TEMA 7: LA ORGANIZACIÓN CELULAR Teoría celular

1 1 tema 7 : la organizaci N CELULAR 1. Teor a CELULAR Los estudios sobre la c lula comenzaron a mediados del siglo XVII y vienen ligados a la mejora en la calidad de los microscopios. Los primeros conocimientos sobre la c lula se remontan a a o 1665, gracias a Robert Hooke, que al analizar un trozo de corcho con un sencillo microscopio construido por l mismo, descubri que estaba formado por una especie de celdillas parecidas a las de un panal de abejas, a las que denomin c lulas. Un contempor neo de Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, construy microscopios simples de hasta 200 aumentos, y descubri m ltiples microorganismos al estudiar el agua de las charcas y de los fluidos de los animales, a los que llam anim culos. Pero hasta que no se dispuso de buenos microscopios, a principios del siglo XIX, no se realizaron nuevos descubrimientos. As , en 1831, Robert Brown descubri un corp sculo al que denomin n cleo y poco despu s Purkinje descubri el medio interno viscoso al que denomin protoplasma.

2 El protoplasma que rodea el n cleo pas a llamarse citoplasma. Pero la teor a CELULAR no se desarroll hasta 1939. Su desarrollo se atribuye al bot nico Schleiden y al zo logo Schwann, que enunciaron que todas las c lulas son morfol gicamente iguales y que todos los seres vivos est n constituidos por c lulas. A os m s tarde, en 1855, Virchow ampli la teor a CELULAR al postular que s lo pueden aparecer nuevas c lulas a partir de otras ya existentes. Brucke la complet al decir que la c lula es el ser vivo m s peque o y sencillo que existe portador de todos los elementos necesarios para permanecer con vida. As , la Teor a CELULAR queda definida por los siguientes principios: La c lula es el ser vivo m s peque o y sencillo que existe. La c lula es la unidad morfol gica de todos los seres vivos: Todos los seres vivos est n constituidos por una o m s c lulas. La c lula es la unidad fisiol gica de los organismos: Es capaz de realizar todos los procesos metab licos necesarios para permanecer con vida.

3 La c lula es la unidad gen tica aut noma de los seres vivos: Contiene toda la informaci n sobre la s ntesis de su estructura y el control de su funcionamiento, y es capaz de trasmitirla. Toda c lula proviene, por divisi n, de otra c lula (ya existente). Esto condujo a la primera definici n de c lula: Unidad anat mica y fisiol gica de todos los seres vivos. Esto es v lido excepto para los virus. A pesar de haber sido aceptada la teor a CELULAR , los cient ficos segu an considerando al tejido nervioso como una excepci n, ya que mostraba una estructura reticular, donde no era posible diferenciar unidades celulares. Fue el hist logo Santiago Ram n y Cajal el que hizo posible la generalizaci n de la teor a CELULAR al demostrar la individualidad de la neurona en su teor a neuronal (1889). Gracias a estos estudios recibi el premio N bel de Fisiolog a y Medicina en 1906. 2 2.

4 Forma y tama o de las c lulas Por su tama o, las c lulas son muy variadas, desde mil simas de mil metro hasta algunas visibles a simple vista, como los huevos de las aves. Pero por regla general tienen tama os microsc picos, di metros comprendidos entre y 20 m. La forma de las c lulas est relacionada con la funci n que desempe an. As las c lulas que flotan en un l quido (eritrocitos) tienen forma aproximadamente esf rica, las neuronas, para transmitir el impulso nervioso tienen largas prolongaciones finas,.. 3. Modelos de organizaci n CELULAR Todas las c lulas constan de: Membrana plasm tica constituida b sicamente por l pidos formando una bicapa lip dica en la que hay englobadas o adheridas a su superficie prote nas. Citoplasma, que abarca el medio interno l quido o citosol con una serie de org nulos. Material gen tico, constituido por una o varios mol culas de ADN. En los seres vivos existen dos tipos de organizaci n CELULAR claramente diferenciados: organizaci n procariota (c lulas procariotas o procari ticas) y organizaci n eucariota (c lulas eucariotas o eucari ticas) organizaci N PROCARIOTA organizaci N EUCARIOTA T pica de las c lulas m s sencillas y primitivas T pica de c lulas m s complejas Carecen de aut ntico n cleo, por lo que el ADN, que es una sola mol cula circular, se encuentra disperso en el citoplasma en una regi n llamada nucleoide.

5 Puede presentar peque as mol culas de ADN circular denominadas plasmidios Poseen n cleo, el material gen tico en forma de cromosomas (varios) o cromatina se encuentra separado del citoplasma por la membrana nuclear No existe compartimentaci n en el citoplasma por lo que carecen de org nulos celulares, excepto ribosomas Citoplasma compartimentado mediante membranas (numerosos org nulos con sistemas de membranas) Ribosomas 70 S Ribosomas 80 S Divisi n simple por fragmentaci n Divisi n por mitosis o meiosis La mayor a son c lulas de peque o tama o (1-10 m) Son de mayor tama o (10-100 m) La membrana no posee colesterol La membrana plasm tica posee colesterol Enzimas respiratorios localizados en los mesosomas de la membrana plasm tica Enzimas respiratorios localizados en las mitocondrias Cuando presentan flagelos, estos est n formados por la prote na flagelina Cuando presenta flagelos o cilios, estos est n formados por microt bulos proteicos de tubulina.

6 Arqueobacterias, eubacterias, cianof ceas Animales, vegetales, hongos, algas, protozoos 3 Las c lulas eucariotas se clasifican a su vez en animales y vegetales: C LULA ANIMAL C LULA VEGETAL Carece de pared CELULAR Posee pared CELULAR Carece de cloroplastos Posee cloroplastos Carece de gr nulos de reserva de almid n Posee gr nulos de reserva de almid n El aparato de golgi es grande El aparato de golgi es peque o Posee varias vacuolas peque as Posee una o pocas vacuolas grandes, que constituyen el vacuoma El n cleo suele estar en posici n central El n cleo suele estar en posici n lateral Posee centr olos Carece de centr olos Posee cilios Carece de cilios Tiene muchos lisosomas Tiene pocos lisosomas Muchas poseen matriz extracelular Carece de matriz extracelular 4 4. Relaci n estructura-funci n Como seres vivos, las c lulas han de realizar las funciones de los seres vivos. Las funciones est n estrechamente relacionadas con su estructura. Funci n de nutrici n Seg n la forma en que las c lulas obtienen energ a, se clasifican en: a) Aut trofas fotosint ticas: Utilizan la energ a lum nica para sintetizar mol culas org nicas a partir de materia inorg nica.

7 Es t pico de las c lulas vegetales y de algunas procariotas como las cianobacterias. b) Aut trofas quimiosint ticas (quimiolitotrofas): Utilizan la energ a procedente de la oxidaci n de mol culas inorg nicas para sintetizar compuestos org nicos. c) Heter trofas: Obtienen la energ a que necesitan de la oxidaci n de mol culas org nicas por medio del metabolismo oxidativo (fermentaci n y respiraci n). Funci n de relaci n Las c lulas est n en relaci n constante con su medioambiente. La membrana plasm tica capta est mulos del medio para que la c lula elabore las respuestas m s adecuadas. En la membrana est n las mol culas encargadas de la recepci n de mensajeros qu micos, como son los neurotransmisores y las hormonas. Funci n de reproducci n La vida se autoperpet a gracias a la divisi n CELULAR . En las c lulas eucariotas la reproducci n se realiza por mitosis y meiosis. 5. M todos de estudio de las c lulas Las c lulas se estudian mediante los microscopios y, b sicamente, se conocen dos tipos de microscop a, la microscop a ptica y la microscop a electr nica.

8 Los microscopios son instrumentos que nos permiten observar im genes aumentadas de objetos muy peque os, como las c lulas. Microscop a ptica El microscopio ptico est constituido por dos lentes de aumento denominadas ocular y objetivo, que utiliza los fotones de la luz visible para realizar observaciones. Los rayos luminosos, que proceden de una fuente de luz, inciden sobre la preparaci n, y la atraviesan hasta llegar a la lente frontal del objetivo del microscopio. El microscopio ptico se compone de las siguientes partes: Fuente de iluminaci n: Una l mpara el ctrica colocada al pie del microscopio que permite la iluminaci n de la muestra. Elementos mec nicos: Conjunto de piezas para sostener la parte ptica y la muestras a observar: o Pie o soporte: sirve como base al microscopio y en l se encuentra la fuente de iluminaci n. o Platina: superficie sobre la que se colocan las preparaciones.

9 En el centro se encuentra un orificio que permite el paso de la luz. Sobre la platina hay un sistema 5 de pinza o similar, para sujetar el portaobjetos con la preparaci n, y unas escalas que ayudan a conocer qu parte de la muestra se est observando. La platina presenta 2 tornillos , generalmente situados en la parte inferior de la misma, que permiten desplazar la preparaci n sobre la platina, en sentido longitudinal y transversal respectivamente. o Tubo: cilindro hueco que forma el cuerpo del microscopio. Constituye el soporte de oculares y objetivos. o Rev lver portaobjetivos: estructura giratoria que contiene los objetivos. o Brazo o asa: une el tubo a la platina. Lugar por el que se debe tomar el microscopio para trasladarlo de lugar. o Tornillo macrom trico: Sirve para obtener un primer enfoque de la muestra al utilizarse el objetivo de menor aumento. Desplaza la platina verticalmente de forma perceptible.

10 O Tornillo microm trico: Sirve para un enfoque preciso de la muestra, una vez que se ha realizado el enfoque con el macrom trico. Tambi n desplaza verticalmente la platina, pero de forma pr cticamente imperceptible Elementos pticos: Son tres sistemas de lentes: Condensador, objetivo y ocular: o Condensador: concentra los rayos de luz sobre la muestra, obteni ndose as una mayor iluminaci n. Suele llevar un diafragma para regular la cantidad de luz y adecuarla a las necesidades de la observaci n. o Objetivo: recoge los rayos de luz que atraviesan la muestra, y produce una imagen aumentada de la misma. Los microscopios suelen tener varios objetivos, de distintos aumentos, fijados a una pieza giratoria o rev lver. o Ocular: amplifica la imagen producida por el objetivo, y la enfoca sobre el ojo humano. (Permite acceder visualmente a la muestra, aumentando la imagen de la misma).