A Organización Celular dos Seres Vivos

Robert Hooke (1635-1703)

- Observou co seu microscopio unha lámina de cortiza, utlizando por primeira vez a palabra CÉLULA.

- Formulou a Lei da Elasticidade (lei de Hooke) e unha Teoría do Movemento Planetario.

- Descubriu a primeira estrella binaria utlizando un telescopio fabricado por él.

Células vexetais mortas (“células”) observadas e debuxadas por Hooke no seu libro Micrographia.

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723)

- Rico comerciante de panos de Delft, carente de formación científica. Construiu lupas de gran calidade e microscopios para a observación das telas, que logo emprega para observar todo tipo de obxectos.

- Probablemente foi a primeira persoa en observar microorganismos como bacterias, protozoos, etc. Ademáis, descubriu os espermatozoides, e estudiou tamén os glóbulos vermellos.

- Opúxose xunto ao italiano Francesco Redi á teoría da Xeración Espontánea que estaba en vigor na súa época.

Réplica dun microscopio de Leeuwenhoek

A Teoría Celular:

Matthias Jacob Schleiden (1804-1881)

Friedrich Theodor Schwann (1810-1882)

Rudolf Ludwig Karl Virchow (1821-1902)

A célula é a unidade anatómica, funcional, e de orixe dos seres vivos. É dicir:

1) Todos os seres vivos están formados por unha ou máis células.2) A célula é a mínima unidade de materia que pode levar a cabo as funcións vitais.3) Toda célula provén doutra célula.

MICROSCOPIOSÓptico (resolución: µm)

Electrónico (resolución: nm)

Granos de polen

Copo de neve

Cabeza de formiga

Ala de bolboreta

Espermatozoide

Eritrocitos

Imaxes tomadas co MEB

Célula Procariota:

- sen membrana nuclear (o ADN circular está libre no citoplasma formando o nucleoide)

- sen orgánulos citoplasmáticos

- con ribosomas, e as veces, cilios / flaxelos- as bacterias presentan unha parede bacteriana de peptidoglucano e unha cápsula por fora da

membrana plasmática.

- menor tamaño e complexidade que as eucariotas

Micoplasmas

Bacterias

Cianobacterias

Célula Eucariota Animal Célula Eucariota Vexetal

Exclusivos das animais:

- Citoesqueleto

- Centrosoma

- Vacuolas pequenas e numerosas.

Exclusivos das vexetais:

- Parede Celular de celulosa

- Plastos: cloroplastos, amiloplastos

- 1 ou 2 vacuolas de gran tamaño

En todas as eucariotas:

- Núcleo

- Mitocondrias

- RER, REL

- Aparello de Golgi

- Lisosomas

MEMBRANA PLASMÁTICA: (Modelo de MOSAICO FLUÍDO de Singer e Nicolson, 1972)

- Doble capa (“bicapa”) de FOSFOLÍPIDOS (fosfatidilcolina, fosfatidilserina...) duns 7nm de grosor, na que as cabezas polares e hidrófilas se dispoñen hacia o exterior, e as colas apolares e hidrófobas están enfrentadas no interior. Outros lípidos como o COLESTEROL (presente só nas células animais), regulan a fluidez e a resistencia.

- PROTEÍNAS, das cales unhas están inmersas por completo na bicapa (proteínas integrais ou intrínsecas), e outras sitúanse a un lado ou outro da bicapa (proteínas periféricas).

- GLICOPROTEÍNAS, presentes só na cara externa.

AS MEMBRANAS DE TODOS OS ORGÁNULOS CELULARES TEÑEN UNHA ESTRUCTURA SIMILAR.

A membrana plasmática ailla e á vez comunica o interior da célula, permitindo o intercambio selectivo de sustancias co exterior.

CITOPLASMA

O HIALOPLASMA ou CITOSOL é o medio acuoso no que se atopan os orgánulos celulares.

Está formado por un 70-80% de auga e un 20-30% de proteínas, iones e moléculas orgánicas

en disolución. O conxunto do hialoplasma e os orgánulos é o que chamamos CITOPLASMA.

O hialoplasma é o medio onde teñen lugar todas as reaccións metabólicas da célula.

Ademáis, almacena sustancias en disolución, e regula o pH celular.

ORGÁNULOS NON MEMBRANOSOS:- RIBOSOMAS

- CITOESQUELETO* (só nas células animais)

- CENTROSOMA* (só nas células animais)

RIBOSOMAS- Estructuras non membranosas de moi pequeño tamaño, que

poden presentarse libres no citoplasma, ou ben adheridos ás

membranas do RER.

- Tamén poden encontrarse no interior das mitocondrias (matriz) e, nas células vexetais,

nos cloroplastos (estroma).

- Constituídos por ARNr e proteínas, que forman dúas as dúas subunidades: a maior e a

menor.

- A súa función é a síntese de proteínas (traducción) a partir do ARNm.

CITOESQUELETO- Conxunto de filamentos de proteínas que se distribúen por todo

o citosol.

- Exclusivo das células animais.

- A súa función é manter a forma da célula e facilitar os seus

movementos, ademáis de participar na división celular.

CENTROSOMA

- Conxunto de dúas estructuras cilíndricas ocas, chamadas CENTRIOLOS, que se

sitúan un perpendicular ao outro, nas proximidades do núcleo da célula.

- Exclusivo das células animais.

- A súa función é organizar os filamentos do

citoesqueleto que permiten a motilidade da célula e a

división celular.

MITOCONDRIAS- Orgánulos con forma ovalada ou de bastón, presentes en todas as células nun número moi

variable según a súa actividade.

- Presentan unha DOBLE MEMBRANA, e no espacio interior ou MATRIZ conteñen pequenas

moléculas de ADN circular e ribosomas. A MMI forma unhas invaxinacións hacia a matriz,

chamadas CRISTAS.

- A función das mitocondrias é producir a enerxía (ATP) que as células necesitan, a través da

combustión da materia orgánica nun proceso chamado RESPIRACIÓN CELULAR:

C6H

12O

6 + O

2 CO

2 + H

2O + ATP

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

- Conxunto de membranas que forman túbulos e sáculos aplanados, comunicados entre sí,

que se extende por todo o citoplasma.

- O Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) presenta ribosomas adheridos ás súas

membranas, e é continuo coa membrana nuclear. O RE Liso (REL) carece de ribosomas.

- A función do RE é o almacenamento e transporte das sustancias que produce: proteínas,

no caso do RER, e lípidos, no caso do REL.

RER

APARELLO DE GOLGI

- Conxunto de sacos membranosos apilados os uns sobre os outros, e rodeados de

vesículas, que se encontra nas proximidades do RE.

- Almacena, modifica, e secreta ao exterior da célula as sustancias sintentizadas no

RE.

LISOSOMAS- Vesículas membranosas que conteñen enzimas dixestivos (hidrolasas) fabricados

no RER.

- A función dos lisosomas é a DIXESTIÓN CELULAR, é dicir, a transformación das

moléculas orgánicas complexas noutras máis sinxelas. Tamén dixiren orgánulos

vellos que xa non funcionan ou incluso as células completas.

NÚCLEO

- No interior do núcleo está a CROMATINA, formada polo ADN asociado a proteínas.

Cando a célula se vai a dividir, a cromatina condénsase e organízase en

CROMOSOMAS.

- No interior do núcleo atópa(n)se o(s) NUCLEOLO(s), unha ou dúas estructuras

escuras onde se forman os ribosomas.

- A función do núcleo é controlar todas as actividades e funcións vitais da célula. O

nucleolo forma ribosomas.

- Orgánulo esférico e voluminoso, rodeado dunha doble

membrana continua co RER. A membrana presenta poros,

polos que se intercambian sustancias co citoplasma (por

exemplo: o mRNA)

CLOROPLASTOS- Exclusivos das células vexetais.

- Orgánulos con forma ovalada, rodeados dunha DOBLE

MEMBRANA, que delimita ao espacio interior, chamado

ESTROMA. No interior do estroma existen estructuras

membranosas en forma de sacos chamados

TILACOIDES. Cando os tilacoides están apilados uns

sobre outros (como moreas de moedas) denomínanse

GRANA. Nas membranas dos tilacoides é donde está a

CLOROFILA, pigmento responsable da fotosíntese, e

que lles da cor verde.

- No estroma dos cloroplastos atópanse moléculas de

ADN circular e ribosomas.

- O número de cloroplastos varía dunhas células a

outras.

- A función dos cloroplastos é realizar a fotosíntese.

PAREDE CELULAR- Cuberta ríxida que se encontra exclusivamente nas células vexetais, por fora da membrana

plasmática.

- Formada principalmente por CELULOSA.

- A súa función é protexer e manter a forma das células vexetais.

VACUOLAS

- Non son exclusivas das células vexetais, pero mentres

que as animais teñen numerosas vacuolas de pequeño

tamaño, encargadas de almacenar sustancias, as vexetais

teñen 1 ou 2 grandes vacuolas que ocupan case todo o

citoplasma.

- A súa función é almacenar sustancias e manter a

turxencia celular grazas á presión que exercen sobre a

parede.

Por qué hai ADN e ribosomas nas mitocondrias e cloroplastos?

A bióloga Lynn Margulis (1938-) intentou dar resposta a este feito a

través da súa TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA ou da SIMBIOXÉNESE.

Según esta teoría, as primeiras células eucariotas orixináronse a partir dunha célula procariota

que perdeu a súa PC, o que lle permitiu aumentar de tamaño, e englobar a outras células

procariotas máis pequenas, coas que estableceu unha relación de simbiose (beneficio mutuo).

Co paso do tempo, as células inxeridas perderían a súa capacidade de vida independente,

pasando a ser orgánulos citoplasmáticos dunha célula eucariota.

METABOLISMOConxunto de reaccións que teñen lugar nas células, e que permiten o seu automantemento.

Son de dous tipos:

● ANABOLISMO: reaccións de biosíntese de moléculas complexas a partir de outras

máis simples. Estas reaccións requiren un aporte de enerxía, que pode proceder da luz

solar ou de enerxía almacenada en compostos químicos.

● CATABOLISMO: reaccións de degradación de compostos complexos noutros máis

simples, o que da lugar á liberación de enerxía. Esta enerxía será utilizada pola célula

para o anabolismo, movemento, transporte de sustancias, etc.

MOLÉCULAS SIMPLES

MOLÉCULAS COMPLEXAS

ANABOLISMO

CATABOLISMO

Enerxía (ATP)

O ATP: a “moeda enerxética” das células

Enlaces de alta enerxía

Síntese

Hidrólise

Tipos de Nutrición Celular:Para manterse vivas, todas as células necesitan:

a) unha fonte de enerxía para producir ATP

b) unha fonte de carbono para fabricar a súa materia orgánica

a) Según a fonte de enerxía que utilicen, distinguimos:

- Células FOTÓTROFAS: obteñen o seu ATP a partir da

enerxía solar. Exemplo: células fotosintéticas (plantas, algas...)

- Células QUIMIÓTROFAS: obteñen o seu ATP a partir da enerxía

química almacenada en enlaces de compostos químicos. Exemplos:

bacterias do Fe (obteñen a súa enerxía da oxidación do FeO a Fe2O

3.

b) Según a fonte de carbono, distinguimos:

- Células AUTÓTROFAS: as que obteñen a súa materia orgánica a partir de compostos

inorgánicos.

- Células HETERÓTROFAS: as que fabrican a súa materia orgánica a partir doutros compostos

orgánicos.

A FOTOSÍNTESE: unha forma de nutrición autótrofa

- Tipo de reaccións: ANABÓLICAS (síntese de materia orgánica a partir do CO2)

- Fonte de enerxía: luz solar, captada por un pigmento verde: a CLOROFILA- Ubicación: nos cloroplastos das células eucariotas vexetais, donde se

atopa a clorofila. (Nas células procariotas, que carecen de cloroplastos, a

clorofila se encontra en sistemas de membranas internos)

A fórmula xeral da fotosíntese é:

Luz solar + 6CO2 + 6H

2O + sales minerais C

6H

12O

6 + 6O

2

(glicosa)

SOL AIRE(estomas)

SOLO(raíces) CÉLULAS AIRE

(estomas)

A Fotosíntese transcurre en dúas fases:A Fase Luminosa (dependente da luz)- sucede nas membranas dos tilacoides (donde

está a clorofila)

- require a presencia de luz- transforma a enerxía solar en enerxía química (ATP)

1º) FOTOLISE da H2O:

2º) TRANSPORTE ELECTRÓNICO:

Os e- xerados na fotolise da auga son

transportados grazas a unha cadea de moléculas

transportadoras ata un aceptor final, que se reduce.

Ao longo das sucesivas oxidacións destas

moléculas transportadoras se orixina enerxía, que

se utiliza para sintetizar ATP

Na fase luminosa obténse a enerxía (ATP) necesaria para a síntese de materia orgánica na fase escura, e

libérase O2

H2O ½ O

2 + 2H+ + 2e-

A Fase Escura (non dependente da luz)

- sucede no estroma dos cloroplastos

- require do ATP e os H+ e e- xerados na fase luminosa, pois os utiliza nun conxunto de

reaccións nas que se fixa o CO2 atmosférico (materia inorgánica) en glucosa (materia

orgánica)

- o conxunto de reaccións da fase escura se denominan CICLO DE CALVIN.

Gasto de ATP

Gasto de ATP

Fixación do CO2

GLICOSA

A RESPIRACIÓN CELULAR- Conxunto de reaccións CATABÓLICAS nas que se oxida a glicosa para obter enerxía (ATP).

- Reacción global:

C6H

12O

6 + 6O

2 + 36-38(ADP + P) 6CO

2 + 6H

2O + 36-38ATP

- Ocurre en 3 fases:

1º) GLUCOLISE:

- ocurre no HIALOPLASMA- transformación da GLICOSA (6C) en 2 moléculas de ÁCIDO PIRÚVICO (3C)

- obténse enerxía: 2ATP

- non require osíxeno

2º) CICLO DE KREBS (ou dos ácidos

tricarboxílicos, ou do ácido cítrico):

- ocurre na MATRIZ MITOCONDRIAL

- previamente o ácido pirúvico descarboxílase

e transfórmase nunha molécula de 2C: o

ACETIL CoA, que é a que entra no ciclo.

- O acetil CoA transfórmase en CO2 (materia

inorgánica) e obténse enerxía e moléculas

reductoras que serán oxidadas na cadea

respiratoria.

As dúas seguintes fases teñen lugar na mitocondria e necesitan a presencia de osíxeno (= son AERÓBIAS).

3º) CADEA RESPIRATORIA:

- sucede nas crestas da MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA.

- as moléculas reductoras obtidas nas fases anteriores entran nunha cadea de transporte

electrónico, donde se oxidan, liberando enerxía (ATP) e H2O.

RESPIRACIÓN ANAERÓBIA: FERMENTACIÓN- Moitas bacterias e protozoos viven en ausencia de osíxeno (en ANAEROBIOSE). Como

consecuencia, non poden realizar a respiración celular aeróbia (as reaccións que teñen lugar

no interior da mitocondria), senón que oxidan parcialmente o ácido pirúvico obtido na glucolise

no citoplasma, obtendo así enerxía (aínda que moita menos que na respiración aeróbia)..

Existen varios tipos de fermentación:

a) Fermentación láctica (bacterias, protozoos, músculo esquelético humano):

Ácido pirúvico Ácido láctico + ATP

b) Fermentación alcohólica (levaduras, outros fungos e algunhas bacterias):

Ácido pirúvico

Acetaldehído

Etanol + ATP

Os VIRUS: na fronteira da vidaOs virus son partículas NON CELULARES de moi pequeño tamaño (só visible ao microscopio

electrónico). Están formados por:

➢ Un ácido nucléico: ADN OU ARN, pero NUNCA OS DOUS XUNTOS.➢ Unha CÁPSIDE ou cuberta de proteínas que rodea ao ácido nucleico. Está

formada por unidades que ser repiten chamadas CAPSÓMEROS.➢ Ás veces, unha ENVOLTURA similar á membrana plasmática das células.

Aparece só nalgúns virus que infectan a células animais.

Bacteriófago

Virus de la gripe

Os virus son PARÁSITOS OBRIGADOS: ainda que posúen a súa propia información

xenética, carecen da maquinaria metabólica necesaria para poderse reproducir por eles

mesmos. Necesitan infectar células procariotas ou eucariotas e usar os seus enzimas para

reproducirse.

Os virus poden ser parásitos de bacterias (bacteriófagos), de células vexitais (virus do

mosaico do tabaco) ou de células animais (gripe).

Os RETROVIRUS contra o Dogma Central da Bioloxía Molecular:

Según o Dogma Central da Bioloxía Molecular, a

información xenética sempre flúe desde o ADN ao

ARN, e deste ás proteínas:

Este dogma foi posto en cuestión cando se

descubriu nun tipo de virus (os

RETROVIRUS, como o VIH), unha enzima

chamada TRANSCRIPTASA INVERSA,

capaz de sintetizar ADN a partir do ARN que

constitúe o material xenético destes virus.

Así, o ADN recién sintetizado, intégrase no

material xenético da célula infectada e

permanecer de forma latente durante anos.

Cando o virus se activa, utiliza a maquinaria

metabólica da célula para formar novas

partículas víricas.

Nova proposta: