Según los principios de la teoría celular




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títuloSegún los principios de la teoría celular
fecha de publicación20.10.2016
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COLEGIO SALESIANO San Luís Rey

Palma del Río (Córdoba) Biología 1º Bachiller




TEMA 7: CÉLULAS Y VIRUS

Según los principios de la teoría celular:


  • Todos los seres vivos están compuestos por células (1838, M.J. Schleider)

  • La célula es la unidad estructural de la vida (T. Schwann 1839)

  • Las células provienen por división de una célula preexistente (R. Virchow, 1858)



  1. LA OBSERVACIÓN AL MICROSCOPIO


Los primeros microscopios fueron construidos en el S. XVII.
Microscopio óptico:


    • utiliza la refracción de la luz solar a través de lentes para la observación de los objetos.

    • El aumento de un microscopio se calcula multiplicando los aumentos del objetivo por los del ocular (hasta 1500 aumentos).

    • El poder de resolución es la capacidad para distinguir separadamente dos puntos que están muy próximos.

    • Para la observación al microscopio debe hacerse una preparación que requiere:

        • Obtención de la muestra

        • Fijación de células

        • Tinción


Microscopio electrónico:


    • Existen varios tipos, los principales son los de transmisión y los de barrido

    • Sustituye la luz solar por el haz de electrones y obtiene aumentos de hasta 50.000 y un poder de resolución de 1,5 nm.


En el siguiente enlace se puede ver una animación interesante sobre tamaños

http://www.cellsalive.com/howbig.htm

  1. LAS MEMBRANAS CELULARES


La membrana celular es una estructura común a todas las células.

Su función es aislar a la célula de su entorno

Todas las membranas biológicas (celular, de orgánulos,…) presentan una estructura general común (membrana unitaria).


    1. Estudio de la membrana plasmática


Envuelve a la célula y limita el espacio interior.
Estructura:


    • espesor entre 5 y 15 nm

    • al microscopio electrónico presenta tres capas: oscura, clara y oscura

    • Presentan una estructura en mosaico fluido (Singer y Nicolson, 1972), cambiante, en la que sus componentes se desplazan de forma similar a como sucede en el seno de un fluido




Entre los principales componentes de esta estructura en mosaico fluido están:


  • Componentes lipídicos


Los más abundantes son los fosfolípidos que se disponen formando una bicapa lipídica

Los glucolípidos, menos abundantes, intervienen en el crecimiento celular y las interacciones entre células.

El colesterol, también menos abundante, facilita la movilidad de los fosfolípidos dando mejor fluidez a la membrana.

  • Componentes proteicos


Las proteínas están integradas dentro de la membrana. Pueden ser:


    • proteínas integrales: atraviesan toda la membrana

    • proteínas periféricas: se encuentran fuera de la bicapa lipídica


Las funciones de las proteínas de membrana son:


    • facilitar el transporte de sustancias de un lado a otro de la membrana.

    • Controlar reacciones bioquímicas

    • Intervenir en el reconocimiento celular por parte de hormonas u otras sustancias.


Funciones de la membrana:


    • protege y mantiene las condiciones internas de la célula.

    • Permite la comunicación intercelular y la unión entre células

    • Regula el intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular.


El transporte de sustancias se puede realizar por distintos mecanismos:


El transporte pasivo no requiere gasto de energía y se puede hacer mediante:


  • Difusión simple


Es el paso de sustancias a favor de un gradiente de concentración, es decir, paso de sustancias a través de la membrana de la zona más concentrada a la menos concentrada hasta que se igualan. El. Agua, CO2 y O2,




  • Ósmosis o difusión del agua a través de las membranas


Cuando una membrana separa dos disoluciones de diferente concentración, pero la naturaleza del soluto le impide atravesar la membrana, es el agua la que se desplaza a través de la membrana para igualar las concentraciones.
Para los organismos unicelulares que viven en agua dulce la ósmosis puede llegar a ser un problema que resuelven expulsando el agua de más que entra en sus organismo.


  • Difusión facilitada


Es el paso de sustancias a favor de un gradiente de concentración mediante proteínas transportadoras. De esta manera atraviesan las membranas sustancias como: la glucosa, aminoácidos, nucleótidos,…..

El transporte activo tiene lugar en contra de un gradiente de concentración y, por tanto, requiere gasto energético. Por ejemplo, almacenamiento de glucosa por las células del hígado. Otro ejemplo de almacenamiento en contra de un gradiente es el transporte activo denominado bomba sodio-potasio.


La exocitosis o endocitosis son otros mecanismos existentes para el transporte de macromoléculas y otras sustancias. Estas sustancias atraviesan el citoplasma celular envueltas por una membrana que, en el caso de la exocitosis, se fusiona con la membrana externa para liberar las sustancias.
La endocitosis que es el proceso inverso se llama fagocitosis cuando se incorporan partículas sólidas y pinocitosis cuando se incorporan partículas líquidas.
Actividad: 3
Recursos: En la siguiente página Web encontrarás un resumen con animaciones de lo que has aprendido sobre la membrana celular
http://www.johnkyrk.com/cellmembrane.esp.html

  1. LA CÉLULA PROCARIOTA: LAS BACTERIAS


Son células sin núcleo, es decir, que el espacio de la célula en que se encuentra el material genético no está limitado por membranas. Ej. Bacterias.
Las bacterias:


    • son unicelulares con tamaños entre 0,1 – 0,2 μm de anchas y 50 μm de largas

    • tienen formas esféricas (cocos), cilíndricas (bacilos), espiral (espirilos) o de coma (vibrios)

    • Existen grupos adaptados a todos los ambientes: aguas termales, fondos marinos, cuerpo humano, suelo,….


Sus principales componentes son:


Pared bacteriana.
Es externa a la membrana plasmática y su principal componente es la mureina (glucoproteina) que forma una malla densa por la uniones O-glucosídicas entre los azúcares constituyentes que:


    • da forma y consistencia a la célula

    • mantiene diferencias de concentración entre el interior y el exterior.


La acción de ciertos antibióticos (por ejemplo, penicilina) se basa en impedir las uniones laterales de las moléculas de peptidoglicanos (glucoproteinas), de modo que la pared se debilita y la célula muere por lisis.
Según la forma de pared y la forma en que toman las coloraciones, se distinguen dos grandes grupos de bacterias:


  • Gram positivas




    • se tiñen con los colorantes

    • pared más delgada

    • 90% de glucoproteinas




  • Gran negativas




    • no se tiñen

    • pared más delgada

    • 10% de glucoproteinas

    • Otras capas de lipopolisacáridos (tóxicos para animales). Ej. Salmonella, Escherichia.




Además de la pared celular, algunas bacterias (ej. Streptococcus pnumoniae) tienen una cápsula externa de polisacáridos que la hace muy resistente.
Membrana plasmática
Tiene estructura de membrana unitaria y tiene gran importancia y funcionalidad en las bacterias.
Presenta mesosomas o repliegues que aumentan su superficie.
En ella se realiza:


    • transporte de sustancias

    • síntesis de compuestos para membrana y pared

    • obtención de energía

    • control de la distribución del materia celular en la reproducción


Citoplasma
Sustancia que ocupa el interior de la célula. Contiene al cromosoma, ribosomas,… y sustancias de reserva en disolución: almidón, glucógeno, ácido β-hidróxibutírico, polifosfatos, azufre,….
Algunas bacterias presentan vacuolas de gas para la flotabilidad en el medio acuático a carboxisomas con enzimas para la fijación del dióxido de carbono.
Otras estructuras bacterianas son:


    • cromosoma o tenóforo. Doble cadena de ADN cerrada sobre sí misma y replegada.

    • Ribosoma. Contiene ARN y sintetiza proteínas

    • Flagelos. Formados por flagelina (proteína). Permite el desplazamiento de las bacterias.

    • Plásmidos. Moléculas de ADN extracromosómico. Están relacionados con ciertas propiedades metabólicas.



Actividad: 4
Recursos:



  1. LA CÉLULA EUCARIOTA


Aquí se puede ver una animación muy interesante sobre la célula y sus orgánulos

http://www.johnkyrk.com/CellIndex.esp.swf

A lo largo de la evolución las células procariotas dieron lugar a las eucariotas, un tipo de célula más complejo que forma las estructuras de los vegetales y animales. Se caracteriza por :


    • núcleo, con cromosomas, delimitado por membranas

    • Posee orgánulos (mitocondrias, cloroplastos) con ribosomas y ADN.


Según la teoría endosimbiótica, los cloroplastos y las mitocondrias evolucionaron a partir de organismos procariotas primitivos que se asociaron (endosimbiontes) a otras células mayores para obtener beneficio mutuo.
Las células mayores (hospedadoras) reciben energía proporcionada por la fotosíntesis o degradación de biomoléculas llevadas a cabo por los simbiontes.
Las células procariotas (simbiontes) obtenían nutrientes captados por la celular mayor, protección y estabilidad.


    1. Componentes




    • núcleo

    • tamaño entre 10-100 μm

    • orgánulos celulares

    • hialoplasma (citoplasma + nucleoplasma)


Existen dos tipos de células eucariotas: vegetal

Animal





Actividad:
Recursos:


  1. LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN


Consiste en la captación de materia para crecer, reponer las partes de la célula que envejecen y disponer de materias primas para las distintas actividades celulares.
El conjunto de reacciones que se producen en el interior de las células de los seres vivos recibe el nombre de metabolismo. Si las reacciones están interrelacionadas reciben el nombre de ruta metabólica.
Las rutas metabólicas pueden ser:


    • anabólicas: síntesis de productos

    • catabólicas: degradación de productos


En las reacciones catabólicas, por ejemplo, se sintetizan productos como: glúcidos, ácidos grasos,… a partir de moléculas simples. Son reacciones endergónicas.
En las reacciones catabólicas, a partir de moléculas ricas en energía (glúcidos, lípidos) se obtiene energía y moléculas más simples. Son reacciones exergónicas.

La energía consumida u obtenida en las reacciones metabólicas se almacena en moléculas de ATP.
La célula incorpora carbono y energía para construir sus biomoléculas orgánicas. Según la procedencia del carbono y la energía distinguimos los siguientes tipos de nutrición.


  • Nutrición autótrofa




    • en células vegetales

    • sustancias inorgánicas se transforman en orgánicas

    • fuente de carbono: CO2 atmosférico

    • Fuente de energía: el sol (fotótrofos)




  • Nutrición heterótrofa




    • En células animales

    • Fuente de carbono: materia orgánica

    • Fuente de energía: química (quimiotrofos)


Actividad: 6, 7



    1. La fotosíntesis


En la fotosíntesis se obtienen moléculas orgánicas (glúcidos) a partir de moléculas inorgánicas (CO2 y H2O). Para la fotosíntesis se necesita:


    • luz

    • pigmentos como la clorofila

    • moléculas transportadora de electrones hasta un aceptor final

    • Un espacio cerrado: el cloroplasto.


Energía lumínica + CO2 + H2O → O2 + glúcidos
En la fotosíntesis se distinguen dos fases:


  • Fase dependiente de la luz


Se produce en la membrana de los tilacoides


Esquema pág. 70



  • Fase independiente de la luz


Tiene lugar en el estroma del cloroplasto
Durante esta fase el CO2 atmosférico se incorpora a pequeños compuestos de carbono para formar glucosa.


Esquemas àg. 171



    1. La respiración celular


La respiración celular tiene lugar a partir de la glucosa obtenida por fotosíntesis en vegetales o a partir de la glucosa ingerida en los alimentos.
Mediante la respiración celular se obtiene ATP y NADH, moléculas ricas en energía que intercambian en la célula.

La respiración requiere:

          • Glucosa

          • Moléculas transportadoras de electrones

          • Espacio cerrado: la mitocondria


La respiración celular se realiza en células vegetales y animales
C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O + ATP
Las reacciones que tienen lugar en el citoplasma y las mitocondrias son:


La degradación con oxígeno se llama aeróbica y produce el máximo rendimiento energético.
La degradación sin oxígeno o fermentación produce un rendimiento menor.


    1. La nutrición en las bacterias




Actividad: 10, 12, 13


  1. LA FUNCIÓN DE RELACIÓN


Consiste en captar las condiciones del medio extracelular y elaborar las respuestas más indicadas. Algunas células disponen de receptores (sensibilidad) para captar los estímulos externos. Por ejemplo, las células sensibles a la luz tienen manchas oculares, las que son sensibles a estímulos químicos tienen receptores de membrana,….
Las respuestas más frecuentes son los tactismos o movimientos de desplazamiento que serán positivos si se acercan al estímulo o negativos si se alejan.
Otro tipo de respuesta cuando las condiciones del medio intracelular cambian son las corrientes citoplasmáticas que provocan movimientos de los orgánulos.
Los desplazamientos se pueden realizar mediante:


  • Seudópodos. En células libres como amebas y macrófagos. Son movimientos ameboides.



Pág. 174 pseudopodos


  • Cilios y flagelos. Son estructuras tubulares, rodeadas de membrana plasmática, que se prolongan fuera de la célula. Este movimiento se denomina vibrátil.




Los cilios son pequeños y numerosos. Baten bruscamente de modo similar a un látigo. Ej. Células del epitelio traqueal.

Los flagelos son mayores y se presentan en número de uno o unos pocos. Tiene movimiento suave y ondulante. Ej. Espermatozoides.
Otro tipo de respuesta ante situaciones externas de calor, sequedad, frío,…. Es la formación de esporas o estructuras de resistencia. Cuando las condiciones vuelven a ser favorables, reabsorben agua, recobran el metabolismo y se reproducen. Ej. Bacterias.

  1. LA FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN


Mediante el proceso de división celular las dos células hijas resultantes reciben la dotación cromosómica y los orgánulos necesarios para desarrollar su actividad.


    1. La división celular en las bacterias


En la división celular intervienen los mesosomas. El proceso es el siguiente:




    • División del cromosoma por replicación de su ADN (A)

    • Cada nuevo cromosoma queda anclado a u mesosoma distinto (B)

    • Se duplican los orgánulos celulares y la célula aumenta de tamaño

    • Se forma un tabique transversal o septo que finalmente se completará y formará la nueva pared celular que divide las dos células. Genéticamente estas células son idénticas.


Dada la gran rapidez con que las bacterias se dividen, las mutaciones o recombinaciones hacen que se adapten a los cambios ambientales.



    1. La división celular en la célula eucariota


Tomando como referencia la célula animal, se pueden distinguir varias etapas.


  • Interfase




    • Es la etapa más larga (entre división y división) y se caracteriza por una gran actividad metabólica y bioquímica. El material genético o cromatina (ADN + proteínas) se encuentra desespiralizado y los cromosomas no son visibles.

    • Poco antes de la división los cromosomas se duplican, se condensan y se hacen visibles.

    • Se duplican los orgánulos celulares y la célula aumenta de tamaño.


Cuando la célula alcanza un tamaño crítico (suficientemente grande) comienza la división celular que comprende: la mitosis y la citocinesis.


  • Mitosis


Es el proceso de reparto de cromosomas en las dos células hijas.


Pág. 177


  • Citocinesis


Es proceso de reparto del citoplasma y los orgánulos.
Aparecen invaginaciones a nivel de membrana en la zona media de la célula que progresan hacia el interior y terminan por dividir a la célula en dos.
En algunas células, como algas y hongos, a la duplicación de los núcleos o mitosis no le sigue inmediatamente la división del citoplasma o citocinesis, formándose células con más de un núcleo.
En la célula vegetal, al tener una pared celular rígida, el proceso presenta algunas variaciones:



  1. LOS VIRUS


No tienen estructura celular.
Por sí solos no pueden llevar a cabo ninguna función vital. Se consideran parásitos intracelulares obligados de las células.
Los bacteriófagos son los virus que infectan a bacterias. Los que infectan a animales o vegetales se llaman respectivamente virus animales o virus vegetales.
Todos presentan la misma estructura:


    • casida de proteínas como cubierta externa

    • molécula de ácido nucleico (ADN o ARN) para la síntesis de proteínas necesarias para replicarse e infectar.


El ciclo vital de los virus se divide en dos estados: uno extracelular y otro intracelular.
En el estado extracelular, la partícula vírica o virión es metabolitamente inactiva.
En estado intracelular tiene lugar la replicación del virus o el proceso de infección.
Los virus una vez han infectado a la célula, pueden desarrollar dos modalidades: un ciclo lítico o un ciclo lisogénico.




  1. LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS


Frente a las enfermedades infecciosas (por virus, bacterias, microorganismos,…) nuestro organismo posee mecanismos de defensa:


  • Barreras externas


Impiden la entrada del microorganismo: piel, lágrimas, saliva, mucosas, vías respiratorias,….


  • Sistema inmunitario


Combaten a los microorganismos que superan las barreras externas por: fagocitosis (fagotitos) y fabricación de anticuerpos (linfocitos).
Otras medidas externas contra las infecciones son:


  • Las vacunas




  • Los antibióticos. Contra infecciones bacterianas



  • Los interferones. Fármacos para tratar algunos tipos de infecciones víricas.



Actividad: 17, 18, 19, 20, 21 // 24, 27, 29, 30, 31 // 34, 35

Recursos:
www. elpais.com/todo-sobre/tema/gripe/aviar/121/

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