¿Qué diferencia a los seres vivos de los inertes?
Todos los seres vivos comparten una composición química
que los distingue de los seres vivos, como las rocas y el aire.
•
Los
seres inertes
están formados por compuestos inorgánicos.
•
Los
seres vivos
están formados por compuestos inorgánicos y
Compuestos inorgánicos
Están formados por los elementos químicos que más
abundan en la Tierra, como el oxígeno (O), silicio (Si),
aluminio (Al), hierro (Fe), y calcio (Ca).
Son compuestos inorgánicos:
El agua.
Los gases atmosféricos.
Compuestos orgánicos
Están constituidos principalmente por 4 elementos
químicos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y
nitrógeno.
Son compuestos orgánicos:
Glúcidos.
lípidos.
Proteínas.
¿De qué se componen los seres vivos?
Compuestos inorgánicos
•
Agua.
•
Sales minerales.
Compuestos orgánicos
•
Glúcidos.
•
Lípidos.
•
Proteínas.
•
Ácidos nucleicos
.
Son muy variados, y a menudo de
gran tamaño, en ese caso, se
Glúcidos
(azúcares o hidratos de carbono)
Moléculas formadas por C, O e H.
Son moléculas de variado tamaño,
tenemos:
Monosacáridos, que son los más sencillos.
Disacáridos, formados por dos monosacáridos.
Polisacáridos, formados por la unión de muchos polisacáridos.
Tienen función:
Energética: son el combustible de los seres vivos.
Lípidos
Moléculas formadas por C,O e H.
También contiene N, P y S.
Su estructura principal es una
cadena de carbono e hidrógeno.
Son insolubles en agua.
Tienen función:
Estructural: forman las membranas celulares.
Energética: como combustible de reserva. Ej: las grasas.
Proteínas
Moléculas formadas por C,O e H.
También contiene N.
Son macromoléculas formadas por la
unión de aminoácidos.
Hay 20 aminoácidos distintos, de su
combinación surgen todas las
proteínas que hay.
Tienen función:
Estructural: ya que permiten la formación de esqueletos, piel, uñas, etc.
Ácidos nucleicos
Son macromoléculas formadas por la
unión de nucleótidos.
La combinación de 4 nucleótidos
distintos hace posible una gran
variedad de moléculas.
La función principal de los ácidos
nucleicos es contener la información
hereditaria, que controla el
funcionamiento celular, y
En 1838, el botánico alemán Mathias Schleiden y compatriota, el
zoólogo Theodoror Schwann, enunciaron la teoría celular.
Los
principios básicos
de la teoría celular dicen:
Todos los seres vivos está formados por células.
Todas las células proceden de otras células preexistentes.
Las funciones vitales de los organismos se dan en las células.
Las células contienen la información genética necesaria para
regular las funciones celulares y para transmitir esa información a
su descendencia.
Para poder llegar a la teoría celular fueron necesarios una serie de
descubrimientos:
•
En el siglo XVI, los ópticos holandeses
Janssen
, inventaron el microscopio
compuesto, que Galileo desarrolló posteriormente.
•
En 1665,
Robert Hooke
observó que la materia vegetal del corcho se
componía de innumerables huecos que recordaban las celdas de un panal
de abejas y las denominó células.
•
Más tarde,
Anton van Leeuwenhoek
hizo observaciones y descripciones de
células y fue el descubridor del mundo microbiano, por sus observaciones
de protozoos, algas, etc.
•
En el siglo XIX. El zoólogo
Theodor Schwann
y el botánico
Mathias
Schleiden
, iniciaron el desarrollo de la teoría celular.
•
Rudolf Virchow
, amplió esta teoría, cuando comprobó que las células se
reproducen.
•
Santiago Ramón y Cajal
logró unificar todos los tejidos del cuerpo en la
¿Cómo se organiza la materia viva?
Materia inerte Materia viva
Niv el es de or gan izació n Abiótic o
Subatómico Partículas subatómicas (protones, neutrones, electrones)
Atómico Átomos
Molecular
Moléculas inorgánicas (agua, sales minerales, etc)
Moléculas inorgánicas (agua, sales minerales, etc)
Moléculas orgánicas (glucosa, aminoácidos, etc)
Macromoléculas (glúcidos, proteínas, etc)
Orgánulos celulares (mitocondria, cloroplasto, etc) B ió tic os Celular Célula
Orgánico Organismos unicelulares y
pluricelulares
Poblacional Población
La estructura celular
Todas las células tienen una estructura básica común, y la maquinaria
necesaria para obtener material del ambiente y generar nuevas células
idénticas a ellas. Destacan 3 componentes:
Un límite que la independiza de su entorno: la
membrana
.
Un espacio interior donde tienen lugar las reacciones químicas
que constituyen la actividad vital: el
citoplasma
.
Un sistema de control y dirección de todas las funciones: el
La estructura celular
Membrana plasmática:
Es una fina lámina que separa la célula del
medio externo. A través de ella, entran las sustancias necesarias
para su nutrición y salen los productos de desecho. En realidad se
trata de una zona de intercambio entre la célula y el medio que la
rodea.
Citoplasma:
Es el interior celular, que contiene todas las moléculas
biológicas con las cuales se realizan las funciones vitales.
Material genético:
Está constituido por las moléculas que
Las funciones celulares
Al ser las unidades básicas de la vida, las células realizan
las tres funciones vitales:
Nutrición.
Relación.
La nutrición
Mediante el proceso de nutrición, la célula toma moléculas del
medio externo (nutrientes) y las transforma, bien en energía
para llevar a cabo sus funciones o en moléculas propias, con el
fin de renovar las estructuras celulares.
El conjunto de estas transformaciones, que se realizan en el
citoplasma se denomina metabolismo y constituye la base de
la vida celular.
La nutrición
Hay dos tipos de nutrición:
La
autótrofa
, en la que las células producen su propia
materia orgánica a partir de la inorgánica.
La relación
Esta función permite la comunicación de las células con
el medio exterior. Gracias a ello se adaptan a los cambios
en su entorno y mantienen la estabilidad.
La reproducción
La función de reproducción consiste en la formación de
nuevas células a partir de las existentes.
Tipos celulares
•
Las células son estructuras muy pequeñas que solo pueden
observarse con un microscopio.
•
Su tamaño se mide en
micrómetros
(µm), denominados
abreviadamente
micras
(µ). Un micrómetro es la milésima parte de
un milímetro (µ= 10
-3
mm).
•
El
tamaño
varía de unas células a otras (algunas miden menos de una
micra y otras tienen decenas de micras); sin embargo, se mantiene
constante en el mismo tipo celular.
Organización celular
•
Según su complejidad existen dos tipos diferentes de células: las
células procariotas y las eucariotas.
•
Evolutivamente, todas proceden de un antecesor común.
•
Las
células procariotas
son más sencillas y primitivas.
•
Las
eucariotas
tienen su origen en células procariotas, que fueron
asociándose a bacterias anaerobias mediante relaciones de simbiosis
y acabaron siendo orgánulos energéticos (mitocondrias). También se
asociaron por endosimbiosis ciertas bacterias fotosintéticas que
Modelos de organización celular
Célula procariota
No tienen membrana nuclear y el
material genético se encuentra disperso
en el citoplasma.
Célula eucariota
¿Cómo se pasó de la célula procariota a la
eucariota?
Los fósiles más antiguos que se conocen corresponden a las células
procariotas y tienen una edad aproximada de 3500 m.a.
Los fósiles de células eucariotas son más recientes: los más antiguos
datan de hace unos 1800 m.a.
Existen varias hipótesis que explican la evolución de las células
eucariotas a partir de las procariotas.
•
Una de ellas establece la formación de la membrana nuclear a partir de la
membrana plasmática.
Esta teoría establece que la
membrana nuclear podría proceder
de extensiones de la membrana
plasmática hacia el citoplasma en
una célula procariota, según el
siguiente proceso:
1. La célula procariota tenía su
material genético unido a la
membrana plasmática.
2. Se produjo una invaginación en
la membrana, que arrastró el
material genético hacia el centro
de la célula.
3. La invaginación acabó rodeando
el material genético por
Teoría endosimbiótica
1. Una célula preucariota
anaeróbica de gran tamaño
capturó a una célula procariota
aeróbia.
2. Se estableció una relación entre
ellas: la célula capturada obtuvo
refugio y alimento a cambio de
producir energía mediante la
respiración aeróbica.
3. Los cloroplastos un origen
similar: la incorporación de
Célula procariota
•
Es el modelo de organización más primitivo.
Célula procariota
La
principal característica
de las células procariotas es que no poseen estructuras
de membrana por lo que carecen de orgánulos membranosos y, por supuesto, de
membrana nuclear. Esto hace que el material nuclear se encuentre disperso por
el citoplasma.
El
material genético
está constituido por una molécula de ADN circular, asociada
a proteínas. No existe ninguna envuelta que rodee a este material, por lo que se
llama
nucleoide
.
En estos organismos destaca una envoltura rígida alrededor de la
membrana
plasmática
, la
pared celular o bacteriana
, que hace posible que la célula
mantenga su forma.
Algunas bacterias tienen una capa poco densa, que está formada por
polisacáridos, situada por encima de la pared celular, se llama
cápsula
. Permite a
Célula procariota
El
citoplasma
no presenta orgánulos, excepto los
ribosomas
, que se
encargan de la síntesis de proteínas. Además presenta
gránulos
de
almacenamiento.
Unas invaginaciones de su citoplasma realizan las funciones de las
mitocondrias.
Algunas células disponen de
flagelos y cilios
, que son estructuras que
les permiten desplazarse. También pueden presentar
fimbrias o pili
,
que tienen función adhesiva. A veces, las fimbrias se especializan en
la transferencia de material genético entre células.
Presentan organización celular procariota los organismos que
Bacterias
Los organismo procariotas son bacterias.
Según la composición química de las paredes celulares
y de sus membranas, se clasifican en:
Arqueobacterias
Tienen una composición química característica, muy diferente de la que
poseen las eubacterias y la células eucariotas.
En su metabolismo se parecen a las eubacterias, pero en el tratamiento
del material genético son similares a las eucariotas.
Muchas son extremófilas, es decir, viven en ambientes extremos de
salinidad, temperatura o acidez.
a) Arqueobacterias halófilas. Proliferan en ambientes con salinidades
elevadas.
b) Arqueobacterias termoacidófilas. Viven en ambientes ácidos y de
elevadas temperaturas, como las fuentes termales.
Cianobacterias
Las cianobacterias son procariotas primitivas capaces de
realizar la fotosíntesis.
Se trata de los primeros organismos autótrofos del planeta.
Su actividad durante millones de años enriqueció la
Eubacterias
En este grupo están la mayoría de los organismos procariotas
actuales.
Su composición química celular es muy parecida a la de los
organismos eucariotas.
Viven en mares y lagos, y también en el suelo y el cuerpo de seres
vivos del planeta. Habitan en casi todos los medios del planeta.
Pueden tener nutrición autótrofa o heterótrofa.
Célula eucariota
La mayor parte de los seres vivos de la biosfera presentan células
eucariotas.
Hay dos tipos de células eucariotas: la célula animal y la célula
vegetal.
Las células animales y vegetales tienen en común múltiples
estructuras y orgánulos, pero otros son exclusivos de cada tipo
celular.
El modelo de organización celular eucariota está presente en
Célula eucariota
1. Todas las células eucariotas tienen un
núcleo
celular
. El material genético hereditario está
formado por más de una molécula de ADN, que
está rodeado de una doble membrana, la
membrana nuclear
, que lo separa del citoplasma,
pero no lo aísla. Una serie de
poros
ponen en
contacto directo el fluido que rodea al ADN en el
núcleo,
nucleoplasma
, con el resto de la célula.
2. La
membrana plasmática
es una fina envuelta que
protege y regula el intercambio de sustancias.
Membrana plasmática
La membrana plasmática es una fina envuelta presente en todas las células.
Desempeña una función protectora, y regula el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el exterior celular.
Está formada por una doble capa de lípidos; en esa doble capa se intercalan proteínas.
Las proteínas de membrana pueden estar inmersas en la doble capa o pueden estar adheridas a una de las dos capas.
Algunas proteínas de membrana actúan como
receptores de estímulos, ante los cuales la célula genera respuestas.
La membrana plasmática es fluida, ya que sus moléculas tienen capacidad de rotar o moverse lateralmente.
El paso de sustancias a través de la
membrana plasmática
•
La materia, en función de su tamaño y de su naturaleza, entra y sale de las células
a través de la membrana.
•
Esta entrada se lleva a cabo mediante distintos mecanismos.
•
Hay moléculas, como el CO
2y el O
2, e iones, como Na
+y K
+, que pasan
Pared celular
La pared celular es propia de las
células vegetales.
Está formada por fibras de
celulosa
que se disponen en capas de distinta
orientación, para dar rigidez a la
célula y mantener su forma.
Diversos polisacáridos y proteínas
unen entre sí las fibras de celulosa,
originando una resistente y compleja
red.
A veces, acumula determinados
Citoplasma
(citosol y citoesqueleto)
El citoplasma es el contenido que se
localiza entre el núcleo y la
membrana plasmática.
Está constituido por el
citosol
y el
citoesqueleto
.
El
citosol
es un medio acuoso donde
están inmersos el citoesqueleto, los
orgánulos celulares, así como
también moléculas de proteínas,
aminoácidos, glúcidos, lípidos y sales
minerales que están implicadas en
las diversas reacciones químicas que
ocurren en el interior de las células.
Citoplasma
(citosol y citoesqueleto)
El
citoesqueleto
se estructura en una compleja
red de filamentos proteicos interconectados.
Las uniones entre las subunidades que los
forman son débiles; esto permite su rápido
ensamblaje y desensamblaje.
Hay 3 tipos de filamentos:
microfilamentos
,
filamentos intermedios
y
microtúbulos
.
El citoesqueleto tiene como
funciones:
Dar forma a la célula.
Le proporciona la capacidad de realizar
distintos movimientos.
Transporta materiales desde una zona a
otra de la células.
Participa en el movimiento y organización
de los orgánulos citoplasmáticos.
Filamentos del
citoesqueleto
Los microfilamentos son polímeros de
una proteína llamada actinaque,
agrupados en hélices dobles, forman haces y redes por todo el citoplasma, si bien están más concentrados cerca de la membrana plasmática. Son finos y se rompen con facilidad.
Los microtúbulos son polímeros de la proteína tubulina, que forman
estructuras cilíndricas huecas y muy rígidas.
Ribosomas
Son orgánulos situados en el citosol; con
forma globosa. Están adosados a las
membranas del retículo endoplasmático o en el interior de otros orgánulos como las mitocondrias y los cloroplastos.
En las células eucariotas son de mayor
tamaño que en las procariotas; los
ribosomas de las células procariotas son similares a los que aparecen en las
mitocondrias y cloroplastos.
Los ribosomas tienen 2 subunidades,
constituidas por proteínas y ARN.
La función de los ribosomas consiste en
Retículo endoplasmático
El RE constituye un sistema membranoso, de
composición similar a la membrana plasmática, que forma una complicada red de túbulos y sáculos
comunicados entre sí, con el aparato de Golgi y con la membrana nuclear.
Algunas zonas del RE presentan un aspecto granuloso,
debido a la presencia de ribosomas en su cara externa.
Esas zonas reciben en nombre de RE rugoso.
Otras zonas del retículo, carecen de ribosomas
adheridos: forman el RE liso.
En el RER se sintetizan las proteínas que formarán parte
de las membranas del propio RE, de las membranas plasmáticas y de las membranas de otros orgánulos. Además, en el se fabrican las proteínas que se envían al exterior celular.
En el REL se produce la síntesis de los lípidos, que
Aparato de Golgi
Constituye un apilamiento de sáculos membranosos con
forma de disco cercarnos al núcleo.
Junto a estos discos hay una serie de vesículas, cuyo tamaño
es diferente según el lado del aparato en que se sitúan: en el lado cercano al núcleo o cara cis, es menor que en el lado
que se orienta hacia la membrana plasmática o cara trans.
De la cara trans se desprenden las vesículas de secreción.
La cara cis que se orienta hacia el RE recibe vesículas con las proteínas y lípidos que él fabrica.
En aparato de Golgi se producen:
La mayoría de los polisacáridos de la célula.
Maduran las proteínas y los lípidos procedentes del RE.
La maduración es simultánea al transporte desde la cara cisa la cara trans.
En la cara trans se empaquetan las moléculas en
Lisosomas
Los lisosomas son vesículas procedentes
del aparato de Golgi que contienen
enzimas digestivas de carácter ácido.
Estas enzimas digieren materiales
procedentes del exterior o del interior de la célula, como desechos propios,
partículas de alimento o microorganismos fagocitados.
Esta compartimentación de las enzimas
digestivas protege al citosol del ataque de su propio sistema digestivo.
La membrana de los lisosomas presenta
proteínas transportadoras que permiten la salida al citosol de los productos finales de la digestión, los cuales la célula
Peroxisomas
Los peroxisomas son orgánulos rodeados por una membrana única que tienen todas las células eucariotas.
Junto con las mitocondrias, son los
principales compartimentos celulares en los que se utiliza el oxígeno.
En ellos tienen lugar las reacciones de
oxidaciónque hace posible eliminar sustancias tóxicas.
En estas reacciones interviene agua
oxigenada, también llamada peróxido de
Vacuolas
Las vacuolas son orgánulos membranosos que están presentes en casi todos los tipos celulares.
En las células vegetales es de gran tamaño, de tal modo que ocupan entre un 30% y un 90% del espacio celular.
Se parecen a los lisosomas de las células animales
porque tienen numerosas enzimas, si bien desempeñan más funciones que estos.
Las vacuolas vegetales constituyen el almacén de agua y diversas sustancias que la célula debe eliminar, asimilar, digerir o reservar para momentos posteriores.
Se relacionan también con el aumento eficaz del volumen celular, de tal modo que no se incrementa el contenido del citoplasma. Ejercen presión en la pared celular, manteniendo la turgencia y rigidez de los tejidos.
Mitocondria
Las mitocondrias son unos orgánulos que están
situados en el citoplasma de todas las células eucariotas.
Están delimitadas por una doble membrana. La
membrana externa es lisa. La membrana interna
contiene multitud de pliegues: las crestas mitocondriales.
El espacio interior constituye la matriz
mitocondrial, cuya composición es similar a la del
citoplasma. Tiene ribosomasy una o varias
moléculas circulares de ADN.
Las mitocondrias constituyen la fuente de energía
de las células eucariotas. Tanto en las crestas como en la matriz, hay enzimas que intervienen en la
respiración celular, proceso mediante el cual se genera la energía que precisa la célula para funcionar.
Las mitocondrias tienen capacidad para replicarse;
Las mitocondrias y la respiración celular
El
metabolismo celular
comprende el conjunto de las reacciones
químicas que ocurren en la célula, con el objetivo de lograr su
mantenimiento, desarrollo y reproducción. En él se diferencian dos
fases: la catabólica y la anabólica.
Catabolismo.
Se transforman moléculas complejas en otras más simples, con
liberación de energía.
Anabolismo.
Se elaboran moléculas complejas a partir de otras más simples,
con consumo de energía.
Metabolismo celular
La respiración celular consisten en la degradación de combustibles
orgánicos por el oxígeno molécula, con lo que la célula obtiene energía que
necesita.
Una parte de las reacciones del proceso respiratorio sucede en el
citoplasma y el resto, dentro de la mitocondria.
De manera simplificada, la respiración celular se puede representar con la
siguiente ecuación química:
Cloroplastos
Los cloroplastos son los orgánulos más característicos de
las células vegetales.
Están limitados por una membrana externa y otra
interna.
El medio interno es el estroma. La mayor parte del
estroma está ocupada por unos sáculos membranosos aplastados e interconectados: los tilacoides. Los
tilacoides pueden estar apilados, formando unas
estructuras denominadas grana.
La función de los cloroplastos es la realización de la
fotosíntesis: en los tilacoides se encuentran varios pigmentos fotosintéticos, como la clorofilas y
carotenoides que forman parte de sistemas enzimáticos que hacen posible la captación de la energía luminosa.
Como las mitocondrias, los cloroplastos contienen una o
varias copias de ADN circular y poseen la capacidad de
Los cloroplastos y la fotosíntesis
Entre los procesos
anabólicos
celulares, el principal es la
fotosíntesis
, que
se realiza en los cloroplastos.
Consiste en la fabricación de materia orgánica a partir de materia
inorgánica a través del uso de la energía de la luz. El proceso fotosintético
sucede en dos fases:
•
Fase lumínica
. En ella, la energía electromagnética de la luz se transforma en energía
química. Además, las moléculas de agua se dividen en oxígeno, que se libera al
medio, el hidrógeno, que se utilizará posteriormente. Este proceso de ruptura de las
moléculas de agua es la
hidrólisis
.
Los cloroplastos y la fotosíntesis
Las reacciones químicas que ocurren en la fotosíntesis se pueden
simplificar así:
Centrosoma
El centrosomao centro organizador de microtúbulos (COM), es una
orgánulo exclusivo de las células animales que se dispone cerca del núcleo cuando la célula está en estado de reposo.
Si está en división, el centrosoma se duplica y cada copia se sitúa en uno
de los polos de la célula.
En el interior del centrosoma está el diplosoma, que consta de dos
estructuras dispuestas perpendicularmente: los centriolos.
Los centriolos son estructuras con forma cilíndrica que contienen 9 tripletes de microtúbulos cada uno.
Funciones:
Formación y organización del citoesqueleto, con el cual comparte su
composición a base de proteínas.
Interviene en el movimiento celular mediante cilios y flagelos.
Participa activamente en el proceso de división celular a través de la
Cilios y flagelos
Algunas células eucariotas son capaces de moverse; pueden
hacerlo de dos formas distintas: a través de
cilios o flagelos
o mediante cambios en la viscosidad del citoplasma.
Los cilios y flagelos son unos orgánulos móviles formados a
partir de fibras de proteínas del citoesqueleto, que
constituyen apéndices externos.
Su movimiento está dirigido y coordinado por una
estructura que se conoce con el nombre de centriolo.
Cambios en la viscosidad
Los cambios en la viscosidad del citoplasma los
provocan las proteínas del citoesqueleto, que se
agrupan o se separan.
De este modo, se producen unas prolongaciones
cambiantes, llamadas
pseudópodos
, que
modifican la forma celular.
Los pseudópodos también sirven para rodear y
capturar ciertos materiales del medio exterior
(microbios, partículas alimenticias…). Este
Núcleo
El núcleo es la parte de la célula donde se encuentra el
material genético.
Generalmente se sitúa en la región central aunque en
algunos casos, como el de determinadas células
secretoras y muchas vegetales, puede localizarse en
las zonas periféricas.
Es el centro de control celular y su estructura varía
según el momento de la vida de la célula.
Existen dos organizaciones distintas: el núcleo en
Núcleo en interfase
El núcleo es una estructura observable con el microscopio óptico
que contiene la mayor parte del material genético de la célula eucariota.
El núcleo está delimitado por una doble membrana con poros, la
membrana nuclear, que permite el intercambio de sustancias entre este y el citoplasma. El nucleoplasma es el contenido que hay en el núcleo, similar al citoplasma.
La membrana externa se continua en la membrana del RE y está tapizada de ribosomas.
En el interior del núcleo hay varias moléculas de ADN asociadas a
proteínas. Estas moléculas, llamadas histonas, ayudan a proteger y estabilizar el ADN. (ADN + histonas = cromatina)
En el núcleo pueden aparecer varias zonas que destacan del resto,
en las que se distingue una parte central de aspecto fibroso con una corteza granulosa. Estas zonas son los nucléolos; en ellos se fabrican los ribosomas.
En núcleo se encarga del funcionamiento de la célula y está
relacionado con la transmisión de los caracteres entre los progenitores y su descendencia.
