1.- LA TEORÍA CELULAR
La idea de que los seres vivos están constituidos por células y que cada una de ellas proviene de otra preexistente, es relativamente reciente. Es en la segunda mitad del siglo XIX cuando se enuncia por vez primera la teoría celular.
Su formulación se debió fundamentalmente a que para la visualización de las células era imprescindible la utilización de instrumentos ópticos que aumentaran muchas veces el tamaño de la célula (invisible a simple vista). En un primer momento fueron lentes simples superpuestas, más tarde surgió el microscopio óptico y por último el microscopio electrónico. Estos fueron los instrumentos que posibilitaron a los citólogos explicar y dar a conocer a la comunidad científica sus ideas y teorías, que hoy denominamos teoría celular.
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2.- LA CÉLULA COMO UNIDAD ESTRUCTURAL
La estructura común a todas las células comprende fundamentalmente tres partes: la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético o ADN.
- Membrana plasmática: constituida por una bicapa lipídica en la que están englobadas ciertas proteínas. Los lípidos hacen de barrera aislante entre el medio acuoso interno y el medio acuoso externo.
- El citoplasma: abarca el medio líquido, o citosol, y las estructuras que se incluyen en él, denominadas orgánulos celulares.
- El material genético: constituido por una o varias moléculas de ADN.
Dentro de esa estructura básica, se distinguen dos modelos principales de organización celular:
- Células procariotas: El ADN no está separado del resto de la célula por una membrana, sino que está disperso en él, y la estructura celular es relativamente simple. Son procariotas las bacterias.
- Células eucariotas: Presentan el ADN incluido dentro de una membrana formando el núcleo, y aparecen además otros muchos orgánulos, por lo que la estructura celular es mucho más compleja. Son células eucariotas las de los protoctistas, hongos, animales y vegetales.
2.a.- Las células procariotas:
Las bacterias son organismos procariotas. La ausencia de verdadero núcleo es la gran diferencia con las células eucariotas, aunque existen otras. En general, tienen una estructura básica más simple que las eucariotas. Son organismos microscópicos que pueden presentar formas y aspectos diferentes, pero todas poseen una estructura básica. En todas ellas:
- El ADN se encuentra libre y disperso por el citoplasma.
- No tienen orgánulos celulares como las mitocondrias, cloroplastos, aparato de Golgi, retículo endoplasmático, etc.
- Carecen de citoesqueleto y no tienen movilidad intracelular.
- Son más pequeñas que las células eucariotas. Son similares al tamaño de las mitocondrias y cloroplastos de las eucariotas.
Sin embargo, aún siendo tan simples, tienen su cromosoma bacteriano gracias al cual se reproducen y copian su información a ARN que, llegando a sus ribosomas, fabrica las proteínas necesarias para el funcionamiento bacteriano.
2.b.- Las células eucariotas:
Las células eucariotas contienen una serie de estructuras llamadas orgánulos, y tienen la información genética diferenciada del resto de la célula mediante una membrana, formando lo que se llama núcleo. Esto la convierte en una célula mucho más compleja y de mayor tamaño que las procariotas.
Según la teoría de la endosimbiosis, el origen de la célula eucariota es la asociación de diferentes procariotas con funcionamientos especializados formando una unidad celular más compleja.
Dentro de la célula eucariota se distinguen dos modelos básicos, el de los animales (eucariotas heterótrofos) y el de las plantas (eucariotas autótrofos).
1.- ¿Por qué las celulas se consideran las unidades minimas de los seres vivos?
2.- ¿Cuáles son als caracteristicas comunesa todos los seres vivos?
3.- ESTRUCTURA DE LA CÉLULA
Las tres partes principales de la célula son la membrana citoplasmática, el citoplasma y el material genético (núcleo en los eucariotas).
3.1- Membrana citoplasmática
La membrana plasmática es una delgada lámina que envuelve la célula, separando el citoplasma del medio externo. Su función principal es la de regular el paso de sustancias, manteniendo las diferencias esenciales entre el citoplasma y el medio extracelular.
- Estructura de la membrana plasmática: el modelo del mosaico fluído
Según este modelo, la membrana citoplasmática consiste en una bicapa de lípidos en la que se asocian moléculas proteicas. Estas proteínas pueden disponerse en ambas caras de la superficie de la membrana o bien estar englobadas en la misma. El término fluido se debe a que los lípidos e incluso las proteínas pueden moverse lateralmente en esta bicapa.
La bicapa lipídica está compuesta básicamente por fosfolípidos, que forma la estructura básica. Admás hay glucolípidos cuyo componente glucídico, siempre orientado en la cara externa de la membrana, interviene en procesos de reconocimiento y señales entre células. El colesterol se asocia a los lípidos disminuyendo la fluidez de la monocapa y manteniendo la estabilidad de la bicapa.
Las proteínas de membrana desarrollan la mayoría de las actividades de la membrana. Algunas están incluidas en la membrana (proteínas integrales), otras están asociadas (proteínas periféricas).
El glucocálix es el conjunto de cadenas de oligosacáridos pertenecientes a los glucolípidos y a las glucoproteínas de la membrana. Sólo aparecen en la cara externa de la membrana, lo que proporciona a ésta una estructura asimétrica. Su función es actuar como señales que deben ser reconocidas por las células.
Estructura de mosaico fluido.
- Transporte a través de la membrana
Para vivir, la célula necesita intercambiar sustancias con el medio externo. La bicapa lipídica sólo permite el paso de moléculas lipófilas, pero las proteínas de la membrana regulan el paso selectivo de moléculas polares. El transporte de las sustancias puede realizarse de diversas maneras:
a) Transporte pasivo: difusión de sustancias siempre a favor de su gradiente. El gradiente puede ser de concentración o eléctrico. El gradiente electroquímico es originado por la suma de ambos. En la difusión simple, las moléculas pasan a favor de su gradiente electroquímico (por ósmosis, etc), en la difusión facilitada el transporte de moléculas se acrecienta mediante proteínas de membrana.
b) Transporte activo: el transporte de las sustancias se realiza en contra de su gradiente electroquímico, por lo que siempre se requiere un gasto de energía, en forma de ATP. Las proteínas transportadoras se denominan bombas. La bomba de Na+ y K+ es un ejemplo de transporte activo.
c) La endocitosis permite el paso de las sustancias más grandes por invaginación de la membrana.
Formas de transporte a través de la membrana.
3.2.-El citoplasma
El citoplasma está compuesto por un medio líquido, denominado citosol, una red de filamentos proteicos, (el citoesqueleto) y un sistema de orgánulos celulares.
- El citosol también denominado hialoplasma, es el medio interno del citoplasma. Es el espacio entre la membrana plasmática, la envoltura nuclear y las distintas membranas de los orgánulos. Es un medio acuoso (85% de agua), en el que están disueltas todas las moléculas que la célula necesita para su metabolismo.
- El citoesqueleto aparece sólo en células eucariotas. Está compuesto por una red de fibras de proteína (microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos).
Estos filamentos proteicos tienen diversas funciones:
- Dar forma y elasticidad al célula.
- Facilitar el movimiento en la célula animal (formación de pseudópodos, contracción de fibras musculares, etc).
- Transportar y organizar los orgánulos celulares
- Los orgánulos celulares son las distintas estructuras de muy diversa función que se encuentran incluidas en el citoplasma de los eucariotas.
Los orgánulos celulares:
- El retículo endoplasmático
Es un sistema membranoso compuesto por una red de sáculos aplastados o cisternas, vesículas y túbulos sinuosos. Se halla comunicado con la envoltura nuclear y se extiende por todo el citoplasma de la célula, teniendo un único espacio interno denominado lumen. Según sus funciones y su composición, se distinguen:
- El retículo endoplasmático rugoso (RER), con ribosomas anclados en la membrana, en su cara citosólica, cuya función principal es la síntesis de proteínas mediante los citados ribosomas. Las proteínas pasan al lumen y de ahí se transportan y distribuyen por la célula.
- El Retículo endoplásmático liso (REL) carece de ribosomas. Su función principal es la síntesis de los lípidos constituyentes de las membranas: colesterol, fosfolípidos, glucolípidos, etcétera.
- Aparato de Golgi
Está formado por uno o varios dictiosomas, que son una agrupación en paralelo de cuatro a ocho sáculos discoidales o cisternas membranosas. Presenta una cara próxima al RER, y otra próxima a la membrana plasmática. Entre las cisternas hay un tráfico de vesículas que provienen del retículo endoplasmático. El contenido del dictiosoma va madurando conforme avanza hacia la cara opuesta, desde donde se secretará en vesículas. El aparato de Golgi continúa la ruta biosintética iniciada en el RER. Su función consiste en el transporte, maduración, acumulación y secreción de proteínas procedentes del retículo endoplásmico.
- Lisosomas
Son vesículas que provienen del aparato de Golgi. Poseen membrana, y en su interior contienen enzimas hidrolasas ácidas. La función de los lisosomas es digerir las sustancias que lleguen a su interior. Los lisosomas primarios son aquellos que sólo contienen las enzimas digestivas, mientras que los lisosomas secundarios, por haberse fundido con una vesícula con materia orgánica, contienen también sustratos en vía de digestión.
El RER, el Aparato de Golgi y los lisosomas
- Mitocondrias
Son los orgánulos de las células eucariotas que se encargan de la obtención de energía para el funcionamiento de la célula. En ellas se realiza la respiración mitocondrial, proceso por el cual se obtiene energía en forma de ATP. Presentan una membrana externa, un espacio intermembranoso y una membrana interna, con numerosas invaginaciones denominadas crestas. Aquí es donde se da la respiración mitocondrial. En el interior está la matriz, donde se dan un gran número de reacciones metabólicas de oxidación, como el ciclo de Krebs y la oxidación de los ácidos grasos.
Las mitocondrias poseen ADN propio.
Mitocondria- Cloroplastos
Los cloroplastos son orgánulos típicos de las células vegetales. Su función es realizar la fotosíntesis (transformación de la energía luminosa en energía química contenida en forma de ATP ). Presentan doble membrana, y en el interior está el estroma. Inmerso en éste se encuentran los tilacoides, unas laminillas que se apilan en los grana. En la membrana de los tilacoides está la clorofila, pigmento indispensable para realizar la fotosíntesis y que da color verde a las plantas.
Los cloroplastos, como las mitocondrias, tienen ADN propio.
Cloroplasto- Ribosomas
Son estructuras globulares, carentes de membrana, constituidas por varios tipos de proteínas asociadas a ácidos ribonucleicos ribosómicos (ARNr). Tienen dos subunidades, una subunidad menor y otra subunidad mayor. Estas subunidades se forman en el nucleolo, donde se sintetiza el ARNr y se asocia con las proteínas, y posteriormente son transportadas al citoplasma. Los ribosomas pueden estar libres en el citosol o anclados en la cara citosólica de la membrana del retículo endoplásmático rugoso.
Su función es traducir la información genética del ARNm en proteínas.
Ribosoma realizando la traducción- Peroxisomas
Los peroxisomas son orgánulos de forma irregular rodeados de una membrana, que contienen enzimas oxidasas. En ellos se realizan reacciones de oxidación con diversos objetivos, como por ejemplo eliminar sustancias tóxicas.
3.3.- El núcleo
El núcleo, elemento distintivo de las células eucariotas, está constituido por una envoltura nuclear doble que rodea el material genético de la célula. La envoltura nuclear tiene unos poros que permiten el paso controlado de sustancias. Esta envoltura protege el material genético de las enzimas del citoplasma y de los movimientos del citoesqueleto, que podrían dañar el ADN.
El interior del núcleo recibe el nombre de nucleoplasma. En él se encuentran condensadas las fibras de ADN, que reciben el nombre de cromatina, y el nucleolo, corpúsculo donde se sintetiza el ARNr.
La estructura del núcleo varía según el estado de la célula. Cuando la célula va a dividirse la envoltura nuclear desaparece y la cromatina se condensa en estructuras denominadas cromosomas.
3.- Enumera las partes de la celula asignadole a cada una su
funcion principal.
4.- De las moléculas que componen la membrana, ¿cuáles son responsables de la formación de la bicapa?
5.- ¿Cuál es la diferencia entre transporte pasivo y activo a traves de la membrana?
4.- CÉLULA VEGETAL Y ANIMAL
Dentro de la célula eucariota, se distinguen dos modelos básicos, que son el de la célula animal (eucariota heterótrofa) y el de la célula vegetal (eucariota autótrofa). Estas son sus principales diferencias:
Célula animal
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Célula vegetal
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5.- LA CÉLULA COMO UNIDAD FUNCIONAL
La célula es una entidad dinámica que se encuentra en continuo cambio con multitud de reacciones químicas que se generan en su interior. Este conjunto de reacciones se denomina metabolismo celular y permite a las células mantener y perpetuar su composición frente a los cambios ambientales. Sin metabolismo no existiría ni automantenimiento, ni reproducción y sin organización celular no existiría metabolismo.
En el metabolismo celular existen reacciones de construcción o anabólicos y los de destrucción o catabólicos. El metabolismo es el resultado de la interacción entre ambos procesos.
Unas células son capaces de fabricar su propia materia orgánica y destruirla en la misma célula para obtener energía (células vegetales) mientras que otras deben disponer de materia orgánica ya sintetizada o elaborada por otros organismos o células (células animales). De una manera u otra es imprescindible que la materia llegue a las células del medio que facilitan su nutrición y metabolismo, expulsando después sus desechos.
En este sentido podemos distinguir dos tipos de nutrición: autótrofa (células capaces de fabricar su propia materia) y heterótrofas (necesitan incorporar del medio, a través de la membrana plasmática, la materia ya elaborada por otros organismos).
- A continuación tienes una representación de los tipos principales de organización celular. Completa las ilustraciones poniendo a cada una el título que le corresponda y sus partes principales:
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