Xvii inventó el microscopio óptico




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TEMA 11. LA CÉLULA


1. TEORÍA CELULAR

  • van Leeuwenhoek (XVII) inventó el microscopio óptico

  • Robert Hooke (XVII) describe la estructura de la laminilla de corcho compuesta por celdillas que se repetían a las que denominó células.

  • Schleider y Schwan (1839) formulan la teoría celular posteriormente que ha sido remodelada y transformada.

  • Virchow (1855) completa la teoría celular postulando que “toda célula procede de otra célula”

  • La teoría celular se resume en los siguientes postulados:

  1. La célula es la unidad estructural de toda la materia viva.

  2. La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos. El metabolismo ( reacciones químicas de un organismo) tiene lugar en ellas.

  3. La información genética que se necesita para la vida de la célula y su reproducción se transmite de una generación a la siguiente

  4. Toda célula procede de otra célula

- Ramón y Cajal demuestra la individualidad de cada neurona apostillando la teoría celular.
2. ORIGEN Y EVOLUCIÓN CELULAR

Para explicar el origen de la vida en la tierra se han realizado experimentos que recrean las condiciones ambientales de la tierra en su origen.

1. Evolución Bioquímica

A) Síntesis de monómeros

  • Oparin (1922) formula la hipótesis de que las moléculas orgánicas podían formarse a partir de los gases que constituían la atmósfera y concentrarse en los mares primitivos .

  • Miller (1950) demostró la hipótesis de Oparín . Hizo pasar vapor de agua a través de un recipiente de cristal que contenía una mezcla de gases (metano, amoníaco, hidrógeno..) semejante a la atmósfera primitiva. En este recipiente provocó descargas eléctricas El resultado fue la formación de moléculas orgánicas como el ac. aspártico, ac. acético, urea y aa.



B) Síntesis de polímeros

Se demostró calentando mezclas secas de aa estos se polimerizan y forman polipéptidos

2.- Evolución Protobiótica

Estudia el paso de los polímeros a las primeras células

  1. Hipótesis de los Coacervados (Oparín): Al poner en contacto diferentes polímeros en una solución acuosa se forman gotitas microscópicas constituidas por una envoltura de polímero y un medio interno.




  1. Hipótesis de las microesferas proteinoides (Fox):

Desecó y calento aa y se formaron polímeros que dieron lugar a

microesferas protéicas.
En el interior de microesferas o coacervados podría situarse alguna molécula catalítica captada del exterior. Esto daría lugar a un metabolismo sencillo.

Unos y otros crecerían tomando del exterior moléculas y se dividirían al alcanzar un tamaño crítico en dos microesferas que no serían iguales ni en tamaño ni en el tipo de moléculas y características; es decir no tendrían la misma información.

Esta hipótesis NO explica la evolución, al no tener información genética.

  1. Hipótesis de la aparición del gen

Los protobiontes serían los precursores de las primeras células. Estas poseerían una molécula implicada en los procesoso vitales .

Para que una molécula está implicada en los procesos vitales debe tener las siguientes características:

  • Ser estable en un ambiente reductor ( el que existía en ese momento)

  • Capacidad de autorreplicarse (hacer copias de si misma).

  • Capacidad catalítica

Esto implicaría que las células hijas tendrían la misma información y toda la necesaria.

Se ha comprobado que la molécula que tiene estas características es el ARN ya que:

  • El ARN es mas estable que el ADN en un ambiente reductor

  • Se conocen ADN en virus que se autorreplican

  • Se conocen ARN (los ribozimas) con capacidad catalítica

Por tanto el ARN constituyó el primer sistema genético, por lo que las primeras células estarían formadas por ARN rodeado de una membrana de fosfolípidos.

Este ARN controlaría la síntesis de proteínas y su propia replicación constituyendo el modelo celular más sencillo y primitivo, denominado protobionte.

Posteriormente el ARN sería sustituido por ADN que es más estable en un ambiente no reductor.

La función catalítica sería asumida por enzimas codificadas en el ADN, apareciendo así las células procariotas.

El ARN asume desde este momento funciones relacionadas con la síntesis protéica
3.- La teoría endosimbiótica

El siguiente paso en la evolución celular sería la aparición de las células eucariotas.

La teoría endosimbiótica propone que se originan a partir de una célula procariota que englobaría a otras células estableciéndose entre ellas una relación endosimbiótica.

Los organismos incorporados serán los precursores de orgánulos celulares y aportarían a la célula que los engloba las siguientes características:

-Peroxisomas por su capacidad para eliminar sustancias tóxicas

-Mitocondrias que procederían de bacterias aerobias y aportarían la capacidad de un metabolismo oxidativo con lo cual la célula anaerobia pudo convertirse en aerobia

  • Cloroplastos que procederían de bacterias fotosintéticas y aportarían a la célula la posibilidad de ser un organismo autótrofo.

A la vez la célula primitiva aportaría a los procariotas que englobó un entorno seguro y alimento para su supervivencia.

Se trata por tanto de una endosimbiosis.

Avala esta teoría los siguientes argumentos:

  • Tanto los cloroplastos como las mitocondrias son similares a bacterias en tamaño y se reproducen por división.

  • Tienen su propio ADN circular doble hélice, como las bacterias, que codifica la síntesis de algunos de sus componentes

  • Presentan ribosomas semejantes a los de las bacterias.


3. MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR

  • Según su organización se clasifican en:

*Procariotas: .Carecen de núcleo delimitado por una membrana.

. Son las más antiguas

. Tienen pocos o ningún orgánulo

. Bacterias y Cianobacterias

*Eucariotas: .Con núcleo delimitado por una membrana

. Más grandes y más complejas

. Con muchos orgánulos celulares

. Hongos, Protoctistas, Plantas y Animales

  • Las células eucariotas se dividen en dos tipos:

* Animales: .Con centriolos

. Con vacuolas de pequeño tamaño

. Sin pared celular

. Sin cloroplastos

* Vegetales: .Sin centriolos

.Con vacuolas de gran tamaño

.Con pared celular

. Con cloroplastos

  • Las células de los hongos, poseen todas pared diferente de la vegetal y no contienen cloroplastos ( no realizan la fotosíntesis)


4.ESTRUCTURA GENERAL DE LA CÉLULA PROCARIOTA.

Las células procariotas carecen de núcleo. Su ADN se denomina nucleoide y se encuentra en el citoplasma. Consiste en una molécula de ADN bicatenario que suele ser circular y que se denomina “cromosoma bacteriano”.

Muchas bacterias poseen también otras moléculas más pequeñas de ADN circular bicatenario denominados plásmidos que se dividen independientemente del cromosoma bacteriano y suelen conferir a la bacteria que los posee algunas ventajas (resistencia a antibióticos)



Las bacterias poseen de fuera adentro las siguientes estructuras:

  • Pared Celular:

Está constituida por mureína (peptidoglicano heteropolisacárido)

Es responsable de la forma celular y proporciona protección frente a la presión osmótica.

Dependiendo de la estructura de la pared se distinguen dos grupos:

  • Bacterias Gram positivas: pared gruesa constituida en un 90% de mureína el resto polímeros derivados de azúcares.

  • Bacterias Gram negativas: pared más fina la mureína sólo el 10% de la pared el resto forma una membrana externa de lipopolisacáridos, lipoproteínas y fosfolípidos formando una bicapa lipídica que se denomina LPS. Poseen porina , proteínas transmembrana que permiten el paso de pequeñas moléculas.

  • Membrana plasmática:

Fina capa que rodea a la célula controlo el intercambio con el exterior.

Es similar a la de eucariotas (doble capa de lípidos que constituyen un mosaico fluido) aunque su composición de lípidos y proteínas sea diferente (no presenta colesterol)

Proyecta hacia el interior unos repliegues denominados “mesosomas” donde se localizan las enzimas implicadas en procesos como las cadenas respiratorias, fotosíntesis y duplicación de ADN.

Citoplasma: contiene los siguientes orgánulos

  • Ribosomas más pequeños que los de eucariotas y similares a los de mitocondrias y cloroplastos.

  • Inclusiones citoplasmáticas de distinta naturaleza (reserva de glucógeno y otros nutrientes)


Algunas procariotas pueden poseer las siguientes estructuras:

  • Cápsula o glucocáliz:

Cubierta de naturaleza glucídica.

Presente en patógenos.

Facilita la adherencia del microorganismoa los tejidos del hospedador.

Proporciona protección frente a fagocitos y anticuerpos

Protege de la desecación.

  • Flagelo bacteriano:

Constituidos por una proteína denominada flagelina

Aporta movilidad a la célula

  • Fimbrias:

Estructuras filamentosas huecas cortas y numerosas

Facilita la adherencia a los sustratos.

  • Pili:

Similares a las fimbrias pero mas largos y muy poco numerosos

Sirven para el intercambio de ADN entre bacterias.
5.FORMAS ACELULARES. LOS VIRUS.

Tienen estructura acelular. Se les considera en el límite de lo vivo. No se nutren, ni se relacionan y precisan para su replicación la maquinaria celular por lo que se les considera endoparásitos obligados.

Constan de:

  • Una cápsida o cubierta protéica, formada por subunidades protéicas denominadas capsómeros.

  • Un ácido nucléicoa (ADN o ARN) en el interior de la capsida.

  • Algunos virus presentan una cubierta membranosa o “envoltura” que rodea la capsida, formada por lipoproteínas.



Ciclos de Reproducción Vírica

Se conocen dos tipos de ciclo reproductivo.

a) “Ciclo lítico”

Consta de las siguientes fases:

  • Fijación o absorción del virión: Se une a una célula con receptores específicos

  • Penetración del virión o inyección de su ácido nucléico en la célula

  • Replicación del ácido nucléico vírico, tras alterar la maquinaría de síntesis del al célula

  • Sintesis de proteínas estructurales de la cubierta del virus

  • Ensamblaje de las unidades estructurales y empaquetamiento del ácido nucléico

  • Liberación de los viriones maduros fuera de la célula


b) “Ciclo Lisogénico”

Consta de las siguientes fases:

  • Fijación o absorción del virión: Se une a una célula con receptores específicos

  • Penetración del virión o inyección de su ácido nucléico en la célula

  • Integran su ADN en el ADN de la célula huesped

  • Estado de Latencia: Se mantiene integrado en el ADN de la célula huesped (profago) sin replicarse. Pasa a las células hijas en la división celular

  • Activación: Si un factor externo pone fin a la latencia. Se activa e inicia el ciclo lítico.


Los virus que infectan bacterias se denominan “bacteriofagos” y pueden desarrollar un ciclo lítico o lisogénico.

Los virus que infectan células animales pueden presentar:

  • Ciclo Lítico

  • Infección lítica: La célula huesped es destruida

  • Infección persistente: Virus con envuelta, se liberan por gemación, la célula se mantiene produciendo virus mucho tiempo




  • Ciclo Lisogénico:




  • Infección latente: El profago se activa de forma esporádica saliendo de la latencia.




  • Cancer: Transforman una célula normal en tumoral al provocar un cambio genético en algunos genes denominados prooncogenes , transformandolos en oncogenes.


Atendiendo al tipo de ácido nucléico que poseen pueden ser:

- ADN:

  • Bicatenario: BacteriofagoT4

  • Monocatenario: Bacteriofago M13

  • ARN:

  • Monocatenario: Retrovirus (sida)

  • Bicatenario: Reovirus



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