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5: Estructura celular - Biología

5: Estructura celular - Biología



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Su cuerpo tiene muchos tipos de células, cada una especializada para un propósito específico. Por ejemplo, las células epiteliales protegen la superficie del cuerpo y cubren los órganos y las cavidades corporales internas. Las células óseas ayudan a mantener y proteger el cuerpo. Las células del sistema inmunológico luchan contra las bacterias invasoras. Además, la sangre y las células sanguíneas transportan nutrientes y oxígeno por todo el cuerpo mientras eliminan el dióxido de carbono. Cada uno de estos tipos de células juega un papel vital durante el crecimiento, desarrollo y mantenimiento diario del cuerpo. Sin embargo, a pesar de su enorme variedad, las células de todos los organismos, incluso los tan diversos como las bacterias, la cebolla y los humanos, comparten ciertas características fundamentales.

  • 5.1: Preludio a la estructura celular
    Su cuerpo tiene muchos tipos de células, cada una especializada para un propósito específico. Además, la sangre y las células sanguíneas transportan nutrientes y oxígeno por todo el cuerpo mientras eliminan el CO2.
  • 5.2: Estudiar células
    Una celda es la unidad más pequeña de un ser vivo. Un ser vivo, ya sea que esté hecho de una célula (como una bacteria) o de muchas células (como un ser humano), se llama organismo. Por tanto, las células son los componentes básicos de todos los organismos. Hay muchos tipos de células, todas agrupadas en una de dos categorías amplias: procariotas y eucariotas. Por ejemplo, tanto las células animales como las vegetales se clasifican como células eucariotas, mientras que las células bacterianas se clasifican como procariotas.
  • 5.3: Células procariotas
    Las células se dividen en una de dos categorías amplias: procariotas y eucariotas. Sólo los organismos predominantemente unicelulares de los dominios Bacteria y Archaea se clasifican como procariotas (pro = "antes"; -kary- = "núcleo"). Las células de animales, plantas, hongos y protistas son todas eucariotas (ceu- = “verdadero”) y están formadas por células eucariotas.
  • 5.4: Células eucariotas
    Nuestro mundo natural también utiliza el principio de forma siguiendo a la función, especialmente en biología celular, y esto se aclarará a medida que exploremos las células eucariotas. A diferencia de las células procariotas, las células eucariotas tienen: 1) un núcleo unido a la membrana; 2) numerosos orgánulos unidos a la membrana, como el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, los cloroplastos, las mitocondrias y otros; y 3) varios cromosomas en forma de varilla. Debido a que el núcleo de una célula eucariota está rodeado por una membrana, tiene un "núcleo verdadero".
  • 5.5: El sistema de endomembranas y las proteínas
    El sistema de endomembranas es un grupo de membranas y orgánulos en las células eucariotas que trabaja en conjunto para modificar, empaquetar y transportar lípidos y proteínas. Incluye la envoltura nuclear, los lisosomas y las vesículas, que ya hemos mencionado, y el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi. Aunque técnicamente no está dentro de la célula, la membrana plasmática está incluida en el sistema de endomembranas porque, como verá, interactúa con los otros orgánulos endomembranosos.
  • 5.6: El citoesqueleto
    Dentro del citoplasma, hay iones y moléculas orgánicas, además de una red de fibras proteicas que ayudan a mantener la forma de la célula, aseguran algunos orgánulos en posiciones específicas, permiten que el citoplasma y las vesículas se muevan dentro de la célula y permiten que las células dentro de los organismos multicelulares se muevan. moverse. En conjunto, esta red de fibras proteicas se conoce como citoesqueleto. Hay tres tipos de fibras dentro del citoesqueleto: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos.
  • 5.7: Conexiones entre células y actividades celulares
    Ya sabe que un grupo de células similares que trabajan juntas se llama tejido. Como era de esperar, para que las células trabajen juntas, deben comunicarse entre sí, al igual que usted necesita comunicarse con otras si trabaja en un proyecto grupal. Echemos un vistazo a cómo se comunican las células entre sí.
  • 5.E: Estructura celular (ejercicios)

Clase 11 biología capítulo 5 soluciones de libros de texto sobre estructura y organización celular

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1. Elija la opción actual
A. Crecimiento de la pared celular durante la
el alargamiento tiene lugar por.
una. Aposición
B. Intususcepción
C. Ambos a & amp b
D. Super posición

B. La membrana celular se compone de
una. Proteínas y celulosa
B. Proteínas y fosfolípidos
C. Proteínas y carbohidratos
D. Proteínas, fosfolípidos y algunos
carbohidratos

C.La membrana plasmática tiene una estructura fluida debido a la presencia de
una. Carbohidratos
B. Lípido
C. Glicoproteína
D. Polisacárido

D. La pared celular está presente en
una. Célula vegetal
B. Célula procariota
C. Célula de algas
D. Todo lo anterior

E. La membrana plasmática es
una. Selectivamente permeable
B. Permeable
C. Impermeable
D. Semipermeable

F. El ADN de las mitocondrias es
una. Desnudo
B. Circular
C. Doble cadena
D. Todo lo anterior

G. Los lisosomas no ayudan por completo
una. Osteogénesis
B. Digestión celular
C. Metamorfosis
D. Lipogénesis

H. ¿Cuál de los siguientes orgánulos?
contener ADN
una. Mitocondrias, peroxisoma
B. Membrana plasmática, ribosoma
C. Mitocondrias, cloroplasto
D. Cloroplasto, dictiosoma

I. El cuerpo de Golgi está ausente en
una. Procariotas
B. RBC de mamífero maduro
C. Alcariotas
D. Todo lo anterior


2. Responde las siguientes preguntas
A. ¿Las plantas no tienen sistema circulatorio?
Entonces, ¿cómo manejan las células intercelulares?
¿transporte?
Respuesta : Las plantas no tienen sistema circulatorio pero logran hacer circular agua y minerales para sus necesidades con la ayuda de tejidos especiales. El transporte de agua se realiza mediante el proceso de difusión y ósmosis, que dependen del gradiente.

Difusión - cuando la molécula se mueve de una concentración alta a una concentración baja en una dirección aleatoria para distancias cortas.

Ósmosis - Cuando las moléculas se mueven de su región de mayor potencial químico a su región de menor potencial químico.

Bebida- Es un tipo especial de difusión cuando el agua es absorbida por los sólidos coloides y provocando que éstos aumenten de tamaño o volumen. por ejemplo: absorción de agua por semillas.

Transporte intracelular por vía de apoplasto y vía de simplasto en las células adyacentes o plasmodesmos.

B. ¿El nucleolo está cubierto por una membrana?
Respuesta : El nucleolo es un cuerpo redondo ubicado dentro del núcleo de una célula eucariota. No está rodeado por una membrana, sino que se asienta en el núcleo. El nucleolo produce subunidades ribosómicas a partir de proteínas y ARN ribosómico, también conocido como ARNr.

C.Modelo de mosaico fluido propuesto por Singer y Nicolson reemplazó el modelo Sandwich propuesto por Danielli y Davson?
¿Por qué?
Respuesta : Fue reemplazado por el modelo sándwich, ya que el modelo de mosaico fluido solo describe las características de la membrana celular desde la vista superior. Explica que las proteínas son como témpanos de hielo flotando en un mar de lípidos. Pero el modelo de sándwich ofrece una explicación detallada sobre la disposición de los lípidos y las proteínas.

D. La superficie de los glóbulos rojos normalmente muestra
Moléculas de glicoproteínas. Al determinar el grupo sanguíneo, ¿juegan?
cualquier papel?
Respuesta : Las glicoproteínas (carbohidrato + proteína) presentes en la superficie de las moléculas de glóbulos rojos sirven como marcadores o antígenos de superficie y ayudan a determinar el grupo sanguíneo de un individuo. El grupo sanguíneo ABO se basa en realidad en la presencia de estas glicoproteínas.

E. ¿En qué se diferencia el citoplasma del nucleoplasma en su composición química?
Respuesta : Aunque el citoplasma se encuentra en cada célula conocida, el nucleoplasma solo se encuentra en células eucariotas. La principal diferencia entre el citoplasma y el nucleoplasma es que el citoplasma es una masa fluida de la célula que se compone de orgánulos celulares, mientras que el nucleoplasma es la savia del núcleo que contiene el nucleolo.

3. Responde las siguientes preguntas
A. Distinga entre liso y rugoso retículo endoplásmico.
Respuesta : La diferencia entre el retículo endoplásmico rugoso y el retículo endoplásmico liso es que el retículo endoplásmico rugoso contiene ribosomas. El retículo endoplásmico liso no contiene ribosomas. Los ribosomas son los que dan al retículo endoplásmico rugoso su característica "rugosidad".

SER no tiene ribosomas pero RER tiene ribosomas. SER produce y exporta principalmente lípidos y proteínas y funciona para la desintoxicación, mientras que RER produce, secreta y exporta proteínas y pocas hormonas.

B. Las mitocondrias son el generador de energía de la célula.
Dar una razon.
Respuesta : Las mitocondrias son orgánulos celulares presentes en las células eucariotas. Están involucrados en la respiración celular. Liberan energía de los alimentos. Generan moléculas ricas en energía, ATP de la respiración celular que luego se utiliza para otros procesos. Por lo tanto, las mitocondrias se denominan centrales eléctricas de la célula.

C. ¿Cuáles son los tipos de plastidios?
Respuesta : Hay cuatro tipos principales de plastidios:
Cloroplastos.
Cromoplastos.
Gerontoplastos.
y Leucoplastos.

4. Rotule los diagramas y escriba el detalles del concepto en tu palabra

5. Etiquete las letras A, B, C y D en el diagrama anterior. y escribir las funciones de los organells A y B

7. Identifica cada estructura celular u orgánulo. de su descripción a continuación.
I. Produce ribosomas
Respuesta : núcleo

ii. Realiza la fotosíntesis
Respuesta : cloroplasto

iii. Puede brotar de vesículas, que forman el aparato de Golgi.
Respuesta : Retículo endoplásmico

iv. Fabrica ATP en animales y plantas. células.
Respuesta : Mitocondrias

v. Selectivamente permeable.
Respuesta : membrana de plasma


8. Las células de la cebolla no tienen cloroplasto. ¿Cómo puedo les decimos que son plantas?
Respuesta : Aunque las células de la cebolla no tienen cloroplasto, todavía se clasifican como plantas, ya que las cebollas crecen bajo el suelo y no necesitan participar en la fotosíntesis, sino que utilizan su bulbo como un medio para almacenar energía y nutrientes.


Recomendaciones

1. Características de las células vivas

Las células se descubrieron por primera vez en el siglo setenta cuando la invención del microscopio permitió a Robert Hooke (1665) y Anton van Leuwenhoek (1675) descubrir las primeras células. Hay ciertas características que todas las células siguen para sobrevivir, un buen resumen de esto es:

Las siete características biológicas de la vida:

 Movimiento (cada celda debe poder cambiar de posición)

 Respiración (se necesita para fabricar energía)

 Sensibilidad (Responder a cambios en el medio ambiente)

 Crecimiento (aumento de tamaño y complejidad)

 Reproducion (Produce ofspring)

 Excreción (eliminar desechos metabólicos tóxicos)

 Nutriion (adquirir alimentos y usarlos)

Todas las células deben ser autosuficientes además de tener la capacidad de reproducirse, esto puede ser en forma de isión binaria, mitosis o meiosis. La vida útil de cada célula es variable. Todas las células requieren una fuente de energía, muchas provienen de vías metabólicas y se almacenan en forma de trifosfato de adenosina. Las células necesitarán esta energía para respirar, que puede ser anaeróbica o aeróbica (dependiendo del uso de oxígeno). Además de hacer uso de enzimas como catalizadores para una reacción química más rápida.

2. Células eucariotas procariotas y ampamp

Célula procariota

Como se ve en el diagrama anterior, las células procariotas son las formas de vida más simples. Las células procariotas pertenecen a grupos como las bacterias y las arqueas. A menudo son unicelulares y suelen ser de 0,2 μm a 2,0 μm. Las células procariotas son anaeróbicas (respiran sin el uso de oxígeno), esto sucede dentro del citoplasma. Pueden reproducirse rápidamente y lograr la división celular mediante isión binaria, lo que significa que la célula se dividirá para formar dos células idénticas. A menudo son tolerantes con condiciones extremas. La estructura de una célula procariota es bastante simple. Su ADN es un solo cromosoma circular llamado plásmidos y está contenido en el área central por el nucleoide. También están rodeados por una membrana plasmática pero no contienen orgánulos unidos a la membrana. Las células procariotas a menudo se pueden tratar con antibióticos. (BBC BITESIZE, 2020)

Células eucarioicas

Las células eucarioicas son mucho más complejas. En promedio son aprox. Diez veces más grande que las células procarioicas y pertenecen a grupos como proístas, plantas, hongos y animales. Las células eucarioicas son aeróbicas (usan oxígeno). La estructura de una célula eucarioica también es mucho más compleja, pero la analizaré con más detalle en el subtítulo de la sección 3. Su ADN está formado por múltiples cromosomas lineales y está contenido dentro del núcleo. (Celular [biología], Wikipedia, URL, 2017)

Figura dos: htps: //katesalevelbiology.wordpress. com / 2016/11/06 / células-eucarioicas-y-procarioicas /

####### 3.Organelos y estructura subcelular eucarioica.

Durante mi descubrimiento anterior, descifré la complejidad de las células eucarioicas. He diseñado una tabla a continuación que explica estos orgánulos celulares:

FUNCIÓN ORGANELLE

CITOPLASMA A menudo se lo conoce como citosol. El citoplasma contiene enzimas, azúcares, sales, aminoácidos y nucleoides. Las enzimas se utilizan para reacciones metabólicas, ubicadas dentro de la membrana celular. NÚCLEO El núcleo es el orgánulo unido a membrana más grande, tiene una membrana nuclear doble y un poro nuclear. Descrito como el centro de una celda. NUCLEOLO Este se compone de crominio y participa en la fabricación de ribosomas. Ubicado dentro del núcleo. MITOCONDRION La mitocondria es el sitio de la respiración aeróbica; a menudo tiene forma de salchicha. Contiene doble membrana. El exterior es liso. El interior está plegado con una estructura denominada crestas con partículas pediculadas que participan en la síntesis de trifosfato de adenosina. El espacio entre las dos membranas es la matriz que contiene hebras de ADN. Cloroplasto Se encuentra solo dentro de las células vegetales y de algas, esto es responsable de la fotosíntesis. El cloroplasto contiene tres membranas, la tercera se llama membrana tilacoide que contiene pilas y pilas de grana que contienen pigmentos de clorofila. Entre la membrana interna y el tilacoide está lleno de un líquido llamado estroma. RIBOSOMAS Los ribosomas son los orgánulos más pequeños, pero son los más numerosos que se encuentran. Ellos son el sitio

Figura tres: htp: //www.bbc.co.uk/staicarchive/ efc5b6f748963d346ae11763b12f9ef 4ba8af.jpg

donde se fabrican y sintetizan las proteínas. Se encuentran dentro del citoplasma, también se adhieren a la superficie del retículo endoplásmico rugoso (RER) RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO (SER) Estos están formados por una serie de canales de membrana, están involucrados en el transporte de materiales lipídicos así como en la síntesis de lípidos. REICULUM ENDPLÁSMICO BRUTO (RER)

Comparte muchas cosas en común con la SER. También responsable del procesamiento de las proteínas producidas por los ribosomas, lo realiza al convertir las proteínas en vesículas y luego exportarlas utilizando el aparato de Golgi. También puede modificar y agregar carbohidratos. APARATO GOLGI (CUERPO GOLGI)

El cuerpo de Golgi es una serie de membranas latentes denominadas cisternas. Su función principal es recibir proteínas del RER y reenvasarlas para su uso o secreción. Las proteínas se mueven por todo el cuerpo de Golgi y se modifican si es necesario. A medida que se transfiere, la membrana se pellizca hacia adentro para formar vesículas. CITOSQUELETÓN El citoesqueleto está formado por microilamentos y microtúbulos, el objetivo principal de este es mantener la forma, el soporte y la movilidad de las células.

4.membrana celular

La función de las membranas celulares es controlar lo que entra y sale de una célula; también es selectivamente permeable. Su estructura básica consiste en fosfolípidos, proteínas y carbohidratos que forman una estructura similar a un mosaico. La membrana celular juega un papel importante para asegurar que cada célula mantenga la homeostasis. (Singer y ampamp Nicolson, 1972 - El modelo de mosaico luid).

El transporte activo se denomina así que este proceso requiere el uso de energía. El transporte activo actúa contra el gradiente de concentración mediante una bomba-molécula. La proteína es de naturaleza más específica que la sustancia a transportar. Las proteínas se unen a las enzimas ATPasa que trabajan para catalizar la descomposición del ATP en ADP + PI. Esto se completa con la liberación de energía para cambiar la forma y bombear la molécula a través de la membrana.

Uso de vesículas

Las vesículas se utilizan para transportar moléculas más grandes en proteínas, nucleoides y polisacáridos. Esto se completa en dos procesos diferentes con respecto a qué ruta de transporte se requiere.

Las moléculas que se transportan al interior de la célula, la sustancia se digiere mientras que las moléculas se absorben. Hay 3 procesos diferentes de endocitosis. En primer lugar, la fagocitosis donde las moléculas están engullidas. En segundo lugar, la pinocitosis a menudo se utiliza para los líquidos. Finalmente, en caso de endocitosis mediada por receptores, esto requiere que la molécula se una a un receptor. (Hughes, página 2.1)

Dirección inversa de la endocitosis, cuando una molécula es transportada fuera de la célula. A menudo se exportan utilizando el retículo endoplásmico rugoso o el cuerpo de Golgi. Sustancias como hormonas y enzimas digestivas se secretan fuera de la célula.

5. Células animales

Las células animales son células eucariotas, para que una célula animal mantenga la vida, requieren una fuente de energía para ayudar a la síntesis, moverse, mantener la homeostasis y participar en la división celular. Los nutrientes son necesarios para el crecimiento y la división celular.

Síntesis celular

Dentro del crecimiento o síntesis celular, como también se le conoce, ocurre el anabolismo. El anabolismo es el proceso que involucra una secuencia de reacciones químicas que construyen moléculas a partir de macromoléculas más pequeñas.

Figura ive: htps: //www.assignmentpoint.co m / science / biology / acive- transport.html

requiriendo energía de entrada de ATP. Las células sintetizan moléculas como proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos como ADN y ARN (Dicionario de Biología-en línea, 2020)

Para ensamblar / fabricar macromoléculas complejas más grandes, se requieren ciertos bloques de construcción dependiendo de cada sustancia. Además de un suministro de energía para construir un enlace químico para crear la nueva estructura compleja.

El ATP se produce dentro del proceso de respiración. El ATP se puede hidrolizar en ADP / PI con el uso de transporte activo. El ATP es vital para la supervivencia de una célula, ya que liberará energía cuando sea necesario para las reacciones químicas. Depende de los niveles tróficos de los alimentos para proporcionar fuentes de energía que se convertirán químicamente en ATP. El sustrato más utilizado para la respiración es la glucosa, pero puede utilizar proteínas y lípidos. Los nutrientes energéticos se pueden almacenar para uso futuro. Las tres etapas de la respiración celular son

Que ocurre dentro del citoplasma y puede ocurrir con o sin oxígeno.

Es una serie compleja de vías bioquímicas que se conoce mejor como antes, esto ocurre dentro de las mitocondrias y es una serie de reacciones químicas para liberar energía almacenada (editores de BD, 2019)

Es la etapa final de la respiración. Que ocurre dentro de la membrana interna de las mitocondrias. Aquí es donde se produce el ATP.

El movimiento de una célula a menudo se descifra por el movimiento de nutrientes dentro de la célula. Puede involucrar procesos como endocitosis, exocitosis y transporte activo. El movimiento de la célula es clave para garantizar que la célula pueda mantener la homeostasis. En las células eucariotas, pueden tener uno o varios lagelos que también pueden ayudar a que la célula se mueva. En las células animales, la energía química se transforma en energía cinética o calorífica. El proceso de respiración también puede ayudar a generar energía térmica. (BBC Bitesize, 2020)

Figura seis: htps: //andreabiology.weebly.com/26- cell-respiraion.html

Los ácidos nucleicos son macromoléculas que se encuentran en todos los seres vivos, compuestos por tres componentes principales: ácidos fosfóricos, azúcares pentosa y una base orgánica. Llevan pequeños detalles como material genético (ARN / ADN). Compuesto por hebras de nucleoides que se combinan para formar un polinucleoide que forma el ADN. Estructura a base de nitrógeno que se divide en dos tipos de pirimidinas, una sola sustancia de seis lados que consta de timina, citosina y uracilo. Purinas, se duplican nuevamente con seis lados y consisten en adenina y guanina. Debido a su disposición diferente de las moléculas, estas pueden unirse químicamente. (Hughes, página 2.3) Dos ácidos nucleicos para analizar son el ARN y el ADN:

El ARN es un polímero monocatenario de nucleoides, las bases son adenina, guanina, citosina y uracilo. El azúcar es la ribosa que le da el nombre de ácido ribonucleico. Hay tres formas de ARN:

ARN ribosómico (ARNr)

Fabricado por ADN en el núcleo pero está dentro del citoplasma, totaliza el 50% de la masa de ARN. Esta hebra de ARN se utiliza para catalizar la velocidad de formación de enlaces pepido entre aminoácidos.

Transferir ARN (ARNt)

Molécula monocatenaria fabricada en el núcleo, 15% de la masa total de ARN. La función se encuentra en la etapa de activación de la síntesis de proteínas donde se unen los aminoácidos. Otro punto de transferencia de cadena de ARN que es importante se encuentra dentro de la secuencia de tres bases llamada anicodon que ayuda a decodificar el ARNm. Hay 20 tipos diferentes de ARNt, todos específicos para un tipo de aminoácido, relacionados con los 20 tipos de aminoácidos que se encuentran dentro del cuerpo.

ARN mensajero (ARNm)

Moléculas largas de una sola hebra compuestas por hasta mil nucleoides para formar una forma de hélice. 5% de la masa total de ARN. Estos se construyen dentro del núcleo y son una copia en espejo de una hebra de ADN. El ARN mensajero se usa dentro del proceso de transcripción de sintetizar proteínas, por lo que también puede ingresar al citoplasma y asociarse con el orgánulo de ribosomas.

Figura siete: htps: //www.pinterest.com/pin/ 59374383267746 /

Figura ocho: htp: //upendrats.blogspot.com/2013/08/rna-structure-and-funcions.html

(ácidos desoxirribonucleicos) El ADN es un polímero bicatenario de nucleoides, el azúcar es desoxirribosa, cuatro bases son adenina, guanina, citosina y timina. Como se ve en el diagrama siguiente, el ADN tiene aproximadamente 2.500 millones de pares de bases. Sus cadenas de polinucleoides se encuentran en la región de hasta millones de nucleoides que crean una estructura muy larga. Descrito como una forma de doble hélice, dos espirales se enrollan una alrededor de la otra. Cada célula consta de la misma cantidad de ADN. La función principal del ADN es almacenar información genética, así como instrucciones genéticas para fabricar nuevas células y organismos. El ADN también controla la síntesis de ARN y proporciona información para la síntesis de proteínas. Un componente importante del ADN son los genes, estos especifican los polipépidos que se encuentran en el cromosoma dentro del núcleo. Los cromosomas constan de 15% de ADN, 10% de ARN y 70% de proteínas.

Las células madre por definición son “una célula no especializada que puede dividirse para producir más células madre o diferentes tipos de células especializadas”. - A * Biology, 2016. Las células madre son capaces de crear indefinidamente más células del mismo tipo a través de la mitosis, así como de generar otras células por difereniaión. Hay muchos beneficios en medicina, el tratamiento con células madre ha sido ampliamente aceptado para tratar la enfermedad de Parkinson y la leucemia, pero la investigación y el desarrollo son muy controvertidos en esta área. Hay tres tipos clave de células embrionarias, fetales y adultas. Este informe se centra en las células embrionarias.

Células embrionarias

En esta etapa, las moléculas de ADN se replican o copian. Las células solo pueden entrar en esta fase si están lo suficientemente sanas para hacerlo, de lo contrario, la célula puede realizar la apoptosis en el primer punto de restricción.

Esta es la etapa final de la interfase. Los centríolos se replican, aumentan las reservas de energía y se forman las proteínas para la división celular.

Hay algunos factores físicos, como las variables de densidad, así como la necesidad de unirlos a la matriz extracelular de emisión y los factores químicos, incluidos los pesicidas tóxicos y una variedad de problemas de crecimiento como CDK, MPF, P53 y P27 que pueden afectar este proceso.

La interfase es una parte crucial de la vida de una célula. Sin él, una célula no podría dividirse, provocando muchos problemas, como que las células dañadas o muertas no puedan ser reemplazadas, así como la producción de nuevas células. Los puntos de control pasados ​​dentro de la interfase son igualmente importantes, ya que las fallas que pueden ocurrir en el ciclo celular se dividirán de manera anormal, lo que puede conducir a la formación de células cancerosas.

Mitosis

La mitosis es una forma de división celular que se utiliza para el crecimiento y la reparación. Hay cuatro etapas clave de la mitosis:

Durante la profase temprana, los cromosomas se vuelven visibles como hilos enrollados que se condensan para acortarse y engrosarse. A medida que avanza la profase, los centriolos se mueven hacia los polos opuestos del núcleo. La membrana nuclear se envuelve hacia abajo para desaparecer.

Durante la metafase, el huso se forma completamente, los cromosomas se alinean en el ecuador de este huso y los pares de cromaides se unen a él por su centrómero.

Aquí, las cromaides se separan por el movimiento de las ibras del huso que se unen para convertirse en cromaides recién separados que luego se denominan cromosomas. Las cromaidas hermanas se moverán en dirección opuesta hacia el polo.

La telofase es la etapa inal de la mitosis, ya que al llegar a los polos del huso, los cromaids se desenrollan y se vuelven invisibles. La membrana nuclear se reforma alrededor de cada grupo, a medida que el nucleolo se reforma en cada núcleo. Las ibras del huso se desintegran. Cada nueva célula contendrá una copia del ADN que comenzará a replicarse cuando la célula vuelva a entrar en la interfase.

“Las células hijas se producen después de que una sola célula se somete a división celular”. - Editores de BD, 2019. Las células hijas se crean por mitosis, lo que garantiza que ambas contengan la misma cantidad de cromosomas que la madre.

10. Células cancerosas

Las células cancerosas comienzan dentro de una célula y se convierten en versiones dañadas de las células normales. Las células cancerosas generalmente se deben a una combinación de anomalías en lugar de una sola mutación. (Hughes, página 3.2) A continuación, he creado una tabla que describe las diferencias entre las células cancerosas y las células normales.

Característica / orgánulo

Célula cancerosa Célula normal

Forma Irregular Regular Núcleo Muliple Soltero Nucleolo Grande y ampamp Muliple Single Reproducción Reproducir incontrolablemente normalmente Comunicar Pérdida de comunicación con otras células.

Comunicarse bien con otras células Adhesión Pérdida de adhesión a las células vecinas, puede ingresar al torrente sanguíneo.

Capaz de enfermarse hasta la superficie de otras células y permanecer en la ubicación adecuada. Especialización No pueden diferenciarse en diferentes células, pero pueden replicarse a sí mismas.

Tiene la capacidad de diferenciarse en células especializadas.

Muerte Incapaz de realizar la apoptosis Puede autodestruirse Energía Obtenido en ausencia de oxígeno

Obtenido por la molécula de ATP y ampamp glucosa, con presencia de oxígeno. Maduración Dividir rápidamente sin madurar

Sistema inmune Evade el sistema inmunológico al secretar sustancias químicas para prevenir la detección.


Capítulo 5 & # 8211 La estructura y función de las macromoléculas Esquema de la conferencia

· Dentro de las células, las pequeñas moléculas orgánicas se unen para formar moléculas más grandes.

· Estas grandes macromoléculas pueden estar formadas por miles de átomos unidos covalentemente y pesar más de 100.000 dalton.

· Las cuatro clases principales de macromoléculas son carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Concepto 5.1 La mayoría de las macromoléculas son polímeros, construidos a partir de monómeros

· Tres de las cuatro clases de macromoléculas (carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos) forman moléculas en forma de cadena llamadas polímeros.

° Un polímero es una molécula larga que consta de muchos bloques de construcción similares o idénticos unidos por enlaces covalentes.

° Las unidades repetidas son pequeñas moléculas llamadas monómeros.

° Algunas de las moléculas que sirven como monómeros tienen otras funciones propias.

· Los mecanismos químicos que utilizan las células para fabricar y romper polímeros son similares para todas las clases de macromoléculas.

· Los monómeros están conectados por enlaces covalentes que se forman a través de la pérdida de una molécula de agua. Esta reacción se llama reacción de condensación o Reacción de deshidratacion.

° Cuando se forma un enlace entre dos monómeros, cada monómero aporta parte de la molécula de agua que se pierde. Un monómero proporciona un grupo hidroxilo (-OH), mientras que el otro proporciona un hidrógeno (-H).

° Las células invierten energía para llevar a cabo reacciones de deshidratación.

° El proceso es ayudado por enzimas.

· Los enlaces covalentes que conectan los monómeros en un polímero son desmontados por hidrólisis, una reacción que es efectivamente la inversa de la deshidratación.

° En la hidrólisis, los enlaces se rompen mediante la adición de moléculas de agua. Un átomo de hidrógeno se une a un monómero y un grupo hidroxilo se une al monómero adyacente.

° Nuestros alimentos se ingieren como polímeros orgánicos que son demasiado grandes para que nuestras células los absorban. Dentro del tracto digestivo, varias enzimas dirigen la hidrólisis de polímeros específicos. Los monómeros resultantes son absorbidos por las células que recubren el intestino y transportados al torrente sanguíneo para su distribución a las células del cuerpo.

° Las células del cuerpo luego usan la reacción de deshidratación para ensamblar los monómeros en nuevos polímeros que llevan a cabo funciones específicas para el tipo de célula en particular.

Se puede construir una inmensa variedad de polímeros a partir de un pequeño conjunto de monómeros.

· Cada célula tiene miles de tipos diferentes de macromoléculas.

° Estas moléculas varían entre las células de un mismo individuo. Varían más entre individuos no emparentados de una especie, e incluso más entre especies.

· Esta diversidad proviene de varias combinaciones de los 40-50 monómeros comunes y algunas otras que ocurren raramente.

° Estos monómeros se pueden conectar en un gran número de combinaciones, al igual que las 26 letras del alfabeto se pueden utilizar para crear una gran diversidad de palabras.

Concepto 5.2 Los carbohidratos sirven como combustible y material de construcción

· Carbohidratos incluyen azúcares y sus polímeros.

· Los carbohidratos más simples son los monosacáridos o azúcares simples.

· Los disacáridos, o azúcares dobles, consisten en dos monosacáridos unidos por una reacción de condensación.

· Los polisacáridos son polímeros de muchos monosacáridos.

Los azúcares, los carbohidratos más pequeños, sirven como combustible y fuente de carbono.

· Monosacáridos generalmente tienen fórmulas moleculares que son algún múltiplo de la unidad CH2O.

° Por ejemplo, la glucosa tiene la fórmula C6H12O6.

· Los monosacáridos tienen un grupo carbonilo (& gtC = O) y múltiples grupos hidroxilo (-OH).

° Dependiendo de la ubicación del grupo carbonilo, el azúcar es una aldosa o una cetosa.

° La mayoría de los nombres de azúcares terminan en -ose.

° La glucosa, una aldosa y la fructosa, una cetosa, son isómeros estructurales.

· Los monosacáridos también se clasifican por el número de carbonos en el esqueleto carbónico.

° La glucosa y otros azúcares de seis carbonos son hexosas.

° Las cadenas principales de cinco carbonos son pentosas, los azúcares de tres carbonos son triosas.

· Los monosacáridos también pueden existir como enantiómeros.

° Por ejemplo, la glucosa y la galactosa, ambas aldosas de seis carbonos, difieren en la disposición espacial de sus partes alrededor de carbonos asimétricos.

· Los monosacáridos, particularmente la glucosa, son un combustible importante para el trabajo celular.

· También funcionan como materia prima para la síntesis de otros monómeros, como aminoácidos y ácidos grasos.

· Aunque a menudo se dibujan como un esqueleto lineal, los monosacáridos en soluciones acuosas forman anillos.

· Dos monosacáridos pueden unirse con un enlace glicosídico para formar un disacárido por deshidratación.

° Maltosa, azúcar de malta, se forma uniendo dos moléculas de glucosa.

° La sacarosa, azúcar de mesa, se forma al unir glucosa y fructosa. La sacarosa es la principal forma de transporte de azúcares en las plantas.

° La lactosa, azúcar de la leche, se forma al unir glucosa y galactosa.

Los polisacáridos, los polímeros de los azúcares, tienen funciones de almacenamiento y estructurales.

· Polisacáridos son polímeros de cientos a miles de monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos.

· Algunos polisacáridos sirven para almacenamiento y se hidrolizan ya que se necesitan azúcares.

· Otros polisacáridos sirven como materiales de construcción para la célula o para todo el organismo.

· Almidón es un polisacárido de almacenamiento compuesto enteramente por monómeros de glucosa.

° La mayoría de estos monómeros están unidos por 1 a 4 enlaces (carbono número 1 al carbono número 4) entre las moléculas de glucosa.

° La forma más simple de almidón, la amilosa, no está ramificada y forma una hélice.

° Las formas ramificadas como la amilopectina son más complejas.

· Las plantas almacenan el excedente de glucosa en forma de gránulos de almidón dentro de los plástidos, incluidos los cloroplastos, y lo extraen según sea necesario para obtener energía o carbono.

° Los animales que se alimentan de plantas, especialmente las partes ricas en almidón, tienen enzimas digestivas que pueden hidrolizar el almidón en glucosa.

· Animals store glucose in a polysaccharide called glycogen.

° Glycogen is highly branched like amylopectin.

° Humans and other vertebrates store a day’s supply of glycogen in the liver and muscles.

· Celulosa is a major component of the tough wall of plant cells.

° Plants produce almost one hundred billion tons of cellulose per year. It is the most abundant organic compound on Earth.

· Like starch, cellulose is a polymer of glucose. However, the glycosidic linkages in these two polymers differ.

° The difference is based on the fact that there are actually two slightly different ring structures for glucose.

° These two ring forms differ in whether the hydroxyl group attached to the number 1 carbon is fixed above (beta glucose) or below (alpha glucose) the plane of the ring.

· Starch is a polysaccharide of alpha glucose monomers.

· Cellulose is a polysaccharide of beta glucose monomers, making every other glucose monomer upside down with respect to its neighbors.

· The differing glycosidic links in starch and cellulose give the two molecules distinct three-dimensional shapes.

° While polymers built with alpha glucose form helical structures, polymers built with beta glucose form straight structures.

° The straight structures built with beta glucose allow H atoms on one strand to form hydrogen bonds with OH groups on other strands.

° In plant cell walls, parallel cellulose molecules held together in this way are grouped into units called microfibrils, which form strong building materials for plants (and for humans, as lumber).

· The enzymes that digest starch by hydrolyzing its alpha linkages cannot hydrolyze the beta linkages in cellulose.

° Cellulose in human food passes through the digestive tract and is eliminated in feces as “insoluble fiber.”

° As it travels through the digestive tract, cellulose abrades the intestinal walls and stimulates the secretion of mucus, aiding in the passage of food.

· Some microbes can digest cellulose to its glucose monomers through the use of cellulase enzymes.

· Many eukaryotic herbivores, from cows to termites, have symbiotic relationships with cellulolytic microbes, providing the microbe and the host animal access to a rich source of energy.

° Some fungi can also digest cellulose.

· Another important structural polysaccharide is chitin, used in the exoskeletons of arthropods (including insects, spiders, and crustaceans).

° Chitin is similar to cellulose, except that it contains a nitrogen-containing appendage on each glucose monomer.

° Pure chitin is leathery but can be hardened by the addition of calcium carbonate.

· Chitin also provides structural support for the cell walls of many fungi.

Concept 5.3 Lipids are a diverse group of hydrophobic molecules

· Unlike other macromolecules, lipids do not form polymers.

· The unifying feature of lípidos is that they all have little or no affinity for water.

· This is because they consist mostly of hydrocarbons, which form nonpolar covalent bonds.

· Lipids are highly diverse in form and function.

Fats store large amounts of energy.

· Although fats are not strictly polymers, they are large molecules assembled from smaller molecules by dehydration reactions.

· A grasa is constructed from two kinds of smaller molecules: glycerol and fatty acids.

° Glycerol is a three-carbon alcohol with a hydroxyl group attached to each carbon.

° A ácido graso consists of a carboxyl group attached to a long carbon skeleton, often 16 to 18 carbons long.

° The many nonpolar C—H bonds in the long hydrocarbon skeleton make fats hydrophobic.

° Fats separate from water because the water molecules hydrogen bond to one another and exclude the fats.

· In a fat, three fatty acids are joined to glycerol by an ester linkage, creating a triacylglycerol, or triglyceride.

· The three fatty acids in a fat can be the same or different.

· Fatty acids may vary in length (number of carbons) and in the number and locations of double bonds.

° If the fatty acid has no carbon-carbon double bonds, then the molecule is a saturated fatty acid, saturated with hydrogens at every possible position.

° If the fatty acid has one or more carbon-carbon double bonds formed by the removal of hydrogen atoms from the carbon skeleton, then the molecule is an unsaturated fatty acid.

· A saturated fatty acid is a straight chain, but an unsaturated fatty acid has a kink wherever there is a double bond.

· Fats made from saturated fatty acids are saturated fats.

° Most animal fats are saturated.

° Saturated fats are solid at room temperature.

· Fats made from unsaturated fatty acids are unsaturated fats.

° Plant and fish fats are liquid at room temperature and are known as oils.

° The kinks caused by the double bonds prevent the molecules from packing tightly enough to solidify at room temperature.

° The phrase “hydrogenated vegetable oils” on food labels means that unsaturated fats have been synthetically converted to saturated fats by the addition of hydrogen.

§ Peanut butter and margarine are hydrogenated to prevent lipids from separating out as oil.

° A diet rich in saturated fats may contribute to cardiovascular disease (atherosclerosis) through plaque deposits.

° The process of hydrogenating vegetable oils produces saturated fats and also unsaturated fats with trans double bonds. These trans fat molecules contribute more than saturated fats to atherosclerosis.

· The major function of fats is energy storage.

° A gram of fat stores more than twice as much energy as a gram of a polysaccharide such as starch.

° Because plants are immobile, they can function with bulky energy storage in the form of starch. Plants use oils when dispersal and compact storage is important, as in seeds.

° Animals must carry their energy stores with them and benefit from having a more compact fuel reservoir of fat.

° Humans and other mammals store fats as long-term energy reserves in adipose cells that swell and shrink as fat is deposited or withdrawn from storage.

· Adipose tissue also functions to cushion vital organs, such as the kidneys.

· A layer of fat can also function as insulation.

° This subcutaneous layer is especially thick in whales, seals, and most other marine mammals.

Phospholipids are major components of cell membranes.

· Fosfolípidos have two fatty acids attached to glycerol and a phosphate group at the third position.

° The phosphate group carries a negative charge.

° Additional smaller groups may be attached to the phosphate group to form a variety of phospholipids.

· The interaction of phospholipids with water is complex.

° The fatty acid tails are hydrophobic, but the phosphate group and its attachments form a hydrophilic head.

· When phospholipids are added to water, they self-assemble into assemblages with the hydrophobic tails pointing toward the interior.

° This type of structure is called a micelle.

· Phospholipids are arranged as a bilayer at the surface of a cell.

° Again, the hydrophilic heads are on the outside of the bilayer, in contact with the aqueous solution, and the hydrophobic tails point toward the interior of the bilayer.

§ The phospholipid bilayer forms a barrier between the cell and the external environment.

° Phospholipids are the major component of all cell membranes.

Steroids include cholesterol and certain hormones.

· Esteroides are lipids with a carbon skeleton consisting of four fused rings.

· Different steroids are created by varying functional groups attached to the rings.

· Cholesterol, an important steroid, is a component in animal cell membranes.

· Cholesterol is also the precursor from which all other steroids are synthesized.

° Many of these other steroids are hormones, including the vertebrate sex hormones.

· While cholesterol is an essential molecule in animals, high levels of cholesterol in the blood may contribute to cardiovascular disease.

· Both saturated fats and trans fats exert their negative impact on health by affecting cholesterol levels.

Concept 5.4 Proteins have many structures, resulting in a wide range of functions

· Proteins account for more than 50% of the dry mass of most cells. They are instrumental in almost everything that an organism does.

° Protein functions include structural support, storage, transport, cellular signaling, movement, and defense against foreign substances.

° Most important, protein enzymes function as catalysts in cells, regulating metabolism by selectively accelerating chemical reactions without being consumed.

· Humans have tens of thousands of different proteins, each with a specific structure and function.

· Proteins are the most structurally complex molecules known.

° Each type of protein has a complex three-dimensional shape or conformation.

· All protein polymers are constructed from the same set of 20 amino acid monomers.

· Polymers of proteins are called polypeptides.

· A proteína consists of one or more polypeptides folded and coiled into a specific conformation.

Amino acids are the monomers from which proteins are constructed.

· Aminoácidos are organic molecules with both carboxyl and amino groups.

· At the center of an amino acid is an asymmetric carbon atom called the alpha carbon.

· Four components are attached to the alpha carbon: a hydrogen atom, a carboxyl group, an amino group, and a variable R group (or side chain).

° Different R groups characterize the 20 different amino acids.

· R groups may be as simple as a hydrogen atom (as in the amino acid glycine), or it may be a carbon skeleton with various functional groups attached (as in glutamine).

· The physical and chemical properties of the R group determine the unique characteristics of a particular amino acid.

° One group of amino acids has hydrophobic R groups.

° Another group of amino acids has polar R groups that are hydrophilic.

° A third group of amino acids includes those with functional groups that are charged (ionized) at cellular pH.

§ Some acidic R groups are negative in charge due to the presence of a carboxyl group.

§ Basic R groups have amino groups that are positive in charge.

§ Note that all amino acids have carboxyl and amino groups. The terms acidic and basic in this context refer only to these groups in the R groups.

· Amino acids are joined together when a dehydration reaction removes a hydroxyl group from the carboxyl end of one amino acid and a hydrogen from the amino group of another.

° The resulting covalent bond is called a peptide bond.

· Repeating the process over and over creates a polypeptide chain.

° At one end is an amino acid with a free amino group (the N-terminus) and at the other is an amino acid with a free carboxyl group (the C-terminus).

· Polypeptides range in size from a few monomers to thousands.

· Each polypeptide has a unique linear sequence of amino acids.

The amino acid sequence of a polypeptide can be determined.

· Frederick Sanger and his colleagues at Cambridge University determined the amino acid sequence of insulin in the 1950s.

° Sanger used protein-digesting enzymes and other catalysts to hydrolyze the insulin at specific places.

° The fragments were then separated by a technique called chromatography.

° Hydrolysis by another agent broke the polypeptide at different sites, yielding a second group of fragments.

° Sanger used chemical methods to determine the sequence of amino acids in the small fragments.

° He then searched for overlapping regions among the pieces obtained by hydrolyzing with the different agents.

° After years of effort, Sanger was able to reconstruct the complete primary structure of insulin.

° Most of the steps in sequencing a polypeptide have since been automated.

Protein conformation determines protein function.

· A functional protein consists of one or more polypeptides that have been twisted, folded, and coiled into a unique shape.

· It is the order of amino acids that determines what the three-dimensional conformation of the protein will be.

· A protein’s specific conformation determines its function.

· When a cell synthesizes a polypeptide, the chain generally folds spontaneously to assume the functional conformation for that protein.

· The folding is reinforced by a variety of bonds between parts of the chain, which in turn depend on the sequence of amino acids.

° Many proteins are globular, while others are fibrous in shape.

· In almost every case, the function of a protein depends on its ability to recognize and bind to some other molecule.

° For example, an antibody binds to a particular foreign substance.

° An enzyme recognizes and binds to a specific substrate, facilitating a chemical reaction.

° Natural signal molecules called endorphins bind to specific receptor proteins on the surface of brain cells in humans, producing euphoria and relieving pain.

§ Morphine, heroin, and other opiate drugs mimic endorphins because they are similar in shape and can bind to the brain’s endorphin receptors.

· The function of a protein is an emergent property resulting from its specific molecular order.

· Three levels of structure—primary, secondary, and tertiary structures—organize the folding within a single polypeptide.

· Quaternary structure arises when two or more polypeptides join to form a protein.

· The primary structure of a protein is its unique sequence of amino acids.

° Lysozyme, an enzyme that attacks bacteria, consists of 129 amino acids.

° The precise primary structure of a protein is determined by inherited genetic information.

· Even a slight change in primary structure can affect a protein’s conformation and ability to function.

° The substitution of one amino acid (valine) for the normal one (glutamic acid) at a particular position in the primary structure of hemoglobin, the protein that carries oxygen in red blood cells, can cause sickle-cell disease, an inherited blood disorder.

° The abnormal hemoglobins crystallize, deforming the red blood cells into a sickle shape and clogging capillaries.

· Most proteins have segments of their polypeptide chains repeatedly coiled or folded.

· These coils and folds are referred to as secondary structure and result from hydrogen bonds between the repeating constituents of the polypeptide backbone.

° The weakly positive hydrogen atom attached to the nitrogen atom has an affinity for the oxygen atom of a nearby peptide bond.

° Each hydrogen bond is weak, but the sum of many hydrogen bonds stabilizes the structure of part of the protein.

· Typical secondary structures are coils (an alpha helix) or folds (beta pleated sheets).

· The structural properties of silk are due to beta pleated sheets.

° The presence of so many hydrogen bonds makes each silk fiber stronger than a steel strand of the same weight.

· Tertiary structure is determined by interactions among various R groups.

° These interactions include hydrogen bonds between polar and/or charged areas, ionic bonds between charged R groups, and hydrophobic interactions and van der Waals interactions among hydrophobic R groups.

° While these three interactions are relatively weak, strong covalent bonds called disulfide bridges that form between the sulfhydryl groups (SH) of two cysteine monomers act to rivet parts of the protein together.

· Quaternary structure results from the aggregation of two or more polypeptide subunits.

° Collagen is a fibrous protein of three polypeptides that are supercoiled like a rope.

§ This provides structural strength for collagen’s role in connective tissue.

° Hemoglobin is a globular protein with quaternary structure.

§ It consists of four polypeptide subunits: two alpha and two beta chains.

§ Both types of subunits consist primarily of alpha-helical secondary structure.

° Each subunit has a nonpeptide heme component with an iron atom that binds oxygen.

· What are the key factors determining protein conformation?

· A polypeptide chain of a given amino acid sequence can spontaneously arrange itself into a 3D shape determined and maintained by the interactions responsible for secondary and tertiary structure.

° The folding occurs as the protein is being synthesized within the cell.

· However, protein conformation also depends on the physical and chemical conditions of the protein’s environment.

° Alterations in pH, salt concentration, temperature, or other factors can unravel or desnaturalizar a protein.

° These forces disrupt the hydrogen bonds, ionic bonds, and disulfide bridges that maintain the protein’s shape.

· Most proteins become denatured if the are transferred to an organic solvent. The polypeptide chain refolds so that its hydrophobic regions face outward, toward the solvent.

· Denaturation can also be caused by heat, which disrupts the weak interactions that stabilize conformation.

° This explains why extremely high fevers can be fatal. Proteins in the blood become denatured by the high body temperatures.

· Some proteins can return to their functional shape after denaturation, but others cannot, especially in the crowded environment of the cell.

· Biochemists now know the amino acid sequences of more than 875,000 proteins and the 3D shapes of about 7,000.

° Nevertheless, it is still difficult to predict the conformation of a protein from its primary structure alone.

· Most proteins appear to undergo several intermediate stages before reaching their “mature” configuration.

· The folding of many proteins is assisted by chaperonins or chaperone proteins.

° Chaperonins do not specify the final structure of a polypeptide but rather work to segregate and protect the polypeptide while it folds spontaneously.

· At present, scientists use X-ray crystallography to determine protein conformation.

· This technique requires the formation of a crystal of the protein being studied.

· The pattern of diffraction of an X-ray by the atoms of the crystal can be used to determine the location of the atoms and to build a computer model of its structure.

· Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy has recently been applied to this problem.

° This method does not require protein crystallization.

Concept 5.5 Nucleic acids store and transmit hereditary information

· The amino acid sequence of a polypeptide is programmed by a unit of inheritance known as a gene.

· A gene consists of DNA, a polymer known as a nucleic acid.

There are two types of nucleic acids: RNA and DNA.

· There are two types of nucleic acids: ribonucleic acid (RNA) and deoxyribonucleic acid (DNA).

° These are the molecules that allow living organisms to reproduce their complex components from generation to generation.

· DNA provides directions for its own replication.

· DNA also directs RNA synthesis and, through RNA, controls protein synthesis.

· Organisms inherit DNA from their parents.

° Each DNA molecule is very long, consisting of hundreds to thousands of genes.

° Before a cell reproduces itself by dividing, its DNA is copied. The copies are then passed to the next generation of cells.

· While DNA encodes the information that programs all the cell’s activities, it is not directly involved in the day-to-day operations of the cell.

° Proteins are responsible for implementing the instructions contained in DNA.

· Each gene along a DNA molecule directs the synthesis of a specific type of messenger RNA molecule (mRNA).

· The mRNA molecule interacts with the cell’s protein-synthesizing machinery to direct the ordering of amino acids in a polypeptide.

· The flow of genetic information is from DNA -> RNA -> protein.

· Protein synthesis occurs on cellular structures called ribosomes.

· In eukaryotes, DNA is located in the nucleus, but most ribosomes are in the cytoplasm. mRNA functions as an intermediary, moving information and directions from the nucleus to the cytoplasm.

· Prokaryotes lack nuclei but still use RNA as an intermediary to carry a message from DNA to the ribosomes.

A nucleic acid strand is a polymer of nucleotides.

· Nucleic acids are polymers made of nucleótido monomers.

· Each nucleotide consists of three parts: a nitrogenous base, a pentose sugar, and a phosphate group.

· The nitrogen bases are rings of carbon and nitrogen that come in two types: purinas y pyrimidines.

° Pyrimidines have a single six-membered ring.

§ There are three different pyrimidines: cytosine (C), thymine (T), and uracil (U).

° Purines have a six-membered ring joined to a five-membered ring.

§ The two purines are adenine (A) and guanine (G).

· The pentose joined to the nitrogen base is ribose in nucleotides of RNA and deoxyribose in DNA.

° The only difference between the sugars is the lack of an oxygen atom on carbon two in deoxyribose.

° Because the atoms in both the nitrogenous base and the sugar are numbered, the sugar atoms have a prime after the number to distinguish them.

° Thus, the second carbon in the sugar ring is the 2’ (2 prime) carbon and the carbon that sticks up from the ring is the 5’ carbon.

° The combination of a pentose and a nitrogenous base is a nucleoside.

· The addition of a phosphate group creates a nucleoside monophosphate or nucleotide.

· Polynucleotides are synthesized when adjacent nucleotides are joined by covalent bonds called phosphodiester linkages that form between the —OH group on the 3’ of one nucleotide and the phosphate on the 5’ carbon of the next.

° This creates a repeating backbone of sugar-phosphate units, with appendages consisting of the nitrogenous bases.

· The two free ends of the polymer are distinct.

° One end has a phosphate attached to a 5’ carbon this is the 5’ end.

° The other end has a hydroxyl group on a 3’ carbon this is the 3’ end.

· The sequence of bases along a DNA or mRNA polymer is unique for each gene.

° Because genes are normally hundreds to thousands of nucleotides long, the number of possible base combinations is virtually limitless.

· The linear order of bases in a gene specifies the order of amino acids—the primary structure—of a protein, which in turn determines three-dimensional conformation and function.

Inheritance is based on replication of the DNA double helix.

· An RNA molecule is a single polynucleotide chain.

· DNA molecules have two polynucleotide strands that spiral around an imaginary axis to form a double helix.

° The double helix was first proposed as the structure of DNA in 1953 by James Watson and Francis Crick.

· The sugar-phosphate backbones of the two polynucleotides are on the outside of the helix.

° The two backbones run in opposite 5’ -> 3’ directions from each other, an arrangement referred to as antiparallel.

· Pairs of nitrogenous bases, one from each strand, connect the polynucleotide chains with hydrogen bonds.

· Most DNA molecules have thousands to millions of base pairs.

· Because of their shapes, only some bases are compatible with each other.

° Adenine (A) always pairs with thymine (T) and guanine (G) with cytosine (C).

· With these base-pairing rules, if we know the sequence of bases on one strand, we know the sequence on the opposite strand.

° The two strands are complementary.

· Prior to cell division, each of the strands serves as a template to order nucleotides into a new complementary strand.

° This results in two identical copies of the original double-stranded DNA molecule, which are then distributed to the daughter cells.

· This mechanism ensures that a full set of genetic information is transmitted whenever a cell reproduces.

We can use DNA and proteins as tape measures of evolution.

· Genes (DNA) and their products (proteins) document the hereditary background of an organism.

· Because DNA molecules are passed from parents to offspring, siblings have greater similarity in their DNA and protein than do unrelated individuals of the same species.

· This argument can be extended to develop a “molecular genealogy” to relationships between species.

· Two species that appear to be closely related based on fossil and molecular evidence should also be more similar in DNA and protein sequences than are more distantly related species.

§ For example, if we compare the sequence of 146 amino acids in a hemoglobin polypeptide, we find that humans and gorillas differ in just 1 amino acid.


Cell: Structure and Functions (With Diagram)

Let us make an in-depth study of the structure and functions of cell. After reading this article you will learn about: 1. Comparison of Prokaryotic Cells and Eukaryotic Cells and 2. Structure and Components of a Human Cell.

Cell is a compartment where all the activities of life takes place. There are two basic types of cells in nature, viz., prokaryotic cells and eukaryotic cells.

Comparison of Prokaryotic Cells and Eukaryotic Cells:

Células procariotas:

1. Prokaryotes are the simplest cells without a nucleus and cell organelles.

2. Prokaryotic cells are the smallest cells (1-10 μm).

3. Unicellular and earliest to evolve (

4 billion years ago), still available.

5. These cells reproduce asexually.

6. They include bacteria and archaea.

7. Some species are highly evolved pathogens e.g., Borrelia burgdorferi.

Células eucariotas:

1. Eukaryotes are sophisticated cells with a well defined nucleus and cell organelles.

2. The cells are comparatively larger in size (10-100 μm).

3. Unicellular to multicellular in nature and evolved

4. The cell membrane is semipermeable and flexible.

5. These cells reproduce both asexually and sexually.

6. Include the animals, plants and fungi.

7. Size ranges from tiny yeasts to giant sequoias, dinosaurs, etc.

Structure and Components of a Human Cell:

A group of cells forms tissue, various tissues forms an organ and different organs make up the body.

The structure and components of a human cell are given below:

Thin layer of protein and fat that surrounds the cell is the cell membrane. It is semipermeable, allowing some substances to pass into the cell and blocking others.

Jelly-like material present outside the nucleus in which the cell organelles are located. It is the site of protein synthesis and many metabolic events. The cytoplasm contains many enzymes for general metabolism. It contains fibre of the cytoskeletal system, which organizes cytoplasmic structure.

Mitochondria:

Spherical to rod-shaped organelles with a double membrane. The inner membrane is in-folded many times, forming a series of projections (called cristae). The mitochondrion is known as the power house of the cell as it generates ATP (adenosine triphosphate), the energy currency of the cell.

Small organelles composed of RNA-rich cytoplasmic granules that are sites of protein synthesis. Ribosome size is measured in Svedberg (S) units derived from sedimentation in ultracentrifuge (used before electron microscopes were available).

In prokaryotes the ribosomes are made of 30S and 50S subunits, assemble into 70S ribosome whereas in eukaryotes the ribosomes are made of 40S and 60S subunits, assemble into 80S ribosome. In bacteria they occupy 25% of cell volume and use 90% of cell energy. Less in many specialized eukaryotic cells but still are the dominant activity of almost all the cells.

It is a spherical body containing many organelles, including the nucleolus. It controls many of the functions of the cell (by controlling protein synthesis) and contains DNA (in chromosomes). The nucleus is surrounded by the nuclear membrane. It is the locus of DNA/RNA synthesis and protein assembly. It contains chromatin i.e., DNA-protein complexes. Chromatin can condense into chromosomes during cell division.

The nuclear membrane is a double layered structure surrounding the nucleus containing many nuclear pores. These pores allow different materials to move in and out of nucleus. The pores have octagonal ‘doors’ made of protein which open and close on either side depending on specific signals. Pore diameter is about 10 nanometers (10 x 10 -9 m), smaller than the diameter of a complete ribosome. They can open up to as much as 26 nm in response to certain signals. Some signals allow motion in but not out, other signals control reverse transport.

The nucleolus is present within the nucleus. Some cells have more than one nucleolus. It is the assembly plant for ribosomes. Ribosomal proteins are made in cytoplasm and transported back into the nucleus. Ribosomal RNA is made in the nucleus. These two elements are integrated inside nucleolus to create ribosomal subunits. These are then exported out of nucleus through nuclear pores.

A small body located near the nucleus, also called the ‘microtubule organizing centre’. It has a dense center and radiating tubules. The centrosomes are where microtubules are made. During cell division (mitosis), the centrosome divides and the two parts move to opposite sides of the dividing cell. The centriole is the dense centre of the centrosome.

Endoplasmic Reticulum:

Rough endoplasmic reticulum (rough ER):

A vast system of interconnected, membranous, in-folded and convoluted sacks that are located in the cell’s cytoplasm (the ER is continuous with the outer nuclear membrane). Rough ER is covered with ribosomes that give it a rough appearance. Rough ER transports materials through the cell.

It synthesizes proteins in sacks called cisternae for export or movement to different cell organelles like the Golgi body, or inserted into the cell membrane but not to cytoplasm. The transport proteins designated for export carry a peptide signal at growing end, causing growing protein to move to ER (docking), insert peptide into membrane, translocate growing polypeptide chain across ER membrane.

Smooth endoplasmic reticulum (smooth ER):

A vast system of interconnected, membranous, in-folded and convoluted tubes that are located in the cell’s cytoplasm (the ER is continuous with the outer nuclear membrane). The space within the ER is called the ER lumen. Smooth ER transports materials through the cell. It contains enzymes which produces and digests lipids (fats) and membrane proteins smooth ER buds off from rough ER, moving the newly-made proteins and lipids to the Golgi body, lysosomes and membranes. It detoxifies drugs and poisons (in liver).

A flattened, layered, sac-like organelle that looks like a stack of pancakes. It is also called the Golgi apparatus or Golgi complex. It is located near the nucleus. It produces the membranes that surround the lysosomes. The Golgi body packages proteins and carbohydrates into membrane-bound vesicles for export from the cell.

Functions as intracellular ‘post office’ for sorting new proteins made on rER. Vesicles containing protein pinch off from ER, fuse with cis face of Golgi. Inside Golgi, oligosaccharide chains on proteins are modified. Vesicles pinch off from trans face of Golgi, carry proteins to several possible destinations: export (out of cell), lysosomes, peroxisomes, cell membrane, etc.

These are round organelles surrounded by a membrane where the digestion of cell nutrients takes place due to presence of the digestive enzymes. They contain —40 hydrolytic enzymes such as lipases, proteases, nucleases, etc. which break down organic polymers of all types. Lysosomes continuously break down old proteins, foreign materials, and many wastes.

They also bring about phagocytosis, a process in which foreign materials are brought into the cell and ‘chewed up’. Sometimes lysosomes open up in cell itself causing death of the cell termed as apoptosis, hence are called suicide bags of the cell.

Fluid-filled, membrane-surrounded cavities inside a cell. The vacuole fills with food being digested and waste material that is on its way out of the cell. There are specialized vacuoles which function to store fat as fat droplets (TAG).

These are single membrane oval or spherical cellular organelles. They are also called as micro bodies. They contain catalase enzyme. Peroxisomes are involved in the oxidation of long chain fatty acids and synthesis of plasmalogens and glycolipids.

It provides internal fibrous structure to cells because cell is not ‘just a bag in a bubble’, it contains lots of internal fibres or internal ‘skeleton’. It is not rigid like bone, instead it is capable of being assembled, allows cell movement, cell division, internal motion of the organelles and is broken down in minutes. The cytoskeletal system is composed of microtubules and microfilament.

The microtubules have the largest diameter among the fibres found in the cytoplasm of all eukaryotes. It involves many structures: Cilia, flagella, spindle fibres that polymerize from centrioles during mitosis/meiosis. They are made of the protein called tubulin and polymerizes into hollow tubules of 25 nm diameter.

They are organelles of locomotion. Both of them contain 9 double rings of microtubules, 2 central microtubules, two motor proteins, i.e., motor protein 1-dynein and motor protein 2-kinesin, which allow motion along microtubules.

Another kind of fiber found in cytoplasm of most eukaryotes. Involved in muscle contraction, cell support, pinching off of daughter cells after mitosis.

Extracellular matrix (ECM):

Animal cells do not have cell walls, but have ECM, i.e., a meshwork of macromolecules outside plasma membrane. It consists mainly of glycoproteins (proteins with oligosaccharide chains), especially collagen. Some cells are attached directly to ECM by bonding to collagen or fibronectin.

Intracellular junctions:

In multicellular organisms, adjacent cells are held together by several types of specialized junctions:

1. Tight junctions:

Specialized ‘belts’ that bind two cells tightly to each other, prevent fluid from leaking into intracellular space.

Intercellular ‘rivets’ that create tight bonds between cells, but allow fluids to pass through intracellular spaces.

Formed by two connecting protein rings embedded in cell membrane of adjacent cells. Allows passage of water, small solutes, but not proteins, nucleic acids.


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