PORTAFOLIO DE GRADO 11° DE BIOLOGÍA 2016

ACTIVIDAD N° 1

OBSERVA LOS CONTENIDOS PARA MEMBRANA, NÚCLEO Y CITOPLASMA EN LA ACTIVIDAD N° 1 Y REALIZA UN RESUMEN DE LO APRENDIDO

TOMADO DE:  http://www.bionova.org.es/biocast/documentos/tema11.pdf

LA MEMBRANA PLASMÁTICA fue definida en 1967 por Palade como un complejo molecular que delimita un territorio celular determinado. Es una estructura tan delgada que escapaba a la observación mediante el microscopio óptico. La membrana plasmática es una envoltura continua que rodea la célula estando una de sus caras en contacto con el medio extracelular y la otra con el hialoplasma. La observación al microscopio electrónico revela una estructura de unos 7 nm de grosor en la que se aprecian dos bandas oscuras separadas por una banda más clara.

La casi totalidad de la masa de la membrana plasmática está constituida por proteínas y lípidos anfipáticos; contiene además pequeñas cantidades de glúcidos en forma de oligosacáridos unidos covalentemente a las proteínas o a los lípidos.

Las membranas que constituyen el sistema membranario interno característico de la célula eucariota presentan una composición y estructura muy similares a las de la membrana plasmática.

Los lípidos que aparecen formando parte de las membranas biológicas son fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol (u otros esteroles afines). Todos ellos tienen en común su carácter marcadamente anfipáticos que los hace idóneos para este cometido.

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La composición proteica de membranas biológicas varía aún más ampliamente que su composición lipídica, lo que refleja que estas proteínas están especializadas en determinadas funciones que son diferentes según el tipo de célula.

Todas las membranas biológicas comparten ciertas propiedades fundamentales. Son poco permeables a los solutos cargados o polares pero permeables a las sustancias apolares; tienen un grosor de entre 5 y 8 nm y apariencia trilaminar (dos bandas oscuras separadas por una banda clara).

A comienzos de los años 70 en el modelo del MOSAICO FLUIDO, que explica la estructura de dichas membranas. Según este modelo, la estructura básica de la membrana es una bicapa lipídica formada por lípidos anfipáticos en la que las porciones apolares de dichos lípidos se encuentran encaradas unas con otras en el centro de la bicapa y sus grupos de cabeza polares encarados hacia el exterior a ambos lados de la misma. Las proteínas, que son de tipo globular, se encuentran incrustadas a intervalos irregulares en la bicapa manteniéndose unidas a ella mediante interacciones hidrofóbicas entre sus zonas apolares y las zonas apolares de los lípidos. La estructura es fluida, es decir, las moléculas individuales de lípidos y proteínas, debido a que se mantienen unidas por interacciones no covalentes, tienen libertad para moverse lateralmente en el plano de la membrana. La cara externa de la membrana plasmática, la que da al medio extracelular, presenta cadenas oligosacarídicas unidas covalentemente a lípidos o a proteínas; otras membranas celulares no presentan estos componentes glucídicos. En la Figura 11.4 se representa esquemáticamente el modelo del mosaico fluido para la estructura de la membrana plasmática.

  

La célula eucariota se caracteriza por tener su material genético encerrado en una estructura de aspecto globular que recibe el nombre de núcleo. La presencia constante de esta estructura en las células de tejidos animales y vegetales fue establecida ya desde los primeros tiempos de la teoría celular. Cada célula tiene normalmente un sólo núcleo, pero algunas pueden tener dos o más.

EL NÚCLEO suele ser un cuerpo esférico, sin embargo en ocasiones su forma guarda relación con la de la célula. Así, cuando la célula es alargada (como muchas células vegetales) el núcleo también se alarga orientándose según el eje mayor de la misma. También existen en algunas células núcleos de formas muy sofisticadas (lobulados, estrellados, etc.).

El tamaño del núcleo es variable, pero guarda relación con el tamaño celular. El núcleo y el citoplasma se encuentran separados por la envoltura nuclear. Esta envoltura consiste en una doble membrana que, como hemos visto anteriormente, no es más que una porción especializada de las membranas del retículo endoplasmático; la cavidad interior definida por estas dos membranas, denominada espacio perinuclear, se continúa con la luz del retículo. Durante el proceso de división celular la envoltura nuclear se desgaja y sus membranas se "diluyen" entre las del retículo endoplasmático; cuando finaliza la división, una zona determinada de este retículo rodea a los núcleos hijos para formar las nuevas envolturas nucleares. Las dos membranas que forman la envoltura entran en mutuo contacto en algunos puntos dando lugar a unas aberturas denominadas poros nucleares que comunican el núcleo con el citoplasma.Los poros se hallan rodeados de una estructura formada por ocho gránulos proteicos, el complejo del poro, encargada de regular el tráfico de macromoléculas entre el núcleo y el citoplasma.

Debido a la presencia de estas discontinuidades (poros), la envoltura nuclear no constituye una barrera demasiado selectiva para la mayoría de las biomoléculas disueltas, por lo tanto, el medio interno del núcleo, denominado jugo nuclear o nucleoplasma, tiene una composición química bastante similar a la del citosol. En el jugo nuclear se hallan suspendidos los restantes componentes del núcleo, a saber, el nucléolo y la cromatina.

El nucléolo es un corpúsculo esférico, denso y de aspecto granular, con alto contenido en RNA y proteínas. En él se sintetiza el RNA ribosómico que se ensambla a continuación con las proteínas ribosómicas sintetizadas en el citoplasma para dar lugar a las subunidades mayor y menor de los ribosomas. Estas subunidades son exportadas al citoplasma donde a su vez se ensamblan para constituir los ribosomas.

La cromatina es una sustancia de aspecto fibroso que se encuentra dispersa por todo el nucleoplasma y se tiñe intensamente con colorantes básicos. Se compone de DNA y unas proteínas de carácter básico denominadas histonas. Es el componente principal del núcleo: en ella, en forma de secuencias de nucleótidos del DNA, se encuentra almacenada la información genética que gobierna todos los procesos celulares.

TOMADO DE: http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/celula3.htm#citoplasma

CITOPLASMA

El citoplasma es el material comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está  compuesto por dos partes:

Citosol: consiste principalmente de agua, con iones disueltos, moléculas pequeñas y macromoléculas solubles en agua.

Ribosomas: partículas insolubles de 25 nm, sitios de síntesis protéica.

La forma de la célula es mantenida por proteínas fibrosas que se encuentran en el citoplasma y que en conjunto conforman el citoesqueleto.

El citoesqueleto está formado por filamentos y túbulos de diversos tamaños: los  microtúbulos tienen un rol primordial en la división celular. Los filamentos de actina intervienen en la división celular y en la motilidad.

El citoesqueleto se presenta transparente y por lo tanto, invisible. Generalmente no se lo dibuja en los esquemas de la célula pero es un componente importante, complejo y dinámico. El citoesqueleto, mantiene la forma de la célula, "ancla" las organelas en su lugar y mueve parte de la célula en los procesos de crecimiento y movilidad.


VÍDEO MEMBRANA
VÍDEO NÚCLEO

El ADN

Ácido Desoxirribonucleico (ADN), material genético de todos los organismos celulares y casi todos los virus. Es el tipo de molécula más compleja que se conoce. Su secuencia de nucleótidos contiene la información necesaria para poder controlar el metabolismo un ser vivo. El ADN lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la replicación. En casi todos los organismos celulares el ADN está organizado en forma de cromosomas, situados en el núcleo de la célula. Está formado por la unión de muchos desoxirribonucleótidos. La mayoría de las moléculas de ADN poseen dos cadenas antiparalelas (una 5´-3´ y la otra 3´-5´) unidas entre sí mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes de hidrógeno. La adenina enlaza con la timina, mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la citosina enlaza con la guanina, mediante tres puentes de hidrógeno. El estudio de su estructura se puede hacer a varios niveles, apareciendo estructuras, primaria, secundaria, terciaria, cuaternaria y niveles de empaquetamiento superiores.

      

Estructura Primaria Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos. Las bases nitrogenadas que se hallan formando los nucleótidos de ADN son Adenina, Guanina, Citosina y Timina. Los nucleótidos se unen entre sí mediante el grupo fosfato del segundo nucleótido, que sirve de puente de unión entre el carbono 5' del primer nucleótido y el carbono 3' de siguiente nucleótido. Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3').

Estructura Secundaria Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por James Watson y Francis Crick. Es una cadena doble, dextrógira o levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina de una se une a la timina de la otra, y la guanina de una a la citosina de la otra. Estas bases enfrentadas son las que constituyen los Puentes de Hidrógeno. Adenina forma dos puentes de hidrógeno con Timina. Guanina forma tres puentes de hidrógeno con Citosina. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3´ de una se enfrenta al extremo 5´ de la otra. Las dos hebras están enrolladas en torno a un eje imaginario, que gira en contra del sentido de las agujas de un reloj. Las vueltas de estas hélices se estabilizan mediante puentes de hidrógeno. Esta estructura permite que las hebras que se formen por duplicación de ADN sean copia complementaria de cada una de las hebras existentes. - 12 - Existen tres modelos de ADN:

• ADN-B: ADN en disolución, 92% de humedad relativa, se encuentra en soluciones con baja fuerza iónica se corresponde con el modelo de la Doble Hélice. Es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick.

• ADN-A: ADN con 75% de humedad, requiere Na, K o Cs como contraiones, presenta 11 pares de bases por giro completo y 23 Å de diámetro. Es interesante por presentar una estructura parecida a la de los híbridos ADN-ARN y a las regiones de autoapareamiento ARN-ARN.

• ADN-Z: doble hélice sinistrorsa (enrollamiento a izquierdas), 12 pares de bases por giro completo, 18 Å de diámetro, se observa en segmentos de ADN con secuencia alternante de bases púricas y pirimidínicas (GCGCGC), debido a la conformación alternante de los residuos azúcar-fosfato sigue un curso en zig-zag. Estructura terciaria

El ADN presenta una estructura terciaria, que consiste en que la fibra de 20 Å se halla retorcida sobre sí misma, formando una especie de super-hélice. Esta disposición se denomina ADN Superenrollado, y se debe a la acción de enzimas denominadas Topoisomerasas-II. Este enrollamiento da estabilidad a la molécula y reduce su longitud. Varía según se trate de organismos procariontes o eucariontes: a) En procariontes se pliega como una super-hélice en forma, generalmente, circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en la mitocondrias y en los plastos.

b) En eucariontes el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto y para esto necesita la presencia de proteínas, como son las histonas y otras de naturaleza no histona (en los espermatozoides las proteínas son las protamínas). A esta unión de ADN y proteínas se conoce como Cromatina, en la cual se distinguen diferentes niveles de organización: - Nucleosoma - Collar de perlas - Fibra cromatínica - Bucles radiales - Cromosoma. El ADN es una molécula muy larga en algunas especies y, sin embargo, en las células eucariotas se encuentra alojado dentro del minúsculo núcleo. Cuando el ADN se une a proteínas básicas, la estructura se compacta mucho. Las proteínas básicas son Histonas o Protamínas. La unión con Histonas genera la estructura denominada Nucleosoma. Cada nucleosoma está compuesto por una estructura voluminosa, denominada Core, seguida por un eslabón o "Linker". El core está compuesto por un octámero de proteínas, Histonas, denominadas H2A, H2B, H3 y H4. Cada tipo de histona se presenta en número par. Esta estructura está rodeada por un tramo de ADN que da una vuelta y 3/4 en torno al octámero. El Linker está formado por un tramo de ADN que une un nucleosoma con otro y una histona H1. El conjunto de la estructura se denomina Fibra de Cromatina de 100Å. Tiene un aspecto repetitivo en forma de collar de perlas, donde las perlas serían los nucleosomas, unidos por los linker.

Estructura cuaternaria

La cromatina en el núcleo tiene un grosor de 300Å. La fibra de cromatina de 100Å se empaqueta formando una fibra de cromatina de 300Å. El enrollamiento que sufre el conjunto de nucleosomas recibe el nombre de Solenoide. Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta más, formando los cromosomas.

El ARN

El Ácido Ribonucleico se forma por la polimerización de ribonucleótidos, los cuales se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5´-3´ (igual que en el ADN). Estos a su vez se forman por la unión de un grupo fosfato, una ribosa (una aldopentosa cíclica) y una base nitrogenada unida al carbono 1’ de la ribosa, que puede ser citosina, guanina, adenina y uracilo. Esta última es una base similar a la timina. En general los ribonucleótidos se unen entre sí, formando una cadena simple, excepto en algunos virus, donde se encuentran formando cadenas dobles. Un gen está compuesto, como hemos visto, por una secuencia lineal de nucleótidos en el ADN, dicha secuencia determina el orden de los aminoácidos en las proteínas. Sin embargo el ADN no proporciona directamente de inmediato la información para el ordenamiento de los aminoácidos y su polimerización, sino que lo hace a través de otras moléculas, los ARN. Se conocen tres tipos principales de ARN y todos ellos participan de una u otra manera en la síntesis de las proteínas. Ellos son: El ARN mensajero (ARNm), el ARN ribosomal (ARNr) y el ARN de transferencia (ARNt).

ARN mensajero (ARNm) Consiste en una molécula lineal de nucleótidos (monocatenaria), cuya secuencia de bases es complementaria a una porción de la secuencia de bases del ADN. El ARNm dicta con exactitud la secuencia de aminoácidos en una cadena polipeptídica en particular. Las instrucciones residen en tripletes de bases a las que llamamos Codones.

ARN ribosomal (ARNr) Este tipo de ARN una vez trascrito, pasa al nucleolo donde se une a proteínas. De esta manera se forman las subunidades de los ribosomas.

ARN de transferencia (ARNt) Este es el más pequeño de todos, tiene aproximadamente 75 nucleótidos en su cadena, además se pliega adquiriendo lo que se conoce con forma de hoja de trébol plegada. El ARNt se encarga de transportar los aminoácidos libres del citoplasma al lugar de síntesis proteica. En su estructura presenta un triplete de bases complementario de un codón determinado, lo que permitirá al ARNt reconocerlo con exactitud y dejar el aminoácido en el sitio correcto. A este triplete lo llamamos Anticodón. - 15 –

                                                      

                                                             

Estructura primaria:

Al igual que el ADN, se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucleótidos. La estructura primaria del ARN es similar a la del ADN, excepto por la sustitución de desoxirribosa por ribosa y de timina por uracilo. La molécula de ARN está formada, además por una sola cadena.

Estructura secundaria:

La cadena simple de ARN puede plegarse y presentar regiones con bases apareadas, de este modo se forman estructuras secundarias del ARN, que tienen muchas veces importancia funcional, como por ejemplo en los ARNt (ARN de transferencia). Aunque existan zonas apareadas, los extremos 5’ y 3’ que marcan el inicio y el final de la molécula permanecerán libres.

Estructura terciaria Es un plegamiento complicado sobre la estructura secundaria adquiriendo una forma tridimensional. – 16

ACTIVIDAD:

1. Explique de qué manera ocurre el proceso de reproducción celular etapa por etapa.
2. Dibuje cada fase o etapa del proceso de reproducción celular
3. ¿De qué forma se relacionan las células y cuál es el mecanismo que emplean en el proceso de relación?

ACTIVIDAD:

1. Analizar el vídeo número 1 y luego socializar en mesa redonda,equipo de cinco estudiantes con un monitor.
2. Los grupos que quieren tener otro enfoque sobre el tema, se le recomienda ver el vídeo numero 2.

VÍDEO 1. GENÉTICA-HISTORIA
VÍDEO 2. LOS EPIGENÉTICA, GENES Y MEDIO AMBIENTE