unidad 1. vida

Biología Celular Programa desarrollado

Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología 1

Licenciatura / Ingeniería en:

Biotecnología

Programa de la asignatura

Biología Celular

Clave:

200920415

190920415

ESAD



Unidad 1. Vida

Presentación de la unidad

La vida puede entenderse como “las cualidades que distinguen a un ser vivo de un cuerpo

muerto”, resulta muy difícil definir concretamente dichas cualidades porque los seres

vivos somos muy diversos, todos podemos dar por sentado que entendemos de manera

intuitiva el significado de estar vivo pero no podemos definir concretamente lo que

significa “vida”. Una forma práctica de definir la vida es estudiando las interacciones entre

un ser vivo con su medio, el flujo entre lo que dicho organismo toma de su medio y lo que

le regresa; el cual es un flujo energético y puede entenderse como termodinámica. Un ser

vivo posee una estructura organizada y compleja, que mantiene ordenada por medio de la

homeostasis, crece, se reproduce heredando sus características almacenadas en el ADN

y muere. En este sentido la mínima expresión de vida que presenta estas características

es la célula como unidad básica de vida. En esta unidad estudiaremos el flujo

termodinámico entre la célula y su medio.

Propósitos

Al término de la unidad, comprenderás la necesidad de incorporar los conocimientos

generales de la biología celular, la importancia de la estructura y su relación con el

metabolismo celular, lo cual posteriormente te permitirá desarrollar habilidades para la

investigación, resolución de problemas y toma de decisiones.

Competencia específica

Analizar el concepto de vida para relacionar sus distintas definiciones bioquímicas y

termodinámicas con los distintos procesos biotecnológicos mediante la identificación de

las características que definen a un ser vivo.

1.1. Definiciones e interpretaciones bioquímicas y termodinámicas

La vida es un concepto abstracto y difícil de definir, a nivel biológico la vida se manifiesta

a través de la energía, la vida fluye gracias a que la energía está presente y se mueve a

través de los sistemas biológicos. Para entender la vida en términos de energía y explicar

sus procesos es necesario recurrir a la termodinámica, esta ciencia nos permite entender

el flujo de la energía y las transformaciones que sufre en un sistema cerrado, como

nuestro planeta y en un sistema abierto, como lo es la célula o un organismo multicelular.

Las leyes de la termodinámica expresan que la energía solo puede transformarse y que



estas transformaciones promueven el caos, el cambio, la aleatoriedad dentro de un

sistema. La célula a simple vista parece ir en contra de las leyes de la termodinámica al

permanecer siempre constante en sus procesos, invirtiendo mucha energía para

mantener el equilibrio u homeostasis en su sistema.

El abordaje de las leyes de la termodinámica desde el punto de vista de la biología celular

te permitirá comprender el flujo y las transformaciones de la energía dentro del ambiente

celular así como identificar y analizar el papel que juega la energía en el desarrollo de las

funciones celulares, como son el crecimiento, organización, metabolismo y reproducción.

Así mismo descubrirás que estos procesos han estado presentes desde la aparición de la

célula y que han permitido la adaptación y evolución de la vida hasta el día de hoy. En

esta unidad te brindaremos las bases que te permitan comprender el metabolismo celular

e identificar sus posibles aplicaciones en procesos biotecnológicos como puede ser el uso

de los procesos bioquímicos de microorganismos como herramienta en la obtención de

productos en industrias como la alimenticia, farmacéutica y salud pública.

1.1.1. Entropía y su relación con la vida

Si observamos a nuestro alrededor nos percataremos de que todo se mueve; el universo,

nuestro sistema solar, el planeta tierra, el aire, el mar, los seres vivos con quienes

coexistimos, nosotros, nuestras células, moléculas y átomos, todo está en movimiento

constante, este movimiento se debe a la energía. La energía se puede definir como la

capacidad de realizar un trabajo, y está presente de dos formas principales: energía

potencial y energía cinética, la primera es la que tiene todo cuerpo justo antes de realizar

un trabajo (puede entenderse como cuerpo a una molécula u organismo) y la segunda,

es la que se tiene cuando el cuerpo se encuentra en movimiento.

Imagina que tienes en tus manos una resortera y quieres lanzar una piedra con ella, para

poder hacerlo necesitas estirar la liga de la resortera cargándola de energía, que se

almacena en la liga antes de que la sueltes. En cuanto tu mano libera la liga, ésta

transfiere toda la energía potencial a la piedra, la energía potencial que estaba presente

al principio se convierte en energía cinética, o energía de movimiento, que le permite a la

piedra desplazarse por el aire primero muy rápido, después su velocidad va

disminuyendo conforme se le acaba la energía y finalmente se detiene cayendo al suelo.

De un modo similar, la energía potencial almacenada en los alimentos que consumes (en

forma de energía química) es convertida en energía cinética por los músculos de tu

brazo cuando jalas la liga de tu resortera.

La ciencia que estudia a la energía y las transformaciones que sufre se llama

Termodinámica, proviene de los vocablos griegos termo, que significa "calor" y dinamis,

que significa "fuerza-movimiento”. La energía puede estudiarse a través de su

interacción con dos tipos de sistemas: El sistema cerrado, que no puede intercambiar



materia, pero si energía con su alrededor: como nuestro planeta, y el sistema abierto,

que si puede intercambiar materia y energía con su medio: por ejemplo, un automóvil;

cabe mencionar que todos los seres vivos (incluyendo a las células) funcionamos como

sistemas abiertos.

Existen dos unidades de medida con las que se puede expresar o medir la energía:

La caloría (cal) que es la cantidad de energía que se necesita para elevar un grado

Celsius la temperatura de un gramo de agua pura, desde 14,5 °C a 15,5 °C, a una

atmósfera de presión. Ésta es principalmente una unidad de calor, en sistemas

biológicos no se utiliza con frecuencia ya que por lo general las células no utilizan el calor

como energía para realizar sus funciones; el calor es un producto celular de la

transformación de energía, sin embargo se utiliza el término caloría o kilocaloría para

describir el potencial energético de los alimentos y es usada comúnmente por los

nutriólogos; una caloría equivale a 4.148 Joules.

El joule (J) es la segunda unidad, que nos permite medir energía, trabajo y calor; tiene

muchas formas de expresarse, por ejemplo un joule equivale a 0.2390 Cal.

Para poder estudiar y entender a la energía y sus cambios nos valemos de las dos

primeras leyes de la termodinámica.

Primera ley de la termodinámica:

Esta ley postula que la energía no se crea ni se destruye, solo puede transformarse

en un tipo de energía distinto de la original. Una célula, por ejemplo, no puede crear la

energía que necesita para vivir, debe tomarla de su medio y transformarla para poder

realizar su trabajo (metabolismo). En una red trófica las plantas captan la energía

luminosa que proviene del sol y mediante la fotosíntesis la convierten en energía química

almacenada en las moléculas de azúcar que sintetiza la planta y que acumula en sus

frutos, posteriormente algún animal: por ejemplo, un mono, comerá este fruto lleno de

energía química y lo transformará en energía cinética para poder mover sus músculos y

en calor.

En este ejemplo, solo una parte de la energía proveniente del rayo de sol fue

transformada en azucares por la planta mediante la fotosíntesis, y solo una parte de la

energía química del azúcar es transformada en energía cinética por el músculo del mono

que consumió la fruta, el resto de la energía se transformó en calor que no puede ser

usado por un ser vivo para realizar trabajo; este calor se transfiere al medio cumpliéndose

la primera ley “la energía no se crea ni se destruye, solo puede transformarse.



En nuestra vida diaria encontramos muchos ejemplos de transformación de energía: La

energía cinética del agua corriente de un gran rio se convierte en energía eléctrica

mediante un alternador y se conduce a través de la red eléctrica hasta nuestro hogar y al

encender el foco de tu habitación esta energía eléctrica se transforma en energía

luminosa y calor.

Segunda ley de la termodinámica: “entropía”

La segunda ley de la termodinámica puede abordarse como sigue: cuando la energía es

convertida de una forma en otra parte de esta energía utilizable, es decir, la energía

disponible para realizar algún trabajo, se degrada a una forma menos útil; el calor, que

se dispersa a los alrededores del sistema. Como resultado, la cantidad de energía útil

disponible para realizar un trabajo va disminuyendo a lo largo del tiempo conforme se va

transformando.

Es importante comprender que la segunda ley de la termodinámica es consistente con la

primera ley, en otras palabras, la cantidad total de energía en el universo no disminuye

con el tiempo, sin embargo, la energía disponible para realizar trabajo se degrada en

energías menos utilizables con el tiempo; esta energía es más difusa o desorganizada.

La Entropía (S) es la unidad de medida de este desorden o aleatoriedad; la energía útil

es más organizada y tiene menos entropía, mientras que la energía desorganizada como

el calor tiene una alta entropía.

La entropía total del universo está en constante aumento en todos los procesos

naturales, de tal suerte que al paso del tiempo, billones de años a partir de ahora toda la

energía habrá sido transformada en calor y se distribuirá uniformemente por el universo.

Si esto ocurre, el universo dejará de moverse porque todo tendrá la misma temperatura

y no habrá forma de realizar trabajo porque no es posible utilizar el calor como energía

para realizar trabajo

Otra forma de explicar la segunda ley es que la entropía, o desorden, en un sistema

cerrado está presente de manera natural como parte inherente del sistema, ms que ser

causada por alguna influencia externa.

Como resultado de la segunda ley, ningún proceso en que se involucra la conversión de

energía es 100% eficiente, ya que como se ha explicado parte de la energía se dispersa

como calor contribuyendo al incremento de la entropía. Por ejemplo, el motor de un

automóvil, que convierte la energía química de la gasolina en energía mecánica tiene una

eficiencia del 20-30%, esto es; solo este rango de la energía es convertida en movimiento,

el resto se dispersa como calor. Las células tienen una eficiencia promedio del 40%.

Una célula, como sistema, para poder sobrevivir necesita mantenerse en un estado



ordenado y por lo que parecería que viola esta segunda ley al resistirse al desorden.

Esto puede explicarse porque la célula no es un sistema aislado(como lo marca la

primera ley), puede tomar energía de su entorno para generar su propio alimento y usar

la energía contenida en este por medio de reacciones químicas para mantener el orden

dentro de sí y mantener su estructura en un estado ordenado , en estas reacciones,

parte de esta energía será transformada en calor( primera ley), este calor incrementará

el movimiento de las moléculas del sistema y se transmitirá hacia el ambiente

extracelular desordenándolo, de tal suerte que la entropía total de la célula y el de su

alrededor incrementa, como lo demanda la segunda ley de la termodinámica(Alberts,

2002).

Análisis termodinámico de una

célula.

ALBERTS, B. et al. 2002

Molecular Biology of the Cell

Para entender mejor este proceso, analicemos el siguiente ejemplo: En todo proceso

termodinámico, la transformación de energía genera calor que momentáneamente

calienta el sistema y se enfría nuevamente ya que el calor es transmitido al exterior.

Cuando pones a funcionar un automóvil la combustión de la gasolina lo calienta bastante

incrementando su entropía, sin embargo el motor no permanece caliente porque cuando

lo apagas este calor es transmitido al aire que rodea el motor, el aire absorbe el calor y lo

transporta enfriando el motor nuevamente llegando a su nivel máximo de entropía.

En un sistema biológico como nuestro cuerpo, el mantener el calor es importante, de

acuerdo a la primera ley de la termodinámica nuestro cuerpo transforma a los alimentos

en energía y calor, nosotros necesitamos mantener una temperatura constante de

alrededor de 36 °C para poder funcionar de manera óptima, si fuéramos un sistema

cerrado, al terminar de digerir el alimento nos enfriaríamos por debajo de esta

temperatura comprometiendo nuestra vida. Sin embargo mantenemos nuestra

temperatura corporal yendo en contra de la entropía quemando todas nuestras reservas

para generar calor y mantener nuestra temperatura constante. En apariencia estamos

yendo en contra de la entropía al impedir que nuestro cuerpo se enfríe, sin embargo el

aire que nos rodea se calienta con el calor que emana de nuestro cuerpo, al calentarse el

aire incrementa su entropía cumpliéndose así ambas leyes de la termodinámica



1.1.2. Organización

La vida está organizada en niveles jerárquicos ordenados de menor a mayor nivel de

complejidad donde cada nivel se construye a partir del nivel anterior. El primer nivel es el

sub atómico compuesto por las partículas que forman un átomo como protones,

neutrones y electrones (entre muchas otras) estas partículas elementales se organizan

para formar el siguiente nivel, el atómico, donde un átomo se define como la mínima

expresión de un elemento que conserva las características de este, por ejemplo, un

átomo de oro tiene las mismas propiedades que una tonelada de oro.

Los átomos se ordenan en un nivel superior para formar moléculas, que son la

combinación de átomos diferentes para dar origen a compuestos y moléculas: la sal de

mesa, formada por un átomo de Sodio más uno de cloro forman el cloruro de sodio

(NaCl), la unión de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno para formar el

hidróxido de hidrógeno, compuesto que conocemos como agua (H-OH). Las moléculas a

pesar de estar formadas por elementos químicos como los compuestos se diferencian de

ellos en que las moléculas son orgánicas, las moléculas orgánicas contienen carbono

(C). El alcohol que compramos en la farmacia está compuesto por un átomo de carbono,

cuatro de hidrógeno y un átomo de oxígeno. (CH3OH), el vinagre de cocina (CH3COO-)

también tiene carbono, existen moléculas que están directamente relacionadas con la

aparición y mantenimiento de la vida, a estas moléculas se les conoce como

biomoléculas: Carbohidratos o azúcares, lípidos o grasas, proteínas y ácidos nucléicos

ADN y ARN.

Azucar de mesa (Lodish, 2004).

Ácido linoléico (membranas celulares)

(Lodish, 2004).

Moléculas distintas se ordenan para formar organelos, donde un organelo es una

Estructura de la doble

hélice del ADN (Levin,

2004).

Grupo hemo de la hemoglobina,

proteína wue transporta oxígeno en la

sangre (Lodish 2004).



estructura celular que desempeña una función específica (el organelo encargado de

generar la energía para el funcionamiento de una célula eucarionte es la “mitocondria”),

Los organelos en su conjunto forman una célula que es la unidad de vida más pequeña.

Este es el nivel de organización que estudia la biología celular (sin embargo estos

niveles continúan en complejidad ya que las células forman tejidos, los tejidos órganos,

los órganos sistemas y los sistemas organismos).

Ejemplo: Yo quiero construir una casa de adobe. Las partículas subatómicas serían los

miles de granitos de arcilla que mezclo con agua para formar el adobe que serían mis

átomos de construcción. Al ampliar los adobes obtengo paredes que serían análogas a

moléculas, las paredes formarían cuartos que serían como los organelos; un organelo

baño, otro organelo recámara, un organelo cocina, un organelo cuarto de TV; Y el

conjunto recámaras organelos formarían mi casa, que sería la célula, muchas casas

formarían una cuadra que sería como un tejido, muchas cuadras formarían un órgano

que sería una colonia y muchas colonias formarían a un organismo multicelular que sería

una Ciudad.

Niveles de organización de la materia. Extraído de: Audresirk, T. et. Al, 1998. BIOLOGÍA, la vida en la tierra.

Actividad 1. ¿Qué es la vida?

Esta actividad aborda el tema de la Vida y la íntima relación que ésta tiene con la

energía y con el degradamiento del orden de los sistemas –de cualquier sistema tanto

físico como biológico- lo cual se esclarece con ayuda del concepto de entropía, todo

esto te permitirá profundizar y afinar tu punto de vista.

Para comenzar, elabora un documento de texto que contenga un ensayo sobre la vida

desde distintas perspectivas científicas con los siguientes elementos:



1. Una extensión por lo menos de una cuartilla.

2. Que incluya nombre del tema (original), introducción, desarrollo, conclusiones;

bibliografía y ligas de web consultadas.

3. Tipo de letra Arial 11, interlineado 1.15.

Nota 1: Si necesitas orientación para realizar tu trabajo, puedes consultar a tu

Facilitador(a).

Nota 2: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia

de contenidos, ya que tu Facilitador(a) podrá detectar esta situación sin dificultad y,

además, tu formación exige que desde esta etapa todo producto o tarea que reportes sea

totalmente original y propio de tu iniciativa y creatividad; para que en lo sucesivo esta

actitud se proyecte directamente en tu práctica profesional.

1.1.3. Homeostasis

Tomando en cuenta que la energía no se crea ni se destruye, si no que se transforma y

que todos los sistemas tienden al desorden o entropía (primera y segunda ley de la

termodinámica), un sistema con un nivel de organización como la célula no se mantiene

ordenado fácilmente, precisamente por efecto de la entropía. Para que una célula

continúe con vida y funcionando óptimamente debe mantener sus condiciones celulares

constantes (su metabolismo en balance), este proceso se conoce como “homeostasis”

que significa equilibrio, permanecer sin cambio. La célula mantiene la homeostasis

por medio de su metabolismo consumiendo toda su energía en este proceso en el

entendido de la pérdida de la homeostasis significa la muerte como máximo grado

irreversible de entropía.

A nivel celular la homeostasis contrarresta el efecto caótico que la entropía ejerce sobre

la célula. Un ejemplo sencillo por el cual la célula mantiene su homeostasis es regulando

la presión de su interior en respuesta a los cambios en su exterior, este proceso se

conoce como regulación de la presión osmótica. Osmosis se refiere al movimiento de un

disolvente (en sistemas celulares el disolvente es el agua a través de una membrana

semipermeable). Dentro de la célula la concentración de sus iones en solución (por

ejemplo Na y Cl) tiende a ser constante, cuando la concentración de iones en el exterior

de la célula es igual a la del interior se dice que es una solución isotónica, que tiene la

misma concentración con respecto a la célula. Cuando la concentración de iones en el

exterior es menor que la de la célula, estamos hablando de una solución hipotónica con

respecto a la célula y si es mayor se dice que es hipertónica. La célula responde de

manera diferente si entra en contacto con una solución hipo o hipertónica.



(a) Cuando la célula es puesta

en una solución isotónica el

agua puede pasar a través de

la membrana hacia adentro y

hacia afuera, de tal forma que

el movimiento neto es cero.

(b) Si está en una solución

hipertónica el agua se mueve

fuera de la célula para tratar

de diluir la concentración

iónica e igualarla a la de su

interior

(c) Si la solución es hipotónica,

el agua se mueve dentro de

la célula para diluir la

concentración iónica dentro

de esta e igualar la

concentración del exterior

(Solomon 2009).

1.1.4. Reproducción

La reproducción, en términos de biología celular es la generación de dos células

idénticas a la célula que le dio origen, para esto, la célula debe duplicar todo su

contenido (organelos, material genético, membranas) para asegurarse de que cada

célula hija cuente con todos los elementos necesarios para continuar con su vida

conservando las características del tipo celular que le dio origen.

Las células procariontes, como las bacterias, cuentan con dos mecanismos de

reproducción

1) Asexual

Fisión binaria: La bacteria se divide en dos células similares, primero duplica su AND

circular, posteriormente forma una pared en su eje transversal que va creciendo y

eventualmente divide a la bacteria formado dos nuevas bacterias cada una con una copia

de ADN circular idéntico a la célula que les dio origen. Este proceso es muy rápido,

algunas especies se dividen cada 20 minutos de tal suerte que si nada interfiere, una sola

bacteria puede dar origen a una colonia de alrededor de un billón de bacterias en un

periodo de 10 horas



Gemación: En este mecanismo la bacteria que

puede ser también una levadura, genera una

pequeña protuberancia o “gema” en su membrana,

que conforme crece se va separando de la célula

original conteniendo dentro de si, una copia idéntica

del material genético

de la célula madre.

Levadura en gemación (Alberts, 2002).

2) Sexual

El término sexual involucra la combinación de gametos como óvulos y espermatozoides,

las bacterias no tienen gametos, pero si intercambian porciones de su material genético

por lo que para fines didácticos a este tipo de reproducción se le conoce como sexual

Transformación: Una bacteria libera al exterior fragmentos de su ADN (principalmente

por lisis o rompimiento) y son tomados por otra bacteria, este nuevo material genético

enriquece al que la bacteria ya tenía confiriéndole nuevas características, un ejemplo de

ellos es la resistencia a antibióticos, en las moléculas de ADN que la bacteria absorbe pot

transformación está codificada la información para sintetizar enzimas que degradan a los

antibióticos principalmente. Esta información que la bacteria antes no tenía, ahora pasa a

ser parte de su genoma y la heredará a sus células hijas.



Extradida de: Albrets, B. 2002. Biología molecular de la célula. Ediciones Omega. Barcelona, España. Cap 6, figura

6,80

Transformación bacteriana, una bacteria sufre lisis y libera su

ADN al medio que es captado por otra bacteria

transformándose, en la transducción un virus inyecta su propio

material genético a la célula y en la conjugación dos bacterias

de las mismas características intercambian material genético

en un proceso análogo a la reproducción sexual, conocido

como conjugación. Rev. Otorrinolaringol. Cir. Cabeza Cuello

2009; 69:185-192



Microscopía electrónica de un fago infectando a una célula Vegetal (Alberts, 2002).

Transducción: En este proceso, los virus conocidos como

“fagos” durante el proceso de infección inyectan su material

genético en la bacteria en forma de cromosoma circular, el

ADN bacteriano absorbe este cromosoma viral haciéndolo

parte de su genoma adquiriendo nueva información genética

que se replica conforme la bacteria se divide (vía lisogénica

donde la bacteria sobrevive), cuando la bacteria se ve

sometida a estrés, los genes del fago lambda se activan,

iniciando la producción de nuevos virus dentro de la bacteria

infectada. Cuando estos virus ya están formados salen de la

bacteria matándola quedando libres para infectar a otras

células. Estos nuevos virus ahora tienen una nueva mezcla

de ADN viral-bacteriano producto de la transducción que

combinarán de

Nuevo cuando infecten a una nueva bacteria. Un claro ejemplo es la infección de la

bacteria Eschlerichia Coli por el bacteriófago lambda.

Conjugación: En este proceso, dos bacterias de diferente estirpe se unen mediante una

estructura que funciona como puente entre ellas, una parte del material genético (que por

lo general es un plásmido producto de la infección de un virus

como en la transducción, Por plásmido se define al ADN circular

de los virus, es el material genético que inyectan a la célula que

va a infectar) es duplicado y transferido hacia la otra bacteria,

con lo que adquiere nueva información genética. En contraste

con los proceso de transformación t transducción, este proceso

requiere contacto estrecho entre las dos bacterias involucradas.

La bacteria Eschlerichia Coli recurre con frecuencia a este

proceso, existen cepas (colonias bacterianas con el mismo

origen, por lo general son clones) que fungen como

donadoras de material genético, a estas se les conoce como

“machos” mientras que a las cepas que preferentemente

reciben el material genético se les conoce como “hembras”

aunque esta clasificación es meramente descriptiva, ya que las bacterias no tienen sexo.

Reproducción de las células eucariontes:

Eucarionte significa “núcleo verdadero” este término se emplea para definir a las células

más evolucionadas que presentan una estructura membranosa llamada núcleo, organelo

donde se almacena el material genético además del núcleo presentan otros organelos

como mitocondrias, cloroplastos (en plantas), retículo endoplásmico, aparato de golgi,

etc., que también son estructuras membranosas que tienen una función específica en la

E. Coli en conjugación, microscopía electrónica de transmisión: Sciencephotolibrary.com



célula. Las bacterias se definen como células procariontes (anteriores al núcleo) y no

presentan núcleo ni organelos, por lo que se les considera como células menos

especializadas o evolucionadas.

Las células eucariontes forman a todos los seres vivos, desde hongos y protozoarios

como las amibas, plantas, animales y al hombre.

La estrategia de reproducción de las células eucariontes se conoce como Mitosis o

división celular; cuando una célula eucarionte se va a dividir, primero debe duplicar todo

su material genético y ordenarlo en cromosomas, además del ADN también debe duplicar

sus organelos; cuando ha terminado de duplicarse la célula se divide por medio de la

mitosis que es un proceso que se asegura de repartir entre las dos células hijas que se

van a formar una copia completa del material genético que se duplicó previamente junto

con aproximadamente la misma cantidad de organelos para que ambas compartan las

mismas características de su célula madre. (Este proceso se abordará extensamente en

el apartado de ciclo celular).

1.1.5. Crecimiento

En sentido biológico, crecer implica el incremento en talla de un ser vivo (desde una

célula hasta cualquier organismo pluricelular como un elefante), también puede implicar

un incremento en el número de células que lo conforman o ambas. El crecimiento puede

apreciarse como aumento en talla como parte del desarrollo de un organismo, En una

colonia bacteriana, por ejemplo, el crecimiento implica incremento en el número

poblacional. A nivel celular, una célula debe alcanzar un tamaño adecuado que le

permita realizar sus funciones correctamente.

1.1.6. Evolución

Hablar de evolución desde la óptica de la biología celular resulta complicado, ya que

básicamente la teoría de la evolución explica los cambios secuenciales que sufre una

especia a lo largo del tiempo. Para que exista evolución debe presentarse un cambio, el

cambio implica incremento de la entropía, fenómeno que es contrarrestado por el

metabolismo celular para asegurar su continuidad, sin embargo existen algunos ejemplos

con los cuales se puede abordar la evolución e biología celular.

Existen teorías que postulan que las células eucariontes provienen de una célula

eucarionte primaria, está célula tomó la estrategia de ir incorporando dentro de sí misma a

otras células con características y metabolismo diferentes, realizando un trabajo de

equipo donde cada célula aportaba algo al conjunto y también recibía algo a cambio como

un trabajo en equipo, vivían en conjunto y se reproducían sincrónicamente, con el paso



del tiempo cada una de estas células se especializó y dio origen a los organelos que

conocemos hoy en día formando a la célula eucarionte, este proceso podría considerarse

como evolutivo. Una posible evidencia de esto es que algunos organelos como la

mitocondria y los cloroplastos conservan su propio ADN circular semejante a las

bacterias.

1.1.7. Movimiento

Para que un sistema pueda existir necesita energía, la energía implica movimiento e

incremento de la entropía como mecanismos inherentes a su existencia. En el universo

todo está relacionado con un proceso dinámico desde el movimiento estelar hasta los

procesos dinámicos de una célula. El metabolismo tanto celular como de un organismo

pluricelular implica movimiento, el que un organismo se desplace para conseguir su

alimento, emprender una migración, perpetuar su especie implica movimiento.

A nivel celular, la membrana plasmática y los organelos están en constante movimiento

sintetizando y transportando miles de sustancias, esto se replica también a nivel atómico.

Los seres vivos, se mueven conforme interactúan con su medio, como en todo sistema,

las moléculas contenidas dentro de una célula están en permanente movimiento como

fruto de la entropía generada en el sistema celular, este movimiento es necesario para dar

continuidad al flujo de energía, para dar continuidad a la vida, en el sentido de que la

ausencia de movimiento indica la ausencia de energía y la ausencia de energía conduce a

la muerte del sistema y la muerte es, para un ser vivo, el máximo grado de entropía, que

es en este punto irreversible, como lo dictan las leyes de la termodinámica.

Actividad 2. De chile, mole y pozole

En esta actividad leerás el artículo: Animales transgénicos: usos y limitaciones en la

medicina del siglo XXI, Arch Argent Pediatre 2010, 108(4):343-349, que puedes

descargar desde el aula; el cual te servirá de detonador para entablar una charla en el

foro que lleva el nombre de esta actividad.

Una vez que hayas leído el artículo dirígete al foro y participa a partir de las preguntas

que se te plantean.

De esta forma se llevará a cabo un trabajo colaborativo que te hará incursionar en el

tema particular de transgénicos y su relación con los sistemas celulares de los seres

vivos, con el que podrás manifestar el dominio del tema en caracterización de un

sistema celular, y las posibilidades de intervención en el mismo.



Cortes de corcho de Hooke

Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia de

contenidos, el facilitador puede detectar esta situación sin dificultad; tu formación exige

que desde esta etapa todo producto o tarea que reportes sea totalmente original y

propio de tu iniciativa y creatividad; para que en lo sucesivo esta actitud se proyecte

directamente en tu práctica profesional.

1.2. Célula

La célula es la unidad estructural y funcional de la vida, existen muchas teorías que

intentan explicar su origen, su evolución y su variedad morfológica y funcional que se

refleja en la gran diversidad de seres vivos que podemos apreciar. Este tema tiene la

finalidad de abordar las teorías sobre el origen celular como preámbulo para comprender

las diferencias entre los dos grandes tipos celulares que podemos estudiar hoy en día: las

células procariontes; las bacterias como las primeras células en aparecer; y a las células

eucariontes; con una estructura y nivel de organización más compleja y responsable de la

diversidad de organismos. Analizaremos la anatomía celular, sus niveles de organización,

la relación estructura-función – Metabolismo para comprender mejor el funcionamiento

celular como parte esencial de los procesos biotecnológicos. Así mismo, se estudiará a

los virus desde el punto de vista estructural y funcional como organismos con estrategias

diferentes a las celulares, así como la infuencia que tienen estos en los procesos

celulares.

1.2.1. Teoría celular

En el año de 1665, ya existían los microscopios en su

expresión más rudimentaria, básicamente eran

instrumentos compuestos por lentes semejantes a los de

las lupas con poder de aumento muy limitado. Por esas

fechas y con un instrumento de este tipo, Robert Hooke

realizó observaciones de fragmentos de corcho (que es la

corteza seca del árbol de alcornoque) Hooke detectó

pequeñas celdillas en la estructura del corcho,

posteriormente realizó observaciones en cortes de otras

plantas observando “celdillas” parecidas llenas de jugos.

Posteriormente en 1673 Anton Van Leewenhoek Realizó

observaciones hechas con microscopios más potentes que

el mismo fabricaba tallando a mano sus lentes observando otros tipos celulares como

glóbulos rojos, espermatozoides y microorganismos que vivían en aguas estancadas que

describió como animáculos. Los años pasaron y los microscopios se mejoraron a partir de

los modelos construidos por Leewenhoek. Alrededor de 1830 Theodor Schwann observó

que el cartílago contenía células semejantes a las descritas en las plantas, después de



Imagen de un microscopio electrónico

de barrido de Paramecium (protozoario)

un organismo unicelular, se puede

apreciar su membrana, y los cilios con

los que genera su movimiento

realizar sus observaciones postuló su teoría, catalogando a las

células como las partes elementales tanto de plantas como de

animales, más adelante, a mediados de 1800 Mattias Schleiden

postula que los procesos vitales de células deben formar los

fundamentos básicos absolutamente indispensables de la vida, en

línea con este pensamiento, Rudolf Virchow escribió que cada

animal es la suma de sus unidades vitales, las células y que estas

células provienen de otras células.

Conjuntando las ideas de estos investigadores se formó la “Teoría

celular”, que tiene tres postulados

1) Los organismos están formados por una o más

células

2) Los organismos vivos más pequeños son células

únicas (unicelulares), además, las células son las

unidades funcionales de los organismos multicelulares

3) Todas las células provienen de células preexistentes.

1.2.2. Características estructurales

Los seres humanos estamos formados por varios sistemas que nos ayudan a cumplir con

nuestras funciones vitales, estos sistemas a su vez están formados por órganos y los

órganos por células, de tal forma que la vida de un ser humano puede definirse como la

interacción entre estos niveles de organización.

Por ejemplo, El esqueleto, que está formado por los huesos (y los huesos por osteocitos)

nos brinda soporte, resistencia, y resguarda nuestros órganos vitales, este sistema está

relacionado con el sistema muscular(formado por miocitos) que es el que permite nuestro

movimiento y la capacidad para realizar trabajo, el sistema digestivo, formado por los

dientes, lengua, esófago, estómago e intestinos es el encargado de asimilar el alimento

que consumimos, el sistema respiratorio formado por los pulmones, bronquios, tráquea y

nariz nos permite ingresar oxígeno vital para nuestro metabolismo y expulsar el dióxido

de carbono que producimos, El sistema circulatorio formado por el corazón, venas y

arterias y la sangre nos permite transportar nutrientes hacia las células y deshechos del

metabolismo hacia el sistema digestivo para su excreción y todos estos sistemas están

regulados por el sistema nervioso central, formado por el cerebro, médula espinal y

nervios, por mencionar algunos de nuestros sistemas.



Corte ultra fino de una célula apical de la raíz de una gramínea (vegetal) Se observan sus organelos,

extraído de Alberts (2002).

Haciendo una analogía, una célula ya sea animal o vegetal tiene un nivel de organización

parecido al de nuestro cuerpo, cuenta con un esqueleto que le da soporte, estructuras

que se encargan de asimilar su alimento, generar su energía y respirar, una membrana,

que sería análoga de la piel, y un sistema coordinador de todas sus funciones por

mencionar algunos. Estas estructuras se conocen como organelos y se describirán en el

siguiente cuadro.

Membrana plasmática:

¿Te has dado cuenta que no se puede mezclar el agua con el aceite? En tu casa si lo

deseas puedes hacer este pequeño experimento, en un frasco con tapa pequeño, agrega

un poco de agua, la cantidad que tu quieras, después agrega un poco de aceite de

cocina, tapa el frasco y agita vigorosamente por al menos diez segundos, y observa lo

que pasa. Notarás que aparentemente ambas sustancias se mezclaron pero en cuanto

dejes de agitar el frasco y la entropía que tú ingresaste al sistema con la agitación

disminuya apreciarás que comienzan a formarse pequeñas burbujas de aceite que

parecen tener agua dentro de sí, estas estructuras se llaman micelas. Acabas de crear

membranas artificiales iguales a las de cada célula de tu cuerpo.

El agua y el aceite no se mezclan principalmente por su naturaleza química, el aceite es

Hidrofóbico y tiene polaridad diferente a la del agua.

Hidrofóbico: que no es afín al agua, lo contrario de Hidrofóbico es hidrofílico, el azúcar, la

sal, el vinagre si pueden mezclarse con el agua porque son hidrofílicos

Polar: las cargas de una molécula están organizadas en un polos, positivo sin electrones

y uno negativo con electrones igual que un imán. El aceite es no polar, que quiere decir

que sus cargas no están ordenadas en polos, si no que se distribuyen por toda la

molécula, el agua es una molécula polar, de hecho es de las moléculas más polares que

existen, hay una regla que dice que lo polar solo se mezcla con lo polar, el aceite es no



En este cuadro se puede apreciar la estructura de un

fosfolípido y como estas moléculas forman micelas al

interactuar con el agua. También se puede apreciar la

estructura de bicapa con las cabezas polares orientadas

hacia el agua y las colas no plorares en el centro de la

bicapa. (Alberts,2002)

polar y el agua polar, por eso no se mezclan y es precisamente esta característica lo que

permite que se formen y existan las membranas

La membrana plasmática (membrana

celular) es una estructura formada

principalmente por colesterol y

lípidos, los lípidos que forman a la

membrana se llaman fosfolípidos, que

son ácidos grasos o aceites, tienen

una cabeza polar y dos colas no

polares. Para formar la membrana

celular estos fosfolípidos se unen

formando una bicapa, con las cabezas

hidrofílicas organizadas hacia el agua

y las colas hidrofóbicas escondidas

del agua en el centro de la bicapa.

Esto se debe a que el aceite no puede

diluirse en agua, porque es una

molécula hidrofóbica.

La membrana celualr es una bicapa, esta bicapa tiene embebidas dentro de si proteínas

escenciales para el funcionamiento de la célula, se clasifican como sigue:.

a) algunas proteínas funcionan como poros o canales que permiten pasar agua,

electrolitos y otras sustancias.

b) receptores de membrana, que son moléculas por

las cuales la célula recibe mensajes químicos

provenientes de otras células. Un ejemplo de este

tipo de proteínas son las que conforman el complejo

mayor de histocompatibilidad, estas proteínas

funcionan como una huella digital, esta huella es

única para cada individuo y todas sus células la

expresan de tal modo que le permite diferenciar al

sistema inmune entre las células del propio cuerpo

de las que no lo son, de esta manera si una célula

presenta estas proteínas el sistema inmune sabe

que son propias y no las elimina, pero si se

encuentra con una célula que expresa una proteína

diferente como en el caso de un trasplante de

órganos o por una infección el sistema inmune la elimina.



c) Otras proteínas con diferentes actividades metabólicas.

Estas proteínas y los

fosfolípidos de la

membrana, no están

estáticos, se dice que

están en una

estructura de mosaico

fluido, donde todo se

mueve hacia el lugar

donde se necesite,

haciendo a la

membrana una

estructura sumamente

dinámica

En esta imagen se puede apreciar la estructura de la membrana, en forma de bicapa con

las cabezas polares orientadas hacia donde hay agua, se aprecian también la estructura

de los fosfolípidos y la presencia de diferentes proteínas de membrana. Todas las

membranas de células procariontes y eucariontes tienen esta estructura en su

membrana, asi mismo, los organelos presentes en las células eucariontes(retículo

endoplásmico Liso, retículo endopásmico rugoso, aparato de golgi, mitocondria, núcleo,

peroxisomas y lisosomas), también son estructuras de doble membrana cuya

conformación es exactamente igual a la que aquí se muestra (Solomon, 2008)

El núcleo celular es el cerebro de la célula, es una

estructura de doble membrana que en su interior

contiene el material genético ADN, la membrana del

núcleo no es continua, tiene poros por los cuales

entran y salen moléculas escenciales para los

procesos nucleares como proteínas y ARN. Dentro

del nucleo se puede apreciar otra estructura conocida

como nucléolo, es un acomodo especial del ADN,

ARN sibosomal y proteínas.

Micrografía electrónica de barrido de una célula de cáncer cervical humana. En beige se aprecia el núcleo

que contiene el material genético (no mostrado) en la parte exterior de la membrana se pueden apreciar las

diferentes proteínas y moléculas que están presentes en la cara externa de la membrana.

Sciencephotolibrary.com



El aparato de golgi forma parte de lo que sería el

sistema digestivo de la célula. Es un conjunto de

sacos membranosos apilados unos sobre otros. Su

principal función es la síntesis de membrana

plasmática cuando le célula necesita repararse o

dividirse. Es un centro de empaquetamiento,

clasificación y envío de materiales desde el núcleo

hacia la membrana, y desde la membrana hacia el

núcleo. Todo lo que la célula produce, necesita o

deshecha es transferido al aparato de golgi donde es

clasificado, modificado y empaquetado en vesículas

para su distribución de acuerdo a su destino.

El retículo endoplásmico liso (estructuras alargadas

teñidas de amarillo) también forma parte del sistema

digestivo de la célula, una de sus funciones

principales es sintetizar y transportar los lípidos y

colesterol necesarios para construir la membrana

celular y la membrana de todos los organelos.

Las estructuras teñidas de rojo son lisosomas. Que

son organelos de doble membrana que en su interior

tienen enzimas para degradar proteínas que han sido

dañadas o necesitan recambiarse, el material

degradado dentro de los lisosomas es transportado al

aparato de golgi donde se seleccionan los elementos

que pueden reciclarse y los que se desechan.

Retículo endoplásmico rugoso (RER): al igual que el

retículo endoplásmico liso, es una red de

estructuras membranosas, la diferencia entre

ambos es que el retículo endoplásmico rugoso

cuenta con unas estructuras ancladas a su

membrana conocidas como ribosomas. En los

ribosomas se lleva a cabo la síntesis de todas las

proteínas de la célula. Una vez sintetizadas; las

proteínas son internalizadas al RER donde son

modificadas y acondicionadas para que puedan

funcionar correctamente, posteriormente son

transportadas al aparato de Golgi para su

empaquetamiento y distribución.

Micrografía de transmisión electrónica

del aparato de golgi de una célula

eucarionte. sciencephotolibrary.com

Micrografía electrónica de

transmisión de célula de epitelio de

mamífero. Sciencephotolibrary.com

Micrografía electrónica de barrido de alta

resolución de retículo endoplásmico

rugoso de una célula olfatoria de

mamífero. Sciencephotolibrary.com



La mitocondria es el aparato respiratorio y el

centro generador de energía de la célula. Su

estructura es muy particular ya que tiene dos

membranas plasmáticas la primera

membrana, que es la interna está plegada en

forma de crestas, y la segunda membrana es

la exterior, esta estructura le permite tener

dos compartimentos: el que encierra la

membrana interna que se conoce como matriz

mitocondrial y un espacio intermembranal que

se forma entre la membrana interna y externa.

Esta compartamentalización es vital apra la

mitocondria ya que le permite establecer

gradientes de concentración iónica entre los espacios cuya diferencia es utilizada para

generar energía, como se explicará más detalladamente en el apartado de metabolismo.

En las plantas, algas y algunos protozoarios,

además de las mitocondrias están presentes

los cloroplastos que también funcionan como

generadores de energía. En este organelo se

lleva a cabo la fotosíntesis. El cloroplasto

también es un organelo con dos sistemas

membranosos, al igual que las mitocondrias

tienen un espacio intermembranal y una matriz

que se conoce como estroma. Dentro del

cloroplasto existen unas estructuras saculares

llamados tilacoides. Los tilacoides se apilan

como si fueran monedas formando una

estructura conocida como grana; las grana

están interconectadas pos estructuras

llamadas estroma. Dentro del cloroplasto se realiza la fotosíntesis. Existen dos fases, que

se desarrollan en compartimentos distintos:

Fase luminosa: Se realiza en la membrana de los tilacoides donde mediante la

clorofina se convierte la energía lumínica en energía química en forma de ATP

Fase oscura: Se produce en el estroma, donde se hallalal enzima RuBisCO,

responsable de la fijación del CO2 mediante el ciclo de Calvin que se discutirá en

el tema de metabolismo.

Micrografía electrónica de barrido de una

mitocondria de una neurona.


http://es.wikipedia.org/wiki/Fotos%C3%ADntesis

http://es.wikipedia.org/wiki/Fase_luminosa

http://es.wikipedia.org/wiki/Tilacoide

http://es.wikipedia.org/wiki/Fase_oscura

http://es.wikipedia.org/wiki/RuBisCO

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Calvin



En las plantas y algas, además de la membrana plasmática

está presente la pared celular, es una estructura hecha de un

polímero de carbohidratos llamado celulosa, su función es

brindar estabilidad, fuerza y sostén a los tejidos vegetales.

Las levaduras también tienen una pared celular compuesta de

un polímero de azuca, el betaglucano, las funciones de esta

estructura en la levadura son resistencia, estructura, reserva

de alimentos y metabólica al tener embebidas algunas

enzimas en ella. en la

micrografía electrónica de

transmisión (derecha) se

puede apreciar la pared

celular de una levadura teñida

de azul, las estructuras

circulares son vacuolas

(Sciencephotolibrary.com).

Las bacterias también tienen pared celular principalmente construida de peptidoglucano,

otro polímero de azucares. Esta estructura ha servido como criterio de clasificación ya

que por medio de una técnica histológica conocida como tinción

de gramm se puede identificar si una bacteria posee o no pared

celular, a las que si poseen se les conoce como Gramm

positivas y las que no presentan se conocen como gramm

negativas.

En esta micrografía electrónica de transmisión se aprecia a una

bacteria gramm positiva. E.coli dividiéndose por fisión binaria.

la sección teñida de verde es el citoplasma de la bacteria y está

rodeada por su membrana, más al exterior teñida de naranja se

aprecia la pared celular. (Sciencephotolibrary.com)

En plantas, levaduras, hongos , algas y protozoarios están presentes las vacuolas. Son

estructuras membranosas cuya principal función es la de almacén y reserva. Por

ejemplo, las plantas almacenan el almidón en vacuolas. No tienen un tamaño definido

pero son estructuras grandes, en algunos organismos la vacuola es su organelo más

evidente, conforme la célula va necesitando sus reservas la vacuola se va vaciando

disminuyendo su tamaño.

El protozoario Paramecio es un organismo unicelular que

presenta vacuolas, en esta fotografía de microscopio de luz se

aprecian las vacuolas alimenticias como estructuras circulares.



transmisión de una célula

de raíz de Maiz, se nota la

pared celular rodeando la

membrana celular.




Citoesqueleto: las células también tienen una estructura que

les brinda soporte, resistencia y movimiento, este es el

citoesqueleto, que es un conjunto de fibras; micro filamentos

y filamentos intermedios construidos de actina y microtúbulos

de tubulina. Estas estructuras forman varillas celulares que

se anclan en la cara interna de la membrana celular dándole

forma y resistencia. Estas varillas celulares también fungen

como carreteras por donde se transportan las vesículas

provenientes del aparato de golgi y la membrana celular. Estas vesículas se transportan

en dos sentidos. Desde el núcleo hacia la membrana a cargo de la cinecina (que es un

motor celular similar a un camión de carga donde se transporta la vesícula) y desde la

membrana hacia el núcleo por medio de la dineina, otro motor celular transportador de

vesículas. Micrografía electrónica de células de cáncer cervico uterino humanas, se

aprecian las fibras del citoesqueleto dándole forma a la célula (Sciencephotolibrary.com).

1.2.3. Características funcionales

Como lo versa la teoría celular, un órgano es el producto de las funciones que realizan

las células que lo conforman, por ejemplo, las células musculares son capaces de

contraerse y relajarse, las neuronas de transferir impulsos eléctricos, las células de

cartílago son muy flexibles, las células de la piel son capaces de resistir tensión y torsión.

Cada tipo celular adquiere funciones y capacidades diferentes gracias a un proceso de

especialización y es este proceso el que le da la función al tejido.

Tejido conectivo: La función principal de este tejido es brindar sostén e integrar los

diferentes sistemas del organismo uniendo y/o separando los diferentes tejidos que

componen los órganos y sistemas y se divide en:

Tejido adiposo: formado por adipocitos que son células

especializadas en almacenar grasa proveniente de los

alimentos principalmente; el tejido adiposo funciona

como barrera mecánica protegiendo a los órganos que

envuelve de golpes y daño mecánico, como aislante

térmico y también sirve como fuente de reserva de

grasa.

Adipocitos de mamífero, micrografía

electrónica de transmisión.


http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_adiposo



Tejido cartilaginoso: Este tejido se encarga de brindar

soporte estructural y elasticidad a los tejidos que conecta.

Cuando está presente en los huesos los mantiene unidos en

las articulaciones. También proporciona resistencia a las

fuerzas de compresión a las que se someten las

articulaciones. En la nariz, pabellón auditivo y en las

estructuras del sistema respiratorio sirve principalmente

como soporte estructural. La célula que forma el cartílago se

llama condrocito. Esta célula altamente especializada se

encarga de sintetizar los componentes que le dan sus

características elásticas y resistentes al cartílago: elastina,

colágeno que le brindan resistencia y elasticidad y los

proteoglicanos funcionan como una esponja que retiene

agua y electrolitos formando un colchón hidráulico para

resistir las fuerzas de compresión, algo similar a los

amortiguadores de un automóvil.

Tejido óseo: conocido

como hueso, es la principal estructura de sostén y

soporte del cuerpo de los vertebrados, también brinda

protección para los órganos vitales y puede funcionar

como reserva de calcio. El hueso está formado

principalmente por agua, fosfato de calcio, carbonato

de calcio y proteínas como el colágeno. El hueso

primario es principalmente cartílago, conforme se va

mineralizando adquiere su dureza característica. La

célula que sintetiza el hueso es el osteocito que se

encarga de la regeneración del tejido ósea, mientras que el osteoclasto se encarga de su

remoción. Ambos procesos de regeneración o construcción y remoción siempre están

presentes de manera normal en el hueso

Tejido hematopoyético: La hematopoyesis es el proceso por el

cual se producen las células sanguíneas: eritrocitos y las del

sistema inmune (linfocitos, macrófagos, polimorfo nucleares,

plaquetas, etc.) Las células hematopoyéticas derivan de las

células de la médula ósea que conforme se van diferenciando

dan lugar al tejido hematopoyético y al tejido óseo. La función del

tejido hematopoyético es transportar nutrientes, proteínas,

oxígeno y mensajeros químicos entre las células,

también se encarga de transportar los desechos


barrido de un condrocito de

tráquea. Se aprecia el

condrocito propiamente dicho

en amarillo rodeado por su

matriz extracelular donde se

aprecian las fibras de

colágeno.

Sciencephotolibrary.com.

Micrografía electrónica de un

osteocito de fémur.


Micrografía electrónica de sangre humana,

se aprecian los glóbulos rojos, linfocitos y

plaquetas. Sciencephotolibrary.com

http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_cartilaginoso

http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_%C3%B3seo

http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_hematopoy%C3%A9tico



del metabolismo celular para su eliminación, otra función es la respuesta inmune a cargo

de las células blancas de la sangre.

Las plantas también tienen tejidos que les brindan sostén, protección, resistencia y una

via de comunicación y transporte entre diferentes partes de su anatomía. Se divide de la

siguiente forma:

Parénquima: Tejido vivo y capaz de dividirse, es el tejido responsable del crecimiento de

las plantas, dentro de sus funciones se encuentran la fotosíntesis, reserva de nutrientes y

secreción de metabolitos.

Colénquima: Tejido vivo cuya principal función es el sostén y soporte de las estructuras en

crecimiento, sus células son alargadas y tienen pared celular gruesa

Esclerénquima: Tejido muerto, su función principal es el sostén y soporte de las

estructuras que han cesado su crecimiento, sus paredes celulares son extremadamente

gruesas

El sistema vascular de las plantas está compuesto por: Xilema: que es un tejido

conductor que transporta savia bruta (agua y nutrientes absorbidos del suelo) desde las

raíces hacia todo el cuerpo de la planta. Las células del xilema son largas, de pared

celular gruesa y forman vasos conductores que recorren toda la planta, algo similar a las

arterias que transportan sangre oxigenada.

El Floema también es un tejido vascular, transporta savia desde las hojas hacia el resto

de la planta, a la sabia que corre por el floema se le conoce como savia elaborada, que

contiene principalmente metabolitos de la fotosíntesis,

nutrientes ya procesados y deshechos, semejante a las

venas.

Tejido Epitelial: El epitelio es un tejido formado por una o

varias capas de células, su función es recubrir órganos,

cavidades y conductos del cuerpo de un organismo.

Entre estos tipos de tejido se encuentran las mucosas,

el tejido vascular (venas y arterias) la piel, entre otros.

Dentro de sus funciones se destaca la protección, secreción y absorción, percepción

sensorial, excreción y transporte.

Tejido muscular: el músculo está compuesto por miocitos, que

son células contráctiles, tienen esta función gracias a la acción de

dos proteínas, actina y miocina que se contraen sobre si

utilizando la energía química en forma de ATP. El músculo se

divide en dos: músculo liso que está presente en los órganos

internos como los intestinos. Y el músculo esquelético o

Micrografía electrónica de epidermis

humana. Sciencephotolibrary.com

Fibras de músculo liso humano.


http://es.wikipedia.org/wiki/Par%C3%A9nquima

http://es.wikipedia.org/wiki/Col%C3%A9nquima

http://es.wikipedia.org/wiki/Escler%C3%A9nquima

http://es.wikipedia.org/wiki/Xilema

http://es.wikipedia.org/wiki/Floema



estriado que es el responsable de brindarle movimiento al cuerpo.

Actividad 3. Casi iguales…

En esta actividad puedes dar rienda suelta a tu creatividad y a la indagación a fondo

acerca de la estructura, funciones metabólicas y morfología de diferentes clases de

sujetos microscópicos de tal manera que será posible no sólo usar texto para describir

esquemas y estructuras, sino también imágenes y efectos que desees integrar a la

información de la tarea haciéndola más completa e interesante.

Realiza lo siguiente:

1. En un documento de texto elabora un cuadro comparativo donde se contrasten 3

diferencias metabólicas y 3 morfológicas entre una bacteria (E.coli), una alga

unicelular (Euglena) y una célula protista (Entamoeba histolýtica).

2. Apoya con imágenes el trabajo de información que realizaste.

3. Sé cuidadoso(a) con la ortografía y presentación de tu trabajo.Al finalizar,

guárdalo y envíalo a tu Facilitador(a), nómbralo de la siguiente manera:

BIC_U1_A3_XXYZ.

1.2.4. Virus

La finalidad de un agente secreto como “James Bond” es introducirse en la fortaleza del

enemigo sin ser detectado, apoderarse de sus máximos secretos, sus procesos su

maquinaria para poder destruirlo y obligarlo a hacer lo que al espía le conviene y desde

luego salir ileso. Eso es precisamente lo que hace un virus. Un virus es el paracito más

extremo, es una molécula simple, compacta, es un paquete de información capaz de

someter a su voluntad a su huésped.

Técnicamente los virus no están vivos, ya que no pueden reproducirse por sí mismos,

necesitan secuestrar la maquinaria celular de la célula que infectan para poder

reproducirse, ensamblarse y salir de la célula huésped para continuar infectando

organismos.

Su estructura es simple, cuentan con una

envoltura rígida hecha de proteínas que sirve

como cápsula protectora donde guardan su

material genético que puede ser ADN o ARN

conocida como cápside y en algunos casos están

recubiertos por una membrana similar a la

membrana de las células. Dentro de su material

genético solo se encuentran las instrucciones

Fago infectando a E.coli. micrografía

electrónica. Sciencephotolibrary.com



para construir su cápsula de proteínas, autocopiarse y ensamblarse. No hay más. Los

virus simplemente son una cápsula de proteínas con un ácido nucléico. Uno podría

pensar que algo tan simple pueda causarnos tanto daño dejándonos indefensos e incluso

conducirnos hasta la muerte, esto se debe a varias razones, la primera es que para poder

liberarse, salir de la célula que infectaron necesitan matarla, en segundo lugar su

replicación es muy rápida y exponencial, de tal suerte que una sola molécula de virus que

infecta a una sola célula tras matarla puede liberar miles de copias de si mismo capaces

de infectar al mismo tiempo a miles de células del huésped y estos miles transformarse en

millones en unos cuantos días. En ocasiones, su velocidad es tal que sobrepasa la

capacidad del sistema inmune para detenerlo en las etapas iniciales de la infección.

Además son extremadamente pequeños. Finalmente los virus tienen diferentes

estrategias para prolongar el tiempo que pasan inadvertidos para el sistema inmune del

organismo que están infectando.

Los virus están ampliamente distribuidos, pueden infectar bacterias, hongos, protozoarios,

plantas y animales.

El ciclo de vida de un virus tiene dos fases. Para poder infectar a una célula, el virus debe

ser capaz de posarse sobre ella, anclarse para poder inyectar su material genético, por lo

general utilizan los propios receptores de membrana de las células, al conocer la

estructura de los receptores, un virus puede entrar sin ser detectado por el sistema

inmune, y entre más rápido realice este proceso tiene más posibilidades de éxito. Una

vez inyectado el material genético.

comienza la etapa lisogénica o ciclo lisogénico, donde el virus tras infectar a su

huésped camufla su material genético dentro del material genético de su hospedero (la

célula u organismo al cual infecta) manteniéndose en estado de latencia, o lisogénico por

tiempo indefinido como si hibernara, cuando la célula infectada es sometida a estrés,

como algún tipo de daño, el virus despierta de su hibernación y comienza a replicarse y a

ensamblar miles de copias de si mismo dentro de su hospedero para posteriormente

liberarse matando a la célula a esta etapa se le conoce como lítica o ciclo lítico porque

implica la lisis o muerte de la célula infectada cuando el virus está recién ensamblado de

la célula pro todavía no sale de ella se le conoce como virión, un virus completo pero que

aun no es liberado, cuando sale de la célula ya se le conoce como virus.

Entre los virus de ARN, el ejemplo clásico es el del

virus del SIDA, el VIH, este es un retrovirus. Por lo

general los retrovirus están cubiertos con una

membrana similar a la de las células que van a infectar,

esto les permite pasar inadvertidos porque el sistema

inmune no los puede reconocer ya que no es capaz de

distinguir entre la membrana celular y la del virus,

cuando el retrovirus ha localizado a la célula que va a Micrografía electrónica de

transmisión de un virus VIH.




En esta imagen se describe el ciclo de infección de un bacteriófago que es un virus de ADN sobre

una bacteria, E. coli. (Lodish, 2006).

infectar fusiona su membrana con la de la célula esto permite la entrada libre de su

cápside con el ARN. Adjunta a su molécula de ARN el virus cuenta con una enzima que

se llama transcriptasa reversa que es capaz de transformar este ARN en ADN viral

activándolopara que se apodere de la maquinaria celular. Se le conoce como

transcriptasa reversa por lo siguiente:

El dogma de la biología molecular postula que:

El ADN puede duplicarse en un proceso de replicación

A partir de una molécula de ADN puede obtenerse una de ARN en un proceso de

transcripción. La información contenida en el ARN puede traducirse para construir

proteínas.

Los retrovirus van en contra del dogma central ya que a partir de su molécula de ARN

construyen una de ADN. Estas estrategias son los motivos por los que algunos

especialistas en diversas áreas de la biología ubiquen a los virus en la cumbre de la

evolución.



Representación de la infección por el virus VIH sobre un linfocito: el virus reconoce a la célula que va a infectar,

fusiona su membrana con la membrana de la célula para poder liberar su cápside. Dentro de la célula se libera la

molécula de ARN y comienza el proceso de retrotranscripción a cargo de la enzima vira transcriptasa reversa para

sintetizar una molécula de ADN a partir de otra de ARN. El ADN retrotranscrito se incorpora al genoma de la célula

infectada y se replica junto con ella. Posteriormente, a partir de esta molécula viral de ADN se sintetizan múltiples

copias de ARN y proteínas del virus para que este se ensamble, finalmente la cápside es liberada robando un

fragmento de membrana de la célula infectada para recubrirse e infectar a una nueva célula (Lodish, 2006).

1.3. Metabolismo celular

El metabolismo se puede definir como el conjunto de procesos químicos que lleva a cabo

un organismo para mantenerse con vida, comprende a grandes rasgos procesos de

síntesis y degradación de compuestos vitales para la célula. El metabolismo celular actual

es el producto de un complejo mecanismo de selección, perfeccionamiento y eliminación

de procesos a lo largo del tiempo conocido como evolución. La evolución estudia los

cambios que sufre un organismo o especie a lo largo del tiempo producto de la interacción

con su medio, y como la selección natural influye en el proceso evolutivo del metabolismo

celular.

Las moléculas que conducen el metabolismo son las enzimas, que son proteínas que

regulan las reacciones bioquímicas que lleva a cabo la célula. Descubriremos que

organismos tan diferentes como una bacteria, una planta, un pez o un mamífero tienen

enzimas que realizan la misma función y explicaremos estas semejanzas desde el punto



de vista evolutivo. El conocer el funcionamiento enzimático y por ende el metabolismo

celular nos permitirá proponer mejores estrategias para optimizar y mejorar los procesos

biotecnológicos, como pude ser la síntesis de moléculas, la producción y mejora de

alimentos, entre otros.

1.3.1. Evolución y metabolismo

Evolución

Definir la evolución es una tarea compleja, básicamente la evolución estudia los cambios

que sufre una población de individuos (bacterias, hongos, animales, etc.) a lo largo del

tiempo. Nosotros intuimos que evolución significa mejora o al menos una diferencia con

respecto a un punto anterior.

La evolución es producto de la interacción entre un organismo (población) con su medio,

el medio siempre ejerce presión sobre los organismos y estos deben aprender a sobrevivir

en su medio, “adaptándose” a las condiciones, esta adaptación depende de las

habilidades y características que cada individuo tenga, algunos tendrán mucha habilidad o

características que los ayuden a adaptarse, otros tendrán habilidad moderada y otros no

tendrán habilidades, en los dos primeros casos los individuos sobrevivirán y heredarán

esas ventajas adaptativas a sus hijos que a su vez las heredarán a la siguiente

generación ayudando a que estas características se fijen en la población, los individuos

que no tuvieron habilidad morirán. A este proceso se le conoce como selección natura. La

selección natural es un proceso azaroso porque nunca se sabe que características de

todas las que tiene una población serán sujetas a selección por cambios en el medio.

Por ejemplo en la facultad de ingeniería hay un grupo de 20 alumnos que están tomando

la materia de cálculo diferencial 1. Esta población tiene algunas similitudes:

Todos son seres humanos.

Todos han cursado la preparatoria.

Todos son jóvenes con edad similar.

Todos presentaron el mismo examen de admisión para ingresar a la faculta de

ingeniería y pasaron, por lo que se asume que tienen un nivel de conocimientos

similar.

Todos están inscritos en la misma materia, en el mismo salón y tomarán la misma

clase con el mismo maestro.

Esta población también tiene algunas diferencias:

No provienen de la misma familia.

No nacieron en el mismo lugar.

No tienen el mismo estilo de vida.



No viven en el mismo lugar.

No tienen los mismos hábitos de estudio.

No provienen de la misma prepa.

No tienen la misma solvencia económica, entre otros.

Tras tomar unos meses la misma clase todos juntos, presentan el primer examen parcial y

después de la revisión algunos pasan con 10, otros con 8, otros con 6 y otros no pasan.

Siguen avanzando en su curso que se va haciendo más difícil, al llegar el segundo

examen parcial, los alumnos que sacaron diez en su primer examen vuelven a sacar diez,

algunos incrementan su calificación, algunos sacan lo mismo que en el examen anterior,

algunos sacan una calificación que la anterior y ortos vuelven a reprobar.

Al finalizar el curso, los alumnos que sacaron diez en ambos exámenes fueron

promovidos al semestre anterior (que fueron 5 alumnos), dos alumno pasaron con 8, tres

con 6 y el resto reprobó el curso y tendrán que tomarlo de nuevo.

En términos evolutivos podemos explicar este fenómeno como sigue:

Podemos definir al medio como la clase de cálculo, el medio ejerció presión en la

población de alumnos a través de dos exámenes parciales. Los alumnos a pesar de que

tuvieron acceso a la misma clase, el mismo tiempo, al mismo maestro y a la misma

biblioteca, obtuvieron resultados muy heterogéneos. Al formar parte de la misma

población tenían algunas similitudes y diferencias que no podemos catalogar de buenas o

malas, benéficas o perjudiciales, simplemente son factores individuales que los hacen

diferentes.

Los alumnos que pasaron con 10 tenían habilidades que ya traían y que no sabían que

les iban a servir para el curso de cálculo pero al presentarse la presión de medio

simplemente ocuparon esas características que ya tenían y pasaron sin problema, los

alumnos que subieron su calificación no tenían la misma habilidad que los alumnos de 10

y sin embargo se adaptaron al curso y pasaron. Los alumnos que bajaron su rendimiento

y los que reprobaron el curso no fueron capaces de adaptarse por lo que “murieron” en el

curso de cálculo 1 y tendrán que recursarlo, mientras que los que pasaron la materia

fueron seleccionados para pasar al siguiente semestre. De esta situación podemos

concluir lo siguiente:

Los alumnos que sacaron 10 no sabían cuales semejanzas o diferencias que traían les

iban a ser útiles simplemente ya contaban con estas y las utilizaron, el profesor no

conocía previamente a los alumnos y construyó el examen basándose solamente en lo

que se expuso en clase desarrollando las preguntas de manera azarosa, los alumnos que

incrementaron su calificación pudieron desarrollar cualidades que les permitieron pasar

evolucionando hacia un mejor estudiante, contrario a los que no pasaron. Este proceso

fue meramente azaroso donde los alumnos no pueden influir en el examen pero el



examen si puede influir en los alumnos, no sabemos qué características de todas las que

están presentes en los genes de una población van a ser elegidas por la selección

natural porque el medio cambia de manera azarosa.

En la evolución intervienen tres factores

La variación genética presente en la población (características, semejanzas y

diferencias).

Estas diferencias en los genes se heredan a las siguientes generaciones.

La selección natural determinará cuales de esas características le permitirán a una

población adaptarse al medio, heredar sus características, sobrevivir y evolucionar a

una especie “diferente” (no sabemos si mejor o peor) que la anterior.

Metabolismo

El metabolismo se define como el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en

una célula o ser vivo, y podemos dividirlo en 2:

Anabolismo: Proceso por el cual a partir de moléculas pequeñas o simples se construyen

moléculas más grandes o complejas. Un ejemplo es la formación de músculo a partir de

las proteínas que consumimos, el crecimiento de un niño

Catabolismo: Es el proceso por el cual las moléculas grandes o complejas se rompen en

sus componentes más elementales, por ejemplo La proteína contenida en un bistec al

llegar al estómago, es fragmentada (catabolizada) en aminoácidos por la acción de ácido

clorhídrico, otro ejemplo sería la ruptura de las moléculas de almidón que consumimos de

un plátano o una papa en moléculas individuales de glucosa por acción de la enzima

amilasa presente en la saliva.

Los procesos anabólicos y catabólicos del metabolismo están regulados por la acción de

las enzimas

1.3.2. Principales enzimas

Enzima: Proteína que regula el ritmo de una reacción biológica.

Termodinámicamente, toda reacción metabólica necesita de energía para realizarse, esta

energía determina la velocidad con la que dicha reacción se lleva a cabo, las enzimas

disminuyen la energía que se necesita para llevar a cabo estas reacciones haciendo que

transcurran más rápido. De no existir las enzimas el metabolismo de todo ser vivo no

sería tan eficiente y por consiguiente el proceso evolutivo para cada especie hubiera sido

más lento y muy diferente al actual.



Existe una cantidad casi innombrable de enzimas presentes en la naturaleza, todas tienen

una actividad única y vital para el organismo que la realiza de tal suerte que no es posible

organizarlas de acuerdo a importancia ya que todas son importantes y su eliminación,

pérdida o modificación tiene serias repercusiones sobre el desarrollo de un organismo.

Sin embargo existen algunas enzimas que están presentes en muchos organismos y que

por diferentes motivos han sido estudiadas. A continuación se menciona su nombre

genérico y principal función.

Nombre Genérico Función

Polimerasa

Enzima que se encarga de la síntesis de ácidos nucléicos, la enzima que

sintetiza ADN es la ADN polimerasa y la que sintetiza ARN es la ARN

polimerasa y está presente en todos los organismos que tienen ácidos

nucléicos

ATPasa Enzima encargada de sintetizar ATP que es la principal fuente de energía

de todos los organismos vivos

Cinasa

Se le llama cinasa a la proteína que adiciona grupos fosfatos en otras

proteínas, por lo general la adición de grupos fosfato es un proceso vital

para activar a una proteína y hacerla funcional, está presente en todos los

organismos

Fosfatasa

Enzima que elimina grupos fosfato de una proteína, es la actividad

contraria de la cinasa y su principal función es inactivar proteínas o

enzimas para regular su acción conforme se necesite, está presente en

todos los organismos

Transferasa Enzima que transfiere grupos funcionales entre proteínas, esta actividad

es necesaria en diferentes procesos metabólicos

Proteasa

Enzima que degrada proteinas cuando ya han cumplido su función o están

dañadas o defectuosas rompiéndolas en aminoácidos que se reciclan en

diferentes procesos bioquímicos

ADNsa Rnasa Enzimas que degradan ADN y ARN cuando este neesita ser reparado, o

ya ha cumplido con su función.

1.3.3. Definición de ruta metabólica

Una ruta metabólica es una sucesión de reacciones bioquímicas para transformar un

sustrato inicial en diferentes productos finales vitales para el mantenimiento de la vida de

un organismo. Al igual que con las enzimas es difícil hablar de importancia entre rutas

metabólicas ya que todas son esenciales para conseguir la homeostasis.

Existen algunas rutas metabólicas clásicas presentes en todo organismo:



Rutas metabólicas encargadas de sintetizar energía a partir de azucares y grasas

Azúcares: Esta ruta está compuesta por tres procesos, glucólisis, ciclo de Krebs y

fosforilación oxidativa, estas reacciones se encargan de transformar la glucosa en

energía (ATP)

Grasas: la reacción encargada de romper las moléculas de grasa y transformarlas

en energía se llama Beta-oxidación

Síntesis de proteínas:

De acuerdo con el dogma central de la biología molecular, los genes están contenidos en

el ADN, esta sería como la librería, para sintetizar una proteína no necesito toda la

librería, solo un libro en particular, un gen. Este gen debe ser extraído de la librería

transcribiéndolo de ADN a ARN, este ARN es semejante a una receta que indica el orden

en que se deben adicionar lo ingredientes (aminoácidos) para construir una proteína.

Evidencia de Aprendizaje: ¿Soy o me parezco?

Esta actividad implica que exteriorices en un cuerpo de ideas e información todo lo que

haz aprendido durante esta unidad; te enfocarás en discernir qué tan parecidos o

diferentes evolutivamente son un virus, el hongo del pie de atleta (Tinea pedis), un alga

(Euglena viridis) y una amiba (Entamoeba histolytica), tomando en cuenta todos los

aspectos estructurales, funcionales y metabólicos.

Realiza lo siguiente:

1. En un documento de texto describe, a manera de ensayo, la similitud metabólica,

estructural y evolutiva de los organismos mencionados.

Eres libre de profundizar tanto como deseas.

2. Apoya con imágenes el trabajo de información que realizaste.

Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia de

contenidos, el facilitador puede detectar esta situación sin dificultad; tu formación exige

que desde esta etapa todo producto o tarea que reportes sea totalmente original y propio

de tu iniciativa y creatividad; para que en lo sucesivo esta actitud se proyecte

directamente en tu práctica profesional.

Nota 2: No olvides revisar/consultar la Escala de evaluación para que puedas guiarte

correctamente en el diseño de estructura de tu ensayo y en el proceso de solución o

respuesta de tu Evidencia de Aprendizaje (EA).



Al finalizar tu evidencia de aprendizaje, es importante que lleves a cabo tu ejercicio de

autorreflexión, para ello, ingresa al Foro de Preguntas de Autorreflexión y consulta las

preguntas que tu Facilitador(a) publique ahí para esta unidad, a partir de ellas, realiza tu

ejercicio en un documento de texto y envíalo mediante la herramienta Autorreflexiones.

Fuentes de consulta

Stevens, A. (2006). Histología Humana. Elsevier.

Lodish, H. et.al. (2006). Biología celular y molecular. Panamericana.

Montuenga, L. , et.al. (2009). Técnicas en Histología y Biología Molecular. USA: Elsevier.

Bibliografía complementaria

Alberts. B. et al. (2002). Biología Molecular de la Célula (3a Ed.). Editorial Omega.

Robertis, De R. (2004). Fundamentos de Biología celular y Molecular de De Robertis.(4ª

Ed. ). Argentina: Editorial el Atenco.

Audesirk. T. et. Al. (2008). Biología, La vida en la Tierra (8a Ed.). México: Prentice Hall.

Moreno. J. (2008,10). Prebióticos en las fórmulas para lactantes. ¿Podemos modificar la

respuesta inmune? Barcelona: An. Pediatr.

Cavagnaria. B. (2010, 4). Animales transgénicos: usos y limitaciones en la medicina del

siglo XXI. Arch. Argent Pediatr.

Erijman, L, et,al. (2011). Impacto de los recientes avances en el análisis decomunidades

microbianas sobre el control del proceso de tratamiento de efluentes. Revista Argentina

de Microbiología.

unidad 1. vida

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