La célula, unidad de la vida
Biología – 5° Año
Prof. Yelitza M. Ramos M.
Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la Educación
U.E.C. Santa María
PRIMERA PARTE – LA CÉLULA
Célula (definición) (1)
• La célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede ser considerado vivo. Las células suelen poseer un tamaño medio de 10 µm y una masa de 1 ng, si bien existen células mucho mayores y menores.
Célula (definición) (2)
• Toda célula posee una membrana con permeabilidad selectiva que mantiene un medio interno
altamente ordenado y diferen- ciado del medio externo amorfo y en constante cambio en cuanto a su composición química y
condiciones físicas.
• La célula está sujeta a control homeostático (capacidad de mantener las condiciones internas ante los cambios externos).
Célula (definición) (3)
• La célula posee una estructura que se mantiene activamente mediante el metabolismo, asegurándose la coordinación de todos los elementos celulares y su perpetuación por replicación a través de un genoma codificado por ácidos nucleicos. La parte de la biología que se ocupa del
estudio de las células es la citología.
Célula (Historia) (1)
• El descubrimiento de las células se remonta hasta el 1665 cuando Robert Hooke publicó los
resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales, como en el corcho. Fue el primero en ver unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal y las
bautizó como elementos de repetición, «células» (del latín cellulae = celdillas). Pero Hooke solo pudo observar células
muertas, no pudo describir las estructuras de su interior.
Célula (Historia) (2)
• En la década de 1670 Anton van Leeuwenhoek observó diversas células eucariotas (como
protozoos y espermatozoides) y procariotas (bacterias), pero no fue hasta casi un siglo después, en 1745, cuando John Needham describió la presencia de
«animálculos» o «infusorios»
que se reconoció más adelante que se trataban de organismos unicelulares.
Célula (Historia) (3)
• En el siglo XIX tenemos además que: Robert Brown (1831)
describió el núcleo celular y Jan Evangelista Purkinje (1839) observó el citoplasma celular.
• Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann postulan la Teoría Celular (en 1838 para los vegetales y en 1839 para los animales) que decía que todos los organismos están compuestos por células.
Célula (Historia) (4)
• Luego Rudolf Virchow (1858) señalo que todas las células
provienen de otras células (esto apoyaba a la teoría de la
evolución de ese año planteada por Darwin). Louis Pasteur (1860) lo avaló con sus estudios con las levaduras y sobre la asepsia, al demostrar que si no hay vida, esta no puede surgir esponta- neamente. Finalmente August Weismann (1880) descubrió que las células actuales comparten similitud estructural y molecular con las antiguas.
Teoría Celular (1)
• La teoría celular iniciada en el siglo XIX establece:
1. Que la célula es una unidad
morfológica de todo ser vivo: es decir, que en los seres vivos todo está formado por células o por sus productos de secreción.
2. Toda célula deriva de una célula precedente (biogénesis). Esto refuta la teoría de generación espontánea, que plantaba la posibilidad de que se generara vida a partir de elementos
inanimados.
Teoría Celular (2)
3. Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, y son controladas por sustancias que ellas
secretan. Las células son un
sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio.
En una célula ocurren todas las funciones vitales, de manera que basta una sola de ellas para que haya un ser vivo (que será un individuo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.
Teoría Celular (3)
4. Toda célula contiene toda la información hereditaria
necesaria para el control de su propio ciclo, del desarrollo y del funcionamiento de un
organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente
generación celular.
Organismos Unicelulares
• Organismos Unicelulares, son aquellos que constan de una sola célula, aunque pueden formar colonias (grupo de células con similares características, que actúan en conjunto, pero que no formar una unidad estructural mayor o tejido). Estos incluyen a las bacterias, las arqueas, los protozoarios y las algas
unicelulares; además de algunos fungí como las levaduras.
Organismos pluricelulares
• Organismos pluricelulares,
aquellos que poseen más de una célula y muestran diferenciación celular (distintas células realizan diferentes funciones, esto es
forman tejidos), en estos últimos la cantidad es variable: desde unos pocos cientos, como en algunos nematodos (103), a cientos de billones (1014), como en el caso del ser humano. Entran aquí las algas pluricelulares, las plantas, los animales y los hongos superiores (mohos y setas).
Célula (características estructurales) (1)
• Todas las células están rodeadas de una envoltura (membrana), que puede ser una bicapa lipídica desnuda (en células animales);
rodeada de una pared de polisacárido (celulosa) (en plantas) o de quinina (en hongos); o por una pared compleja, más una capsula protectora (en bacterias y arqueas) que las separa y
comunica con el exterior, además de controlar los movimientos
celulares y mantener el potencial eléctrico de la membrana.
Célula (características estructurales) (2)
• Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares, que son las diferentes estructuras contenidas en el citoplasma de las células, que tienen una forma y función determinada. Salvo por los
ribosomas que están presentes en todas las células (excepto en los espermatozoides), el resto de los orgánulos existen sólo en las eucariotas, y varían con el tipo de célula.
Célula (características estructurales) (3)
• Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes, que
contiene las instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese, usando a los ribsomas.
• Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo.
• Todas usan en ATP como
molécula para transferir energía.
Célula (características funcionales) (1)
• Nutrición. Las células toman sustancias del medio, las
transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan
productos de desecho, mediante el metabolismo.
• Crecimiento y multiplicación. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células idénticas a la célula original, mediante la división celular.
Célula (características funcionales) (2)
• Diferenciación. Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado diferenciación celular, ello
permite forman estructuras
especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia.
Célula (características funcionales) (3)
• Señalización. Las células
responden a estímulos químicos y físicos del medio externo e
interno; y en el caso de células móviles, hacia o lejos de
determinados estímulos
ambientales, además de interac- cionar y comunicarse con otras células por medio de señales químicas.
Célula (características funcionales) (4)
• Evolución. A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y
pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay cambios
hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la
célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular.
SEGUNDA PARTE
ORGÁNULOS CELULARES
Membrana Citoplasmática (1)
• La membrana citoplasmática, (membrana celular o membrana plasmática) es una capa o bicapa de fosfolípidos y otras sustancias que delimita toda la célula,
dividiendo el medio extracelular del intracelular (citoplasma).
• En la célula eucariota tiene además la capacidad de
invaginación, lo que permite la exocitosis para la excreción y la endocitosis para la ingesta de partículas sólidas (fagocitosis) o líquidas (pinocitosis).
Membrana Citoplasmática (2)
• La membrana plasmática cumple con las siguientes funciones:
• Protección celular del medio externo.
• Anclaje del citoesqueleto.
• Semipermeabilidad, para el intercambio de sustancias,
presentando un transporte activo altamente selectivo hecho por transportadores de membrana.
• Ósmosis, para la difusión pasiva de solutos como iones, moléculas pequeñas y gases.
Citoplasma (1)
• El citoplasma es la parte del protoplasma en una célula
eucariota que se encuentra entre el núcleo celular y la membrana
plasmática; y en los procariotas todo dentro de la membrana.
• Consiste en una dispersión coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol o hialoplasma, y en una diversidad de orgánulos celulares que desempeñan diferentes
funciones, principalmente la de albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de estos.
Citoplasma
Citoplasma (2)
• El citoplasma se divide en
ocasiones en una región externa gelatinosa, cercana a la
membrana, e implicada en el movimiento celular (el
ectoplasma); y una parte interna más fluida (el endoplasma) y donde se encuentran la mayoría de los orgánulos. En la células eucariotas está subdividido por una red de membranas que
sirven como superficie de trabajo para muchas de sus actividades bioquímicas.
Citoplasma
Cito esqueleto
• El citoesqueleto es un entramado tridimensional de proteínas que provee soporte interno de todas las células, organiza las estructuras internas e interviene en los
fenómenos de transporte, tráfico y división celular. El citoesqueleto es una estructura dinámica que
mantiene la forma de la célula,
facilita la movilidad celular (usando estructuras como los cilios y los flagelos externos), y desempeña un importante papel tanto en el tráfico intracelular (por ejemplo, los
movimientos de vesículas y
orgánulos) y en la división celular.
Núcleo Celular (1)
• El núcleo celular es una
estructura membranosa que se encuentra normalmente en el centro de las células eucariotas.
Contiene la mayor parte del material genético celular,
organizado en varias moléculas extraordinariamente largas y lineales de ADN, con una gran variedad de proteínas, como las histonas, lo cual conforma lo que llamamos cromosomas. El
conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear.
Núcleo Celular
Núcleo Celular (2)
• La principal estructura que constituye el núcleo es la envoltura nuclear, una doble membrana que rodea
completamente al orgánulo y separa ese contenido del
citoplasma, además de contar con poros nucleares que
permiten el paso a través de las membranas para la correcta regulación de la expresión genética y el mantenimiento
cromosómico. Dentro del núcleo existe una región más densa
conocida como nucléolo.
Envoltura Nuclear
Poros nucleares Nucléolo
Nucleoplasma
Núcleo Celular (3)
• La función del núcleo es
mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula. Y la función
principal del nucléolo es la biosíntesis de ribosomas desde sus componentes de ADN para formar ARN ribosómico (ARNr);
que está relacionado con la
síntesis de proteínas y en células con una síntesis proteica intensa hay muchos nucléolos.
Ribosomas
• Los ribosomas son complejos supramoleculares de ácido
ribonucleico (ARNr) y proteínas ribosómicas, constituyendo una máquina molecular que está presente en todas las células (salvo los espermatozoides).
• Son los centros celulares de
traducción de los genes. Es decir, se encargan de sintetizar las
proteínas a partir de la
información contenida en el ADN, que llega transcrita a los ribosomas en forma de ARN mensajero (ARNm).
Retículo Endoplasmático
• El retículo endoplasmático solo existe en las células eucariotas y está ubicado junto a la envoltura nuclear. Tiene dos partes, la
primera llamado retículo endoplasmático rugoso que
presenta ribosomas adheridos; y la segunda retículo endoplas- mático liso, sin ribosomas. El rugoso se ocupa de la síntesis de proteínas, el liso de la síntesis de lípidos, ambos tienen que ver con la producción de membranas, de gluco y lipoproteinas, y como depósitos de las mismas para cuando las células las requieran.
Envoltura Nuclear
Retículo Endoplas-
mático rugoso
Retículo Endoplasmático liso Ribosomas
Aparato de Golgi
• El aparato de Golgi es un
orgánulo presente en todas las células eucariotas que pertenece al sistema de endomembranas.
están compuestos por sáculos (cisternas) aplanados y rodeados de membrana que se encuentran apilados unos encima de otros, y cuya función es completar la
fabricación de algunas proteínas del retículo endoplasmático, formar de vesículas de secreción celular por exocitosis, producción de membrana plasmática y
formación de los lisosomas primarios.
Cisterna Vesículas
de secreción Vesículas que
arriban del RE
Vesículas
• Las vesículas son orgánulos que forman un compartimento
pequeño y cerrado, separado del citoplasma por una bicapa lipídica igual que la membrana celular. Las vesículas almacenan, transportan o digieren productos y residuos
celulares. Son una herramienta fundamental de la célula para la organización del metabolismo. Se pueden encontrar en las células eucariotas. Muchas vesículas se crean en el aparato de Golgi, pero también en el retículo endoplas- mático, o se forman a partir de partes de la membrana plasmática en la endocitosis.
Lisosomas
• Los lisosomas son orgánulos relativamente grandes que se forman en el Aparato de Golgi, y contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas encargadas de
degradar material intracelular de origen externo (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a ellos. Es decir, se encargan de la digestión celular. Son estructuras esféricas rodeadas de membrana simple. Básicamente son bolsas de enzimas que si se liberasen, destruirían toda la célula.
Encimas
Proteínas transportadoras
Membrana
Vacuolas
• Una vacuola es un orgánulo celular presente principalmente en las células vegetales. Son compartimentos cerrados o rodeados por la membrana plasmática que contienen
diferentes fluidos, como agua o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos como azúcares, sales, proteínas y otros nutrientes. Se forman por la fusión de múltiples vesículas
membranosas, no posee una forma definida, y su estructura varía según las necesidades de la célula en particular.
Peroxisomas (1)
• Los peroxisomas son orgánulos citoplasmáticos muy comunes en forma de vesículas, con una
membrana, y se encuentran en la mayoría de las células eucariotas donde juegan un papel crucial en el metabolismo de lípidos y la conversión de especies
reactivas de oxígeno.
• Se trata de un orgánulo oxidativo donde, el oxígeno molecular
actúa como sustrato para la formación de peróxido de hidrógeno o agua oxigenada (H2O2) de ahí su nombre.
Bicapa lipídica
Proteína de transporte
Núcleo Cristalino
Peroxisomas (2)
• Los peroxisomas juegan un papel crucial en el metabolismo de
lípidos y están involucrados en el catabolismo de ácidos grasos de cadena muy larga, ácidos grasos de cadena ramificada, y en las plantas se transforman en glioxisomas, que son
peroxisomas especializados que convierten los lípidos en
carbohidratos(tipo de glúcidos) durante la germinación de las semillas y que la plántula utiliza hasta que es lo bastante madura para producirlos por fotosíntesis.
• Los peroxisomas son resultado de la adaptación contra los efectos tóxicos a los que se expone una célula que mantiene un
metabolismo aerobio y produce accidentalmente compueestos químicos con oxígeno que reaccionan rápidamente con
elementos fundamentales para la estabilidad celular como el ADN, de ahí que se les atribuya un
papel crítico en el envejecimiento y la pérdida del control del ciclo celular que puede desembocar en tumores y cáncer.
Citocentro y centriolos
• El citocentro o centrosoma es un orgánulo celular que no está rodeado por una membrana;
consiste en dos centriolos apareados, incrustados en un conjunto de agregados. Su
función primaria consiste en el anclaje de los microtúbulos
(citoesqueleto) y tienen un papel fundamental en el estableci-
miento de la red que determina la forma celular y durante la
mitosis (división celular), forman el huso (polos) para la segre-
gación de los cromosomas entre las dos células hijas.
Undulipodios (flagelos y cilios)
• Los cilios y los flagelos eucariotas que constituyen un grupo de
estructuras conocidas como
undulipodios; y su estructura es esencialmente la misma, pero el flagelo generalmente se complica con otros elementos añadidos, resultando más grueso y más largo, y a lo más uno o dos por célula (uno en el esperma-
tozoide). Ambos tienen que ver con la movilidad de la célula, los flagelos como una hélice de un barco, mientras que los cilios, trabajando coordinados como un bote de remos.
Pared Celular
• La pared celular es una capa resistente y rígida que soporta las fuerzas osmóticas y el
crecimiento, y se localiza en el exterior de la membrana
plasmática. La pared celular
protege el contenido de la célula, y le da rigidez, además, en el caso de hongos y plantas, define
estructura y otorga soporte a los tejidos; además en los organis- mos pluricelulares con pared celular, las células se conectan entre si con aperturas llamadas plasmodesmos que atraviesan las paredes.
Pared Celular
Plasmodesmos
Mitocondrias (1)
• Las mitocondrias son orgánulos celulares eucariotas encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la
actividad celular (respiración celular). Actúan como centrales energéticas de la célula y
sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). Tienen forma alargada; y su número depende de las necesidades energéticas de la célula.
Membrana Externa Membrana Interna
ADN mitocondrial Cresta
Ribosoma mitocondrial Espacio entre membranas
Mitocondrias (2)
• La mitocondria está rodeada de dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas, que
separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembranoso y la matriz mitocondrial, donde hay un sistema de membranas
llamadas crestas mitocondriales;
y además contiene el ADN y ARN mitocondrial, y los ribosomas mitocondriales.
Plastos (1)
• Los plastos, plástidos o plastidios son orgánulos celulares
eucarióticos, propios de las plantas y algas. Su función principal es la producción y
almacenamiento de importantes compuestos químicos usados por la célula. Juegan un papel
importante en los procesos como la fotosíntesis, la síntesis de
lípidos y aminoácidos, determi- nando el color de frutas y flores, almacenar almidón, entre otras funciones.
Membrana externa Espacio entre membranas
Membrana interna
Tilacoides Estroma
Grana
Plastos (2)
• Los plastos de las plantas se presentan como orgánulos
relativamente grandes, de forma elipsoidal, y generalmente
numerosos. En protistas son a menudo estructuras singulares, que se extienden más o menos extensamente por el citoplasma.
Se encuentran limitados del resto del citoplasma por dos
membranas estructuralmente distintas. A menudo están coloreados por pigmentos de carácter liposoluble. Al igual que las mitocondrias, poseen un ADN circular y desnudo, y riboo.
• El espacio interior del cloroplasto, el estroma, se ubican el ADN
cloroplastico y los plastorri- bosomas; además de contener vesículas aplastadas llamadas
tilacoides que se extienden más o menos paralelas, y que forman localmente apilamientos
llamados granas (plural neutro latino de granum), unidos todas por lamelas. Las membranas de los tilacoides forman parte los complejos sistemas de proteínas y pigmentos responsables de la fase lumínica de la fotosíntesis.
Plastos (3)
• Los Cloroplastos son plastos verdes por la clorofila y son los que realizan la fotosíntesis.
• Los cromoplastos (sólo en las células de plantas y algas) sinte- tizan y almacenan pigmentos
como los carotenos, de color rojo y las xantofilas, de color amarillo.
• Los leucoplastos son plastos blancos y se localizan en las células vegetales de órganos no expuestos a la luz, tales como raíces, tubérculos, semillas y son órganos que almacenan almidón.
Plastorribosomas
ADN
Lamelas
TERCERA PARTE - ACTIVIDADES
Células y tejidos (1)
• En biología, los tejidos son aquellos materiales biológicos constituidos por un conjunto
complejo y organizado de células, de uno o de varios tipos,
distribuidas regularmente con un comportamiento fisiológico
coordinado y un origen
embrionario común. Se llama
histología a la ciencia que estudia los tejidos orgánicos.
• En los animales tenemos cuatro principales: epitelial (de
revestimiento, glandular),
conectivo (adiposo, cartilaginoso, óseo, hematopoyético), muscular (liso, estriado y cardiaco) y
nervioso (neuronas). Entre las plantas tenemos: de crecimiento, protectores, conductores,
secretores, de sostén, y parenquimático.
Células y tejidos (2)
• Investigar, para los distintos tipos de tejidos mencionados antes:
1. Células que los forman.
2. Estructura importantes en las mismas (breve descripción de la célula que los forma, cómo se agrupan y cómo operan o funcionan).
3. Función de estos tejidos en los organismos.
• Investigar cómo son y cómo funcionan:
1. Las neuronas (breve descripción y como ocurre el impulso
nervioso dentro de la neurona y entre neuronas).
2. Las células sanguíneas (glóbulos rojos, blancos y plaquetas;
indicar sus pos ―la de las blancas―, y que papel juegan cada una).
3. La células madres (qué son,
tipos y función en el organismo).
