celular
TRANSCRIPT
3· Teoría celular y la célula.La célula es la unidad fundamental de los seres vivos. Es lo más pequeño con vida, se formó a partir de todas las biomoléculas que hemos indicado anteriormente.Las células surgieron hace 3800 m.a. en el mar, las primeras fueron sencillas y se les da el nombre de procariotas, tiene ADN libre en el citoplasma, por evolución hace 1700 m.a. surge la célula eucariota, su ADN está cobijado en el núcleo.
Teoría celular
1º: La célula es la forma de vida más pequeña que constituye la unidad fundamental de los seres vivos.2º: Toda célula de un ser vivo procede de otra célula preexistente.3º: La información necesaria para la vida de las células se transmite de una generación a la siguiente.
4· Tipos de célula.Las células pueden ser de 2 tipos, procariota o eucariota.Procariotas: son la unidad fundamental de los moneras (bacterias), es una célula microscópica, por lo tanto, muy pequeña.
Procariotas: Este tipo de célula se define en el punto siguiente.
5· Diferencia de la célula eucariota.Una célula eucariota es muy compleja y para su estudio es necesario distinguir dos tipos, la animal y la vegetal.Animal: este tipo de célula posee membrana celular, dentro del citoplasma los siguientes orgánulos: ribosomas, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, mitocondrias (fabrican ATP), vacuolas (depósito de almacenamiento), núcleo con ADN en su interior (el núcleo dirige a las células), centriolos y lisosomas.
Vegetal: este tipo de célula posee membrana celular, dentro del citoplasma los siguientes orgánulos: ribosomas, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, mitocondrias (fabrican ATP), vacuolas (depósito de almacenamiento), núcleo con ADN en su interior (el núcleo dirige a las células), pared celular alrededor de la membrana biológica y cloroplastos.
6· Organización pluricelular.Debido a la evolución de la célula eucariota surgen hace 700 m.a. los seres pluricelulares. Hoy en día los seres pluricelulares presentan las siguientes características:-> Todo ser pluricelular está formado por células eucariotas.-> Tienen presencia de tejidos (asociación de células eucariotas con el mismo aspecto, forma y función biológica). Todos los tejidos se forman a partir del cigoto, mediante sucesivas divisiones da lugar a diferentes células y se forman los tejidos.-> Entre los seres pluricelulares los tejidos se asocian entre sí para dar lugar a los órganos, que realizan un trabajo biológico concreto. Los órganos también se agrupan formando así los aparatos.
7· Función de nutrición, relación y reproducción celular.
Nutrición
Gracias a ella un ser vivo se mantiene vivo. Permite obtener e intercambiar materia y energía con el entorno, también permite crecer, renovarse y reparar los tejidos.A nivel celular se pueden distinguir dos tipos:Autótrofa: Es la que hace fotosíntesis. Utiliza materia inorgánica y energía solar, y fabrica materia orgánica. La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos, los que realizan este tipo de nutrición son productores.Heterótrofa: Toma materia inogánica y materia orgánica, no hacen fotosíntesis y tienen que realizar la digestión, transforma las materias que toma en materia orgánica y energía biológica, son consumidores.
· LA MEMBRANA CELULAR Y LA NUTRICIÓN. (HERETÓTROFA)
Esta estructura es la que permite directamente el intercambio de materia con el entorno celular, y su mecanismo es selectivo, son semipermeables. El mecanismo selectivo según las sustancias pueden ser:Difusión simple: la sustancia entra libremente, sin gasto energético (la osmosis es la libre entrada de agua).Difusión facilitada: la sustancia entra libremente, sin gasto energético, pero para ello interviene una proteína de la membrana.Transporte activo: para que entre la sustancia es necesario un gasto de energía.En el caso de que la célula sea heterótrofa también se podría realizar un mecanismo de endocitosis, en este mecanismo se fabrica una especie de "boca".
· METABOLISMO CELULAR.
Conjunto de transformaciones que sufren los nutrientes dentro de la célula, estas transformaciones pueden ser:Anabólicas: reacciones químicas conocidas como de construcción, consume mucha energía para construir. Se pasa de algo sencillo a algo complejo. El ejemplo más claro de anabolismo es la fotosíntesis (utilizando dióxido de carbono y agua se consigue la glucosa).
Catabólicas: reacciones químicas de destrucción. Se pasa de algo complejo a algo sencillo y se obtiene energía biológica (esta energía es usada por el anabolismo y así se crea un ciclo). El catabolismo fundamental se hace en las mitocondrias, toda célula eucariota hace este catabolismo, se pasa de la glucosa al agua y al dióxido de carbono.En las mitocondrias se realiza la respiración celular, consigue oxígeno, ya que éste es necesario para realizar este proceso.
Relación
Es la capacidad de los seres vivo de recibir información en forma de estímulo y de dar respuestas. Puede ser:Estática: en este tipo de relación no existe movimiento.Dinámica: en este si existe movimiento, se denominan taxias, estas taxias pueden ser positivas (se acerca al estímulo) o negativas (se aleja del estímulo).
Reproducción
Permite mantener la especie, es la capacidad de los seres vivos para poder enjendrar nuevos individuos. Mediante la mitosis, la célula madre se divide en 2 células hijas (reproducción asexual), la reproducción asexual puede ser de diversos tipos:Bipartición: si el individuo es procariota no hace mitosis porque no tiene núcleo, si es eucariota sí realiza mitosis, las 2 células resultantes son iguales.Gemación: es igual que la bipartición pero una célula es un poco más grande que la otra.Esporulación: reproducción por esporas (éstas son las células hijas), las esporas están en el interior de la célula madre hasta que se rompe la membrana y quedan libres.
1· Ciencias biológicas.
La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos. Debido a la compligidad de estos seres y a su gran diversidad, la biología necesita dividirse en muchas ramas, como:Biología molecular: Estudia las moléculas.Citología: Estudia las células.Histología: Estudia los tejidos.Anatomía: Estudia los órganos.Botánica: Estudia las plantas.Zoología: Estudia los animales.Un ser vivo es un ser material complejo porque está formado por células, además, son capaces de relacionarse con su entorno, de intercambiar materia y energía con su entorno y es capaz de transmitir por la reproducción su material genético.Debido a la complejidad de los seres vivos, la biología organiza su estudio teniendo en cuenta una serie de niveles; estos niveles van de los más sencillos a los más complejos.Niveles de organización:Abiótico (sin vida): Nivel atómico (elementos químicos); Moléculas (monómenos y polímeros) y Orgánulos (mitocondria y núcleo).Bióticos (con vida): Celular; Pluricelular (tejidos, órganos y aparatos); Población (especies); Ecosistemas; Biosfera.
2· Base química y molecular de la vida.
Cualquier ser material está formado `por elementos químicos, estos elementos químicos que forman parte de la materia viva reciben el nombre de bioelementos.Principales: Son los más abundantes (C,H,O,N) con el 97%. Tienen una función estructural.Secundarios: Son los que tienen el 2 y 3 % de condensaciones (P,S,Ca).Oligoelementos: Son (Fe,I), menores de 0'1%. Tienen una función reguladora.
Estos bioelementos en la naturaleza, se unen y dan lugar a las biomoléculas:Inorgánicas: agua, y sales minerales.Orgánicas: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Inorgánicas
Agua: es la molécula más abundante dentro de los seres vivos. Sin agua no hay vida, en ella se realiza el metabolismo celular, ya que en el cuerpo no existen reservas de agua es necesario renovarla.Sales minerales: son biomoléculoas inorgánicas que van en muy baja cantidad (2% cuerpo humano). Tienen función estructural: sólido (carbonatos y fosfatos de calcio). También pueden tener función reguladora: favorece el funcionamiento de la materia viva (potasio, calcio, sodio...)
Orgánicas
Glúcidos: son biomoléculas orgánicas, importantes y abundantes en la materia viva y son la principal fuente de energía, la glucosa es el glúcido más importante y es fabricado por las plantas mediante la fotosíntesis.Lípidos: son biomoléculas orgánicas, abundante y todas muy insolubles en el agua, también son energéticos a largo plazo. Un ejemplo de lípidos son las grasas, éstas también tienen un papel protector. Los fosfolípidos poseen función estructural y la base de las membranas biológicas. Otros lípidos pueden tener función hormonal y vitamínica.Proteínas: son biomoléculas orgánicas, largas cadenas de aminoácidos, solo existen 20 aminoácidos distintos, 8 de ellos son esenciales (un aminoácido es la unidad básica de las proteínas). Según la secuencia y el orden de los aminoácidos, la proteína tiene una función distinta. Las proteínas tienen función estructural (dar forma e identificar a los seres vivos y diferenciar a las especies), enzimática (favorece las reacciones químicas del cuerpo). La hemoglobina transporta el oxígeno por todo el cuerpo, los anticuerpos poseen función defensora.Ácidos nucléicos: son biomoléculas orgánicas muy complejas. Químicamente son largas cadenas de nucleótidos (unidades fundamentales de los ácidos nucleicos). Un nucleótido está formado por un glúcido, una base nitrogenada y un ácido fosfórico, exiten 8 tipos de nucleótidos, 4 de ellos para fabricar
ARN y los otros 4 para fabricar ADN, en ARN y el ADN se diferencian por su azúcar:-> Ribosa: ARN, su base nitrogenada está formada por adenina, citosina, guanina y uracilo. El ARN participa en la transmisión de las características de un ser vivo.-> Desoxirribosa: ADN, su base nitrogenada está formada por adenina, citosina, guanina y timina. El ADN como función biológica, está en todas las células vivas y guarda el mensaje genético. Si la célula es procariota, el ADN está libre en el citoplasma, si es eucariota, está cobijado en el núcleo.Las bases nitrogenadas del ARN y del ADN deben ser complementarias, la adenina se complementa con el uracilo en el ARN y con la timina en el ADN, y la citosina se complemente con la
Carl Woese (1980) denominó protobionte o progenote al antepasado común de todos los organismos y representaría la unidad viviente más primitiva, pero dotada ya de la maquinaria necesaria para realizar la transcripción y la traducción genética. De este tronco común surgirían en la evolución tres modelos de células procariotas :
arqueas urcariotas bacterias
Durante un período de más de 2000 millones de años, solamente existieron estas formas celulares, por lo que se puede pensar que se adaptaron a vivir en todos los ambientes posibles y "ensayarían" todos los posibles mecanismos para realizar su metabolismo.
La evolución celular se produjo en estrecha relación con la evolución de la atmósfera y de los océanos. La teoría más aceptada es que :
1. las primeras células serían heterótrofas anaerobias, utilizarían como alimento las moléculas orgánicas presentes en el medio. Como estas moléculas terminarían por agotarse, podría haber ocurrido una primera crisis ecológica, si no hubiera sido porque en algún momento de la evolución celular...
2. algunas células aprendieron a fabricar las moléculas orgánicas mediante la fijación y reducción del CO2. Se iniciaba así la fotosíntesis, como un proceso de nutrición autótrofa. El empleo del agua en la fotosíntesis como donante de electrones, tuvo como origen la liberación de O2 y por tanto la transformación de la atmósfera reductora en la atmósfera oxidante que hoy conocemos. Empezón una revolución del oxígeno que causaría la muerte de muchas formas celulares para las que fue un veneno, otras se adaptarían a su presencia y ...
3. algunas células aprendieron a utilizarlo para sus reacciones metabólicas, lo que dio lugar a la respiración aerobia, realizando una nutrición heterótrofa aerobia.
Estas formas celulares tienen organización procariota y son de pequeño tamaño. A partir de ellas, se piensa que evolucionaron las células eucariotas.
El siguiente paso en la evolución celular fue la aparición de las eucariotas hace unos 1.500 millones de años.
Lynn Margulis, en su teoría endosimbiótica propone que se originaron a partir de una primitiva célula procariota, que perdió su pared celular, lo que le permitió aumentar de
tamaño, esta primitiva célula un momento dado, englobaría a otras células procarióticas, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte.conocida con el nombre de urcariota. Esta célula en
Algunas fueron las precursoras de los peroxisomas, con capacidad para eliminar sustancias tóxicas formadas por el creciente aumento de oxígeno en la atmósfera. Otras fueron las precursoras de las mitocondrias, encargadas en un principio de proteger a la célula huésped contra su propio oxígeno.
Por último, algunas células procariotas fueron las precursoras de los cloroplastos .De hecho, mitocondrias y cloroplastos son similares a las bacterias en muchas características y se reproducen por división. Poseen su propio ADN y poseen ARN ribosómicos semejantes a los de las bacterias.
La incorporación intracelular de estos organismos procarióticos a la primitiva célula urcariota, le proporcionó dos características fundamentales de las que carecía:
1. La capacidad de un metabolismo oxidativo, con lo cual la célula anaerobia pudo convertirse en aerobia.
2. La posibilidad de realizar la fotosíntesis y por tanto ser un organismo autótrofo capaz de utilizar como fuente de carbono el CO2 para producir moléculas orgánicas.
Así mismo, la célula primitiva le proporcionaba a las procariotas simbiontes un entorno seguro y alimento para su supervivencia.
Se trataría de una endosimbiosis altamente ventajosa para los organismo implicados, ya que todos ellos habrían adquirido particularidades metabólicas que no poseían por sí mismos separadamente, ventaja que sería seleccionada en el transcurso de la evolución.
En el siguiente dibujo, puede verse esquematizada esta teoría endosimbiótica:
Las funciones de la célula
La célula realiza tres tipos de funciones: la nutrición, la relación y la reproducción.
La nutrición comprende la incorporación de los alimentos al interior de la célula, la transformación de los mismos y la asimilación de las sustancias útiles para formar así la célula su propia materia.
Según sea su nutrición, hay células autótrofas y células heterótrofas.
Las células autótrofas fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia inorgánica del medio físico que la rodea, utilizando para ello la energía química contenida en la materia inorgánica.
Las células heterótrofas fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia orgánica que contienen los alimentos que ingiere.
La relación comprende la elaboración de las respuestas correspondientes a los estímulos captados.
La reproducción es el proceso de formación de nuevas células, o células hijas, a partir de una célula inicial, o célula madre.
Hay dos procesos de reproducción celular: mitosis y meiosis.
Mediante la mitosis, a partir de una célula madre se originan dos células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética que la célula madre.
Mediante la meiosis, a partir de una célula madre se forman cuatro células hijas, teniendo todas ellas la mitad del número de cromosomas que la célula madre.
Se cree que todos los organismos han evolucionado a partir de un tipo celular que
apareció hace unos 3500 millones de años, denominado LUCA (en inglés, Last
universal common ancestor). Esta célula debió ser sencilla, supuestamente semejante
a los procariotas actuales. Sin embargo, la complejidad celular aumentó con la
aparición de las células eucariotas. Los primeros restos fósiles apuntan a que estas
células estaban presentes hace unos 1500 millones de años, pero se cree que
aparecieron mucho antes. Las células eucariotas tienen compartimentos
membranosos internos como el núcleo y diversos orgánulos. Esta compleja
organización interna nos lleva a preguntarnos cómo llegaron a formarse las células
eucariotas.
Sucesos que supuestamente llevaron a la aparición de las mitocondrias y a los cloroplastos de las células eucariotas. Ocurrió mediante dos procesos independientes de endosimbiosis de las células procariotas en las células protoeucariotas. Las células procariotas que se convirtieron en cloroplastos se cree que fueron similares a las cianobacterias actuales.
De nuevo hay numerosas proposiciones. Una explicación es la denominada teoría
autógena, que postula que la aparición de las células eucariotas fue por una
complejidad creciente de la membrana plasmática que iría formando los orgánulos
internos, mediante invaginaciones o pliegues que se introducirían en la célula y
terminarían por desprenderse hasta formar compartimentos membranosos internos.
Sin embargo, no se han encontrado formas con complejidad intermedia entre
procariotas y células eucariotas, aunque algunas cianobacterias poseen cisternas
membranosas internas dedicadas a la fotosíntesis. Otra posibilidad es la de la fusión
de dos tipos de procariotas: las bacterias y las arqueas. Explicaría las semejanzas de
algunos genes presentes en las células eucariotas con algunos propios de las
bacterias y otros con los de las arqueas. Independientemente de cómo se formara este
protoeucariota hoy en día se acepta que algunos orgánulos celulares se originaron por
endosimbiosis. Las mitocondrias y los cloroplastos constituyeron en el pasado formas
libres de células primitivas procariotas. Estas células fueron englobadas e
incorporadas por células protoeucariotas. En realidad se cree que fue una mala
digestión, es decir, que las células protoecuriotas las comieron, las fagocitaron, pero
no fueron capaces de digerirlas. Asé quedaron en el interior del protoeucariota y con el
tiempo se hicieron simbiontes y llegaron hasta a nuestros días transformadas en
orgánulos celulares.
No todos los orgánulos celulares se pueden explicar por endosimbiosis por lo que
la teoría autógena aún serviría para explicar la formación de algunos compartimentos
membranosos como el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi o las vacuolas,
mientras que la teoría de la endosimbiosis serviría para explicar la existencia de las
mitocondrias y los cloroplastos. Algunos autores postulan que los peroxisomas, los
cilios y los flagelos también se formaron por procesos de endosimbiosis, aunque hay
poco soporte experimental. La teoría autógena se postula como firme candidata para
la aparición de los orgánulos que participan en el tráfico vesicular por el
descubrimiento de algunas evidencias. a) Existen procariotas que pueden tener
membranas internas, no homólogas a los orgánulos de los eucariotas, pero sugieren
que se pueden producir en las células procariotas. b) Estos orgánulos están presentes
en todas las células eucariotas por lo que es posible que estuvieran presentes en el
ancestro común. c) Se han encontrado en bacterias algunas de las proteínas
homólogas a aquellas que participan en el tráfico vesicular de eucariotas como los
translocadores del retículo endoplasmático, los cuales tienen sus homólogos en las
membranas de las bacterias, indicando que la membrana del retículo sería derivada de
la plasmática de bacterias.
La teoría de la endosimbiosis se basa en algunas semejanzas entre las bacterias
actuales con las mitocondrias y los cloroplastos: ambos orgánulos tienen unas
dimensiones parecidas a las bacterias, poseen hebras circulares de DNA en su interior
y sus ribosomas son 70S, similares a los de las bacterias. Además, son capaces de
replicarse de forma independiente en el interior celular y la doble membrana de estos
orgánulos sugiere una incorporación por invaginación de la membrana del
protoeucariota, la membrana interna sería de origen procariota y la externa de origen
protoeucariota. Mitocondrias y cloroplastos fueron inicialmente organismos libres que
se incorporaron o se internaron en células mayores y que llegaron a tal grado de
dependencia que terminaron por perder su autonomía.
Relaciones filogenéticas de los distintos tipos celulares y cuándo se supone que ocurrieron las dos endosimbiosis aceptadas hoy en día que dieron lugar a las mitocondrias y a los cloroplastos, respectivamente. Ello no excluye endosimbiosis posteriores. Nótese que no se coloca un ancestro común. Este aspecto no está aún resuelto. Modificado de Simpson et al. 2002
La teoría de la endosimbiosis postula una primera invasión de procariotas que
poseían una gran capacidad de consumir oxígeno, de los cuales resultaron las
mitocondrias. Posteriormente hubo una segunda colonización por parte de procariotas
con clorofila, se cree que fueron similares a las cianobacteras actuales, que dieron
lugar a los cloroplastos, resultando en las células fotosintéticas como las de los
vegetales, que poseen tanto mitocondrias como cloroplastos. Se habría producido una
endosimbiosis en serie y algunos autores hablan de la célula eucariota vegetal como
una comunidad microbiana bien organizada.
La endosimbiosis primaria resulta asociaciones ancestrales (30 a 270 milones de
años) y que suponen una gran alteración del ADN de la bacteria y del hospedador, que
se ha adaptado para mantenerlas. Suelen tener menos genes que una bacteria normal
(5 veces menos) y guardan los imprescindibles para su ciclo dentro del hospedador.
Posteriormente se han producido otras endosimbiosis de cianobacterias en células
eucariotas con mitocondrias denominadas endosimbiosis secundarias y terciarias. Una
endosimbiosis secundaria ocurrió cuando una célula eucariota con mitocondrias se
"zampó" a otra eucariota que ya contenía cloroplastos y mitocondrias. Con el tiempo la
célula incorporada pasó a ser endosimbionte. La célula "ingerida" perdió el núcleo, o
se atrofió, y su cloroplasto pasó a trabajar y a depender de la célula eucariota donde
se incorporó. La endosimbiosis terciaria resulta cuando una célula eucariota que había
sufrido una endosimbiosis secundaria incorpora a otra eucariota que también era
resultado de una endosimbiosis secundaria. De todos estos casos hay ejemplos en la
naturaleza.
Esquema del proceso de formación de una endosimibiosis primaria y otra secundaria
Los cloroplastos y las mitocondrias son muy diferentes a las cianobacterias y a las
bacterias aerobias actuales. Por ejemplo, las cianobacterias actuales tienen unos 3000
genes, mientras que los cloroplastos actuales sólo poseen unos 100 o 200. Esto es
porque muchos de los genes cloroplastidiales han pasado al núcleo, el cuál se encarga
de sintetizar muchos de los componentes que el cloroplasto necesita. Esto es un paso
bastante complicado porque tales genes tienen que expresarse en un ambiente
totalmente diferente y además tienen que dirigir sus productos hacia dianas concretas
dentro de la célula. La gran ventaja es que el núcleo celular coordina el funcionamiento
y división de los cloroplastos. Un fenómeno similar ha ocurrido con las mitocondrias
Hoy en día se conocen muchos ejemplos de bacterias, pero ninguno de arqueas,
que se localizan en células eucariotas a modo de simbiontes, aunque no han llegado al
grado de integración que observamos en mitocondrias y cloroplastos. Son diferentes
caminos que se han explorado durante la evolución en la cooperación entre
procariotas y eucariotas. Cualquiera que sea el tipo, los simbiontes son capaces de
proveer moléculas que el hospedador necesita. En muchos invertebrados estas
bacterias son intracelulares, llevan a cabo su ciclo de vida y pueden pasar a través de
los gametos a su descendencia. Son simbiontes obligados que realizan su ciclo en el
interior de las células del huésped y se transmiten a la descendencia. Se han adaptado
de tal manera que son inocuas para el hospedador, a veces son beneficiosas y otras
necesarias. En realidad son infecciones que no producen daños a los hospedadores,
aunque usen la misma maquinaria que las bacterias patógenas para su reproducción.
Por ejemplo, el paramecio Bursaria alberga en su interior una serie de algas del tipo
Chlorella. Este protozoo busca siempre lugares bien iluminados gracias a su gran
movilidad. El alga aprovecha esta alta intensidad de luz para realizar fotosíntesis y de
los productos resultantes se aprovecha el paramecio. Existen otros muchos ejemplos.
Algunos simbiontes secundarios no son permanentes y producen infecciones
horizontales, entre individuos, aunque también por la línea germinal, los gametos. Su
ADN no es tan grande como el de las bacterias libres ni tan pequeño como el otros
simbiontes más integrados.
La Célula
Enviado por roci
Anuncios Google:
Células Madre CordónVitalson las células maestras del cuerpo con gran potencial regenerativo... | cordonvital.com/celulas_madre
Clínica de Gusto y OlfatoEn México, D.F. Trastornos del Sabor, Gusto y Olfato. Hospital ABC | www.gustoyolfato.org
Hooke, Robert(1635-1703), científico inglés, conocido por su estudio de la elasticidad. Hooke aportó también otros conocimientos en varios campos de la ciencia.
Nació en la isla de Wight y estudió en la Universidadde Oxford. Fue ayudante del físico británico Robert Boyle, a quien ayudó en la construcciónde la bomba de aire. Hooke realizó algunos de los descubrimientos e invenciones más importantes de su tiempo, aunque en muchos casos no consiguió terminarlos. Formuló la teoría del movimiento planetario como un problema de mecánica, y comprendió, pero no desarrolló matemáticamente, la teoría fundamental con la que Isaac Newton formuló la ley de la gravitación. Entre las aportaciones más importantes de Hooke están la formulación correcta de la teoría de la elasticidad (que establece que un cuerpo elástico se estira proporcionalmente a la fuerza que actúa sobre él), conocida como ley de Hooke, y el análisis de la naturaleza de la combustión. Fue el primero en utilizar el resorte espiral para
la regulación de los relojes y desarrolló mejoras en los relojes de péndulo. Hooke también fue pionero en realizar investigaciones microscópicas y publicó sus observaciones, entre las que se encuentra el descubrimiento de las células vegetales.
Célula
La célula es una unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propias de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constituciónmolecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.
Características generales de las células
Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.
Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicasque les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra.
Composición química
En los organismos vivos no hay nada que contradiga las leyes de la química y la física. La química de los seres vivos, objeto de estudio de la bioquímica, está dominada por compuestos de carbono y se caracteriza por reacciones acaecidas en solución acuosa y en un intervalo de temperaturas pequeño. La química de los organismos vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro sistemaquímico conocido. Está dominada y coordinada por polímeros de gran tamaño, moléculas formadas por encadenamiento de subunidades químicas; las propiedades únicas de estos compuestos permiten a células y organismos crecer y reproducirse. Los tipos principales de macromoléculas son las proteínas, formadas por cadenas lineales de aminoácidos; los ácidosnucleicos, ADN y ARN, formados por bases nucleotídicas, y los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares.
Células procarióticas y eucarióticas
Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son células pequeñas, entre 1 y 5 µm de diámetro, y de estructura sencilla; el material genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esta región del resto de la célula. Las células eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores (entre 10 y 50 µm de longitud) y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego ‘núcleo verdadero’, mientras que procariótico significa ‘antes del núcleo’.
Partes de la célula
El núcleo
El órgano más conspicuo en casi todas las células animales y vegetales es el núcleo; está rodeado de forma característica por una membrana, es esférico y mide unas 5 µm de diámetro. 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 ADN del interior de cada cromosoma es una molécula única muy larga y arrollada 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.
El núcleo está rodeado por una membrana doble, y la interaccióncon el resto de la célula (es decir, con el citoplasma) tiene lugar a través de unos orificios
llamados poros nucleares. El nucleolo es una región especial en la que se sintetizan partículas que contienen ARN y proteína que migran al citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se modifican para transformarse en ribosomas.
El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros moleculares. El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza de acuerdo con las instrucciones contenidas en el ADN y abandona el núcleo a través de los poros. Una vez en el citoplasma, el ARNm se acopla a los ribosomas y codifica la estructura primaria de una proteína específica.
Citoplasma y citosol
El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Engloba numerosas estructuras especializadas y orgánulos, como se describirá más adelante.
La solución acuosa concentrada en la que están suspendidos los orgánulos se llama citosol. Es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte de las células es, con diferencia, el compartimiento más voluminoso (en las bacterias es el único compartimiento intracelular). En el citosol se producen muchas de las funciones más importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula.
Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran en estadode solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar a otro por difusión libre, otras están ordenadas de forma rigurosa. Estas estructuras ordenadas confieren al citosol una organización interna que actúa como marco para la fabricación y descomposición de grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones químicas celulares a lo largo de vías restringidas.
Citoesqueleto
El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células animales y vegetales. Adquiere una relevancia especial en las animales, que carecen de pared celular rígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas. También es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. Se forma a partir de tres tipos principales de filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas.
Los movimientos de las células eucarióticas están casi siempre mediatizados por los filamentos de actina o los microtúbulos. Muchas células tienen en la
superficie pelos flexibles llamados cilios o flagelos, que contienen un núcleo formado por un haz de microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de flexión regulares que requieren energía. Los espermatozoides nadan con ayuda de flagelos, por ejemplo, y las células que revisten el intestino y otros conductos del cuerpo de los vertebrados tienen en la superficie numerososcilios que impulsan líquidos y partículas en una direccióndeterminada. Se encuentran grandes haces de filamentos de actina en las células musculares donde, junto con una proteína llamada miosina, generan contracciones poderosas. Los movimientos asociados con la división celular dependen en animales y plantas de los filamentos de actina y los microtúbulos, que distribuyen los cromosomas y otros componentes celulares entre las dos células hijas en fase de segregación. Las células animales y vegetales realizan muchos otros movimientos para adquirir una forma determinada o para conservar su compleja estructura interna.
Mitocondrias y cloroplastos
Las mitocondrias son uno de los orgánulos más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Observadas al microscopio, presentan una estructura característica: la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y está envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna, muy replegada.
Las mitocondrias son los orgánulos productores de energía. La célula necesita energía para crecer y multiplicarse, y las mitocondrias aportan casi toda esta energía realizando las últimas etapas de la descomposición de las moléculas de los alimentos. Estas etapas finales consisten en el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono, proceso llamado respiración, por su similitud con la respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los animales y hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía de los alimentos y mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los organismos llamados anaerobios viven en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen de mitocondrias.
Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste en utilizar la energía de la luzsolar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía, y va acompañado de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias.
Membranas internas
Núcleos, mitocondrias y cloroplastos no son los únicos orgánulos internos de las células eucarióticas delimitados por membranas. El citoplasma contiene también muchos otros orgánulos envueltos por una membrana única que desempeñan funciones diversas. Casi todas guardan relación con la introducción de materias primas y la expulsión de sustancias elaboradas y productosde desecho por parte de la célula. Por ello, en las células especializadas en la secreción de proteínas, por ejemplo, determinados orgánulos están muy atrofiados; en cambio, los orgánulos son muy numerosos en las células de los vertebrados superiores especializadas en capturar y digerir los virus y bacterias que invaden el organismo.
La mayor parte de los componentes de la membrana celular se forman en una red tridimensional irregular de espacios rodeada a su vez por una membrana y llamada retículo endoplasmático (RE), en el cual se forman también los materiales que son expulsados por la célula. El aparato de Golgi está formado por pilasde sacos aplanados envueltos en membrana; este aparato recibe las moléculas formadas en el retículo endoplasmático, las transforma y las dirige hacia distintos lugares de la célula.
Los lisosomas son pequeños orgánulos de forma irregular que contienen reservas de enzimas necesarias para la digestión celular de numerosas moléculas indeseables. Los peroxisomas son vesículas pequeñas envueltas en membrana que proporcionan un sustrato delimitado para reacciones en las cuales se genera y degrada peróxido de hidrógeno, un compuesto reactivo que puede ser peligroso para la célula. Las membranas forman muchas otras vesículas pequeñas encargadas de transportar materiales entre orgánulos. En una célula animal típica, los orgánulos limitados por membrana pueden ocupar hasta la mitad del volumen celular total.
División celular
Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división. El óvulo fecundado se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. Salvo en la primera división del óvulo, todas las células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso, llamado mitosis, se duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada uno de los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la célula en división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células hijas que se forman.
Pasos para la realización de la división de las células
La célula se prepara para dividirse. Los cromosomas se dividen. Se forma el huso acromático. Las cromátidas se alinean en el centro de la célula. Las cromatidas se separan. La célula se estrecha por el centro. La membrana celular empieza a dividirse. Las dos nuevas células hijas reciben la misma dotación cromosómica.
Cáncer
El cáncer es el crecimiento tisular producido por la proliferación continua de células anormales con capacidad de invasión y destrucción de otros tejidos. El cáncer que puede originarse a partir de cualquier tipo de célula en cualquier tejido corporal, no es una enfermedad única sino un conjunto de enfermedades que se clasifican en función del tejido y célula de origen. Existen varios cientos de formas distintas, siendo tres los principales subtipos: los sarcomas proceden del tejido conectivo como huesos, cartílagos, nervios, vasos sanguíneos, músculos y tejido adiposo. Los carcinomas proceden de tejidos epiteliales como la pielo los epitelios que tapizan las cavidades y órganos corporales, y los tejidos glandulares de la mama y próstata. Los carcinomas incluyen algunos de los cánceres más frecuentes. Los carcinomas de estructura similar a la piel se denominan carcinomas de células escamosas. Los que tienen una estructura glandular se denominan adenocarcinomas. En el tercer subtipo se encuentran las leucemias y linfomas que incluyen los cánceres de los tejidos formadores de las células sanguíneas. Producen inflamaciónde los ganglios linfáticos, invasión del bazo y médula ósea, y sobreproducción de células blancas inmaduras. Estos factores ayudan a su clasificación.
Naturaleza de la enfermedad
El crecimiento canceroso, o neoplasia, es clonal —todas las células proceden de una única célula madre. Estas células han escapado al controlque en condiciones normales rige el crecimiento celular. Como las células embrionarias, son incapaces de madurar o diferenciarse en un estadio adulto y funcional. La proliferación de estas células puede formar una masa denominada tumor, que crece sin mantener relación con la función del órgano del que procede.
Clonación de genes
Es el proceso mediante el cual puede aislarse un gen de entre todos los genes diferentes que existen en un organismo, lo que permite realizar su caracterización. Esto se consigue con la preparación de una batería de bacterias que contienen todos los genes distintos presentes en un organismo de manera que cada una de ellas contiene un solo gen. Esto se lleva a cabo efectuando cortes del ADN de un individuo. Otra alternativa es la de crear un
conjunto de todas las secuencias de ADN expresadas en una célula específica mediante la producción de copias complementarias de ADN a partir del ARNm hallado en dichas células. En ambos casos, los fragmentos de ADN se unen a un vector, un virus bacteriano conocido como bacteriófago o a un ADN circular denominado plásmido, que se introduce en una bacteria de forma que cada una adquiere sólo una copia del vector y por tanto recibe sólo un fragmento de ADN.
Los grupospreparados de esta forma se pueden examinar para identificar la bacteria que contiene el gen objeto de estudio. Entonces, se toma esta bacteria y se hace crecer para producir un clon de bacterias idénticas. Como el vector que contiene el ADN insertado se replica siempre que la célula bacteriana se divide, se produce la cantidad suficiente de ADN insertado clonado necesaria para caracterizar el gen. De esta manera es posible estudiar los genes que codifican proteínas que tienen un interés especial, o aquellos cuya inactivación, consecuencia de una mutación, origina una enfermedad específica. Por ejemplo, podemos determinar su secuencia y la naturaleza de la mutación que da lugar a una enfermedad.
Gen, unidad de herencia, partícula de material genético que determina la herencia de una característica determinada, o de un grupo de ellas. Los genes están localizados en los cromosomas en el núcleo celular y se disponen en línea a lo largo de cada uno de ellos. Cada gen ocupa en el cromosoma una posición, o locus. Por esta razón, el término locus se intercambia en muchas ocasiones con el de gen.
Autor:
Romina García Vila
roci[arroba]sudnet.com.ar
Clonación de la Oveja Dolly
Ciclo Celular
Unidad fundamental de los seres vivos
De acuerdo con la teoría celular, uno de los pilares de la biología moderna,:
todos los organismos vivientes están construídos por una o muchas células;
las reacciones químicas de un organismo vivo, incluyendo sus procesos liberadores de energía y sus
reacciones biosintéticas, tienen lugar dentro de la célula;
las células se originan en otras células; y
las células contienen la información hereditaria de los organismos de los cuales son parte, y esta
información es traspasada de célula progenitora a célula hija.
A pesar de la diversidad de los seres vivos, las células poseen cráteres anatómicos y bioquímicos de funcionamiento, comunes. Todas las células están compuestas de los mismos tipos, notablemente escasos, de átomos y moléculas. Estructuralmente, sea cual sea el organismo al que pertenezcan, las células están constituídas, básicamente, por una membrana celular ( también llamada plasmática) que las separa de su ambiente externo, y material genético -la información hereditaria- que dirige las actividades de las células y le permite reproducirse[1].
Sin perjuicio de lo dicho, existen muchísimos tipos celulares. Los tejidos humanos están construídos por al menos doscientos tipos diferentes de células somáticas (del cuerpo). Las plantas están compuestas de células que parecen muy diferentes a las de los animales superiores y los insectos pueden tener muchas células de tipos que no se encuentran ni en las plantas, ni en los vertebrados. Así, al hecho notable de la similitud de las células cabe agregarle el de su diversidad.
Las células o protoplastos responden a uno de los dos tipos de la clasificación fundamental: procariotas y eucariotas. La célula procariote forma siempre un ser unicelular, mientras que la célula eucariote se da en seres uni- o pluricelulares. Las células eucariotes, cuando participan de un organismo más complejo, están diferenciadas y especializadas, son de forma y tamaño distinto según su situación y su función, lo que determina también la configuración de su estructura interna. No obstante es posible hacer referencia a ciertas características compartidas, antes de hacer una presentación diferenciada.
La membrana o pared celular, histoquímicamente, está compuesta por dos capas proteínicas, entre las cuales se interpone una capa lipídica bimolecular[2]; a través de ella tienen lugar los intercambios osmóticos[3], así como los activos de la célula de acuerdo a las necesidades de la misma o de los tejidos de los que ella forma parte[4], merced a la presencia de enzimas especiales que facilitan la entrada de ciertas sustancias concretas.
► En las procariotas las paredes celulares contienen polisacáridos y polímeros complejos formados a partir de aminoácidos y azúcares.
► En las células vegetales, en cambio, la pared celular, que se encuentra perforada por pequeños poros o plasmodesmos, está compuesta básicamente por celulosa, hemicelulosa, lignina y pectina, que son secreciones del propio citoplasma y que le permiten el crecimiento de la planta por alargamiento celular.
Encerrado por la membrana plásmica o, a veces, por un tabique, cada célula contiene un citoplasma dentro del cual se diferencia el núcleo (eucariotas) o el núcleoide (procariotas).
En el citoplasma -que es una solución acuosa concentrada que contiene enzimas, muchas otras moléculas e iones- se encuentran numerosos orgánulos o partículas que cumplen funciones específicas. Uno de ellos -presente tanto en las procariotas (aunque en menor medida), como en las eucariotas- son los ribosomas[5] sobre los cuales se ensamblan las proteínas.
No obstante las similitudes, las distinciones entre los dos tipos basales, esto es: las células procariotas y las eucariotas, merecen una presentación de sus características propias de manera diferenciada.
Procariotas.
Las células procariotas, que conforman el reino Monera, han sido las únicas habitantes de la Tierra por más de 2.000 millones de años, hasta que aparecieron las células eucariotas. Las que hoy existen -las eubacterias- se clasifican en bacterias y cianobacterias (grupo de procariotas fotosintéticas). Las células procariotas constituyen, siempre, seres vivos unicelulares que pueden, en algunas especies, coexistir en racimos o colonias.
La característica más prominente en la célula procariota es el núcleoide, la región en la cual está situado el cromosoma. Todos los cromosomas procariotas
analizados hasta el momento(*) han mostrado que consisten en una sola molécula continua “circular” de ADN asociada a una pequeña cantidad de ARN y proteínas no histónicas. La célula procariota puede contener también uno o dos plásmidos[6].
El citoplasma de la mayoría de las procariotas carece relativamente de estructura interna, aunque tiene una apariencia granulada dada por sus muchos ribosomas, generalmente carece de orgánulos y de divisiones citoplasmáticas. La excepción la constituyen las cianobacterias que contienen un extenso sistema de membranas que lleva clorofila y otros pigmentos fotosintéticos.
La membrana celular de las procariotas carece de colesterol u otros esteroides (con excepción de los mycoplasmas[7], que sí los tienen). Poseen, además una pared celular que da a los diferentes tipos sus configuraciones características; esta pared permite la integridad de las procariotas que, al ser hipertónicas en relación con su ambiente (con excepción de los mycoplasmas descritos en la nota 20), estallarían de no tenerla.
Algunos tipos de bacterias tienen extensiones largas y delgadas, conocidas como flagelos y pelos. Cada flagelo bacteriano está constituído por una pequeñísima proteína globular, la flagelina, ensamblada en cadenas de triple hélice con una zona central hueca, carecen de la membrana que se observa en las eucariotas y constituyen el medio de movilidad de las células, cuando éstas habitan en un medio acuoso[8]. La dirección y tipo de movimiento están dados por los gradientes de concentración de las sustancias químicas atractivas o dañinas presentes en el medio circundante, medidos por los receptores de la membrana celular. Los pelos, ensamblados a las bacterias en monómeros de proteína (la pilina), son varillas cilíndricas rígidas. Sirven para unir las bacterias a una fuente alimenticia, a la superficie de un líquido, o a dos bacterias en conjugación. Las formas no flageladas o pilosas se mueven deslizándose sobre la superficie de un mucus o mucílago secretado por la misma bacteria.
El método más antiguo para identificar a las bacterias ha sido por su forma:
Gráfico 1 Célula procariota
Otra clasificación posible de las procariotas es la dada por su diversidad metabólica:
heterótrofos, son organismos que deben alimentarse de sustancias orgánicas formadas por otros organismos para obtener energía y pequeñas moléculas estructurales.
La mayoría de las procariotas son heterótrofos y, de ellos, más comúnmente, saprobios (es decir, se alimentan de sustancia orgánica muerta) por lo que son responsables de la degradación y reciclaje del material orgánico en el suelo, con la consiguiente importancia para los ecosistemas. Otras bacterias son parásitas (es decir, se alimentan de materia orgánica viva) algunas de ellas son beneficiosas para sus hospedadores (los que pueden ser otras bacterias, vegetales o animales, incluído, por supuesto, el hombre), mientras que otras son patógenas y causantes de enfermedades en sus huéspedes.
autótrofos quimiosintéticos, son organismos capaces de sintetizar todas las moléculas a partir de sustancias inorgánicas simples y usando como fuente de energía la oxidación de compuestos inorgánicos.
Muchos de ellos son anaeróbicos obligados (es decir que no pueden vivir en presencia de oxígeno). Participan y hacen posible la asimilación de nitrógeno y azufre en los ciclos de los vegetales al sintetizar -a partir del amonio o amoníaco de los desechos orgánicos y en distintas etapas cumplidas por distintos grupos de bacterias- nitrato y sulfato, respectivamente, que son las formas en que aquellos elementos pueden ser absorbidos por las raíces de las plantas.
autótrofos fotosintéticos, la fotosíntesis es llevada a cabo anaeróbicamente y nunca resulta en la producción de oxígeno. Existen tres linajes filogenéticos de este tipo de eubacterias:
las cianobacterias,
las bacterias verdes y
las bacterias purpúreas (estos dos últimos tipos incluyen las bacterias con (tiobacterias) y sin azufre).
Su designación está determinada por pigmentos
que le dan su color característico, denominados bacterioclorofitas, que son de tipos que difieren bastante, en algunos casos, de los de las células eucariotas. Las cianobacterias contienen clorofila a y descomponen el agua durante la fotosíntesis, produciendo oxígeno molecular. Debe su nombre al color (verdeazulado) de la espuma que forma en los estanques de agua dulce donde prosperan (aunque las hay doradas, rojas, amarillas, violetas, azul-negro, verde esmeralda y azules, y algunas especies se difunden en el suelo). La clorofila y los pigmentos accesorios no están contenidos en cloroplastos, como en las células eucariotas fotosintéticas, sino que forman parte de un sistema de membranas distribuído en la zona periférica de la célula. Algunas especies son fijadoras de nitrógeno[9] y dada su independencia nutritiva, las cianobacterias son capaces de colonizar áreas desnudas de roca y suelo[10].
Eucariotas.
Del griego eu, bueno, verdadero + karyon, nuez, núcleo. Las eucariotas son las células que tienen un verdadero núcleo diferenciado, rodeado por una membrana, orgánulos en el citoplasma y cromosomas en los que el ADN está combinado con proteínas histonas. Son la unidad biológica de los reinos Protista, Hongos, Vegetal y Animal, y pueden constituir seres vivos uni- o pluricelulares.
La aparición de las eucariotas fue el siguiente paso en la evolución.
Lynn Margulis, en su teoría endosimbiótica propone que 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 en un momento dado, habría englobado a otras células procarióticas, estableciéndose entre ambas una relación endosimbionte. Las primitivas bacterias (arqueobacterias y eubacterias, ambas procariotas) extraían el hidrógeno necesario no del agua (H2O) que al liberar el oxígeno podía hacerlas estallar en llamas sino de los compuestos como el sulfuro de hidrógeno (S2O). Ciertas mutaciones genéticas (que les permitieron sintetizar enzimas) en el grupo de las cianobacterias llevó a que pudieran extraer el hidrógeno de la fuente más abundante de esa etapa: el agua. A partir de entonces, las crecientes poblaciones de cianobacterias -en las aguas poco profundas- bombearon oxígeno imparablemente: primero se oxidó el hierro disuelto en las aguas, que se precipitó en el fondo de los océanos, luego el oxigeno se disolvió en el agua misma y después saturo el aire dándole la tonalidad azul que hoy recordamos... El boom del oxígeno, hace entre 2.200 y 1.800 millones de años, trajo consigo una crisis mundial: algunos organismos arcaicos sucumbieron, pero otros establecieron provechosas alianzas, trabajando juntas, intercambiando servicios biológicos que las ayudase a trasladarse, a fabricar alimento, a reproducirse; muchas veces una especie viviendo dentro de otra: este es el origen –según observó Lynn Margulis- de la célula eucariota. Las mitocondrias del citoplasma de las eucariotas se asemeja a algunas bacterias purpúreas usuarias de oxigeno y la mayor parte de los cloroplastos comparten características con las proclorofitas, parientes muy cercanos de las cianobacterias. Así se advierte que –en este episodio inicial de los organismos superiores- la historia de la evolución es bien diferente de la imagen tradicional de competición asesina[11].
Algunas fueron las precursoras de los peroxisomas, con capacidad para eliminar sustancias tóxicas formadas por el creciente aumento de oxígeno en la atmósfera. Otras fueron las precursoras de las mitocondrias, encargadas en un principio de proteger a la célula huésped contra su propio oxígeno. Por último, algunas células procariotas fueron las precursoras de los cloroplastos. De hecho, mitocondrias y cloroplastos son similares a las bacterias en muchas características y se reproducen por división. Poseen su propio ADN y poseen ARN ribosómicos
semejantes a los de las bacterias.
La incorporación intracelular de estos organismos procarióticos a la primitiva célula urcariota, le proporcionó dos características fundamentales de las que carecía:
la capacidad de un metabolismo oxidativo, con lo cual la célula anaerobia pudo convertirse en aerobia, y
la posibilidad de realizar la fotosíntesis y por tanto ser un organismo autótrofo capaz de utilizar como fuente de carbono el CO2 para producir moléculas orgánicas.
La característica estructural más sobresaliente de las células eucariotas es su núcleo (=cuerpo grande), el que desempeña dos funciones fundamentales para la célula:
lleva la información hereditaria que determina si un tipo particular de célula se desarrollará en un organismo en particular; información que pasa a cada una de las células hijas cuando se produce la división celular, y
ejerce una influencia continua sobre las actividades de la célula, asegurando que las moléculas complejas que ella requiere se sinteticen en la cantidad y tipo necesario.
Frecuentemente esférico, envuelto en dos membranas concéntricas bimoleculares lípidas, la fusión de ambas conforma los poros nucleares, por donde circulan los materiales entre el núcleo y el citoplasma que rodea a aquél. Los cromosomas se encuentran en el núcleo que, cuando la célula no se está dividiendo, aparecen como una maraña de
Gráfico 2 Evolución de la célula urcariota
hilos delgados, llamada cromatina. Además, dentro del núcleo se encuentran, típicamente, dos núcleolos que es el lugar donde se construyen las subunidades ribosómicas.
El citoplasma eucariótico es el medio fluído estructurado por un citoesqueleto donde se llevan a cabo las reacciones químicas específicas de cada tipo de célula, éste mantiene la configuración interna de la célula, le permite moverse, fija sus orgánulos y dirige su tránsito.
Dentro de su configuración se distinguen:
los filamentos integrantes del citoesqueleto son de tres tipos: los microtúbulos (proteínas globulares que desempeñan un importante papel en la división celular y forman parte de los cilios y flagelos), los filamentos de actina (formados por proteína globular actina, conforman un enrejado cercano a la membrana celular conocido como fibras de estrés) y los filamentos intermedios (constituídos por proteínas fibrosas, están presentes en células epiteliales -que tapizan órganos, etc.- y células sometidas a esfuerzo físico).
también forman parte del citoplasma las vesículas, subdivisión celular encargada del transporte de materiales tanto hacia como desde el interior de la célula. Además, las células vegetales contienen vacuolas o espacios de agua y solutos rodeado por una membrana o tonoplasto, que desempeñan las mismas funciones que las vesículas.
por su parte los ribosomas son los orgánulos más abundantes dentro del citoplasma. Su constitución es similar en procariotas y eucariotas; son los sitios donde se lleva a cabo el acoplamiento de los aminoácidos para conformar las cadenas polipéptidas (moléculas de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos). El tipo y modo de uso de cada una de las proteínas que una célula sintetiza determina el emplazamiento de los ribosomas dentro del citoplasma; muchos de ellos se encuentran unidos al retículo endoplasmático.
El retículo endoplasmático es un complejo sistema de membranas internas y sacos aplanados unidos entre sí por tubos y canales que aumenta o disminuye de acuerdo con la actividad de la célula. Porciones de él aparecen rugosas cuando llevan adheridos ribosomas, y lisos cuando, no. La proteína, que comienza a ser sintetizada en el ribosoma, penetra en el lumen del retículo endoplasmático y a través de él es transportada hacia el complejo de Golgi, continuado su procesamiento (habitualmente se le adhieren carbohidratos o lípidos). En los complejos de Golgi, que son sacos aplanados apilados sueltos unos sobre otros, se compactan y distribuyen las vesículas recibidas del retículo endoplasmático incorporándolas en nuevas vesículas de transporte que llevan los lípidos y las proteínas sintetizados al citoplasma celular o a la membrana externa para su exportación fuera de la célula. Una de las vesículas formadas en el complejo de Golgi es el lisosoma. Los lisosomas contienen y aíslan enzimas hidrolíticas implicadas en la degradación de proteínas, lípidos y polisacáridos. Son fundamentales para operar la destrucción de macromoléculas extrañas, fagocitadas por la célula, a las que destruyen una vez que se unen a las vacuolas en los que fueron incorporadas[12].
Otro de los orgánulos celulares son las mitocondrias, donde se lleva a cabo la degradación de moléculas orgánicas productoras de energía y el almacenamiento de dicha energía en unidades aptas para su uso en los procesos celulares. Es aquí donde se
produce el ATP o adenosinatrifosfato, principal transporte de energía de los sistemas vivos. Las mitocondrias, al igual que los cloroplastos, contienen su propio ADN, que como en las procariotas no está asociado con histonas; este ADN se replica dentro del orgánulo y forma nuevas mitocondrias. Los cloroplastos (que contienen clorofila y donde se lleva a cabo la fotosíntesis) son uno de los tipos de plástidos -orgánulos que sólo se encuentran en células vegetales- y cumplen funciones similares a las mitocondrias. Las otras dos clases de plástidos son: los leucoplastos (que almacenan almidón y, a veces, proteínas y aceites) y los cromoplastos (que contienen pigmentos y se asocian a los colores de las plantas). (ver Gráfico 3).
Gráfico 3 Célula eucariota
Bibliografía complementaria:APUNTES Y ACTUALIDAD
Creación de una célula artificial. Informe de archivo
NOTAS:
[1] Justamente, la organización del material genético es una de las características que distingue a los dos tipos, fundamentalmente distintos, de células: las procariotas y las eucariotas. En las procariotas este material asociado en una molécula circular de ADN está ubicado en una región llamada núcleoide, sin membrana externa; mientras que en las eucariotas esta molécula o cromosoma permanece dentro de un núcleo diferenciado del resto del interior de la célula por una membrana nuclear, es de forma líneal y está fuertemente unido a proteínas histonas; se presenta separado y su número varía según la especie.
[2] Aunque las porciones proteínicas, en contacto con las capas lípidas son siempre hidrofóbicas, segmentos interiores presentan características hidrofílicas creando “poros” a través de los cuales ciertas sustancias polares (es decir, hidrofílicas) pueden cruzar la membrana
[3] La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana, que permite el paso de agua pero que inhibe el movimiento de la mayoría de los solutos (partículas disueltas).
[4] La asimilación o eliminación de sustancias a través de la membrana o pared también puede tener lugar por endocitosis (la fagocitosis -para la incorporación de sodio-, la pinocitosis -para la incorporación de líquidos- y la endocitosis mediada por receptor) o exocitosis.
[5] Los ribosomas son orgánulos pequeños compuestos por proteína y ácido ribonucleico, pueden presentarse unidos a una sola cadena de ARN mensajero lo que constituye un polisoma. En las eucariotas está fuertemente unido al retículo endoplasmático.
[6] Los plásmidos son moléculas adicionales de ADN presentes en la bacterias; son mucho más pequeños que el cromosoma bacteriano del que pueden entrar (formando un episoma) o salir. Al igual que el cromosoma son “circulares” y auto replicantes sincrónica o asincrónicamente con el ADN bacteriano (más detalles serán dados en § La química de la herencia y la genética molecular de esta Unidad).
[7] Los mycoplasmas son las células de vida libre más pequeñas que se conocen, viven como parásitos intracelulares en un ambiente isotópico por lo que no necesitan -y por ende, carecen- de pared celular.
El origen de la vida. Las primeras células
-Las moléculas se organizan en macromoléculas, y éstas, en orgánulos que integran las células.
Vota: 3 estrellas
Resultado: 3 estrellas
Guárdame Amplíame Compárteme:
gris
La evolución de las células
Evolución de las células
Estos primeros microorganismos constituyen un puente hasta la aparición de las cianobacterias, que ya son capaces de llevar a cabo la fotosíntesis con desprendimiento de oxígeno (fotosíntesis oxigénica), tal y como lo hacen las plantas actuales. Las cianobacterias consumían dióxido de carbono y liberaban oxígeno a la atmósfera primitiva, contribuyendo al enriquecimiento en este gas.
Sabemos que hace 2.500 millones de años la atmósfera era ya muy parecida a la actual. Los rayos ultravioleta del Sol transformaron parte del oxígeno atmosférico en ozono, que hizo de pantalla de estos rayos, posibilitando la vida fuera del agua. La existencia de oxígeno en la atmósfera favoreció la aparición de células procariotas quimiosintéticas. Estos organismos fueron capaces de oxidar compuestos inorgánicos en estado reducido y obtener energía.
Aparecieron las bacterias heterótrofas, que se alimentan de materia orgánica y respiran oxígeno (respiración aeróbica). Se piensa que algunas células procariotas evolucionaron y dieron lugar a las primeras células eucariotas, que debieron ser muy parecidas a las algas unicelulares y a los protozoos que viven en la actualidad. Fueron los antepasados de todos los seres vivos eucariotas.
La hipótesis autógena explica la aparición de célula eucariota a partir de una célula procariota que desarrolló un sistema interno de membranas, que dio lugar a los orgánulos celulares (núcleo, retículo endoplasmático, vacuolas, etc.).
Otra hipótesis, la de la endosimbiosis, postula que la aparición de los orgánulos es la consecuencia de una relación de simbiosis entre células procariotas: la más grande habría rodeado y englobado a otras, que con el tiempo habrían pasado a formar parte de la primera. Cada una de ellas daría origen a un orgánulo. Esta hipótesis se basa en el parecido que guardan las mitocondrias con las bacterias aeróbicas, los cloroplastos con las cianobacterias, los cilios y flagelos con las bacterias espiroquetas, etc.
guanina.