Bloque III: Biología Celular de Cem Hipatia para Bachillerato

BLOQUE III. BIOLOGÍA CELULAR

Tema 3.1. La célula, estructura y observación

Laura Brox CEM HIPATIA - 2° BACHILLERATO (LOMLOE)BLOQUE III. BIOLOGIA CELULAR

• Tema 3.1. La célula, estructura y observación
• Tema 3.2. La membrana plasmática y el transporte
• Tema 3.3. El núcleo y la reproducción celular

Biología 2º Bachillerato (2023-2024) Laura Brox Aragón

TEMA 3.1. LA CÉLULA, ESTRUCTURA Y OBSERVACIÓN

Punto de partida

LA CÉLULA se define como La unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos fue descubierta por presenta presenta dos tipos de organización Robert Hooke Tamaño microscópico Morfologia diversa Procariota Eucariota se caracteriza por se caracteriza por y se define según la + No tener un núcleo diferenciado Tener un núcleo diferenciado Teoría celular y poseer postulada por Citoplasma compartimentado con orgánulos Citoesqueleto Schleiden, Schwann y Virchow como cuyos postulados son · RER · REL · Aparato de Golgi · Lisosomas · Peroxisomas · Mitocondrias · Cloroplastos · Núcleo celular su estudio y observación se realiza mediante Microscopio que puede ser le dio carácter universal Ramón y Cajal Óptico Electrónico de transmisión Electrónico de barrido Biología 2º Bachillerato (2023-2024) Laura Brox Aragón 1. Todos los organismos se encuentran formados por una o más células. 2. La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos. 3. Toda célula procede por división de otra ya existente. 4. El material hereditario que contiene las caracteristicas genéticas de una célula pasa de la célula madre a las dos células hija.

Concepto de célula. La teoría celular

La gran mayoría de las células no son visibles a simple vista, por lo que su descubrimiento sólo fue posible tras la invención de un instrumento: el microscopio. El posterior estudio de la célula ha dependido del desarrollo de los microscopios ópticos y, posteriormente, de los electrónicos.

La teoría celular. Antecedentes y desarrollo

La formulación de la teoría celular tuvo sus primeros aportes en el siglo XVII:

• El comerciante neerlandés Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) perfeccionó el microscopio y construyó varios con los que observó muestras de agua, sarro de dientes, sangre y semen. Esto lo llevó a hablar por primera vez de "animáculos", hoy conocidos como bacterias y protozoos.
• El científico Robert Hooke (635-1702) realizó diversas observaciones al microscopio. Entre ellas la de una fina lámina de corcho, en a que comprobó que su estructura era semejante a la de un panal de abejas, y denominó "celdilla" o "célula" a cada uno de los compartimentos.

A partir de los postulados enunciados por el botánico Matthias Jakob Schleiden, en 1838, y el zoólogo Theodor Schwann, en 1839, se inició el desarrollo de la llamada teoría celular, con sus dos primeros principios:

• La célula es la unidad morfológica de todos los seres vivos. Todos los organismos vivos están constituidos por una o más células.
• La célula es la unidad fisiológica de los organismos. La célula tiene la capacidad de llevar a cabo todos los procesos metabólicos necesarios para permanecer con vida.

En 1855, el médico Rudolf Virchow contribuyó a mejorar la teoría celular al enunciar el tercer principio, sobre el origen de las células:

• Toda célula proviene, por división, de otra célula (Omnis cellula ex cellula). Las células sólo pueden surgir a partir de otras ya existentes.

A partir de estos descubrimientos y de los conocimientos actuales sobre genética, se puede añadir el siguiente principio a la teoría celular:

• La célula es la unidad genetica autónoma de los seres vivos. La célula contiene toda la información sobre la síntesis de su estructura y el control de su funcionamiento, y es capaz de transmitirla a sus descendientes.
• En definitiva, la teoría celular enuncia que la célula es la unidad morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos.

Biología 2º Bachillerato (2023-2024) Laura Brox Aragón No todos los científicos dieron validez universal a la teoría celular. El gran obstáculo era el tejido nervioso, que por aquel entonces era considerado una especie de red de fibras en la que no se podrían diferenciar células.

Pero en 1902, Santiago Ramón y Cajal visualizó neuronas individuales e independientes en un tejido nervioso, concediendo validez universal a la teoría celular.

B a a E Matthias Jakob Schleiden sugirió que cada elemento de la estructura de todas las plantas estaba formado por células.

Theodor Schwann declaró que todas las partes elementales de los tejidos animales estaban formados por células.

Rudolf Virchow concluyó que toda célula proviene de otra preexistente y no surge de la materia inanimada.

.......... Santiago Ramón y Cajal demostró que el tejido nervioso también está formado por células.

Postulados de la teoría celular

1. Todos los organismos se encuentran formados por células.
2. La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos.
3. Toda célula procede por división de otra preexistente
4. El material hereditario que contiene las características genéticas de una célula pasa de la célula madre a las dos células hija.

Los virus

Los virus precisan invadir una célula viva para reproducirse, ya que carecen de un conjunto de ribosomas que sintetizan sus proteínas y, por otro lado, también carecen de un conjunto de enzimas metabólicas que les permitan obtener energía a partir de un sustrato.

Por estas dos causas no llegan al nivel celular, es decir, no son células. No proceden unos de otros siguiendo un árbol filogenético, sino que genéticamente están relacionados con las células a las cuales infectan, por lo que no son considerados seres vivos, organismo, sino sólo "materia viva".

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Lynn Margulis y la teoría endosimbiótica

Lynn Margulis y la teoría endosimbiótica

En 1967, la bióloga estadounidense Lynn Margulis propuso que las ce- lulas eucariotas se originaron a partir de una célula urcariota, pre- cursora de las eucariotas actuales, que en un momento englobaria a otras células u organismos proca- riotas, estableciendose una rela- ción endosimbiótica.

Para formular su teoria, Margulis se basó en los trabajos olvidados de varios cientificos de finales del si- glo xix y principios del xx, que rela- cionaban la capacidad fotosintética de los vegetales con las cianobac- terias y que proponian el origen simbiótico de los cloroplastos y de los eucariotas.

Según esta teoria, que se conoce con el nombre de teoria endosim- biótica o teoria de la endosimbiosis seriada, las células procariotas serian precursoras de diferentes orgánulos, como peroxisomas, mitocondrias (bacterias aerobias) y cloroplastos (antiguas cianobacterias). Mitocon- drias y cloroplastos son similares en tamaño a las bacterias y, como ellas, se reproducen por división. Pero lo más importante es que tanto mito- condrias como cloroplastos tienen su propio ADN, que codifica la sinte- sis de algunos de sus componentes. Los ribosomas de mitocondrias y cloroplastos son también semejan- tes a los procariotas.

La adquisición de estos dos tipos particulares de bacterias (precur- soras de mitocondrias y cloroplas- tos) tuvo una significación funda- mental, ya que la célula eucariota adquirió la capacidad de una respi- ración aerobia coincidente con la capacidad fotosintética (exclusiva de las células vegetales). Asimismo, la célula primitiva le proporcionaba a las procariotas simbiontes un en- torno seguro y alimento.

Según esta teoria, parte de los genes del ADN mitocondrial y de los cloro- plastos pasarian a incorporarse a los genes del ADN de la célula huésped. Se trataría, pues, de una endosimbio- sis altamente ventajosa para los organismos implicados. Todos ellos habrian adquirido particularidades metabólicas que no poseian por si mismos separadamente y, en conse- cuencia, serian seleccionados en el transcurso de la evolución.

Bacterias fotosintéticas ancestrales

... se convierten en cloroplastos

Células eucariotas: plantas, algunos protistas

ADN

Bacterias aerobias

Endosimbiosis

Huésped antecesor (urcariota)

Algunos simbiontes son digeridos

Las bacterias se convierten en peroxisomas y mitocondrias

Células eucariotas: animales, hongos, algunos protistas

Tipos de organización celular

Partes comunes de todas las células Todas las células presentan la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético.

• MEMBRANA PLASMÁTICA: bicapa lipídica que se comporta de aislante entre el medio intracelular y extracelular. Posee proteínas adheridas.
• CITOPLASMA: abarca el medio líquido o citosol y estructuras con formas propias (orgánulos), conocido como morfoplasma.

MATERIAL GENÉTICO: constituido por una o varias moléculas filamentosas de ADN y puede encontrarse en un núcleo (eucariotas) o en el citoplasma (procariotas).

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Las células procariotas

Según la organización, las células se dividen en dos grupos: procariotas y eucariotas.

• La diferencia esencial es que las células procariotas carecen de verdadero núcleo.

. Las procariotas fueron las primeras sobre nuestro planeta y lo ocuparon en exclusiva durante 2000 Ma, antes de la aparición de las células eucariotas.

• Comprenden dos phyla: arqueobacterias (archaeas) y eubacterias.
• Las arqueobacterias incluyen a las llamadas bacterias extremofilas, debido a que habitan en ambientes en condiciones extremas por su elevada salinidad, temperaturas muy altas o muy bajas, acidez, alcalinidad, etc.

Las características de las células procariotas son:

• Células muy pequeñas (entre 1 y 10 um)
• Poseen membrana cubierta de una pared celular de composición variable, a veces por encima, puede existir una cápsula o vaina gelatinosa.
• El citoplasma tiene dos regiones bien diferenciadas: el material genético, denominado nucleoide o cromosoma bacteriano, y el citoplasma restante, donde destacan los ribosomas. Este citoplasma carece de citoesqueleto y de sistema de endomembranas.

Presentan gran diversidad morfológica: según su forma se distinguen bacilos (con forma de bastón) cocos (forma esférica), espirilos (con forma de bastón espirilado) y vibrios (con forma de coma ortográfica).

Como modelo de estudio de una célula procariota típica se suele recurrir a Escherichia coli, una bacteria que normalmente habita en nuestro tracto intestinal. Presenta una forma bacilar o abastonada con 1 um de diámetro y alrededor de 2 um de longitud.

Citoplasma. Está prácticamente desprovisto de estructuras membranosas. En su interior solo se encuentran el material genético, ribosomas y algunas inclusiones con sustancias de reserva.

ADN. Es un único cromosoma circular y no está protegido por ninguna membrana. Se localiza en una región del citoplasma denominada nucleoide.

Ribosomas. Partículas compactas formadas por ARNr que intervienen en la síntesis de proteínas.

Plásmidos. Pequeñas moléculas de ADN circular complementarias al genoma básico de la célula.

Flagelos. Son estructuras filamentosas simples que proporcionan movimiento a la célula. No siempre están presentes.

Membrana plasmática. Envoltura de naturaleza lipoproteica.

Pili. Estructuras de membrana digitiformes. Su función es el intercambio de ADN.

Pared celular rígida. Está compuesta por polisacáridos y péptidos, y rodea a la membrana plasmática.

Fimbrias. Estructuras más cortas y numerosas que los pili. Están relacionadas con la adherencia a sustratos.

Cápsula o glicocálix. Cubierta de naturaleza glucídica que presentan algunas células y que rodea a la pared rígida.

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