LA CELULA

En 1951 George Gey realizo el primer cultivo de células humanas. Las células se obtuvieron de un tumor maligno que provenia de Henrietta Lacks y por lo tanto se denominaron células HeLa. Estas células fueron las primeras células humanas mantenidas en cultivo por largos periodos y aun se utilizan a diferencia de las células normales que en cultivo tienen un tiempo de vida finito, las células HeLa cancerosas pueden cultivarse de forma indefinida si las condiciones son favorables para mantener el crecimiento y división celulares.

El MICROSCOPIO ELECTRONICO DE BARRIDO permite a los investigadores examinar los detalles de la superficie de las células. Los MICROSCOPIOS ELECTRONICOS emplean un haz enfocado de electrones que provee una imagen muy detallada de la celula y sus partes otro tipo de microscopio electrónico el MICROSCOPIO ELECTRONICO DE TRANSMISION, se usa para revelar con detalle la estructura interna de las células.

Las células epiteliales que limitan el intestino están unidas estrechamente y semejan ladrillos de una pared. Los extremos epiteliales de estas células, cuya cara da a la luz intestinal tienen elongaciones (microvellosidades) que facilitan la absorción de nutrimientos. Las microvellosidades son capaces de proyectarse fuera de la superficie celular apical debido a que contienen un esqueleto interno formado por filamentos, los cuales a su vez están compuestos de monómeros de proteínas (actina) polimerizados en una disposición característica. En su extremo basal, las células intestinales, poseen gran cantidad de mitocondrias que proveen la energía requerida para alimentar varios procesos de transporte de membrana. Cada mitocondria se compone de un patrón definido de membranas internas, las cuales a su vez están compuestas por un arreglo proteico, que incluye una fabrica de ATP (trifosfato de adenosina) que funciona como electricidad esta se proyecta desde la membrana interna y parece una pelota en el extremo de una barra.

La información obtenida del estudio de las células de un tipo de organismo tiene a menudo aplicaciones directas en otras formas de vida. Muchos de los procesos mas elementales como la síntesis de proteínas, la conversión de energía química o la construcción de una membrana, son muy parecidos en todos los organismos

Los genes son mas que gavetas para almacenar información constituyen los planos para construir las estructuras celulares, las instrucciones para llevar a cabo las actividades celulares y el programa para duplicarse. La estructura molecular de los genes permite mediante cambios en la información genética (mutaciones) que exista variación entre individuos, lo cual forma la base de la evolución biologica

LAS CELULAS OBTIENEN Y UTILIZAN ENERGIA 
El desarrollo y mantenimiento de la complejidad exigen la constante entrada de energía, virtualmente toda la energía necesaria para la vida en la superficie de la tierra proviene de la radiación electromagnética del so. Esta energía es captada por los pigmentos que absorben luz presentes en las membranas de las células fotosintéticas. La energía luminosa se convierte por fotosíntesis en energía química que se almacena en carbohidratos ricos en energía, como almidon y sacarosa. Para la mayoría de las células animales la energía llega a menudo preempacada en forma de glucosa. En las personas, la glucosa pasa a través del hígado hacia la sangre, que circula atraves del cuerpo y libera energía química en todas las células. Una vez dentro de la celula, la glucosa se desensambla de tal manera que su contenido energético se puede almacenar en forma de energía disponible con rapidez (por lo general como ATP) que mas tarde se utiliza para el funcionamiento de las innumerables actividades celulares que requieren energía. Las células invierten una enorme cantidad de energía simplemente en degradar y reconstruir las macromoléculas y los organelos de los que están hechas. Este continuo recambio como se le llama, mantiene la integridad de los componentes celulares en virtud de los inevitables procesos de desgaste y rotura y permite a la celula reaccionar con rapidez a las condiciones cambiantes.

LAS CELULAS LLEVAN ACABO DIFERENTES REACCIONES QUIMICAS

Por lo general todos los cambios químicos que se efectúan en las células necesitan ENZIMAS, moléculas que incrementan el ritmo al que tiene lugar una reacción química. La suma total de las reacciones químicas en una celula representa el METABLISMO CELULAR

En la celula, la información para el diseño de productos reside en los acidos nucleicos y los trabajadores de la construcción son sobre todo las proteínas.

LAS CELULAS EVOLUCIONAN

Como surgieron las células. De todas las preguntas trascendentes formuladas por los biólogos, esta es la que menos respuestas tiene. Se piensa que las células proceden de algunas formas de vida precelular las cuales a su vez se originaron de materiales organicos sin vida que estuvieron presentes en los océanos primordiales. Sin embargo, el origen de las células puede estudiarse pro medio del análisis de los organismos vivos de la actualidad. Si se observan las características de las células bacterianas que viven en el tubo digestivo de los seres humanos y una celula que forma parte de la pared del intestino son notorias las diferencias que existen entre estas dos células. No obstante, proceden de una celula ancestral común que vivio hace mas de 3 mil millones de años. Estas estructuras que comparten las dos células relacionadas de forma distante, como su membrana celular y los ribosomas debieron estar en la celula ancestral.

DOS CLASES DE CELULAS FUNDAMENTALMENTE DIFERENTES

Las células procariotas que en su estructura son mas simples incluyen a las bacterias mientras que las células eucariotas tienen una estructura mas compleja e incluyen a los protistas, hongos, plantas y animales.

No se sabe con certeza cuando aparecieron las células por primera vez en la tierra hay evidencias obtenidas de fosiles de que la vida procariota existe desde hace unos 2700 millones de años. Los animales complejos aparecieron de forma mas repentina en los registros fosiles hace unos 600 millones de años, pero hay muchas evidencias de que los organismos eucariotas mas simples estuvieron presentes en la tierra desde hace mas de 1000 millones de años

CARACTERISTICAS QUE DIFERENCIAN A LAS CELULAS PROCARIOTAS DE LAS CELULAS EUCARIOTAS

Las propiedades que comparten reflejan que las células eucariotas casi con certeza evolucionaron a partir de ancestros procariotas. A causa de su ancestro común, ambos tipos de células poseen un lenguaje genético idéntico, un grupo común de vías metabólicas y muchas propiedades estructurales afines. Por ejemplo, los dos tipos celulares están limitados por membranas plasmáticas de estructura semejante que sirven como una barrera de permeabllidad  selectiva entre los mundos vivo e inerte. Ambos tipos de células pueden estar recubiertos por una pared celular rigida y sin vida que protege la delicada vida de su interior. Aunque las paredes celulares de procariotas y eucariotas pueden tener funciones semejantes, su composición química es muy diferente.

COMPARACION ENTRE CELULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS

CARACTERISTICAS COMUNES:

v  Membrana plasmática de estructura similar.

v  Información genética codificada en el DNA mediante códigos genéticos idénticos

v  Mecanismos similares para la transcripción y tradiccion de la información genética incluidos ribosomas semejantes.

v  Rutas metabólicas comparticas (ejemplo glucolisis y ciclo de los acidos tricarboxilicos TCA)

v  Aparato similar para la conservación de la energía química en forma de ATP (localizado en la membrana plasmática de procariotas y en la membrana mitocondrial de eucariotas)

v  Mecanismos semejantes para la fotosíntesis (entre cianobacterias y plantas verdes)

v  Mecanismos parecidos para sintetizar e insertar las proteínas de membrana.

v  Estructura similar (entre arqueobacterias y eucariotas) de proteosomas (estructuras para la digestión de proteínas)

CARACTERISTICAS DE LAS CELULAS EUCARIOTAS QUE NO SE ENCUENTRAN EN PROCARIOTAS

v  Division de la celula en nucleo y citoplasma, separados por una envoltura nuclear que contiene estructuras complejas de poros.

v  Los cromosomas son complejos y están compuestos por DNA y proteínas relacionadas capaces de compactarse en estructuras mitóticas.

v  Organelos citoplasmicos especializados para la respiración aerobia (mitocondrias) y fotosíntesis (cloroplastos).

v  Un sistema complejo de citoesqueleto

v  Cilios y flagelos complejos.

v  Son capaces de ingerir materiales liquidos y solidos y atraparlos dentro de vesículas membranosas plasmáticas ( endocitosis y fagocitosis)

v  Paredes celulares (en plantas) que contienen celulosa.

v  La división celular utiliza un huso mitótico que contiene microtubulos para separar cromosomas.

v  Presencia de dos copias de genes por celula (diploidia) un gen que proviene de cada padre.

v  Presencia de 3 enzimas diferentes para sintetizar RNA (polimerasas de RNA)

v  Reproducción sexual que requiere meiosis y fecundación.

En Su  interior, aunque las paredes celulares de procariotas y eucariotas pueden tener funciones semejantes, su composición química es muy diferente.  En su interior las células eucariotas son mucho mas complejas ( en estructura y función) que las células procariotas.

Ambas contienen una región nuclear la cual posee el material genético de la celula rodeado por citoplasma. El material genético de la celula procariota esta presente en un NUCLEOIDE. Una región de la celula no bien definida, sin membrana, que lo separa del citoplasma circundante. En cambio las células eucariotas poseen un NUCLEO una región separada por una estructura membranosa compleja llamada ENVOLTURA NUCLEAR.

Esta diferencia de la estructura nuclear es la base de los términos procariota (pro-antes karyon-nucleo) y eucariota (eu-verdadero karyon-nucleo) las células procariotas contienen relativamente pequeñas cantidades de DNA y la mayoría de las células eucariotas posee mucha mas información genética.  Lo mas importante es que el DNA cromosómico de los eucariotas a diferencia del de los procariotas, se relaciona estrechamente con proteínas para formar un material nucleoproteinico complejo que se conoce como CROMATINA.

Las células eucariotas tienen una disposición de organelos limitados por membrana. Los organelos eucariotas incluyen mitocondria, donde la energía química esta disponible para alimentar las actividades celulares y un retículo endoplásmico en donde se eleaboran muchas de las proteínas y lípidos de la célula, el aparato de Golgi es el lugar en el que los materiales se clasifican modifican y trasportan a destinos celulares específicos, además de diferentes vesículas simples. Limitadas por membranas de tamaños diferentes. Las células vegetales muestran organelos membranosos adicionales, incluidos los cloroplastos, los cuales son los sitios en los que se realiza la fotosíntesis

Tomadas como un grupo. Las membranas celulares eucariotas sirven para dividir el citoplasma en compartimientos dentro de los cuales se llevan a cabo actividades especializadas

Las membranas citoplasmicas de las células eucariotas forman un sitema  de canales interconectados y vesículas que trabajan en el transporte de sustancias de una parte a otra de la celula y entre su interior y el ambiente.

Las células eucariotas también contienen numerosas estructuras sin membrana célular que las limite. Los tubulos alargados  y filamentos  del citoesqueleto están incluido en este grupo y participan en la contractilidad celular movimiento y soporte.

Por el  momento es posible afirmar que el citoesqueleto de los procariotas es mucho mas simple en sentido estructural y funcional en comparación con los eucariotas. Las células eucariotas y procariotas tienen ribosomas que son partículas no membranosas y funcionan como mesas de trabaja  sobre las cuales las proteínas de las células se elaboran. No obstante que los ribosomas de las células procariotas y eucariotas poseen dimensiones considerables ( los procariotas son mas pequeños  e incluyen muchos menos componentes) estas estructuras participan en el ensamblaje de proteínas con un mecanismo similar en ambos tipos de células.

Las células de tipo eucariota poseen diversos mecanismos de locomoción compleja mientras que los de los procariotas son relativamente sencillos. El movimiento de una celula procariota se lleva a cabo mediante un filamente delgado de proteína llamado FLAGELO el cual sobresale de una celula y es capaz de girar . La rotación del flagelo ejerce presión contra el liquido circudante y da lugar a que la celula se impulse a través del medio

Algunas células eucariotas, incluidos muchos protistas y células germinales también poseen flagelos, pero las versiones eucariotas son mucho mas complejas que los filamentos proteicos simples de las bacterias y el movimiento lo genera un mecanismo diferente.

Conjugación procariota

La conjugación procariota, también conocida como conjugación bacteriana, es el proceso de transferencia de material genético entre una célula procariota(bacteria o arquea) donadora y una receptora mediante el contacto directo o una conexión que las una.¹ Descubierta por Joshua Lederberg y Edward Tatum en 1946,² la conjugación es un mecanismo de transferencia horizontal de genes como la transformación y la transducción, con la diferencia de que estos últimos no involucran contacto intercelular.³

A menudo se le considerada un símil procarionte de la reproducción sexual o el apareamiento debido a que implica el intercambio de material génico. Durante la conjugación la célula donadora provee un elemento génico móvil o conjugativo que generalmente es un plásmido o un transposón.^4 5 La mayoría de los plásmidos conjugativos tienen sistemas que aseguran que la célula receptora no tenga ya un elemento similar.

La información genética transferida a menudo beneficia al receptor. Las ventajas pueden incluir resistencia antibiótica, tolerancia xenobiótica o la capacidad de usar nuevos metabolitos.⁶ La conjugación de plásmidos benéficos puede ser considerada una endosimbiosis procarionte. Sin embargo, la conjugación de otros elementos génicos puede se vista como un tipo de parasitismo y un mecanismo desarrollado para su propagación.

Mecanismo bacteriano

Este proceso es promovido por determinados tipos de plásmidos, que portan un conjunto de genes cuyos productos participan en el proceso, y que requiere contactos directos entre ambas células, con intervención de estructuras superficiales especializadas y de funciones específicas (pili sexuales en los Gram negativos, y contacto íntimo en los Gram positivos). Algunos de estos plásmidos se comportan como episomas, es decir, que pueden integrarse en el cromosoma; en este caso, si se produce la conjugación, se puede transferir el propio plásmido más un segmento adyacente del cromosoma, que a su vez podrá recombinarse con secuencias homólogas del cromosoma del receptor, dando lugar a un cromosoma híbrido.

El plásmido conjugativo prototípico es el F-plásmido (denominado Factor de fertilidad o Factor F).¹ El F-plásmido es un episoma (un plásmido que puede unirse por sí mismo al cromosoma procarionte porrecombinación homóloga) con un tamaño aproximado de 100 kpb. Él transporta su propio origen de replicación, el oriV, y un origen de tranferencia, o oriT.⁴ Solo puede haber una copia del F-plásmido en un procarionte, ya sea libre o integrado, un organismo que posee una copia es llamada F-positivo o F-más y se denota F⁺. Las células que carecen del F-plásmido son llamadas F-negativo o F-menos (F^-) y como tales pueden actuar como células receptoras.

El F-plásmido transporta junto a otra informaciones genéticas los locus tra y trb, los cuales juntos tienen un tamaño aproximado de 33 kpb y consiste de 10 genes. El locus contiene el gen del pilus y genes reguladores, los cuales juntos dirigen la síntesis del pilus. El locus también contiene los genes de las proteínas que se adhieren a la superficie del procarionte F^- e inician la conjungación. Aunque existe cierto debate en la exactitud del mecanismo de conjugación, se piensa que los pili no son las estructuras a través de las cuales ocurre el intercambio de ADN. Esto se ha visto en experimentos en donde se le ha permitido a los pili hacer contacto, pero entonces son desnaturalizados con SDS e incluso así ocurre la tranferencia de ADN. Varias proteínas codificadas en los locus tra o trb parecen abrir un canal en la célula, y es por allí donde la enzima traD, localizada en la base del pilus, inicia la fusión de membrana.

Cuando se inicia la conjugación por una señal que la enzima relaxasa muesca (corta el enlace fosfodiésterentre dos nucleótidos, separándolos) una de las hebras del plásmido conjugativo en una secuencia particular denominada oriT . La relaxasa puede trabajar en un complejo de más de doce proteínas conocido como un relaxosoma. En el sistema F-plásmido la enzima relaxasa es llamada TraiI y el relaxosoma está formado por TraI, TraY, TraM y el factor huésped de integración (IHF, integrated host factor). La hebra muescada, o hebra-T, es entonces desenrollada desde la hebra no daña y es transferida a la célula receptora en dirección 5'-3'. La hebra restante es replicada independiente de la acción de la congujación (la replicación vegetativa comienza en el oriV) o conjuntamente con la conjugación (replicación conjugativa similar a la replicación en círculo rodante del fago λ). La replicación conjugativa puede requerir una segunda muesca antes de que pueda ocurrir una transferencia exitosa. Un reciente informe afirma haber inhibido la conjugación con químicos que imitan un paso intermedio de este evento de segunda muesca.⁷

Si el F-plásmido que es tranferido ha sido previamente integrado en el genoma del donante, también una parte de su ADN cromosómico puede ser tranferido con el plásmido ADN.³ La cantidad de ADN cromosómico que es transferida depende de cuanto tiempo permanezcan las dos organismos en contacto. En cadenas corrientes de laboratorio de Escherichia coli la transferencia del cromosoma completo demora alrededor de 100 minutos. La transferencia de ADN puede ser integrado en el genoma receptor por recombinación homóloga.

Un cultivo procarionte que contenga en su población células con F-plásmidos no integrados usualmente también contienen algunas células que accidentalmente los han integrado. Estas células son las responsables de la baja frecuencia de transferencia génica que ocurre en tales cultivos. Algunas cepas de procariontes con un F-plásmido integrado pueden ser aisladas y cultivadas en una colonia pura. Debido a que tales cepas transfieren genes cromosómicos muy eficientemente son llamadas células Hfr (high frequency of recombination, de alta frecuencia recombinatoria). El genoma de la E. coli fue originalmente mapeado mediante experimentos de conjugación interrumpida en los que varias células Hfr fueron sacadas del recipiente después de menos de 100 minutos. Luego se investigaron los genes transferidos.