIDA en el mundo y evitar su contagio por vía sexual se pueden utilizar tres métodos: • • • la abstinencia (A), la fidelidad a la pareja no infectada (B) o si la persona no está dispuesta a hacer lo anterior el uso del preservativo (C). Aunque ciertas campañas hacen hincapié sobre todo en este último método, es preciso saber que el preservativo disminuye, pero no elimina el riesgo de contagio por el VIH, como si lo hacen las otras dos formas de vivir. Además, para evitar el contagio por vía intravenosa los usuarios de drogas por vía parenteral deben utilizar material (jeringuillas y agujas) descartables, es decir, no deben compartir este tipo de material, pero sigue siendo mejor método no tomar ninguna droga, de ninguna clase. Otros virus que causan enfermedades en el hombre son: el virus Ébola, el virus de la gripe, del sarampión, de la parotiditis (paperas), de la poliomelitis (próxima a erradicarse, a desaparecer, desde 1989 no se ha dado ningún caso en España), de la rabia, de la viruela (ya erradicada), de la varicela, hepatitis, del papiloma humano etc. Preguntas: 1. ¿Qué dice el dogma central de la Biología molecular?. 2. ¿Qué partes tiene un virus?. 3. Los virus, ¿son siempre parásitos?. 4. ¿Qué tipos de virus existen atendiendo a la célula que parasitan?. 5. ¿Qué tipos de virus existen atendiendo al tipo de ácido nucleico que poseen?. 6. ¿Qué es un retrovirus?. 7. ¿Qué es la transcriptasa inversa?. ¿Cuál es su naturaleza química? 8. ¿Cómo se llama el retrovirus más conocido?. 9. ¿Cómo se conoce el conjunto de enfermedades que desarrollan las personas infectadas por el virus anterior?. 10. ¿Cómo se trasmite el virus anterior?. ¿Cómo evitarías su transmisión por vía sexual?. 11. Cita varias enfermedades víricas. 10 TEORÍA CELULAR Fue enunciada en el siglo XIX por Schleiden, Schawnn y Wirchow. Expresa que: 1. Todos los seres vivos están formados por células. 2. Toda célula proviene de otra célula por división de esta última. 3. Existen seres unicelulares y pluricelulares. 4. Los gametos (espermatozoides y óvulos) son también células. Esta teoría condujo a la definición de célula: es la unidad morfológica y fisiológica de los seres vivos. Unidad morfológica porque todos los seres vivos están constituidos por células y unidad fisiológica porque las células poseen los mecanismos bioquímicos necesarios para que se de la vida. Nota: los virus constituyen una excepción a la teoría celular, puesto que no son células. CÉLULAS PROCARIÓTICAS: BACTERIAS Las células procarióticas (pro=antes, carion=núcleo) no tienen verdadero núcleo, solo una región nuclear, llamada a veces nucleoide en la que se encuentra el ácido nucleico, que siempre es DNA (también tienen RNA en forma de ribosomas). Son procariontes las bacterias, los micoplasmas (son como bacterias pero sin pared) y las cianobacterias (o algas verdiazules, que son autótrofas y tienen clorofila). Las bacterias son los organismos procarióticos más abundantes y más estudiados. FORMAS DE VIDA DE LAS BACTERIAS Pueden tener distintas formas de vivir: - Hay bacterias parásitas, que viven sobre un ser vivo causándole un perjuicio. Algunas de ellas son patógenas (causan enfermedades) para el hombre. Son enfermedades causadas por bacterias el cólera, la difteria, la meningitis, el tifus, la tuberculosis, la amigdalitis, el tétanos, el botulismo, la lepra etc. - Hay bacterias saprófitas, que viven en materia orgánica en descomposición o bien transforman la materia orgánica. Como ejemplo tenemos las bacterias del yogurt, que producen la fermentación láctica del azúcar de la leche (es un disacárido, la lactosa). Las bacterias se llaman Streptococcus termophyllus y Lactobacillus bulgaricus. - Hay bacterias simbióticas, que se asocian a otros organismos y ambos se benefician. Un ejemplo lo constituyen las bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico, que se asocian a las raíces de plantas superiores y enriquecen los campos en ese elemento (en N2). - Hay bacterias autótrofas. Recordad que los autótrofos sintetizan materia orgánica a partir de materia inorgánica, estos organismos obtienen todo el carbono que necesitan para sus reacciones de biosíntesis a partir de CO2 atmosférico. Algunas bacterias son fotosintéticas, tienen clorofila como las plantas superiores y utilizan la energía solar como fuente de energía. Otras son quimiosintéticas y no utilizan la energía solar por carecer de clorofila, éstas bacterias obtienen la energía de la oxidación de compuestos inorgánicos. 11 FORMAS DE LAS CÉLULAS BACTERIANAS Pueden ser fundamentalmente de cuatro tipos: Bacilos: células alargadas o con forma de bastón. Cocos: formas más o menos esféricas. Se llaman Estreptococos si forman cadenas y Estafilococos si forman racimos. Vibrios: forma de comas. Espirilos: forma helicoidal ESTRUCTURA DE UNA CÉLULA BACTERIANA Es bastante simple. Tiene los siguientes componentes: - Una pared con glúcidos y aminoácidos, llamada por esta razón glucopéptido. - Una membrana plasmática de naturaleza lipoproteica. - Citoplasma, en el que se encuentran los ribosomas (con RNAr y proteínas), más pequeños que los de organismos eucarióticos. Aparece también una única molécula de DNA bicatenario (de doble hebra como el de eucariotas) y circular. El resto de orgánulos de la célula eucariótica no existen, únicamente a veces aparecen esbozos (rudimentos) de ellos. 12 Preguntas: 1. ¿Qué característica principal distingue a las células procarióticas de las eucarióticas?. 2. ¿Qué formas de vida pueden tener las bacterias?. 3. Pon tres ejemplos de enfermedades bacterianas. 4. Pon un ejemplo de bacterias saprófitas. 5. ¿Qué forma pueden tener las bacterias?. 6. Haz un dibujo de una célula bacteriana. ¿Cuales son sus componentes? 7. ¿Cuál es la composición química de la pared bacteriana?. 8. ¿Cuál es la composición química de la membrana plasmática bacteriana?. 9. ¿Cómo son los ribosomas de las células bacterianas, en relación a los de las células eucarióticas?. CÉLULAS EUCARIÓTICAS Las células eucarióticas tienen verdadero núcleo (eu=vedadero, carion=núcleo). Poseen células eucarióticas todos los animales y vegetales, tanto unicelulares como pluricelulares, a excepción de las bacterias, micoplasmas y cianobacterias que son procariotas. Son, por lo tanto, organismos eucariotas los siguientes: Animales. Protozoos (animales unicelulares) Metazoos (animales pluricelulares) Vegetales. Algas Hongos Líquenes Briófitos (Musgos) Pteridófitos (Helechos) Espermafitas (plantas con semilla): Gimnospermas y Angiospermas ESTRUCTURA DE LA CÉLULA EUCARIÓTICA Una célula eucariótica típica, por ejemplo una célula hepática o hepatocito tiene: - Membrana plasmática. - Citoplasma con orgánulos: ribosomas, Retículo Endoplasmático rugoso, R.E. Liso, aparato de Golgi, lisosomas, mitocondrias y cloroplastos (éstos últimos solo en células vegetales. Citoplasma: citosol más orgánulos. - Núcleo, que posee una membrana doble y contiene al DNA. Además, si se trata de una célula vegetal hay una pared celular formada por celulosa, que rodea a la membrana plasmática. 13 Membrana plasmática. Es la envoltura externa de la célula que la separa del medio extracelular. La membrana plasmática o membrana celular es una barrera selectiva que permite el paso de ciertas sustancias a través de ella e impide el paso de otras. En general pasan a través de la membrana con facilidad el agua, las sustancias liposolubles y aquellas de pequeño peso molecular como monosacáridos, aminoácidos etc. Pasan también con mucha facilidad los gases respiratorios, el O2 y el CO2. Desde el punto de vista químico, la membrana está formada por una doble capa de lípidos (fosfolípidos) y proteínas que se sitúan en la parte externa (en contacto con el líquido extracelular), en la parte interna (en contacto con el líquido intracelular) y atravesando la doble capa lipídica. Un fosfolípido es una molécula que tiene una cabeza polar (hidrófila, soluble en agua) y dos colas no polares (hidrófobas, no solubles en agua). La estructura de la membrana, con pequeñas diferencias se repite también en los orgánulos que poseen membrana. El espesor de la membrana es de 90-100 Å (9-10 nm), por ello no es visible al microscopio óptico (el límite de resolución del MO es de 0,2 µm). Medidas utilizadas en microscopía: 1 mm = 103 µm (micras o micrómetros). 1 µm = 103 nm (nanómetros) 1 nm = 10 Å (Angstroms) Citoplasma Es una disolución acuosa (citosol) que contiene los orgánulos celulares que vamos a ver a continuación. Citoplasma = citosol + orgánulos. Ribosomas Son los orgánulos mas pequeños de las células. Su tamaño medio es de 25-30 nm. Como sabemos los ribosomas se forman en el nucleolo del núcleo sobre DNA. Están formados por RNA ribosomal y proteínas, son por lo tanto ribonucleoproteínas. Están formados por dos subunidades, una mayor y una menor. 14 Función: en los ribosomas se produce la síntesis de proteínas. Cuando esas proteínas se van a quedar de forma soluble en el citoplasma (por ejemplo un enzima) los ribosomas se encuentran libres en el citoplasma. A menudo se asocian varios ribosomas, enlazados por medio de una molécula de RNAm formando un polisoma o polirribosoma. En cada ribosoma del polirribosoma se produce una traducción completa del RNAm, es decir, en cada ribosoma se sintetiza una proteína completa. Si, por el contrario, las proteínas se van a eliminar al exterior (por ejemplo en una célula secretora), o bien van a quedar en el citoplasma de la célula, pero encerradas en una membrana (por ejemplo, constituyendo lisosomas), entonces los ribosomas se asocian al R.E.R. o Retículo Endoplasmático Rugoso, (aunque la síntesis de proteínas siempre comienza en los ribosomas libres, pero luego éstos se unen a las membranas de RER). Retículo Endoplasmático Rugoso (R.E.R) Está formado por una serie de bolsas o sáculos aplanados, interconectados que presentan ribosomas adheridos en su superficie externa. Función: Como acabamos de decir, en el RER se forman proteínas que se van a eliminar al exterior o se van a dirigir a otros orgánulos. Normalmente atraviesan también orgánulos como el Aparato de Golgi, en el que se van a completar las proteínas (van a madurar). Retículo Endoplasmático Liso (R.E.L) Está formado por una serie de túbulos interconectados membranosos. 15 Función: Cumple una gran cantidad de funciones en los tipos celulares en los que está bien desarrollado. Está relacionado con la síntesis de sustancias lipídicas de naturaleza esteroidea y también fosfolípidos. Es muy abundante, por lo tanto, en las células que segregan hormonas sexuales y otras hormonas esteroideas. Por ejemplo, abunda en las glándulas suprarrenales, que son dos glándulas endocrinas que se encuentran sobre los riñones. También abunda en las células de los testículos y de los ovarios que segregan las hormonas sexuales, llamadas testosterona (hormonas masculinas) y estrógenos (hormonas femeninas) respectivamente. Aparato de Golgi Tiene forma de sáculos aplanados (más cortos que los del R.E.R) de forma cóncavo-convexa (ligeramente arqueados), sin ribosomas adheridos. El número más frecuente de sáculos es de 4 ó 5. Además, el aparato de Golgi posee vesículas y vacuolas, ambas de forma más o menos esférica, las vacuolas son ligeramente más grandes y más irregulares. Función: el Aparato de Golgi completa las proteínas sintetizadas en el R.E.R. y les añade una parte glucídica, porque generalmente al exterior no se segregan proteínas puras (formadas solamente por aminoácidos) sino glucoproteínas, con parte proteica y parte glucídica. Además el Aparato de Golgi se encarga de sintetizar otros glúcidos. Por ejemplo, en células vegetales se encarga de la síntesis de la pared de celulosa (pared celular), que rodea a la membrana plasmática. El Ap. De Golgi clasifica y reparte las moléculas celulares. Generalmente estas moléculas tienen tres destinos: la membrana plasmática, los lisosomas (tanto el contenido como la membrana) y la secreción celular. Lisosomas Tienen forma de vesículas o vacuolas membranosas (rodeadas por una membrana). Se forman a partir del Aparato de Golgi y contienen proteínas enzimáticas que se utilizarán para la digestión intracelular de orgánulos envejecidos. Función: además de emplearse en la digestión intracelular, en algunas células del sistema inmunitario, por ejemplo en los neutrófilos y macrófagos, los lisosomas se emplean para digerir el material extraño fagocitado previamente (virus, bacterias etc). 16 Mitocondrias ¡¡¡¡¡Aparecen tanto en células vegetales como en células animales!!!!! . Las mitocondrias poseen una doble membrana (al igual que el núcleo y los cloroplastos), que reciben el nombre de membrana externa y membrana interna. La membrana interna se invagina y foma los pliegues o crestas mitocondriales. En el interior se encuentra una fase acuosa o matriz mitocondrial que contiene DNA diferente del DNA del núcleo y RNA formando ribosomas (estos ribosomas son más pequeños que los del citoplasma). Además en la matriz se encuentran los enzimas necesarios para la respiración intracelular. Función: entre el citoplasma y las mitocondrias se produce la respiración intracelular. Como ya sabemos es un proceso con finalidad energética que consiste en oxidar las sustancias orgánicas como la glucosa hasta CO2 y H2O según la siguiente reacción: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 32 ATP (energía) Glucosa dióxido de carbono agua De esta forma se libera la energía contenida en la molécula de glucosa y se transmite a otra molécula llamada ATP en la que se almacena. Concretamente por cada molécula de glucosa oxidada la célula obtiene 32 ATP Nota: el ATP es un derivado de un nucleótido. Esta formado por 3 moléculas de ácido fosfórico H3PO4, una molécula de ribosa y una de adenina: H3PO4 ~ H3PO4 ~ H3PO4- Ribosa- Adenina (~ son enlaces de alta energía) 17 Cloroplastos Son orgánulos exclusivos de células vegetales. Se encuentran en las células de los vegetales verdes que realizan la fotosíntesis o función clorofílica. Poseen una membrana doble (al igual que mitocondrias y cloroplastos), llamadas membrana interna y membrana externa. En el interior del cloroplasto se encuentra la fase acuosa denominada estroma, que contiene un sistema de membranas llamadas tilacoides o laminillas. En algunos puntos estas membranas se apilan como monedas y forman los grana (en singular cada una de estas estructuras se denominan granum). En estas membranas, sobre todo en los grana se acumula la mayor parte de la clorofila. Como sabemos la clorofila es el pigmento verde que capta la energía solar. Además, en el estroma se encuentra DNA (distinto del DNA del núcleo) y RNA formando ribosomas más pequeños que los del citoplasma. Función: como sabemos en los cloroplastos se realiza la fotosíntesis. Consiste en la síntesis de materia inorgánica a partir de sustancias inorgánicas (CO2 y H2O). Como sabemos también las plantas verdes son autótrofas y obtienen el carbono que necesitan para sus reacciones de biosínteis del CO2 atmosférico: 6 CO2 + 6 H2O + energía solar → C6H12O6 + 6 O2 dióxido agua Glucosa de carbono La glucosa se polimeriza a almidón, que es la reserva de glucosa en los vegetales. El almidón se acumula en los propios cloroplastos, en vacuolas o en el citoplasma. 18 Núcleo Es el orgánulo celular más voluminoso. Contiene el material hereditario, el DNA y por tanto controla la síntesis de todas las proteínas de las células. Como a su vez las proteínas enzimáticas catalizan todas las reacciones que se dan en un ser vivo, el núcleo resulta ser el orgánulo que controla y preside todas las funciones celulares. Además, por la misma razón, el DNA es la molécula responsable de que se exprese cada carácter de un individuo. Gen (DNA, cromosomas) → Proteínas enzimáticas → Carácter (Color de los ojos, aspecto del pelo, grupos sanguíneos etc). Estructura del núcleo en reposo Como sabemos el núcleo posee una doble membrana, la externa con ribosomas adheridos. Esa doble membrana se encuentra interrumpida por poros. En el interior del núcleo se encuentra la cromatina, formada por DNA y proteínas. Además también se encuentra el nucleolo, que es el lugar donde se sintetiza RNAr (RNA ribosomal, que emigrará al citoplasma para formar ribosomas). Estructura del núcleo en división Cuando la célula se divide para originar dos células el núcleo como tal desaparece, porque se disgrega la membrana nuclear, pero la cromatina se condensa y se organiza en unos cuerpos visibles al microscopio óptico, que reciben el nombre de cromosomas. Cada cromosoma aparece formado (en la metafase mitótica) por dos cromátidas que son idénticas (una es copia de la otra). Las dos cromátidas se unen en un punto llamadocentrómero. En la especie humana tenemos dos juegos de cromosomas, uno de origen paterno y otro de origen materno. Cada juego consta de 23 cromosomas. Por lo tanto tenemos 46 cromosomas. A este número se le conoce como nº diploide o dotación cromosómica de la especie y se representa por 2n. En la especie humana 2n = 46. De los 46 cromosomas, 44 se llaman cromosomas autosómicos y controlan los caracteres somáticos, los otros dos se llaman cromosomas sexuales y controlan los caracteres sexuales (y algunos somáticos). En la mujer los cromosomas sexuales son iguales y se llaman XX, mientras que en el hombre son diferentes y se llaman X e Y. Los gametos (espermatozoides y óvulos) tienen un solo juego de cromosomas, se llama número haploide y se representa por n. En la especie humana n = 23 19 Preguntas 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ¿Cómo se clasifican los seres vivos atendiendo al número de células ?. ¿Qué científico observó las células del corcho?. ¿Qué científico observó por primera vez el núcleo celular?. ¿Quiénes enunciaron la teoría celular?. ¿Qué expresa la teoría celular?. ¿Qué es una micra? ¿Cuántas micras hay en 8 mm?. ¿Qué partes de la célula se miden en nanómetros o angstroms?. Respuesta: las moléculas, los ribosomas y los espesores de las membranas. 9. ¿Qué partes de la célula se miden en micras?. Respuesta: todos los orgánulos (excepto los ribosomas) y las propias células. 10. Si un virus mide 200 nm ¿Cuál es su tamaño en micras? La membrana plasmática: 1. Funciones de la membrana plasmática 2. ¿Cuál es la composición química de la membrana?. Haz un dibujo esquemático que refleje su composición. 3. ¿Es visible la membrana al microscopio óptico?. Ribosomas 1. 2. 3. 4. 5. ¿Cuál es su tamaño?. Haz un dibujo que refleje sus partes ¿En que lugar de la célula se forman los ribosomas?. ¿Cuál es la composición química de los ribosomas?. ¿Cuál es la función de los ribosomas? ¿Por qué unas proteínas se sintetizan en ribosomas libres y otras en ribosomas adheridos al RER?. 6. ¿Qué es un polisoma o polirribosoma?. R.E.Rugoso 1. ¿Cuál es su forma?. Haz un dibujo esquemático. 2. ¿Cuál es su función?. R.E. Liso 1. ¿Cuál es su forma?. Haz un dibujo esquemático. 2. ¿Cuál es su función?. Aparato de Golgi 3. ¿Cuál es su forma?. Haz un dibujo esquemático. 4. ¿Cuál es su función?. 5. ¿Por qué el aparato de Golgi es muy importante y está muy desarrollado en células vegetales?. 20 Lisosomas 1. ¿Cuál es su forma?. Haz un dibujo. 2. ¿Cuál es su función?. 3. ¿Qué importancia tienen en la lucha contra las enfermedades infecciosas causadas por virus o bacterias?. Mitocondrias 1. 2. 3. 4. 5. 6. Haz un dibujo de una mitocondria indicando sus componentes. ¿Qué contiene la matriz mitocondrial?. ¿Cuál es la función de las mitocondrias?. Escribe la reacción de la respiración. ¿Te la sabes ya?. ¿Qué es el ATP?. ¿Para que sirve?. ¿Qué tipos de células tienen mitocondrias?. Cloroplastos 1. 2. 3. 4. 5. 6. Haz un dibujo de un cloroplasto indicando sus componentes. ¿Qué contiene el estroma de los cloroplastos?. ¿Cuál es la función de los cloroplastos?. Escribe la reacción de la fotosíntesis. ¿Te la sabes ya?. ¿Qué es el almidón?. ¿Por qué monosacáridos está formado?. ¿Qué tipos de células contienen cloroplastos?. Núcleo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Haz un dibujo de un núcleo e indica sus componentes. ¿Qué es la cromatina?. ¿Cuál es su composición química? ¿Qué es un cromosoma?. ¿Cuántos cromosomas tiene una célula somática humana? ¿Cuántos cromosomas tiene un gameto humano, espermatozoide u óvulo? ¿Cómo se llaman los cromosomas sexuales en la mujer? ¿Y en el hombre?. ¿Qué es nucleolo?. ¿Qué molécula química y qué orgánulo se sintetiza en él? 21