Biólogo

GUIA BIOLOGIA
1° MEDIO
Prof. José L. Contreras Rivera
Biólogo, licenciado en biología. PUCV
Profesor de E. M, mención en biología.
Licenciado en educación. U. MAYOR
Contenidos: La célula como unidad funcional , organización, estructura y función celular general.
Comparación entre células procariont es y eucariontes.
Objetivos: Distinguir los principales elementos similares y diferenciales entre células eucariontes
y procariontes.
Identificar y relacionar estructuras subcelulares eucariontes con sus funciones generales.
La invención del microscopio fue fundamental en la historia de la biología.
Si bien la biología actual se basa en que todos los seres vivos funcionan gracias a las células que los forman,
tal idea surgió recién hace poco más de 160 años.
No se describió a las células sino hasta 1665, cuando Robert Hooke examinó un trozo de corcho con un
microscopio que había fabricado. En su libro Micrographia, Hooke dibujó y describió muchos de los objetos
que había visto al microscopio. En realidad no vio células en el corcho, sino las paredes de las células de
corcho muertas. No fue sino hasta mucho tiempo después cuando se supo que el interior de la célula,
rodeado por las paredes, es la parte importante de la estructura.
Unos pocos años después de que Hooke describiera células de corcho muertas, el naturalista holandés Anton
van Leeuwenhoek observó células vivas con lentes pequeñas que él pulió. Sin embargo, no dio a conocer sus
técnicas de fabricación de lentes, y transcurrió más de un siglo antes de que los biólogos advirtieran la
importancia de los microscopios y lo que podrían revelar. No fue sino hasta principios del siglo XIX cuando los
microscopios estuvieron lo suficientemente desarrollados para que los biólogos pudieran iniciar el estudio de
las células.
La teoría celular surge tras el análisis microscópico de células vegetales y animales.
Debe reconocerse que Robert Hooke, junto con definir “célula” al referirse a los espacios dejados por las
paredes celulares del tejido del alcornoque (corcho), también señaló que "dichas celdillas están llenas de
jugos." Sin embargo, Hooke no dijo lo que eran estas células y como se relacionaban con la vida de todas las
plantas. En 1673, el inventor holandés, Anton Van Leeuwenhoek dio a conocer a la Sociedad Real Británica
sus observaciones acerca de los eritrocitos, espermatozoides y de una gran cantidad de "animáculos"
microscópicos contenidos en el agua de los charcos. Pasó más de un siglo antes de que los biólogos
comenzaran a entender la importancia de las células en la vida en la Tierra. Los microscopistas primero se
dieron cuenta de que muchas plantas estaban formadas completamente por células. La pared gruesa que
rodea a todas las células de las plantas hizo que estas observaciones fueran fáciles. Sin embargo, las células
animales fueron descubiertas hasta 1830, cuando el zoólogo alemán Theodor Schwann vio que el cartílago
contiene células que "semejan exactamente a las células de las plantas". En 1839, después de estudiar las
células durante años, Schwann publicó su teoría, llamando células a las partes elementales, tanto de plantas
como de animales. A mediados de 1800, un botánico alemán, llamado Mattias Schleiden, tuvo una visión
científica más refinada de las células al escribir: "...es fácil percibir que los procesos vitales de las células
individuales deben formar los fundamentos básicos absolutamente indispensables" de la vida.
En pocos años, varios microscopistas habían observado que las células vivas podían crecer y dividirse en
células más pequeñas. En 1858, el patólogo austríaco, Rudolf Virchow escribió: "cada animal es la suma de
sus unidades vitales, cada una de las cuales contiene todas las características de la vida". Es más, Virchow
predijo: "donde hay una célula, tiene que haber existido una célula anterior, de la misma manera que un
animal se forma de otro animal y una planta sólo de una planta". Cabe recordar que en aquellos años todavía
existían defensores de la abiogénesis, es decir la posibilidad de generar vida desde materia inanimada.
Desde la perspectiva que proporcionaba la teoría de la evolución de Darwin, que se publica al año siguiente
(1859), el concepto de Virchow adquiere un significado mucho mayor: hay una continuidad inquebrantada
entre las células modernas – y los organismos que las poseen – y las primeras células primitivas de la Tierra.
La idea de que todas las células vivas de hoy tienen antecesoras que se remontan a tiempos antiguos fue
planteada por primera vez hacia 1880 por el biólogo alemán August Weismann.
De esta manera, los tres principios de la teoría celular moderna evolucionaron directamente de los
enunciados de Virchow:
1. Cada organismo vivo está formado por una o más células.
2. Los organismos vivos más pequeños son células únicas y las células son unidades funcionales de los
organismos multicelulares.
3. Todas las células provienen de células preexistentes.
Los precursores de la actual teoría celular
Theodor Schwann
Matthias Schleiden
Rudolf Virchow
August Weismann
Las células tienen distintas formas, tamaños y funciones, pero comparten algunas características
comunes.
Tras la difusión de la teoría celular, fueron muchos los hallazgos en torno a la diversidad de células que era
posible encontrar en los seres vivos. Sin embargo, existen algunas condiciones compartidas por todas la
células independiente del origen que esta tenga:
• Poseer una maquinaria metabólica: que le permite realizar los procesos vitales de desarrollo, crecimiento y
reproducción.
• Poseer un centro de almacenamiento de la información genética (DNA), y control de los procesos vitales
(mecanismos de regulación de la expresión génica).
• Poseer una membrana plasmática, que delimita al citoplasma, y cuya función principal es regular el
intercambio de sustancias entre la célula y el exterior, manteniendo el medio intracelular constante dentro de
ciertos límites permisibles, (mecanismo de permeabilidad selectiva).
Los organismos se agrupan en tres categorías principales llamadas dominios (Bacteria, Archaea y Eukarya).
Eukarya incluye cuatro reinos: Protista, Fungi, Plantae y Animalia, todos ellos eucariontes. Los organismos
pertenecientes al dominio Bacteria forman el reino de las Eubacterias. En el dominio Archaea se pueden
mencionar las archeobacterias acidófilas, termoplasmales y metanobacterias. Tanto las Eubacterias como las
Archeobacterias son procariontes.
Clasificación de los seres vivos en tres dominios y seis reinos (Woese 1990).
En consecuencia, en los seres vivos se pueden encontrar solo dos tipos de células; la Procariótica y la
Eucariótica, las cuales se diferencian esencialmente en la ausencia o presencia de núcleo, respectivamente. A
continuación se presenta una tabla que presenta las principales diferencias entre ambos tipos celulares:
Tabla 1. COMPARACIÓN ESTRUCTURAL ENTRE CÉLULAS PROCARIONTES Y EUCARIONTES.
Ejemplo
Características
Tamaño
Presentación del DNA
Compartimentalización
citoplasmática
Célula Procariótica
Eubacterias y Arqueobacterias.
Lo habitual es de 0,5 – 10 μm de
diámetro.
Libre en el citoplasma, sin histonas,
DNA circular cerrado. Se suele
designar el nombre de nucleoide al
espacio que ocupa el DNA en el
citoplasma de la bacteria.
Ausente.
Ribosomas
Más pequeños y livianos ( 70 S )
Pared Celular
No celulósica, sino de tipo
glicopeptídica (peptidoglucano).
Locomoción
Flagelos, estructurados por una
proteína (flagelina).
Ausente.
Citoesqueleto
Membrana Plasmática
Presente, formada de bicapa lipídica
y proteínas, sin colesterol
Célula Eucariótica
Protistas (protozoos, algas), hongos,
animales y vegetales.
La mayoría entre 10 – 50 μm de
diámetro.
Encerrado en el núcleo por la
envoltura nuclear, tiene una
disposición lineal, asociándose con
proteínas (histonas y no histonas),
denominándose cromatina.
Presente, con varios tipos de
organelos tales como mitocondrias,
cloroplastos, lisosomas, vacuolas,
etc.
Más grandes y pesados ( 80 S )
Ausente en células animales,
presente en las células vegetales y
algunos protistas (compuesta
principalmente por celulosa).
Presente en hongos (quitina).
Cilios y flagelos a base de un
esqueleto microtubular de tubulina.
Presente, constituido por
microtúbulos, filamentos intermedios
y microfilamentos.
Presente, formada de bicapa lipídica
y proteínas, con colesterol
S = es una unidad de coeficiente de sedimentación (Svedberg).
La célula eucarionte vegetal y animal.
En los eucariotas, las membranas dividen al citoplasma en compartimentos, que los biólogos denominan
organelos. Muchas de las actividades bioquímicas de las células (metabolismo celular), tienen lugar en estas
estructuras. Estos espacios son importantes como sitios donde se mantienen condiciones químicas
específicas, que incluso varían de organelo en organelo. Los procesos metabólicos que requieren condiciones
diferentes, pueden tener lugar simultáneamente en una única célula porque se desarrollan en organelos
separados.
Otro beneficio de las membranas internas es que aumentan el área total membranosa de una célula
eucariótica. Una célula eucariótica típica, con un diámetro diez veces mayor que una célula procariótica, tiene
un volumen citoplasmático mil veces mayor, pero el área de la membrana plasmática es sólo cien veces mayor
que la de la célula procariótica. Además, la célula posee otros organelos no membranosos, que también
cumplen importantes y variadas funciones.
En esta guía, hemos introducido varias estructuras celulares importantes. Para proporcionar un
marco a toda esta información y reforzar la idea de que la estructura se correlaciona con la función,
en el resumen que se presenta a continuación se agrupan los organelos celulares en cuatro categorías de
acuerdo a su función general.
Resumen : Estructuras no membranosas y organelos eucarióticos y sus funciones.
Función general: Manufactura
• Núcleo
Síntesis de DNA; síntesis de RNA; ensamblado de subunidades ribosomales.
• Ribosomas
Síntesis de proteínas.
• RE rugoso
Síntesis de proteínas de membrana, proteínas de secreción y enzimas hidrolíticas; formación de vesículas
transportadoras.
• RE liso
Síntesis de lípidos; metabolismo de carbohidratos en las células del hígado; Detoxificación celular;
almacenamiento de calcio.
• Aparato de Golgi
Modificación, almacenamiento temporal y transporte de macromoléculas; formación de lisosomas y de
vesículas de transporte.
Función general: Degradación
• Lisosomas
• Peroxisomas
• Glioxisomas
• Vacuolas
Digestión de nutrientes, bacterias y organelos dañados, destrucción de células durante el desarrollo
embrionario.
Diversos procesos metabólicos, incluyendo la degradación del H2O2. Ciclo del glioxilato. Digestión;
almacenamiento de sustancias químicas; alargamiento celular; equilibrio del agua.
Función general: Procesamiento de la energía
• Cloroplastos
• Mitocondrias
Transformación de la energía lumínica en energía química contenida en los carbohidratos.
Transformación de la energía química de los alimentos en energía química contenida en el ATP.
Función general: Sostén, movimiento y comunicación entre células
• Citoesqueleto (incluidos cilios, flagelos y centríolos en las células animales).
• Paredes celulares (en plantas, hongos y algunos protistas).Mantenimiento de la forma celular; anclaje de los
organelos; movimientos de organelos dentro de la célula; movimiento celular; transmisión mecánica de
señales desde el exterior al interior celular. Mantenimiento de la forma celular y sostén esquelético; protección
superficial, unión de células en tejidos.
Actividades de autoevaluación:
1.
2.
3.
4.
5.
Describa los aportes de Hooke y Van Leewenhoek desde la microscopia, en biología celular.
Menciones los autores de la teoría celular y mencione sus postulados.
Mencione las características en común para todo tipo de célula.
Según la tabla 1. Mencione diferencias entre célula procarionte y eucarionte.
Describa la función o funciones de: núcleo, ribosomas, mitocondrias, cloroplastos y aparato de
golgi.