LA CÉLULA, UNIDAD DE VIDA

1. La célula: descubrimiento y definición

2. La teoría celular y su importancia en Biología: unidad estructural, funcional y genética

de los seres vivos.

3. Organismos unicelulares y pluricelulares (niveles de organización biológicos)

4. Tipos de células: procariota y eucariota

5. Tipos de células eucariotas: vegetal y animal

6. Estructura y función de los orgánulos celulares: coordinación de funciones

7. Relación entre respiración celular y fotosíntesis

8. El núcleo celular: estudio del ADN: composición, estructura y propiedades

9. Los procesos de división celular. La mitosis y la meiosis. Características diferenciales e

importancia biológica de cada una de ellas

1. BREVE HISTORIA DE LA CÉLULA

Aristóteles ya pensaba que debían existir unas unidades vitales pequeñas que serían los

constituyentes de los seres vivos. En el Renacimiento, Paracelso dijo que "todos los animales y

vegetales, por más complicados que sean, están constituidos por unos pocos elementos que se

repiten en cada uno de ellos.

Sin embargo, estas ideas no eran producto de la observación ni de la experimentación y no

tuvieron mucha transcendencia.

Descubrimiento de la célula- Hubo que esperar hasta el s. XVII, cuando aparecieron los

microscopios primitivos para poder observar las primeras células, pues el ojo humano no

puede distinguir objetos menores de 0,1 mm y las células, salvo excepciones, tienen un tamaño

menor.

El primero en observar una célula fue el físico, astrónomo y

naturalista inglés Robert Hooke (1635-1703), quien en 1665 pudo

observar las células muertas de una fina lámina de corcho con un

sencillo microscopio (de 50 aumentos). Vio que estaba formado

por estructuras regulares en forma de

cajitas. HOOKE les dio este nombre de

CÉLULA, que significa celda o cuarto muy

pequeño porque observó la pared de una

célula muerta de corcho, que se parecía a las

celdillas de un panal de abejas. Estas células

sólo constituían en realidad la pared celular

y su interior estaba vacío.

1674, Leeuwennhoek observó células libres en agua estancada, en sangre y semen. Muchas de

éstas células son móviles y por ello las denonimó animáculos.

Poco a poco, la observación de células al microscopio fue haciéndose común y se descubrieron

en diversos materiales biológicos. Se comenzó a pensar que su interior tenía más interés pues

a principios del XIX, con la aparición de menores lentes y el empleo de colorantes, se empezó

a valorar la importancia de las células.

Virchow formuló el aforismo "omnia cellula ex cellula" ("toda célula proviene de otra célula"),

Kollike afirmó que la unión de las células sexuales origina una célula que constituye el origen

de un nuevo individuo.

La universalidad de esta teoría resultó evidente cuando Ramón y Cajal demostró la

individualidad de las neuronas, que parecía imposible.

2- LA TEORÍA CELULAR

Tomando como base a Hooke y a Leewuenhoek, dos alemanes, cada uno por su lado,

SCHLEIDEN y SCHWANN las encontraron en todas las partes de organismos; se dieron

cuenta de que hay algo común en todos los seres vivos; unas estructuras independientes e

iguales que se repiten en cualquier tejido vivo. Valoraron el descubrimiento de Hooke y les

dieron el nombre que les había dado: células.

SCHLEIDEN las estudió en los vegetales y SCHWANN en los animales. Ambos vieron que

todos los organismos estaban formados por células y es así como surge la TEORÍA CELULAR

que unifica todo lo que se sabía acerca de las células. Sus postulados son:

1- Todo ser vivo está formado por una o más células.

2- La célula es lo más pequeño que tiene vida propia: es la unidad anatómica y

fisiológica del ser vivo.

3- Toda célula procede de otra célula preexistente, pasando de la célula madre a la

hija, el material hereditario.

Esta teoría significó el nacimiento formal de la

biología celular. A partir de este momento, con la

ayuda de microscopios cada vez de mayor resolución,

esta ciencia fue capaz de describir, primero, la

anatomía y la estructura de las células y, más adelante,

su fisiología, reproducción y genética.

El microscopio electrónico, desarrollado a mediados

del siglo XX, permite más de 100000 aumentos. Se

logran hasta 1000000x con un poder de resolución de

0,1nm (0,0000001mm), en comparación con los

aumentos de 2000x y resolución de 0,2mcm

(0,0001mm) del microscopio óptico.

Definición- LA CÉLULA ES LA UNIDAD MÁS PEQUEÑA QUE TIENE VIDA PROPIA.

Las células pueden mantenerse con vida fuera de un ser vivo, en condiciones adecuadas de

laboratorio. Sin embargo, esto no ocurre con los orgánulos celulares por eso se dice que es la

unidad mínima de la vida (recordad las células HELA).

3. ORGANISMOS UNICELULARES Y PLURICELULARES (niveles de organización)

Todos los seres vivos están formados por una o muchas células. Algunos

organismos son unicelulares, como las bacterias o los protozoos (el

paramecio en la imagen), y otros son pluricelulares, como los helechos, los

escarabajos o el ser humano. En este caso, los miles y miles de células

que forman el organismo se especializan y organizan en tejidos, órganos,

aparatos y sistemas, que resuelven con eficiencia las funciones del

organismo como un todo y las de cada célula en particular.

En la imagen aparecen

los tejidos de nuestro

organismo. Estos son

asociaciones de células

que forman los órganos,

dando lugar a niveles de

organización complejos

en los que el trabajo de

las células se

especializa y coordina

para realizar funciones

superiores que no serían

posibles en un ser

unicelular o en un

pluricelular sencillo

como la medusa, algas….

La gran mayoría de células son tan pequeñas que no se pueden observar a simple vista, ni aun

con una potente lupa. Por ello, los principales descubrimientos en el campo de la biología

celular han ido paralelos al desarrollo y el perfeccionamiento de los microscopios.

4. TIPOS DE CÉLULAS: PROCARIOTA Y EUCARIOTA

Podemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos:

CÉLULA PROCARIOTA

• No tiene núcleo. El material genético ADN

está libre en el citoplasma.

• Sólo posee unos orgánulos

llamados ribosomas.

• Es la primera célula que

surgió en la tierra y es el

tipo de célula que presentan

las bacterias

CÉLULA EUCARIOTA

Todas las células humanas

son células eucariotas, al

igual que lo son las células de

todos los animales, plantas y

mayoría de seres. Se

distinguen de las procariotas

porque:

-Poseen un gran número de

orgánulos y es de mayor

tamaño.

-El material genético ADN

está encerrado en una

membrana y forma el núcleo.

En la imagen aparece la eucariota animal.

5. TIPOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS: VEGETAL Y ANIMAL

Las principales diferencias entre la célula vegetal y animal son:

1. La célula animal

posee centriolos.

2. La célula vegetal

posee cloroplastos.

3. Célula geométrica y

enorme vacuola que

ocupa casi toda la

célula.

4. También posee pared

celular.

Apunta los tamaños de los

distintos tipos de células:

Célula vegetal

6. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS ORGÁNULOS CELULARES

Al microscopio óptico sólo podemos distinguir el núcleo y que está separada del medio que le

rodea, por lo que se sospecha la membrana llamada membrana plasmática. Ésta aparece en

las procariotas y en las eucariotas animales y vegetales. Todas están limitadas por una

membrana plasmática que las comunica con su entorno y también las aísla de él. Se trata de

una fina lámina.

Lo que queda entre núcleo y membrana se llama citoplasma. Vistas al microscopio electrónico

podeos observar en la célula animal los orgánulos que aparecen en las imágenes:

MEMBRANA PLASMÁTICA.

Presentan doble capa de fosfolípidos.

Intercaladas, aparecen las proteínas,

que funcionan como canales de paso de

sustancias (ya que la membrana es

semipermeable).

2-También se encarga del reconocimiento celular

de sustancias extrañas y de informar a la célula

de las señales que le llegan.

Por tanto, su función es importante a la hora de

permitir el paso de sustancias o impedirlo,

1- El transporte de sustancias puede darse a

través de los lípidos o de los canales

NÚCLEO

Es un cuerpo grande, frecuentemente

esférico, que solo se encuentra en la célula

eucariota. Está rodeado por una envoltura

nuclear, que es parte del retículo

endoplasmático y que lo rodea formando

una membrana doble.

En el núcleo se encuentra la cromatina,

formada por ADN+ARN+proteínas .

Cuando la célula se está dividiendo

(MITOSIS) la cromatina se reparte en una

especie de bastoncitos llamados

cromosomas. En INTERFASE, dentro del

núcleo, las moléculas de ADN y proteínas

están organizadas en cromosomas que

suelen aparecer dispuestos en pares

idénticos. Los cromosomas están muy

retorcidos y enmarañados y es difícil identificarlos por separado. Pero justo antes de que la

célula se divida, se condensan y adquieren grosor suficiente para ser detectables como

estructuras independientes.

El núcleo contiene la información genética de la célula. Con ella dirige la actividad de la célula,

gracias a una de las funciones más importantes que realiza: LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS.

El ADN del interior de cada cromosoma es una molécula única muy larga, que aparece

enrollada, y que contiene secuencias lineales de genes. Éstos encierran a su vez instrucciones

codificadas para la construcción de las moléculas de proteínas y ARN necesarias para

producir una copia funcional de la célula.

Los orificios de la membrana son los poros nucleares. A través de ello pueden salir del núcleo

los ARNs etc.

El nucleolo es una región especial en la que se sintetiza el ARN ribosómico (ARNr), necesario

para formar los ribosomas.

El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros moleculares.

Youtube: elgenoma humano

RIBOSOMAS

Son los orgánulos celulares mas numerosos y no tienen membrana. Están

formados por dos subunidades: la mayor y la menor, unidas al RNAm. Es

un orgánulo universal, pero en procariotas tiene un menor tamaño

Función.-La síntesis de proteínas. Los aminoácidos son transportados

por el RNA de transferencia (tRNA), específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el

RNA mensajero (mRNA), dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del RNA de

transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que

les corresponde

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Es una red de cavidades membranosas

interconectadas que forman cisternas,

sacos, túbulos … Existe una zona del

RE que contiene ribosomas asociados a

su cara, que es el rugoso y que continúa

con la membrana externa del núcleo.

Otra parte se comunica con el Golgi, a

través de vesículas transportadoras o

por túbulos. Hay dos tipos:

Retículo endoplasmático Rugoso: RER

Denominado así por la existencia de rugosidades presentes

en los sáculos y que son ribosomas adosados a ellos. Función:

-Transporta las proteínas que se han sintetizado en los

ribosomas y que suelen exportarse a otros compartimentos

celulares, almacenándose previamente en las cisternas,

desde donde pasan posteriormente al aparato de Golgi.

El retículo liso (REL), que no presenta ribosomas en la membrana, se

encarga de la síntesis de lípidos de membrana, fosfolípidos y colesterol,

EL APARATO DE GOLGI

El aparato de Golgi está integrado por

cisternas membranosas y aplanadas que se

unen en grupos de 4 a 6 para formar un

dictiosoma, al cual se asocian multitud de

vesiculitas esféricas (vesículas de Golgi),

encargadas del transporte y la secreción de

sustancias. Las vesículas golgianas se

clasifican, según su contenido, en lisosomas

(repletos de enzimas digestivas), vacuolas

(parecidas a los lisosomas pero que actúan

como almacén de nutrientes y de productos de desecho) y vesículas de secreción (con

sustancias útiles que segrega la célula).

LOS ORGÁNULOS CELULARES TRABAJANDO JUNTOS

La coordinación entre los distintos

orgánulos es fundamental en la vida

de la célula, como vemos en este

ejemplo de digestión de una bacteria.

Existe una estrecha relación entre el

retículo endoplasmático y el aparato

de Golgi, puesto que muchas de las

proteínas almacenadas en el RE son

transportadas en unas vesículas

generadas en él.

Las proteínas se forman en los

ribosomas. bajo mandato del núcleo

celular. Pasan al RER y de aquí a Golgi,

de donde se destinarán a formar

lisosomas, vesículas de secreción e

incluso vacuolas, algunas de las

cuales son digestivas, ya que

digieren la bacteria o una mitocondria

inservible (autofagia).

LOS LISOSOMAS

Los lisosomas son pequeñas bolsitas que contienen enzimas necesarias

para la digestión celular de numerosas macromoléculas, normalmente

indeseables, procedentes del medio externo o de la propia célula..

Tienen gruesas paredes para evitar la autodigestión.

Constituyen el aparato digestivo de la célula.

VACUOLAS

Una vacuola es una vesícula muy grande, llena de líquido y

rodeada por una membrana. Son orgánulos

característicos de células vegetales, en las que suelen

ser más abundantes y más voluminosas, pudiendo llegar a

ocupar prácticamente todo el volumen celular.

Se forman por fusión de vesículas procedentes del golgi.

Normalmente contienen agua, sales, azúcares y proteínas.

La vacuola pulsátil de la imagen elimina agua en

microorganismos que viven en medios hipotónicos para

evitar la turgescencia, como ocurre en este paramecio.

bacteria

Vacuola

digestiva

Digestión

de la

bacteria y

de una

mitocondria

Las proteínas

(enzimas) del RER

pasan al ap. Golgi

para formar lisosomas

EL CENTROSOMA o los CENTRIOLOS.

Los centriolos se presentan de dos en dos orientados

perpendicularmente entre sí, formando el centrosoma,

localizado próximo al núcleo.

El centriolo es considerado un centro formador de

microtúbulos y sólo aparece en células animales. Durante la división, cada centriolo se mueve a lugares

opuestos del núcleo, y de cada uno crece un haz de túbulos

que forman el huso mitótico, que separará las cromátidas de

los cromosomas y dirigirán su movimiento.

Las celulas de las plantas forman el huso pero sin centriolos.

CILIOS Y FLAGELOS.

Son prolongaciones citoplasmáticas dotadas de movimiento. Son mecanismos de locomoción y

en el caso de los cilios, de captura de alimentos.

Los cilios son cortos y abundantes. El flagelo es largo, en forma de látigo, y sólo hay uno o dos.

En la base de cada cilio y flagelo hay un

centriolo que dirige su movimiento.

LA PARED CELULAR

Es la capa externa rígida que rodea

exclusivamente a las células vegetales y a

las procariotas, por encima de la

membrana plasmática.

Sirve como elemento de protección y

sostén de las células. Es una gruesa

cubierta formada por fibras de celulosa.

La pared puede engrosarse más y

cargarse de sustancias como lignina que forma el leño del tronco

de los árboles, para dar rigidez en soporte. La suberina en la piel

de la patata y el corcho en el alcornoque.

MITOCONDRIA

Son orgánulos que se encuentran tanto en animales como en

vegetales. Constan de dos membranas: externa e interna, la

cual se repliega formando crestas mitocondriales. El

espacio interior se llama matriz y contienen algo de ADN y

ribosomas, como se aprecia en esta imagen del ME.

Función:

La RESPIRACIÓN CELULAR mediante la cual

producen la energía necesaria para la actividad

celular. Las mitocondrias actúan como centrales energéticas de la célula, quemando los nutrientes

(glucosa, lípidos) con el oxígeno y eliminando CO2

La energía se acumula en forma de ATP (la

moneda energética de la célula) para ser

utilizada donde se necesite.

La verdadera respiración ocurre en las células; éstas necesitan energía para realizar sus

funciones (que se dan gracias a las reacciones químicas) y la sacan de unas moléculas

energéticas que llamamos materia orgánica. Estas biomoléculas contienen energía QUÍMICA,

llamada así porque está en sus enlaces químicos C-C, C-H etc. Para sacarla hay que romper

los enlaces de las moléculas orgánicas, como la glucosa, oxidando o quemando (reaccionando

con oxígeno) y esto se hace gracias a la respiración celular. Ésta consiste en producir energía

a partir de los alimentos y el oxígeno, eliminando dióxido de carbono.

Todas las células, también las vegetales, respiran para obtener la energía que necesitan

para funcionar. El proceso comienza en el citoplasma donde la glucosa (que tiene 6 C) se

parte en dos moléculas de 3 carbonos, que entran en las mitocondrias.

En la matriz mitocondrial continúa la ruptura de enlaces y termina en las crestas, donde se

aprovecha toda la energía liberada en las oxidaciones para fabricar ATP. Este pceso se llama

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA pues el ADP + P+ energía de las oxidaciones produce ATP.

En las crestas se produce ATP

o ENERGÍA para realizar las

funciones vitales: todas las

reacciones químicas que hacen

posible la vida

GLUCOSA

se prepara en

el citoplasma

Y produce

dos moléculas

de 3 carbonos

C-C-C

Reacciones químicas

METABOLISMO

MITOCONDRIA

Algunas bacterias y hongos microscópicos pueden romper

la molécula de glucosa sin el oxígeno y producir energía.

Este proceso es la FERMENTACIÓN. Nuestras células

musculares pueden hacerlo, en situaciones de mucha

necesidad de ATP y poca disponibilidad de oxígeno.

Estos organismos pueden vivir en condiciones anaerobias (sin oxígeno), a diferencia de los

aerobios, que necesitamos oxígeno para vivir.

Respiración Aerobia: C6H12O6 + 6 O2 = 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP

Fermentación : C6H12O6 = 2CO2 + 2 CH2OH-C + 2 ATP

CLOROPLASTO

Orgánulo exclusivo de vegetales y algas. Consta de dos

membranas y tiene numerosos sacos internos que se

agrupan formando una especie de montoncitos de

monedas llamados GRANA y que contienen el

pigmento verde llamado clorofila.

Además, contienen ADN y ribosomas en el espacio

interior, que se llama ESTROMA.

Función:

Realiza la fotosíntesis o síntesis de materia orgánica a partir de materia inorgánica, gracias

a la energía de la luz y con eliminación de oxígeno. Se explica en el archivo fotosíntesis y se

resume en esta reacción que aparece sin ajustar:

7- RELACIÓN ENTRE RESPIRACIÓN CELULAR Y FOTOSÍNTESIS: transformación de

energía y materia

Vemos que en la fermentación

la glucosa no se ha oxidado

completamente, por tanto, la

producción de ATP es menor.

- En cuanto a la materia, las plantas transforman la MI en MO gracias a que fijan el CO2 en

moléculas orgánicas, desprendiendo oxígeno. En la respiración, la MO se transforma en

inorgánica gracias al oxígeno, con desprendimiento de CO2. Los carbonos de nuestras

biomoléculas proceden del Co2 del aire.

-En cuanto a la energía, las plantas son capaces de captar la energía de la gracias a la

fotosíntesis. En la fase luminosa la energía lumínica se transforma en ATP (energía química)

y en la fase oscura el ATP sirve para formar materia orgánica, de manera que su energía

queda fijada en forma de enlaces C-C de las biomoléculas. La energía de estos enlaces

también es energía química, útil para los seres vivos.

En la respiración celular, la energía química de estas moléculas se transforma en ATP, que

acumula también energía química, que puede ser utilizada para las funciones vitales.

Nuestra energía procede de la energía del sol, transformada.

ACTIVIDAD DE LAS PLANTAS DE DÍA Y DE NOCHE

Recordemos que las plantas también tienen que realizar la Respiración Celular en las

mitocondrias para obtener energía en forma de ATP, a partir de las moléculas orgánicas que

ellas mismas producen.