Ciencias de la Tierra y de la vida: organización de los seres vivos y la célula

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Ciencias de la Tierra y de la vida

Organización de los seres vivos. La célula

Grado en Magisterio de Educación Primaria Curso académico 2024-2025 Autor: Pablo Pardo Santano

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Ciencias de la Tierra y de la Vida

Organización de los seres vivo. La célula

Grado en Magisterio de Educación Primaria

Índice del tema

1. Características generales de los seres vivos
2. La célula y su contenido 2.1. Célula procariota 2.2. Célula eucariota
3. Movimientos celulares 3.1. El citoesqueleto 3.2. Tipos de movimientos
4. Actividad celular 4.1. División celular 4.2. Respiración celular 4.3. Fotosíntesis
5. De las células a los seres vivos pluricelulares 5.1. Desarrollo embrionario 5.2 Características generales de los seres vivos
6. Bibliografía y recursos

Objetivos

1. Conocer la organización y composición de una célula.
2. Diferenciar entre eucariotas y procariotas.
3. Conocer y explicar las funciones básicas la célula: división, movimiento, respiración.
4. Conocer los pasos principales de la evolución celular.
5. Diferenciar entre célula animal y vegetal.

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Introducción

La Teoría Celular dice que todos los organismos están compuestos por células y que todas las células nacen de otras previas. La célula por tanto es la unidad fundamental de la vida, tanto estructural como funcionalmente.

En este tema vamos a estudiar la célula, sus tipos y funciones y cómo a partir de organismos unicelulares evolucionaron otros organismos más complejos cuya organización es pluricelular. Conocer cómo funciona un organismo es conocer cómo están estructuradas y cómo funcionan sus células, ya que muchos organismos eucariotas y todas las bacterias y arqueas son unicelulares. Los organismos unicelulares dominan la vida en la Tierra, si hablamos de cantidad de organismos. En el caso de estos seres vivos, conocer la célula es sinónimo de conocer todo el organismo. En las plantas, animales y hongos, el comportamiento complejo de éstos se origina en las propias células y en sus interacciones. Por tanto, para comprender procesos complejos como la visión o la digestión hay que estudiar la estructura y la función de la propia célula.

Características generales de los seres vivos

Concluiremos el tema sintetizando una serie de características que comparten todos los seres vivos (tanto unicelulares como pluricelulares), que son consecuencia directa de la actividad celular, y que los hacen diferentes de los elementos inertes del medio. Son las siguientes:

• La primera de estas características fundamentales es la que se denomina homeostasis. Consiste en la capacidad que tiene un organismo de intercambiar materia y energía con el medio que lo rodea modificándolo y alterándolo. A través de estos procesos el organismo consigue mantener sus condiciones internas dentro de unos límites concretos (humedad, salinidad, temperatura, acidez, nivel de oxígeno ... ) que son los adecuados para que sus células sigan funcionando. La homeostasis incluye por tanto la respiración, la alimentación y la excreción en todos los organismos y puede incluir otras funciones.
• La segunda característica es la reproducción. La reproducción es la capacidad de generar descendientes semejantes a uno mismo. A través de la reproducción los organismos tienen la capacidad de perpetuar sus características en sus descendientes y este es el objetivo fundamental de todos los seres vivos después de la alimentación. Existen dos tipos de reproducción, la asexual y la sexual, sus características y sus resultados son muy distintos.
• La tercera característica es la complejidad. Los organismos vivos tienen estructuras muy complejas. La simple membrana de la bacteria más sencilla es de una gran complejidad

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estructural y los seres humanos no somos capaces de reproducirla, aunque podamos describirla. Incluso las moléculas que constituyen los elementos básicos de los seres vivos son más complejas que las de la materia inerte (si bien en esto hay algunas excepciones).

• La cuarta característica de los seres vivos es el crecimiento. En alguna fase de su vida todos los seres vivos aumentan de tamaño, algunos organismos, como los animales, detienen su crecimiento mientras que otros como las plantas lo mantienen de forma permanente. De esta manera, los animales alcanzan una forma final definida, mientras las plantas no la tienen (un insecto siempre tiene 6 patas, pero un pino no tiene un número fijo de ramas).
• La quinta característica es la respuesta ante los estímulos. Por ejemplo: los animales tienen órganos de los sentidos, las plantas crecen hacia la luz y las bacterias reaccionan químicamente a los cambios del medio.
• La última característica es la evolución. La evolución es el cambio que se produce en las especies a lo largo de la historia de la vida. La Biosfera actual es muy distinta de la que existía hace 600 millones de años y eso se debe a la evolución de los organismos. Esta es una característica que puede observarse exclusivamente después del paso del tiempo por lo que no es tenida en cuenta por algunos autores como característica vital.

La célula y su contenido

Gracias a la permeabilidad selectiva de las bicapas de fosfolípidos (ver tema anterior), y a la actividad de las proteínas de transporte de la membrana, dentro de la célula se crea un ambiente interno distinto de la condiciones del exterior de esta. Pero este espacio interior no es siempre igual y por eso diferenciamos los tipos de células según las características y la organización de este. En este apartado vamos a estudiar los dos tipos de células que existen y las diferencias de composición de estas. Comprenderemos como, en esencia, tienen componentes similares, pero varían en algunas estructuras que estudiaremos a continuación.

La célula procariota

Se trata del tipo de célula más elemental y compone los reinos Monera y Archea. En la mayoría de estos seres, la membrana plasmática rodea un único compartimento, lo que significa que la célula no posee subestructuras separadas del resto de la célula por membranas internas. Pero en ella existen importantes elementos:

• Membrana plasmática: como ya hemos visto en el tema anterior, consiste en una bicapa lipídica y proteínica. Dentro de la membrana, los contenidos de la célula se llaman en conjunto citoplasma.

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• Pared celular: prácticamente todas las bacterias y arqueas poseen una pared celular que consiste en una capa dura y fibrosa que rodea exteriormente la membrana plasmática. Esta protege al organismo de agresiones exteriores y le confiere forma y rigidez.
• Cromosoma: es la estructura más importante del citoplasma de un organismo procariota. La mayoría de las especies procariotas poseen un cromosoma circular único compuesto por una gran molécula de ADN asociada a un pequeño número de proteínas. El ADN tiene la información genética del organismo, mientras que las proteínas proporcionan soporte estructural al ADN.

Pili Nucleoid Ribosomes Plasma membrane Cell wall Bacterial chromosome Capsule 0.5 um Flagella (a) A typical rod-shaped bacterium (b) A thin section through the bacterium Bacillus coagulans (TEM) Copyright 2005 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Benjamin Cummings. All rights reserved. Ilustración 1. Microfotografía y esquema que muestra las partes de una bacteria (célula procariota)

• Nucleoide: es el área de la célula procariota donde se encuentra el cromosoma. Suele estar en el centro de la célula y representa aproximadamente el 20% del volumen total de la misma. No posee membrana nuclear por lo que el material genético no se separa del resto de la célula.
• Ribosomas: son estructuras complejas compuestas por ARN que fabrican las proteínas de la célula. Se organizan en dos partes llamados subunidad grande y subunidad pequeña.
• Flagelos: son filamentos que intervienen en el movimiento de la célula. Los flagelos procariotas carecen de membrana, cuando existen suelen ser pocos y se localizan en la superficie celular.
• Membranas fotosintéticas: algunos procariotas poseen membranas que se han especializado en la función fotosintética.
• Citoesqueleto: se trata de fibras delgadas y largas que desempeñan un papel estructural dentro de la célula. Tal y como veremos más adelante, son fundamentales en la división celular.

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La célula eucariota

Los organismos eucariotas incluyen formas desde especies unicelulares hasta pluricelulares del tamaño de una secuoya (100 metros de altura) o una ballena azul. La primera característica de los eucariotas que llama la atención es lo grandes que son estas células en comparación con las procariotas. Esta diferencia de tamaño inspiró la hipótesis de que cuando evolucionaron por primera vez los eucariotas, lo hicieron ingiriendo células bacterianas y arqueas completas. Es decir, se cree que la evolución a un gran tamaño celular hizo posible que las células eucariotas se comportaran como depredadores. Este tamaño generó la dificultad de que el alimento y la energía llegaran a todas partes de la célula, la solución fue la generación de un gran número de orgánulos celulares con distintas funciones que le permite a este tipo de célula salir adelante. Esta compartimentación permite:

• Que reacciones químicas incompatibles puedan separarse dentro de la célula.
• Que aumente la eficacia de las reacciones químicas.

Estos orgánulos son similares en todas las células eucariotas, aunque en algunas hay orgánulos especializados en funciones vitales para el propio organismo (células vegetales). En los eucariotas, el citoplasma consiste en todo lo que está dentro de la membrana plasmática excepto el núcleo, la porción líquida de este citoplasma se denomina citosol.

Poros nucleares Ribosomas Nucléolo Membrana nuclear externa Espacio perinuclear Membrana nuclear interna Lámina fibrosa Ilustración 2. Microfotografía y esquema del núcleo de una célula eucariota.

• Núcleo: es la principal diferencia con las células procariotas. Es el orgánulo más grande, y está muy organizado. La membrana nuclear tiene poros, y los cromosomas no flotan dentro del núcleo,