Biología Celular: La Célula y Formas Acelulares de Ies la Estrella

BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO

TEMA 5: BIOLOGÍA CELULAR: LA CÉLULA. FORMAS ACELULARES

No es más inteligente el que más sabe, sino el que sabe dónde buscar lo que no sabe. Saber más para temer menos y elegir mejor Jesús Sánchez - IES LA ESTRELLA

TEMA 5: BIOLOGIA CELULAR: LA CÉLULA. FORMAS ACELULARES

1. TEORÍA CELULAR. MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR.

a) Evolución histórica del concepto de célula. b) La teoría celular. c) Métodos de estudio de la célula. d) Tipos de células. e) Evolución celular.

2. ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA.

3. ENVUELTAS CELULARES.

a) La pared celular. Composición, estructura y función. b) La membrana plasmática. Composición, estructura y funciones.

4. CITOSOL, CITOESQUELETO Y OTROS ORGÁNULOS SIN MEMBRANA.

a) El citosol. b) El citoesqueleto: microfilamentos. microtúbulos, filamentos intermedios y c) El centrosoma. d) Cilios y flagelos. e) Ribosomas.

5. ORGÁNULOS CON MEMBRANA.

a) Retículo endoplasmático. b) Aparato de Golgi. c) Lisosomas. d) Peroxisomas. e) Vacuolas.

6. ORGÁNULOS CON DOBLE MEMBRANA.

a) Mitocondria. Estructura, ultraestructura, función y origen. b) Cloroplastos. Estructura, ultraestructura, función y origen.

7. ESTRUCTURA DE LA CÉLULA PROCARIOTA.

8. FORMAS ACELULARES: Virus, viroides y priones.

TEMA 5: BIOLOGIA CELULAR: LA CÉLULA. FORMAS ACELULARES

1. TEORÍA CELULAR. MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR.

Evolución histórica del concepto de célula.

En el siglo IV a.c. ya Aristóteles intuyo que los seres vivos estaban formados por unidades elementales muy pequeñas. En 1665, Robert Hooke observó en láminas de corcho muy finas unas estructuras repetitivas semejantes a las celdas de un panal a las que llamó células. Más tarde, en 1672, Reignier de Graaf describió los ovarios y óvulos en las hembras de mamíferos. En 1674, Anton Van Leeuwenhoek construyó el primer microscopio óptico simple, más preciso, que permitió realizar observaciones de muchos tipos de células. Este fue el punto de partida para la aparición de la Citología como rama de la Biología, que se vio después impulsada enormemente durante todo el siglo XIX por los continuos avances en el campo de la microscopia. En 1831, Robert Brown, a partir de sus observaciones, introdujo el concepto de núcleo celular. En 1838, Matthias Schleiden y Theodor Schwann elaboraron un primer esbozo de la Teoría Celular, con su primer postulado: "todos los seres vivos están formados por células. Estas células constituyen la unidad anatómica y fisiológica de todos ellos". En 1858, Rudolf Virchow completaba la Teoría Celular con un nuevo postulado: "toda célula procede siempre de otra célula preexistente". No todos los científicos dieron validez a la Teoría Celular, algunos autores, entre ellos Camilo Golgi, sostenían como válida la Teoría Reticularista, según la cual el tejido nervioso estaría formado por una estructura en forma de red o plexo homogéneo, pero no por células nerviosas independientes. Otros, sin embargo, entre los que se encontraba Santiago Ramon y Cajal, en 1889, eran partidarios de la Teoría Neuronal, según la cual el tejido nervioso está formado por células individuales, neuronas, relacionas entre sí. Sus investigaciones le supusieron el premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1906, paradójicamente de forma conjunta con Camilo Golgi, aunque a este, por otros estudios. La culminación de sus trabajos en este campo en 1933, un año antes de su muerte, significó la demostración del carácter individual de las neuronas y por extensión, de la confirmación de la validez de la Teoría Celular. En 1902, Walter Sutton y Theodor Boveri enuncian la teoría cromosomica de la herencia, confirmada posteriormente por Thomas Hunt Morgan, según la cual los factores hereditarios propuestos por Mendel se encuentran en los cromosomas. Los postulados de la TEORÍA CELULAR en la actualidad se podrían resumir en los siguientes:

• Todos los organismos están compuestos por una o más células. La excepción a esta ley está en los virus, considerados "seres vivos" acelulares.
• La célula constituye la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos. Podemos descomponer una célula en estructuras más pequeñas (orgánulos, moléculas, átomos) pero no son ya estructuras vivas.
• La célula es la unidad elemental de reproducción. Es decir, toda célula procede de la división de otra preexistente de la que recibe el material genético y a la que es idéntica.
• La célula es la unidad de vida independiente mas elemental. Es decir, los seres vivos más simples que existen son los unicelulares (recordad la excepción de los virus).

Una secuencia resumida de los autores que han hecho aportaciones a lo largo de la historia para la elaboración de la Teoría Celular es la siguiente:

Robert Hooke 1665 Introduce el concepto de célula Reignier de Graaf 1672 Describe ovarios y óvulos en mamíferos Van Leeuwenhoek 1674 Construye el primer microscopio óptico simple Robert Brown 1831 Introduce el concepto de núcleo celular Matthias Schleiden 1838 Primer esbozo de la Teoría Celular, "todos los seres vivos están formados por células como unidad anatómica y fisiológica" Theodor Schwann 1839 Rudolf Virchow 1858 Nuevo postulado de la Teoría Celular: "toda célula procede siempre de otra célula preexistente" Santiago Ramón y Cajal 1889 Demuestra la Teoría Neuronal, lo que confirma la Teoría Celular Walter Sutton y Theodor Boveri 1902 Enuncian la teoría cromosómica de la herencia: "los factores hereditarios (Mendel) se encuentran en los cromosomas"

Métodos de estudio de la célula.

Métodos de estudio Morfológicos Bioquímicos Cultivo celular Microscopía Fraccionamiento celular Óptica Electrónica Lentes Objetivo Ocular Electroimanes Permite separar los orgá- nulos celulares mediante un instrumento llamado centrífuga. Fuente de iluminación Luz blanca Electrones En condiciones adecuadas, la mayoría de las células sobreviven, se dividen e incluso se diferencian en un medio de cultivo. Las células cultivadas "in vitro" se utilizan para estudios: morfológicos y bioquímicos. Poder de resolución 0,2 um 0,2 nm Células vivas Marcadores radiactivos Aplicaciones: Observación Células muertas - Biología experimental Células muertas Permite localizar sustan- cias marcadas radiacti- vamente a través de los orgánulos celulares. - Medicina Tratamiento de las muestras Fijación Inclusión Corte Tinción Fijación Inclusión Corte Tinción - Veterinaria - Agricultura - Aislamiento de clones

Tipos celulares.

CÉLULAS PROCARIOTAS Sin núcleo, ni orgánulos membranosos, ni citoesqueleto. Bacterias y Arqueas. CÉLULAS EUCARIOTAS Con núcleo, citoesqueleto y orgánulos membranosos. Compartimentación. Mayor tamaño y complejidad que las procariotas. a) Animales: gran diversidad morfológica, sin cloroplastos, ni pared. Animales y Protozoos b) Vegetales: formas poliedricas, con cloroplastos, pared y vacuolas grandes y numerosas, sin centriolos. Vegetales y algas. (Los hongos tienen pared de quitina y carecen de cloroplastos)

Procarióticas Eucarióticas Organismos Eubacterias y Arqueobacterias. Protoctistas, Animales. Hongos, Plantas y Tamaño celular De 1 a 10 pm De 10 a 100 pm. Envoltura nuclear No tienen. Sí tienen. Núcleo El DNA está libre en una zona del citoplasma denominada nucleoide. Tienen núcleo y dentro de él están los cromosomas y el nucléolo. DNA Una molécula de DNA circular. Además, tienen pequeños DNA circu- lares, denominados plásmidos. Varias moléculas lineales de DNA aso- ciadas a proteínas, formando la croma- tina. Nucléolo No tiene. Sí tiene. Ribosomas 70S 80S Sistema de endomembranas No Sí, formando los orgánulos. Orgánulos Ribosomas. Núcleo, ribosomas, complejo de Golgi, RE, mitocondrias, cloroplastos, etc. Citoesqueleto No Sí y, las células animales, además tienen centríolos. Pared celular Sí poseen una gruesa pared de murei- na (peptidoglicano). Sólo las células vegetales tienen una gruesa pared de celulosa. Endocitosis y exocitosis No Sí Locomoción Flagelo bacteriano. Cilios y flagelos. Metabolismo Aeróbico y anaeróbico. Aeróbico. Enzimas respiratorios En los mesosomas. En las mitocondrias. División celular Por simple bipartición. El núcleo se divide por mitosis. Formas Unicelulares, aunque pueden formar colonias. Pueden ser unicelulares y pluricelula- res.

Evolución celular.

PROCARIÓTICAS Y EUCARIÓTICAS 0 CÉLULAS 500 650 Aparecen los primeros organismos pluricelulares. 1 000 1 500 Aparecen las primeras células eucarióticas. CÉLULAS PROCARIÓTICAS 1 800 Atmósfera con una concentración de O2 similar a la actual. Se forma el Ozono que filtra las radiaciones UV y posibilita la vida. 2 000 Aparición progresiva de las bacterias heterótrofas aerobias. 2 500 Células procariotas fotosintéticas (liberan O2) como las Cianobacterias fósiles. 3 000 Células procariotas fotosintéticas (no liberan O2). Parecidas a las actuales bacterias verdes y purpúreas del Azufre, que utilizan H2S. 3 500 Primeras células (procarióticas heterótrofas anaerobias) 4 000 4 500 Origen de la Tierra Millones de años

PROCARIOTAS EUCARIOTAS Otras Fotosintéticas Arqueobacterias Plantas Animales Hongos Bacteria fotosintética Bacteria aeróbica Eucariota aeróbico ancestral Eucariota ancestral Procariota ancestral cuánta materia orgánica ... y qué rico está todo cada vez le voy cogiendo más gusto a este CO2 Me sienta muy bien el O2 ... tengo más energía .... somos CÉLULAS HETERÓTROFAS AEROBIAS CO2 CO2 CO2 pues yo sigo siendo ... H. ANAEROBIA O: creo que son células autótrofas a esto sólo no I veo mucho futuro ... CO2 y yo la que más trabaja .... AUTÓTROFA FOTOSINTÉTICA

Teoría endosimbiótica o endosimbionte.

Lynn Margulis, en su teoría endosimbiótica propone que las células eucariotas se originaron a partir de una primitiva célula procariota, que perdió su pared celular, lo que le permitió aumentar de tamaño, esta primitiva célula conocida con el nombre de urcariota. Esta célula en un momento dado, englobaría a otras células procarióticas, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte. Las células procarioticas heterótrofas englobadas darían lugar a mitocondrias y peroxisomas. Las procariotas fotosintéticas a los cloroplastos.

2. ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LAS CÉLULAS EUCARIÓTICAS

Las células eucariotas (del griego eu = verdadero y caryon = núcleo) se caracterizan por tener un protoplasma de organización muy compleja. Básicamente se pueden distinguir los siguientes componentes:

• Membrana plasmática.
• Citoplasma.
  • Hialoplasma o citosol: es el medio interno de la célula.
  • Sistema de endomembranas y organulos membranosos. Dividen el citoplasma en compartimentos cada uno de los cuales realiza una función específica. Esto proporciona a los eucariotas mayor eficiencia metabólica que los procariotas.
  • Orgánulos no membranosos.
• Núcleo. Separado del resto de la célula por una doble membrana. Contiene la mayor parte del ADN celular. El ADN está asociado a histonas, con lo que se consigue un mayor grado de empaquetamiento.

Estructura de la célula eucariota animal

mitocondrias lisosomas Retículo endoplasmico rugoso peroxi somas núcleo centriolos poros membrana plasmática microtúbulos nucléolo R.E.L. membrana nuclear A. de Golgi cromatina R.E. rugoso cilios R.E. liso ribosomas

Estructura de una célula vegetal

mitocondria citoplasma membran a plasmática Reticulo endoplasmic rugoso peroxi soma Núcleo nucleólo A. de Golgi membrana vacuola nuclear -pared celular ribosomas retículo endoplasmico liso plasmodesmos cloroplasto