LA CELULA : ORGANELOS, FUNCIONES, ESTRUCTURA E DESARROLLO DE LA CELULA

La célula.

Unidad estructural y funcional de los seres vivos más pequeña. La célula se puede definir como pequeños corpúsculos integrados por:

-Una masa de citoplasma envuelta por una membrana, en esta membrana se encuentra otro corpúsculo llamado núcleo.

-Individualidad: Todas las células están rodeadas de una envoltura,que puede ser una bicapa lipídica que las separa y comunica con el exterior.

-Contienen un medio interno acuoso, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares.

-Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese.

-Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo.

Las células pueden tener gran diversidad de tamaños, desde 0.5 ðm hasta centímetros. Las células se clasifican en:

Procariotas:

Bacterias, carecen de compartimentos interiores, ni siquiera para el DNA.

Eucariotas:

Más complicadas y grandes, tienen muchos orgánulos y compartimentos de membrana definida. La composición de cada compartimento es definida.

Morfología de las procariotas:

- Membrana plasmática: rodea a la célula manteniendo la individualidad. Hay muchos transportadores para meter o sacar moléculas. Además tiene la función de producir energía creando un gradiente de concentración para que cuando se deshaga usar esa energía. Para crear este gradiente se usa energía procedente de nutrientes o del sol.

- Pared celular: tienen un papel importante en actividades como absorción, transpiración, tras locación, secreción y reacciones de reconocimiento, como en los casos de germinación de tubos polínicos y defensa contra bacterias u otros patógenos.

- Citoplasma: parte interior de la membrana, donde están el resto de componentes celulares: proteínas, casi todos los enzimas, ribosomas... El DNA en procariotas tiene una estructura fibrosa irregular y es de forma circular.

-Retículo Endóplasmatico liso y rugoso: sistema de canales membranosos que pueden o no estar tapizados ribosomas, que son partículas de ARN y proteínas. Son conductos que atraviesan el citoplasma y van de la membrana celular a la membrana nuclear.

- Pili: filamentos cortos empleados en la adhesión.

- Filamentos: movimiento celular y citoesqueleto.

Morfología de las eucariotas:

- Membrana plasmática: permite entrada o salida de componentes mediante multitud de transportadores específicos. Así mismo tiene muchos receptores de señales. No está relacionada con la producción de energía.

-Núcleo: es un organelo que se encuentra en el centro de las células. Tiene una bicapa y tiene poros, y además, la capa que lo rodea se le conoce como membrana nuclear. Dentro del núcleo se encuentra el ADN.

-Nucleolo: La función principal del nucleolo es la producción y ensamblaje de los componentes ribosómicos.

Formaciones membranosas.

-Mitocondria: usina energética donde la energía almacenada en los enlaces de los hidratos de carbono se convierte en energía útil para la célula, en forma de ATP.

- Retículo endoplásmico: serie de sacos membranosos

-Aparato de Golgi: pilas de sacos membranosos que modifican las proteínas y los lípidos, sintetizan carbohidratos y empacan moléculas para su transporte

Cloroplastos: se encuentra cerca del núcleo, forma vesículas secretoras que van de la superficie de la célula.

- Mitocondrias: es donde se fabrica mayor cantidad de energía (ATP) en la célula. La membrana interna de las mitocondrias es igual a la membrana plasmática de los procariotas. Membrana interior presenta múltiples pliegues y se supone que parasitaban células hasta que se integraron, pues poseen su propio DNA para sintetizar sus proteínas.

Lisosomas: bolsas de pH muy ácido donde se hidrolizan los compuestos.

Por lo tanto podemos inferir que:

Membrana plasmática:

Presente en organismos o células Eucariotas

Presente en organismos o células Procariotas

Pared celular:

Ausente en organismos o células Eucariotas

Presente en organismos o células Procariotas

Lisosomas

Presente en organismos o células Eucariotas

Ausente en organismos o células Procariotas

Retículo Endóplasmatico liso y rugoso:

Presente en organismos o células Eucariotas

Presente en organismos o células Procariotas

Pili:

Presente en organismos o células Procariotas

Ausente en organismos o células Eucariotas

Filamentos:

Presente en organismos o células Procariotas

Ausente en organismos o células Eucariotas

Citoplasma:

Presente en células u organismos Procarionte

Ausente en organismos o células Eucarionte

Nucléolos:

Presentes en organismos o células Eucarionte

Ausente en organismos o células Procarionte

Núcleo:

Presente en organismos o células Eucarionte

Ausente en organismos o células Procarionte

Mitocondria

Presente en organismos o células Eucarionte

Ausente en organismos o células Procarionte

Cloroplastos:

Presentes en células vegetales con ribosomas 70S

Vegetales:

La fotosíntesis se localiza en la membrana en el caso de procariotas y en los cloroplastos en las eucariotas.

Diferencias con células animales:

- Son fotosintéticas.

- Poseen vacuolas que son grandes sacos membranosos que sirven para almacenar pigmentos, proteínas ...

- Normalmente poseen pared celular.

Ancestor común:

Se supone que había un procariota a partir del cual se originaron todos los demás.

procariota

eucariotas

eubacterias (actuales) hongos

arqueobacterias

El agua.

La vida transcurre en un entorno acuoso, la célula puede tener hasta un 70-90% de agua. El agua rellena todos los huecos .Un eritrocito estaría formado por:

- 80 moléculas de hemoglobina.

- 1000 moléculas orgánicas más pequeñas.

- 3000 iones

- 500.000 moléculas de agua

El agua determina la estructura tridimensional de las moléculas funcionales como proteínas y ácidos nucleicos, que son polímeros formados por monómeros unidos por enlaces covalentes. Los enlaces no covalentes son muy importantes por:

- Dan la estructura tridimensional a las moléculas funcionales, de la cual depende su función.

- Contacto temporal entre moléculas para interaccionar . Como es débil se forman y se rompen contínuamente.

TEORÍA CELULAR

Vesalio, Harvey, Hunter: ayudaron a descubrir la estructura y las funciones de los animales y humanos. (anatomía y fisiología)

Robert Hooke: Vio por 1era vez las paredes de la célula.

Anthony Van Leeuwenhoek: Estudió tejidos y seres unicelulares.

Lamark: 1809 “Ningún cuerpo puede tener vida, si sus partes constitutivas no son tejido celular”.

Dutrochet: 1824, explicó que el crecimiento era el resultado del aumento de volumen de las células individuales y de la adición de nuevas células pequeñas.

Robert Brown: 1831 descubrió el núcleo de la célula.

Schleiden, Schwann: 1838 expusieron con claridad la Teoría celular.

Charles Darwin: 1859 teoría de la selección natural para explicar el fenómeno de la evolución.

Gregorio Mendel: l866 leyes de la herencia.

Watson, Crick: propusieron un modelo de la estructura del ADN.

Postulados de la Teoría Celular:

1.-Todos y cada uno de los organismos vivos están constituidos por una (unicelulares) o más células (multicelulares).
2.-Los antecesores de las células, son células preexistentes.
3.- Las actividades de un organismo son la suma de las interacciones de las células.

Elementos que forman parte de los seres vivos (biomoleculas):

Tienen que ser escogidos del entorno, formando parte de la corteza terrestre o de la atmósfera. La primera limitación es la composición de la corteza y la atmósfera. Los criterios son que sea abundante y asequible. La composición de un ser vivo no es la misma que la de la corteza o la atmósfera sino que unos elementos se escogen antes que otros.

Elementos más abundantes: son abundantes y necesarios para los seres vivos. C, N , H y O.

Elementos traza: presentes en mínima proporción, como el Al.

El He es inerte, no forma parte de los seres vivos.

El C abunda mucho porque es capaz de formar moléculas muy largas con enlaces distintos, lo que da lugar a muchos compuestos diferentes. El Si también forma cadenas pero más cortas (menos variación) y la energía del enlace Si-O es muy alta, formando moléculas muy estables, prácticamente inmutables e imposibles de sintetizar.

Respuesta frente al agua:

La vida transcurre en entorno acuoso por lo que si un elemento debe formar parte de una célula debe responder bien al agua. El Al está en forma de hidróxidos muy insolubles, pero como el Fe es más soluble se escoge antes.

Bioelementos:

Se escogen los elementos más pequeños de cada grupo porque forman enlaces más estables. El Co o el V son más grandes pero cumplen funciones especiales.

- El P y el S son componentes de todos los seres vivos (S de proteínas y P de ácidos nucleicos).

- Iones: Na, Mg, Cl, K, Ca...

Al y Si: a pesar de ser abundantes no son mayoritarios de seres vivos.

- Eltos traza: Fe, Cu, Co, Zn, Mn... presentes en todos los organismos en pequeña cantidad. Y, Mo sólo en algunos.

Enlaces:

C-H, C-C, C=C, O-H, C-O, C=O, N-H, C-N, C=N, P-O, P=O ...

Los enlaces no covalentes son muy importantes para la estructura tridimensional de la proteína.

Enlaces esenciales:

Amida: aminoácidos para dar proteínas. -N-CO-

Tioéster: aporta energía en metabolismos. -C-S-CO-

Fosfoanhidro: aporta energía en metabolismos. O- O-

- P - O - P -

O- O-

Biomoléculas.

Reactividad de las biomoléculas:

Depende de los grupos funcionales:

Hidroxilo, carbonilo, carboxilo, aldehído, amino, imino, tiol, fosfato, pirofosfato, fosforito.

Todas las reacciones de la célula están catalizadas de manera específica, tanto que distinguen hasta estereoisómeros. Por ello de todas las reacciones posibles sólo ocurren algunas.

Abundancia de las biomoléculas:

El 70% del peso de una célula es agua.. Las moléculas más abundantes son:

macromoléculas 20% (hidratos de carbono, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos) y moléculas pequeñas e iones en menor proporción.

Las moléculas pueden ser muy grandes como el DNA porque porta mucha información, si una proteína debe unir varios ligandos ha de ser grande. Para sintetizar moléculas grandes hacen falta muchas reacciones y muchos intermediarios, que ocupan espacio. Por ello las macromo-léculas están formadas por monómeros.

Macromoléculas.

Hidratos de carbono.

Polisacáridos formados por monosacáridos. Como tienen muchos grupos OH son polares y solubles. Las pentosas son importantes por constituir los ácidos nucleicos.

Funciones:

- Almacén de energía: glucógeno, almidón.

- Estructural: celulosa en paredes celulares.

Los monosacáridos se unen por medio de enlaces glicosídicos.

Lípidos

Apolares e hidrofóbicos. El ácido graso es el lípido más sencillo (cadena hidrocarbonada con carboxilo al final). Los lípidos son ácidos grasos más glicerol, lo que da una grasa (triglicéri-do), Su función es exclusivamente reserva de energía. Cuando sobra energía se sintetizan grasa para luego movilizarlas. Si en lugar de reaccionar con 3 ácidos grasos un sustituyente es un derivado del fosfato se crea un fosfolípido que tiene 2 partes, una apolar (ácido graso) y otra muy polar (fosfato). Es una molécula anfipática muy importante en la constitución de membranas.

Ácidos nucleicos

Son polinucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster. Cada nucleótido está formado por 3 partes:

Ribosa + base nitrogenada + fosfato

Como hay 5 bases nitrogenadas derivadas de purinas y pirimidinas hay 5 nucleótidos distintos.

Los genes se localizan en el DNA . El DNA y el RNAm cumplen funciones de expresión e información.

Hay nucleótidos que tienen función propia como el ATP.

El RNA tiene ribosa y el DNA desoxirribosa (porque le falta 1 OH).

Proteínas.

Aminoácidos unidos en polipéptidos unidos por enlaces amida (peptídicos). En el mismo carbono (ð) tiene el grupo amino y el carboxilo, las diferencias surgen en los huecos, pues puede tener sustituyentes polares y apolares. Las proteínas están formadas por 20 aminoácidos esenciales. Son las moléculas más diversas en cuanto a tipo de función y estructura. Funciones:

- Enzimática: catalizadores de todas las reacciones.

- Transportadora: transporte de O2 por la hemoglobina.

- Estructural: colágeno, queratina.

- Defensa celular: anticuerpos.

- Señalización celular: hormonas.

Tal diversidad se consigue combinando monómeros para formar moléculas muy largas. Número de posibilidades: NL donde N es el número de monómeros existentes y L número de monómeros de la molécula.

Reactividad entre biomoléculas.

En la célula hay muchas moléculas juntas, por lo que hay muchas reacciones posibles.

Degradación:

Hay reacciones que degradan las moléculas convirtiendo los polímeros en monómeros que se pueden volver a utilizar o hidrolizarlos para obtener energía.

Síntesis:

Se sintetizan monómeros y luego a partir de ellos polímeros, igual para estructuras supramoleculares. Sintetizar algo implica aumentar el orden, los seres vivos se ordenan y mantienen su orden. Los procesos desfavorecidos termodinámicamente se hacen a expensas del entorno, desordenándolo por cesión de calor. Es necesario un aporte contínuo de energía para impulsar procesos no favorables. La energía se extrae del entorno, se transforma y se usa para trabajos de la célula (movimiento, síntesis).

LOS SERES VIVOS

LOS SERES VIVOS

Hemos dicho que la biología estudia a los seres vivos. Por tanto, para empezar, la pregunta que debemos contestarnos es ¿Qué es un ser vivo?

Esta pregunta podría parecer tonta, después de todo, cualquier persona puede notar que un perro está vivo o que un árbol en particular también lo está. Una roca o un trozo de vidrio, evidentemente, no son seres vivos. A nivel macro el asunto puede parecer muy sencillo. Pero cuando examinamos seres vivos, u "organismos", a nivel microscópico el tema se complica un poco.

Por lo anteriormente expuesto, vamos a diferenciar las características que nos permitirán determinar si "algo" está vivo. Estas características o propiedades son:

a)Organización específica

Esta característica implica que cada tipo de ser vivo (organismo) posee una estructura bien definida. Es decir, todos los adultos de cierto tipo de organismos presentan una estructura bien definida. El tamaño y las características corpóreas en general de un mismo organismo son parecidas. Además, los organismos se encuentran conformados por células, ya que estás son la unidad fundamental de los mismos. La célula es la mínima parte de los seres vivos que es capaz de desempeñar por si mismas las funciones que el organismo en sí ejecuta para mantenerse con vida. Según el organismo este puede ser unicelular o multicelular. Las células se organizan en tejidos, los tejidos en órganos y los órganos en sistemas.

b)Metabolismo

El metabolismo es el conjunto de actividades de tipo químico, que dan como resultado el que la célula pueda crecer, auto-conservarse y auto-repararse. Las células deben absorber substancias de continuo, las cuales provocan en ellas pequeñas transformaciones, gracias a las modificaciones que la célula provoca en ellas. Estos procesos producen energía que se intercambian entre todo el conjunto de células y es esta energía la que evidencia la vida del organismo.

c)Irritabilidad

Todos los seres vivos son irritables ya que responden a los estímulos que son causados debido a los cambios físicos o químicos que actúan sobre ellos.

Este fenómeno puede ser más notorio en las especies animales que en las especies vegetales para algunos tipos de estímulos y también puede presentarse el caso inverso para otros tipos de estímulos.

Existen plantas que son muy sensibles al tacto y que son capaces de detectar cuando un insecto se posa encima de ellas, siendo su reacción inmediata atrapar el insecto para digerirlo (sí estamos hablando de plantas). Por otro lado, es muy conocido que los animales responden a los cambios de luz y temperatura casi de inmediato.

d)Crecimiento

Otro fenómeno que se presenta en los seres vivos es el crecimiento. El crecimiento se manifiesta como un aumento de la masa celular o como un aumento en el número de células.

Si hablamos del aumento de la masa celular, se debe ser claro a que no se puede catalogar como crecimiento el aumento de líquido en la célula. Nos referimos a que la sustancia viva de la célula aumenta.

e)Reproducción

La reproducción es la capacidad de generar otro ser vivo de las mismas características a partir de sí mismos.

En algunos casos la reproducción se presenta como la división de un individuo en dos, en otros casos es necesaria la presencia de dos individuos para poder producir entre ellos la existencia de un tercero.

e)Adaptación

Los seres vivos son capaces de adaptarse al medio en que viven. De esta manera los seres vivos pueden sobrevivir al enfrentar a los cambios del medio.

Cuando "algo" presenta todas estas características, o al menos la mayor parte de ellas, es porque ese "algo" está vivo. Es decir, estaríamos ante la presencia de un ser vivo.

Biología: Introducción

BIOLOGIA

INTRODUCCION

Como toda ciencia, la biología puede parecer un tema complejo de entender para muchas personas. Por eso, es nuestra intención tratar de presentar esta información de forma que cualquiera pueda entenderla. Para ello, obviaremos en lo posible términos científicos y los sustituiremos por términos más coloquiales. Así, el mayor número de personas podrán obtener provecho de la información.

Entrando en tema, queremos establecer que la biología pretende mostrar al interesado la enorme diversidad de seres vivos que existen en la naturaleza. Trata de explicarnos cómo estos han logrado sobrevivir a través de los siglos gracias a las adaptaciones especiales que han realizado sobre si mismos para poder acoplarse al medio ambiente. También, nos ayuda a comprender los fenómenos evolutivos por los que los seres vivos han tenido que atravesar para asegurar su existencia(supervivencia del más apto) y, a través de serios estudios, nos permite tener una clara visión de como se relacionan los seres vivos con su ecosistema.

Llegado a este punto, es apropiado mencionar que en cualquier ciencia es necesario aplicar el método científico, pero en la biología esto adquiere especial importancia, a tal punto que puede decirse que es primordial. El Método Científico se ha constituido en la base fundamental para elaborar el complejo volumen de información que constituye la Ciencia Biológica.

De esa manera, se ha obtenido una gran cantidad de información referente a los organismos unicelulares(en su mayoría, estos seres sólo pueden ser observados a través de microscopios), la estructura de las células y de los diversos tipos de tejidos. También es posible acceder a gran cantidad de información vital sobre las plantas y los animales. Igualmente, existe a nuestra disposición un valioso y extenso registro sobre la evolución de los seres vivos y sus relaciones con sus ecosistemas.

Comprendemos, que no podemos abarcar toda la información que sobre el tema de la biología se puede tratar. Sin embargo, jamás ha sido nuestro propósito hacer esto, más bien, lo que pretendemos es que lo poco que se trate en esta web se entienda con claridad. Sin embargo, semana a semana iremos ampliando el tema y/o trataremos de mejorar la comprensibilidad de los temas ya tratados a fin de lograr la meta primaria que es la biología al alcance de todos

Como ya lo mencionamos, la Biología es la ciencia que estudia los seres vivos. Según el aspecto parcial que estudia, la Biología se puede dividir en muchas ramas, entre otras las siguientes:

-Bacteriología: estudia las bacterias.

-Biofísica: estudia el estado físico de la materia viva.

-Biología: estudia las moléculas que constituyen los seres vivos.

-Botánica: estudia las plantas.

-Citología: estudia los tejidos.

-Ecología: estudia los ecosistemas.

-Embriología: estudia cómo se desarrollan los óvulos fecundados.

-Etología: estudia el comportamiento de los animales.

-Evolución: estudia cómo han ido variando las especies a lo largo del tiempo.

-Fisiología: estudia las funciones orgánicas de los seres vivos.

-Genética: estudia cómo se heredan los caracteres biológicos.

-Histología: estudia los tejidos.

-Microbiología: estudia los organismos microscópicos.

-Morfología: estudia la estructura de los seres vivos.

-Paleoecología: estudia los ecosistemas del pasado.

-Paleontología: estudia los restos de vida en el pasado.

-Taxonomía: estudia la clasificación de los seres vivos.

-Virología: estudia los virus.

-Zoología: estudia los animales.