Organización básica de los seres vivos

Tema 8: organización básica de los seres vivos.
1 La célula:
• La célula es una unidad vital al ser la parte más pequeña de los seres vivos capaz de realizar las funciones
vitales. Esto implica que sea la unidad funcional y estructural de todos los seres vivos.
• Es una unidad genética, ya que toda célula procede de otra preexistente.
• En los seres pluricelulares, las actividades de las células están coordinadas entre sí en función de una
función vital del organismo.
• La célula es un conjunto organizado de biomoléculas que interactúan de forma compleja y son responsables
de su actividad vital.
2 Características comunes de las células:
Todas las células tienen una serie de características comunes:
• Membrana citoplasmática: independiza a la célula del exterior y permite el intercambio de sustancias con
el exterior.
• Citoplasma: es un líquido viscoso, coloidal, con agua, proteínas, lípidos, glúcidos, etc. Además, tienen
citoesqueleto que contiene orgánulos celulares. En las células más evolucionadas, el citoplasma está
dividido mediante un sistema de endomembranas. En el citoplasma se produce un gran número de
reacciones importantes para la célula.
• Material genético: contiene la información que regula las funciones celulares y la información de las
características del individuo. Además, permite la transmisión de los caracteres hereditarios a los
descendientes.
3 Forma de las células:
Está relacionada con su función. Si son libres suelen tener forma esférica y si son de un tejido, tienen una
forma determinada que va a depender de la función y de las presiones que ejercen entre sí las células del
tejido.
•
• Forma estrellada: neuronas.
• Forma fusiforme: tejido muscular liso.
• Forma bicóncava: glóbulos rojos.
• Forma estriada.
• Forma prismática.
El tamaño de las células oscila entre 0,5 y 20. Sin embargo, hay células de tamaño mayor como la yema de
un huevo de ave o fibras vegetales. Según la complejidad de la célula, existen dos niveles de organización:
células eucariotas y células procariotas.
4 Células eucariotas:
Existen dos tipos de células eucariotas: las vegetales y las animales.
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• Orgánulos comunes a las células animales y vegetales:
• Membrana celular: está formada por lípidos y proteínas. Su función es aislar la célula del entorno y
controlar el intercambio de sustancias con el exterior.
• Núcleo: está limitado por una doble membrana llena de poros. Dentro se encuentra la cromatina (interfase)
y el nucleolo.
• Aparato de Golgi: orgánulo membranoso formado por la agrupación de vesículas y sacos aplanados.
Prepara y segrega sustancias.
• Peroxisomas: son estructuras esferoidales aisladas por membranas que contienen enzimas capaces de
transformar y degradar sustancias.
• Lisosomas: vesículas membranosas con forma esférica. Realizan la digestión de las sustancias grandes
incorporadas por las células o de orgánulos viejos.
• Ribosomas: son orgánulos de pequeño tamaño, constituidos por ARN y proteínas y están formados por dos
subunidades. Su función es la síntesis de proteínas.
• Mitocondrias: orgánulos alargados compuestos por una doble membrana: la externa, lisa, y la interna con
repliegues (crestas mitocondriales). Su función es la respiración celular.
• Citoplasma y citoesqueleto: el citoplasma se sitúa entre el núcleo y la membrana plasmática y está formado
por agua y sustancias disueltas o dispersas en el agua. El citoesqueleto es el conjunto de filamentos y
estructuras tubulares de naturaleza proteica dispuestos libremente en el citoplasma. Está relacionado con el
movimiento celular.
• Retículo endoplasmático: es un conjunto de membranas que rellenan el interior del citoplasma. Puede ser de
dos tipos
• Rugoso (RER): tiene ribosomas e interviene en la síntesis de proteínas.
• Liso (REL): no tiene ribosomas y sintetiza lípidos y glúcidos.
• Orgánulos característicos de las células vegetales:
• Plastos: son exclusivos de los organismos autótrofos y su función es sintetizar pigmentos y acumular
sustancias de reserva. Tiene dos membranas, la interna recibe el nombre de tilacoides y cuando se apilan
forman los grana. Además, en las membranas tilacoidales se sitúa la clorofila y es donde se realiza la fase
luminosa de la fotosíntesis. El interior del cloroplasto recibe el nombre de estroma y está ocupado por una
molécula de ADN, ARNt, ribosomas y diversas moléculas donde se realiza la fase oscura.
• Vacuolas: vesículas membranosas de tamaño y forma variables. Almacenan distintos tipos de sustancias.
• Pared celular: es característica de las células vegetales y de los hongos. Está formada por celulosa, pectina y
lignina, mientras que la fúngica está formada por quitina. Dan forma a la célula, la protegen y permiten el
intercambio con el exterior.
• Orgánulos característicos de las células animales:
• Centrosomas: están formados por dos centríolos situados perpendicularmente entre sí. Los centríolos, la
centrosfera y la serie de filamentos que irradian de ella (áster), forman el centrosoma. Los centrosomas
están rodeados por el aparato de Golgi e intervienen en los movimientos celulares y polarizan la división
celular. Las células vegetales no tienen centríolos, pero sí tienen áster y centrosfera.
• Endosimbiosis: consiste en la formación de células eucariotas a partir de células procariotas. Para ello, las
células procariotas tienen que perder la membrana celular, de modo que la membrana plasmática se repliega
formándose compartimentos y se forma la membrana nuclear que determina el material genético.
5 Antigüedad de los organismos vivos.
Los fósiles más antiguos son las cianobacterias de hace más de 3500 m. a. (registros fósiles). Las
arqueobacterias son más sencillas y viven en medios extremos. Se piensa que los primeros seres vivos son
semejantes a éstas, aunque las más antiguas datan de hace 2700 m. a. Las células eucariotas aparecieron hace
1300−1500 m. a.
6 Funciones de nutrición en la célula:
La nutrición tiene como objetivo obtener energía y materia para que la célula pueda hacer sus funciones
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vitales y desarrollarse. Se diferencian tres fases en la nutrición:
• Ingestión: es la entrada de nutrientes mediante distintos sistemas de permeabilidad selectiva que permite el
paso de determinadas sustancias.
• Metabolismo: es la transformación de los nutrientes.
• Eliminación de sustancias: puede ser por:
• Excreción: se eliminan sustancias de desecho resultantes del catabolismo.
• Secreción: es la eliminación de las sustancias de síntesis útiles para el organismo.
7 Tipos de nutrición:
Según la forma de obtener las moléculas necesarias para realizar sus funciones, los organismos pueden ser:
• Autótrofos: los organismos toman del exterior moléculas inorgánicas y las transforman en moléculas
orgánicas. Para ello se requiere energía, que se adquiere mediante la fotosíntesis o la quimiosíntesis y la
realizan las plantas, las algas y algunas bacterias.
• Heterótrofa: los organismos obtienen las moléculas orgánicas de otros organismos que ya las han
sintetizado y antes de ser sintetizadas por la célula, tienen que ser digeridas. Este tipo de nutrición la llevan
a cabo los animales, los hongos, los protozoos y la mayoría de las bacterias.
8 Metabolismo:
Es el conjunto de reacciones químicas que sufren los nutrientes dentro de la célula. Características:
• Las reacciones van encadenadas, es decir, el producto de una reacción es el sustrato de la siguiente y
algunas moléculas son origen de ramificaciones. Estas cadenas de reacciones se llaman rutas metabólicas y
las moléculas que se originan, encrucijadas metabólicas.
• Son catalizadas por enzimas que hace que la velocidad de reacción sea mayor y disminuyendo la energía de
activación (energía necesaria para que las moléculas reaccionen).
• La mayoría son de oxidación−reducción, de modo que mediante la oxidación, las moléculas orgánicas se
rompen en moléculas más sencillas y se libera energía. Mediante reducción, las moléculas se dividen y
forman moléculas más sencillas. En la oxidación, se pierden electrones y se reduce, capta electrones o
hidrógenos procedentes de una molécula que se ha oxidado.
9 Catabolismo:
Es una serie de reacciones de oxidación y degradación que transforman moléculas complejas en sencillas
liberándose energía que va a ser utilizada para la división celular, para el transporte, etc. Otra parte de la
energía se libera como calor. Diferentes procesos catabólicos:
• Respiración: es un proceso catabólico basado en la oxidación de moléculas orgánicas energéticas que
liberan energía calorífica y ATP. En la respiración hay pérdida de electrones y protones que van a pasar de
unas moléculas a otras hasta llegar al oxígeno, en el caso de la respiración aerobia ya que en la anaerobia no
es el oxígeno.
La respiración aerobia: es el proceso más frecuente y se trata de la oxidación de moléculas orgánicas pequeñas
como la glucosa o los , y de la deshidrogenización de moléculas orgánicas obteniéndose moléculas
inorgánicas como el agua. Por cada molécula de glucosa se libera la energía suficiente para formar 36
moléculas de ATP.
C6 H12 O6 + 6O2 ! CO2 + H2O + 36 ATP.
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La respiración aerobia tiene lugar en las mitocondrias por organismos como los animales, las plantas o los
hongos y se diferencian dos fases:
• Fase anaerobia: es la glucólisis que se produce en el citoplasma, donde una molécula de glucosa se
transforma en dos moléculas de ácido pirúvico y se transforma en la mitocondria en carbono, 2 moléculas
de ácido acético y una de CO2. Ahí el ácido acético reacciona con el coenzima A (CoA) y se transforma en
dos moléculas de acetil CoA y se integra en el ciclo de Krebs.
• Fase aerobia: diferenciamos dos fases:
• Ciclo de Krebs: se realiza en la matriz mitocondrial y aquí se produce la degradación del acetil CoA en
CO2 e hidrógeno.
• Cadena respiratoria: tiene lugar en la membrana mitocondrial interna y en ella los electrones van a ser
captados por una serie de transportadores formándose moléculas de ADP para producir ATP mediante
fosforilación oxidativa. Parte de esa energía se libera en forma de calor.
• Fermentación: la degradación de las moléculas orgánicas es incompleta y no existe una cadena de
transporte de electrones. Es un proceso anaerobio y existen varios tipos de fermentación:
• Láctica: glucosa ! ácido láctico ! 2 ATP. En los humanos origina las agujetas.
• Alcohólica: glucosa ! alcohol etílico ! 2 ATP. La llevan a cabo las levaduras.
• Putrefacción: es la fermentación de proteínas y se forman sustancias mal−olientes.
10 Anabolismo:
Son reacciones de reducción donde se capta energía para sintetizar moléculas complejas a partir de moléculas
sencillas y son utilizadas por la célula para sus propias estructuras, como sustancias de reserva. Distintos
procesos anabólicos:
• Fotosíntesis: es un proceso anabólico que transforma la materia inorgánica en orgánica utilizando energía
luminosa que se transforma en energía química que queda acumulada en los enlaces de la materia orgánica
formada. Esa energía va a ser adaptada por la clorofila. Ecuación del proceso:
n CO2 + n H2O ! (CH2O)n + n O2.
En el caso de la glucosa:
6 CO2 + 6 H2O ! C6H12O6 + 6 O2.
Este proceso lo llevan a cabo las plantas, las algas y algunas bacterias. En éstas últimas puede ser:
• Oxigénica: es llevada a cabo por las cianobacterias.
• Anoxigénica: la llevan a cabo el resto de los seres vivos.
La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos (en los vegetales) y en los mesosomas (en las bacterias). Es un
proceso de oxidación−reducción (redox) porque hay una molécula dadora de protones o electrones que puede
ser el agua, el H2S (en algunas bacterias) y algún aceptor de esos protones y electrones son sustancias como el
CO2, nitratos, sulfatos, etc. De modo que cuando la molécula dadora cede los electrones se oxida y la aceptora
se reduce. Cuando el dador es el oxígeno, se libera oxígeno procedente del agua; y cuando es el H2S, no se
libera oxígeno. En la fotosíntesis se diferencian dos fases:
• Luminosa: tiene lugar en los tilacoides de los cloroplastos, que contienen pigmentos fotosintéticos como la
clorofila o los carotenoides (absorben energía a distinta longitud de ondas). En esta fase se produce:
• La fotólisis del agua: los molécula de agua se rompe y por cada una de ellas se liberan dos electrones de H,
dos protones de H y ½ oxígeno. Al actuar la luz sobre la clorofila se liberan electrones serán captados por
una secuencia de transportadores de moléculas y cedidos a otros hasta que llegan a un aceptor final (NADP)
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que se va a unir a los iones de H formando el NADPH.
• El transporte de electrones: en esta fase se forma energía que será utilizada para formar ADP
(fosforilización fotosintética) y se libera agua.
Energía luminosa ! energía química (NADP, NADPH) y serán utilizadas en la fase oscura.
• Oscura: se desarrolla en el estroma y puede realizarse tanto con luz como sin luz. Este proceso se basa en la
síntesis y mediante el ciclo de Calvin se forma glucosa y se regenera la molécula a la que se une el CO2.
Para llevarse a cabo necesita NADP y NADPH.
• Quimiosíntesis: es llevada a cabo por algunas bacterias y se trata de la síntesis de moléculas orgánicas a
partir de inorgánicas utilizando la energía química procedente de reacciones de oxidación. Diferenciamos
dos fases que son equivalentes a las de la fotosíntesis:
• La primera es la obtención de energía mediante reacciones de oxidación formando ATP y NADPH.
• La segunda es la síntesis de moléculas orgánicas utilizando el ATP y el NADPH mediante el ciclo de
Calvin.
La quimiosíntesis es imprescindible para las bacterias que la realizan y para los ciclos bioquímicos
(transformaciones de las moléculas de los seres vivos pasando los bioelementos a formar parte de moléculas
orgánicas e inorgánicas mediante la hidrosfera, geosfera y atmósfera de forma cíclica.
11 Funciones de relación:
S la adaptación del ser al medio y va a permitir a las células comunicarse con el entorno y adaptarse a él. La
célula tiene unos mecanismos que captan los estímulos y elaboran una respuesta adecuada a os estímulos para
mantener constantes las condiciones internas (homeostasis). Podemos diferencian tres procesos:
• Recepción de la información: permite detectar los cambios en el exterior y en ocasiones en el interior.
Esos cambios son los estímulos y pueden ser:
• Físicos: temperatura, presión, etc.
• Químicos: concentración salina, PH, etc.
• Procesamiento de la información.
• Elaboración de la respuesta adecuada a la información: esas respuestas pueden ser:
• Estáticas: es la división de la célula, los cambios en el metabolismo, etc.
• Dinámicos: es el movimiento de la célula como respuesta a un estímulo (tactismo). Cuando el tactismo es
en la misma dirección del estímulo, el tactismo es positivo; y negativo cuando es en sentido contrario. El
tactismo se puede producir por fenómenos como la luz. Tipos de movimientos celulares:
• De contracción: es el acortamiento de una célula en una dirección y sin movimiento. No es locomotor.
• Ameboide: se realiza mediante prolongaciones pasajeras del citoplasma (pseudópodos). Es característica de
las células libres.
• Movimiento vibrátil: se realiza mediante la vibración de los cilios o flagelos. Son característicos de muchas
células reproductoras y de algunas células fijas de los metazoos.
12 Reproducción celular:
En el ciclo de una célula diferenciamos dos etapas:
• Interfase: en ella la célula duplica su material genético y todos sus elementos que serán utilizados en la
división celular.
• División celular: según el tipo de células, la división celular es de dos tipos:
• En las procariotas: es una división simple con duplicación de cromosomas y pasando cada uno de ellos a
una célula hija.
• En las eucariotas: el material genético es mayor y por lo tanto, la división es más compleja.
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La cromatina se diferencia en la interfase y está formada por ADN asociado a proteínas y formando
filamentos dispersos en el jugo nuclear. Cada filamento de cromatina es una molécula de ADN y al final de la
interfase, cada filamento de cromatina tiene su copia, que constituirán, ya en la división celular, las dos
cromátidas de cada cromosoma.
El cariotipo es el conjunto de características que presentan los cromosomas de un individuo y se representan
mediante un cariograma, en el que se ordenan los cromosomas por parejas de homólogos de mayor a menor
tamaño teniendo en cuenta que la pareja de cromosomas homólogos tienen la misma forma, tamaño, etc. Para
estudiar el cariotipo, hay que coger una célula que esté en división.
Tipos de células:
• Diploides (2n): sus series constituyen dos series gemelas y a los dos cromosomas que son iguales se les
denomina cromosomas homólogos. Tienen dos series de cromosomas homólogos. Una serie procede del
padre y otra de la madre.
• Haploides (n): tienen una serie de cromosomas.
13 Mitosis:
Es un tipo de división celular por el cual, a partir de una célula madre, se originan dos células hijas que tienen
exactamente el mismo número y el mismo tipo de cromosomas que la madre. Fases de la mitosis:
• División del núcleo o cariocinesis: es la separación de las cromátidas de cada cromosoma, dada una de las
cuales constituye un cromosoma hijo. Por tanto, al comienzo de la mitosis cada cromosoma está constituido
por dos cromátidas y, al final, por una sola cromátida.
• División del citoplasma o citocinesis: tiene como resultado la formación de dos células hijas, iguales entre
sí e iguales a la madre.
El ciclo celular las cuatro fases de la mitosis:
• Profase: se produce la individualización de los cromosomas, que se hacen visibles con sus dos cromátidas.
La membrana nuclear y el nucleolo empiezan a fragmentarse, y los centríolos se desplazan hacia los polos y
se forma el huso acromático.
• Metafase: los cromosomas se sitúan en el ecuador y las cromátidas se unen por el centrómero. A la
disposición de los cromosomas se le denomina placa ecuatorial.
• Anafase: las cromátidas se separan y se dirigen hacia los polos opuestos. Las fibras se acortan y tiran de las
cromátidas hacia los polos.
• Telofase: el retículo rodea las cromátidas y se forma una membrana en cada polo. Se tiene que dar la
división del citoplasma (citocinesis). Esta es distinta en las células animales y en las vegetales. En las
animales se da mediante un surco y en las vegetales, el aparato de Golgi segrega vesículas que se disponen
en el centro y se van fusionando formando un tabique o septo que divide la célula en dos.
14 Meiosis:
La meiosis es un mecanismo especial de división celular por el cual, a partir de una célula madre 2n, se
originan cuatro células hijas n. Es una división reduccional basada en dos divisiones consecutivas. Cada una
de ella tiene las mismas fases que la mitosis. Previamente a la meiosis tiene lugar la interfase.
• Meiosis I: se forman dos células haploides.
• Profase I: la membrana nuclear y el nucleolo comienza a desaparecer y cada cromosoma está formado por
dos cromátidas hermanas. Se produce el apareamiento de los cromosomas homólogos y reciben el nombre
de bivalentes y se produce el intercambio entre esos cromosomas homólogos (entrecruzamiento) en el
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quiasma. También se forma el huso acromático.
• Metafase I: los cromosomas bivalentes se sitúan en el ecuador.
• Anafase I: las parejas de homólogos se separan y se dirigen hacia los polos diferentes. En cada polo habrá
n cromosomas con dos cromátidas.
• Telofase I: se forman dos núcleos hijos, los cromosomas se desarrollan, se desarrollan y se pasa a una
interfase sin duplicación de ADN formándose dos células hijas haploides.
• Meiosis II: se separan las cromátidas (anafase II) y se duplica en centrómero y pasan a ser cromosomas. El
resto de las características es semejante al de la mitosis. La meiosis II no es reduccional y se forman cuatro
células n.
15 Ciclos biológicos:
Dependen del momento en el que se produce la meiosis. Se diferencian dos gases: con células haploides o con
células diploides. Tipos de ciclos:
• Diplonte: es característico de los animales y el organismo adulto es diplonte. En la mayor parte del ciclo,
las células son diploides, excepto en los gametos.
• Haplonte: es característico de algas primitivas y de muchos hongos. La fase diploide se reduce al cigoto,
de modo que después de formarse éste se produce la meiosis.
• Dihaplonte o haplodiponte: es el caso de los helechos o de los musgos. Es una combinación de los dos
ciclos anteriores. El organismo adulto diplonte se denomina esporófito y forma esporas (n) mediante
meiosis que germinan, se dividen mediante mitosis y forman el gametófito (n). Éste forma gametos (n) que
se unen por fecundación y forman el cigoto (2n), que por mitosis forma el esporófito. En este ciclo hay una
alternancia de generaciones con dos tipos de organismos diferentes.
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