Tema La célula. Organización de los seres vivos




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Tema 5. La célula. Organización de los seres vivos.

  1. La teoría celular.



  • Robert Hooke en 1665 examinó con su microscopio una lámina muy fina de corcho. Observó que estaba formada por pequeñas cavidades a las que denominó células (celdillas).



  • En 1839 Scheleiden y Schwann formularon su teoría celular que fue ampliada en 1958 por Virchow.



  • Tal teoría se resume en los siguientes puntos:



    • La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos.



    • La actividad de un organismo resulta de la actividad de todas las células que lo componen.



    • Las células sólo surgen por división de las células preexistentes.



  1. La célula procariota.



  • Más pequeñas y evolutivamente más antiguas que las eucariotas.



  • El material genético es una molécula circular de ADN que se encuentra dispersa en el citoplasma.



  • Los únicos orgánulos que poseen son los ribosomas. Estos son más pequeños que los eucariotas pero con estructura similar.



  • Muchas contienen inclusiones que son acúmulos de azúcares, lípidos o proteínas.



  • La membrana se pliega hacia el interior formando mesosomas en los que se localizan los enzimas de la respiración celular.



  • Rodeando la membrana presentan una pared celular de composición distinta a la de células vegetales.



  • A veces están rodeadas por una cápsula cuya función es la fijación a un sustrato u otorgar protección o resistencia.



  • Pueden tener flagelos.

Dibujo. Estructura y principales componentes de una célula procariota.

http://3.bp.blogspot.com/_bxiat6moo8e/s10ihjydv-i/aaaaaaaacfm/ladetf605x8/s640/image003.jpg

  1. La célula eucariota.



  • Su aparición a partir de procariotas se explica según la teoría endosimbiótica.



  • Son mucho mayores, evolucionadas y complejas.



  • Todas poseen una organización básica en la que distinguimos membrana plasmática, citoplasma y núcleo.



  • Distinguimos dos tipos: animales y vegetales.



    1. La membrana plasmática.



  • Es una fina capa que protege a la célula, la aísla del exterior y regula el intercambio de moléculas por lo que posee permeabilidad selectiva.



  • Formada por una bicapa de fosfolípidos, algunos de ellos unidos a azúcares, entre los que se insertan proteínas y moléculas de colesterol (otorgar rigidez en células animales).



  • Las proteínas de membranas pueden ser intrínsecas o periféricas y tienen distintas funciones:



    • Poseen canales que comunican con el exterior.

    • Tienen actividad enzimática.

    • Realizan un transporte activo que requiere gastar energía.



  • Actualmente su estructura se explica a partir del modelo de mosaico fluido publicado por Singer y Nicholson en 1972.

Dibujo. Estructura y composición de la membrana.

    1. El citoplasma.



  • Es el espacio comprendido entre la membrana plasmática y el núcleo.



  • Se forma por citosol y orgánulos. El citosol es el medio interno de la célula formado por agua y moléculas disueltas.



  • Permite que se lleven a cabo gran cantidad de reacciones bioquímicas fundamentales para la vida.



    1. El núcleo.



  • Suele ser esférico y situarse en el centro.



  • Dirige la actividad celular pues contiene la información genética codificada en el ADN.



  • Formado por una doble membrana con poros.



  • En su interior distinguimos:



    • Nucleoplasma.

    • Nucleolo. Formado por ARN.

    • Cromatina. Formada por el ADN en estado fibrilar asociado a pequeñas proteínas llamadas histonas.



  • Aparece durante la interfase pues en el momento de la división celular sus componentes se desintegran y la cromatina se empaqueta formando cromosomas.



  • Distinguimos por tanto dos tipos de núcleo: interfásico y en división.

Dibujo. Diferenciar ambos tipos de núcleo.

  • Cada molécula de ADN forma una fibra de cromatina, al empaquetarse cada una de ellas forma un cromosoma.

Dibujo. Fibra de cromatina duplicada y cromosoma.

  1. Los orgánulos celulares.



  • Son estructuras que desempeñan funciones específicas.



  • La mayoría aparecen en los dos tipos de células eucariotas pero algunos son exclusivos de un solo tipo.

Ejem: Centrosoma. Célula animal.

Cloroplasto. Célula vegetal.

  • Distinguimos dos tipos: limitados por membrana o sin ella.



    1. Orgánulos limitados por membranas.



  • Retículo endoplásmático.



    • Membranas aplanadas que forman sáculos comunicados entre sí.



    • Se sitúan rodeando al núcleo y comunican con éste.



    • Distinguimos dos tipos:



      • Rugoso (RER).

        • Más cercano al núcleo.

        • Con ribosomas adheridos a su cara externa.

        • Sintetiza, almacena y transporta proteínas de uso interno o de secreción.



      • Liso (REL).

        • Sin ribosomas.

        • Más alejados del núcleo y cercano al aparato de Golgi.

        • Sintetiza lípidos y degrada toxinas externas.

Dibujo. Componentes del RE.

  • Aparato de Golgi.



    • Formado por agrupaciones de sáculos aplanados y vesículas. Cada una de ellas constituye un dictiosoma.



    • Se sitúan siempre a partir del R E L y están polarizados.



      • La cara cis está más cerca del núcleo y conecta con el RE.

      • A cara trans se encuentra más cerca de la membrana plasmática y produce vesículas de secreción.



    • Modifica las moléculas sintetizadas en el RE y las prepara para la secreción.

Dibujo. Estructura de un dictiosoma.

  • Lisosomas.



    • Vesículas esféricas que contienen enzimas hidrolíticos.



    • Si su membrana se rompiera la célula sería destruida pero sus enzimas se inactivan con el pH del citoplasma.



    • Son más abundantes en células animales pues los vegetales tienen menor necesidad de destruir grandes moléculas (sólo las propias y no las del alimento).



    • Pueden ser primarios si sólo contiene enzimas o secundarios cuando se funden con otro material para digerirlo.

Dibujo. Tipos de lisosomas.

  • Peroxisomas.



    • Son semejantes a los lisosomas pero contienen enzimas oxidativos como la catalasa y la peroxidasa.



  • Vacuolas.



    • Vesículas que almacenan sustancias.



    • Las células animales contienen muchas y pequeñas. Los vegetales suelen tener una de gran tamaño, que almacena agua, llamada tonoplasto.



    • De su volumen depende la turgencia celular y con ello la rigidez del vegetal.



    • Por ello la planta se mustia cuando sufre estrés hídrico.

Dibujo. Vacuolas y tonoplasto.

  • Mitocondrias.



    • Formadas por doble membrana.



    • La interior se repliega según el eje vertical formando crestas mitocondriales. En ellas se sitúan los complejos ATP-asicos, que son los lugares donde se sintetiza ATP.



    • Su función es producir energía completando la respiración celular.



    • Poseen ADN y ribosomas propios.

Dibujo. Estructura y componentes de la mitocondria.

  • Cloroplastos.



    • Orgánulos exclusivos de células vegetales.



    • Poseen una doble membrana la interior de las cuales se pliega según el eje horizontal formando lamelas que terminan desprendiéndose.



    • Sobre éstas se sitúan unos pequeños sacos que almacenan la clorofila. Son los tilacoides que se agrupan formando granas.



    • Todo el conjunto está interconectado formando una tercera membrana llamada membrana tilacoidal.



    • También poseen ADN y ribosomas propios.

Dibujo. Estructura y componentes de un cloroplasto.

    1. Orgánulos no limitados por membrana.



  • Ribosomas.



    • Formados por ARNr y proteínas.



    • Aparecen libres en el citoplasma o sobre la membrana del RER.



    • Su función es sintetizar proteínas.

Dibujo. Subunidades.

  • Citoesqueleto.



    • Red de filamentos proteicos que se extiende por todo el citoplasma.



    • Más desarrollado y estudiado en células animales.



    • Está formado por microfilamentos y microtúbulos.

Dibujo. Microtúbulo y citoesqueleto.

http://recursos.educarex.es/escuela2.0/ciencias/biologia_geologia/biologia_celular/images/citoesqueleto.jpg http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/la_celula/imagenes/citoesqueleto.jpg

  • Centrosoma.



    • Exclusivo de células animales.



    • Formado por dos centriolos, cada uno de ellos constituido por 9 tripletes de microtúbulos, que se disponen uno perpendicular al otro.



    • Forman el huso mitótico y organizan el citoesqueleto.



    • Las células vegetales realizan esta función en una estructura llamada COM (Centro Organizador de Microtúbulos).

Dibujo. Centriolos y centrosoma.



  • Cilios y flagelos.



    • Son prolongaciones celulares relacionadas con el movimiento.



    • Aparecen en células animales y organismos unicelulares.



    • Se forman a partir de un centriolo.



    • Los flagelos son muy largos y aparecen pocos por célula, uno o dos. Los cilios son cortos y se disponen en gran cantidad.

Dibujo. Estructura y diferencia.

  • Pared celular.



    • No es exactamente un orgánulo sino una envoltura que rodea a la célula externamente.



    • Aparece sólo en células vegetales.



    • Formada por fibrillas de celulosa reforzada en algunas zonas por lignina para otorgar mayor rigidez.



    • Poseen poros llamados plasmodesmos que unen las células.



    • Las células de los hongos presentan una pared celular formada por quitina.

Dibujo. La pared vegetal rodea la célula.

Fotocopias/Ejercicio con los dos tipos de células.

  1. Diferencias entre células animales y vegetales.



  • Comparar a partir de los dibujos.



  • Elaborar tablas de orgánulos y funciones.

  • Célula animal:



    • Forma variable.

    • Nutrición heterótrofa.

    • Más lisosomas.

    • Más vacuolas pequeñas.

    • Más microtúbulos.

    • Poseen:



      • Centrosoma.

      • Cilios.

      • Flagelos.



  • Célula vegetal:



    • Forma constante.

    • Nutrición autótrofa.

    • Menos lisosomas.

    • Menos vacuolas pequeñas.

    • Menos microtúbulos.

    • Poseen:



      • Tonoplasto.

      • Cloroplastos.

      • Pared celular.



  1. Otras formas de “vida”.



  • Virus, viriones y priones.



  • No se consideran seres vivos pues su estructura es acelular.



    1. Virus.



  • No realizan las funciones vitales pues no se nutren, no se relacionan y para reproducirse han de parasitar una célula.

  • Son pues parásitos obligados y al destruir células producen enfermedades.



  • Sólo pueden observarse al microscopio electrónico.



  • Formados por:



    • Un filamento de ácido nucleico, ADN o ARN.

    • Una envuelta proteica o cápsida.

    • Algunos poseen una envuelta membranosa que contiene glucoproteínas fabricadas por el virus.



  • Existen tres tipos según la célula a la que parasitan.



    • Virus animales. Poliédricos. Ejem: Gripe, SIDA, hepatitis.

Dibujo. VIH.

    • Virus vegetales. Helicoidales. Ejem: Virus del mosaico del tabaco.

Dibujo. Virus helicoidal.

    • Fagos o bacteriófagos. Compuestos.

Dibujo. Estructura de un fago.

Explica la diferencia entre ciclo lítico y ciclo lisogénico.

http://personales.ya.com/geopal/biologia_2b/unidades/imagenes/tema7/cicloliticolisog1.gif

  • Utilizan los enzimas celulares para fabricar copias de sus componentes expresando sus propios genes, posteriormente se ensamblan y salen al exterior destruyendo las células y parasitando otras.



  • Mutan frecuentemente por lo que son muy difíciles de controlar y generan enfermedades epidémicas o pandémicas. (SIDA, Ébola, Gripe aviar, etc.).



    1. Viriones.



  • Más simples aún que los virus. También reciben el nombre de viroides.



  • Son pequeñas moléculas de ARN circular que invaden las células y utilizan la maquinaria metabólica de éstas para producir copias de sí mismos.

  • Producen enfermedades en cultivos vegetales. Ejem: Manchado solar en el aguacate.



    1. Priones.



  • Proteínas que causan enfermedades neurodegenerativas como la encefalopatía espongiforme bovina (vacas locas).



  1. Hacia la pluricelularidad.



  • Muchos seres son unicelulares y aunque son formas de vida exitosas poseen ciertas limitaciones:



    • Sólo pueden vivir en medio acuoso para intercambiar sustancias con el exterior a través de sus membranas.



    • No pueden alcanzar un gran tamaño. La relación superficie / volumen disminuye al crecer y existe un tamaño límite para que l exterior (superficie de membrana) pueda mantener el interior (volumen citoplásmico).



  • Para salvar estas dificultades surgieron los seres pluricelulares mediante un largo proceso evolutivo.



  • El primer paso lo constituye la formación de colonias. Grupos de seres unicelulares que permanecen unidos tras la reproducción. Todas las células son iguales y no pierden su individualidad.



  • Algunas colonias aumentan su tamaño y algunas de sus células se especializan en llevar a cabo determinadas funciones. Por ejemplo las externas se encargan de la protección y las internas de la digestión.



  • Los primeros seres pluricelulares surgen al adquirirse tres características.



    • Especialización y diferenciación celular. Surgen varios tipos celulares con formas y funciones distintas. El máximo nivel se consigue al formar tejidos y órganos.



      • Tejido. Conjunto de células iguales que realizan una función determinada (tejido epitelial, óseo, adiposo, etc.)



      • Órganos. Grupo de tejidos que se unen para llevar a cabo una determinada acción (estómago, corazón, hígado, etc.)



    • Funcionamiento coordinado. Las células no actúan aisladas sino de forma coordinada para que el organismo funcione como un todo. Existe pues un sistema de control (sistema nervioso, endocrino, etc.).



    • Constitución de un medio interno. Son los líquidos en los que las células están inmersas y aisladas del exterior. Los procesos que mantienen constantes las características de este medio reciben el nombre de homeostasis.



  1. Los seres pluricelulares.



  • Poseen formas de organización más o menos complejas según desarrollen tejidos, órganos, aparatos o sistemas. Distinguimos los siguientes niveles organizativos:



    • Nivel 1.



      • Unicelular.

      • Estructura celular.

      • Contiene todos los procariotas (bacterias), protozoos, algas y hongos unicelulares.



    • Nivel 2.



      • Pluricelular, sin tejidos.

      • Estructura tipo talo (células idénticas unidas íntimamente formando filamentos o láminas)

      • Algas pluricelulares, hongos pluricelulares y poríferos.



    • Nivel 3.



      • Pluricelular, con tejidos pero sin órganos.

      • Estructura tipo talo briofítico (carece de tejidos vasculares y presenta zonas con morfología semejante a órganos vegetales pero que no llegan a serlo).

      • Contiene a los musgos y los cnidarios.



    • Nivel 4.



      • Pluricelular, con tejidos y órganos pero sin aparatos.

      • Estructura tipo cormo (organización propia de plantas vasculares que poseen raíz, tallo y hojas, se estudiará más adelante al igual que los dos anteriores).

      • Incluye a helechos y espermatofitas (plantas con flores).



    • Nivel 5.



      • Pluricelular, con aparatos y sistemas

      • Estructura típica animal.

      • Contiene al resto de los animales, todos a excepción de poríferos (esponjas, N2) y cnidarios (medusas y pólipos, N3).


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