BIOLOGÍA y GEOLOGÍA

MATERIAL DIDÁCTICO ESO BACHILLERATO

UD 01 LA CÉLULA

INTRODUCCIÓN

Todo ser vivo está formado por células, los tejidos y los órganos internos que los forman: la piel, el cabello, los ojos, los huesos, los pulmones, etc. La observación de la mayoría de las células no sería posible sin un avance tecnológico muy importante, el microscopio. Leeuwenhoek fue el primero en utilizar las lentes de aumento no como una lupa sino como un auténtico microscopio. Haciendo pasar la luz a través de la muestra. Esto le descubrió un mundo microscópico de bacterias, hongos, glóbulos rojos, algas unicelulares y pluricelulares, etc.

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Microscopio de Leeuwenhoek (1632-1723). Una de las primeras cosas que observó fue la vida en una gota de agua. Pincha el enlace. ¿Sabrías distinguir entre organismos unicelulares y pluricelulares? ¿Identificas lo que son bacterias?

Aunque los científicos de la época no entendieron muy bien que era lo que veían a través del microscopio, poco a poco se hicieron aportaciones que dieron sentido a aquellas estructuras que era comunes a todos los seres vivos, la célula. De esto se dieron cuenta dos científicos alemanes, Theodor SchwannJakob Schleiden. El botánico Robert Brown se dio cuenta de la presencia núcleos en (1831).  Finalmente las investigaciones llevadas a cabo por el polaco Robert Remak (plagiadas posteriormente por Rudolf Virchow) llevaron a la conclusión de que toda célula procede de otra preexistente, configurándose así lo que llamamos actualmente LA TEORÍA CELULAR.

Un ser vivo está constituido por una, millones o billones de células repartidas hasta en el último resquicio de su estructura. Evidentemente, no todas las células son iguales, puesto que muchas están especializadas en alguna función y se encuentran agrupadas en zonas particulares.

Independientemente de si son parte de un organismo multicelular o no, cada célula individual es capaz de realizar las tres funciones vitales: NUTRICIÓN, RELACIÓN y REPRODUCCIÓN. ¿Puedes identificar alguna de esas funciones en el Paramecio del video?

01 LA CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA

Todas las células comparten dos características esenciales: la primera es la presencia de una membrana externa que separa el protoplasma [citoplasma (citosol + orgánulos)  + núcleo] de la célula del medio externo, la segunda característica es el material genético (ADN/ARN) que regula las actividades celulares y transmite las características a la descendencia.

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Las células procariotas son todas bacterias, pertenecen todas al REINO MONERA, y su tamaño es mucho menor que el de las células eucariotas.

Existen dos tipos de células en función de cómo se encuentre su material genético. Si está rodeado de una membrana adicional, formando un núcleo diferenciado del resto de los orgánulos, las llamamos EUCARIOTAS. Por contra si el ADN se encuentra sin esta envoltura membranosa, las llamamos PROCARIOTAS. Los dibujos que ves en este apartado son muy generales ya que ambos tipos celulares comparten en ocasiones  algunas estructuras como flagelos (espermatozoides) y pared celular (hongos y vegetales).

Las imágenes que vemos en los dibujos son modelos idealizados para facilitar su comprensión. ¿Quieres saber cómo son los orgánulos al MICROSCOPIO ELECTRÓNICO? Mira las imágenes que tienes a continuación. ¿Identificas algún orgánulo?

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02 CÉLULA EUCARIOTA: LOS ORGÁNULOS

Todo el contenido de la célula (moléculas y todo los orgánulos) se denomina PROTOPLASMA. Técnicamente el protoplasma se divide en un NÚCLEO y el CITOPLASMA.

NÚCLEO CELULAR: El núcleo celular es la estructura de mayor tamaño y peso en la célula. Su tamaño es de unas 5 micras.

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El núcleo está rodeado de una envoltura nuclear, es el depósito de la información genética de la célula, localizada en la cromatina (ADN y proteínas); la cromatina puede estar dispersa en el núcleo o condensada en cromosomas.

Podemos decir que el núcleo es quien controla todo aquello que sucede en el  citoplasma. Es decir, da instrucciones de como construir y poner en marcha la complicada red de membranas que delimitan compartimentos: los orgánulos suspendidos en el citosol, entre el núcleo y la membrana celular.

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El citoesqueleto da rigidez y forma a la célula. No es estático, se crea y destruye para favorecer distintos procesos celulares de anclaje de orgánulos, transporte interno, prolongación de pseudópodos,  división de la célula, etc.

Para formar y organizar el citoplasma y los orgánulos existe una red de fibras proteicas que constituyen el citoesqueleto, formado por microtúbulos, microfilamentos, filamentos intermedios. Gracias al citoesqueleto los orgánulos no están todos apelotonados en una zona del fondo o flotando por distintas densidades en el citosol. El citoesqueleto reparte por el citosol de una forma bastante homogénea los orgánulos. Veamos cuáles son los principales:

MITOCONDRIAS:

Las mitocondrias contienen su propio ADN y se piensa que representan organismos similares a las bacterias incorporados a la célula eucariota. En vez de digerir al pequeño organismo, se produjo una simbiosis en la cual ambos se benefician. Algo similar ocurrió con los cloroplastos. Esta hipótesis se conoce como la TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA ¿Qué beneficios pudo aportarles a cada uno?

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MITOCONDRIA. En su interior se rompen los enlaces que unen los átomos de carbono de la Glucosa. Este proceso libera energía que es almacenada en una molécula llamada ADENOSÍN TRIFOSFATO (ATP)

Se considera la fábrica energética celular, 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 ENDOPLASMÁTICO (RE): sistema de canales membranosos que pueden o no estar tapizados por ribosomas, que son partículas de ARN y proteínas.

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Se diferencian por tanto:

  1. Rugoso (RER): Presenta ribosomas anclados en la membrana, en su cara citosólica. Está formado por cisternas y vesículas, que salen de dichas cisternas, y está comunicado con la membrana nuclear y con el retículo endoplásmático liso. Su función principal es la síntesis de proteínas, gracias a los ribosomas anclados en su membrana.
  2. Liso (REL): Carece de ribosomas. Formado por una red de túbulos unidos al RER. Su principal función es la síntesis de lípidos de membrana: colesterol, fosfolípidos, glucolípidos, etc.

APARATO DE GOLGI: Pilas de sacos membranosos que modifican las proteínas y los lípidos, sintetizan carbohidratos y empacan moléculas para su transporte.

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Las células pueden tener uno o varios de estos aparatos de Golgi (de hecho las plantas tienen cientos de ellos), generalmente ubicados cerca del núcleo celular y del retículo endoplasmático, en el citoplasma.

Dependiendo de la célula, cada aparato puede contener un número variable de cisternas, es decir, de “bolsas” apiladas para contener proteínas o lípidos. Se trata de un orgánulo indispensable para la vida celular y para el cumplimiento de la síntesis orgánica.

LISOSOMAS: Son vesículas que provienen del aparato de Golgi. Poseen membrana y en su interior contienen enzimas para digerir las sustancias que lleguen a su interior. Los lisosomas primarios son aquellos que sólo contienen las enzimas digestivas, mientras que los lisosomas secundarios, por haberse fundido con una vesícula con materia orgánica, contienen también sustratos en vía de digestión.

CLOROPLASTOS: Componente de las células vegetales donde se realiza la fotosíntesis.

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Las células vegetales tienen cloroplastos repartidos por toda la célula.

Contienen pigmentos fotosintéticos, como la clorofila, y demás sustancias que transforman la energía luminosa en energía química, uniendo enlaces entre bioelementos y construyendo moléculas orgánicas como la glucosa.

03 CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL.

La célula presenta una membrana externa o plasmática que la rodea, su función es la de mantener la constancia del contenido celular controlando lo que entra y sale de la célula. Esta estructura está presente en todas las células. Fíjate en la célula vegetal del dibujo. ¿Cuál es su estructura más externa? ¿Qué función tiene esta estructura?

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En las células vegetales existe por fuera de la membrana una pared celular rígida ¿Conoces alguna diferencia más entre célula animal y vegetal?

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04 CÉLULA PROCARIOTA

Las bacterias (del griego bakterion = bastón) son organismos unicelulares que se reproducen por fisión binaria. Su tamaño es del orden de los micras, más o menos el tamaño de una mitocondria de una célula eucariota. Se encuentran prácticamente en todos lo ambientes de la Tierra, desde las profundas fosas oceánicas o en aguas hipersalinas.

¿Conoces algunas de las bacterias que hay en la siguiente galería de imágenes?

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Las bacterias se dividen por escisión binaria. Lo hacen de manera muy rápida y no necesitan a otra bacteria. De un único individuo, si en el ambiente se dan las condiciones necesarias (Temperatura, salinidad, pH, nutrientes, etc) se forman miles o millones en cuestión de horas.

Los organismos de este grupo no poseen orgánulos rodeados por membranas (como los eucariotas). Sus formas son muy variadas, alargadas, redondeadas, en forma de espiral, etc.

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¿Adivinas el aspecto que tiene un Lactobacillus sp, Streptococcus pneumoniae, Bacilus anthracis o Vibrio cholerae?

La forma nos puede dar una idea de qué bacteria es, pero no es suficiente. Bacterias con aspectos similares son muy distintas. Por ejemplo dentro de los bacilos hay bacterias beneficiosas como el Lactobacilo del yogur o otras muy patógenas como el que produce la enfermedad del Ántrax.

Pueden agruparse formando cadenas, filamentos Los procesos bioquímicos que en eucariotas ocurren en los cloroplastos o mitocondrias, tienen lugar en la membrana citoplasmática de las bacterias.

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Estructura de las bacterias

El cromosoma bacteriano esta constituido por ADN circular que se ubica en la región denominada nucleoide. Distribuidos en el citoplasma bacteriano se encuentran pequeños lazos de ADN conocidos como plásmidos.

Las bacterias poseen una pared hecha de peptidoglicanos que puede estar rodeada de una segunda membrana.

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Esta pared proporciona integridad estructural a la célula contra la presión interna causada por las altas concentraciones de proteínas y de otras moléculas en su interior. La pared celular bacteriana se diferencia de la del resto de los organismos por la presencia de peptidoglicanos. En vegetales por ejemplo es una pared de celulosa. La pared bacteriana es relativamente porosa y no constituye una barrera para los substratos pequeños como los nutrientes.

05 LA FORMA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA

La forma de la célula es variada y relacionada con la función que realizan. Algunas tienen formas atípicas, como las neuronas (células del tejido nervioso), con largas y anchas prolongaciones. Otras, como los leucocitos y las amebas, pueden cambiar de forma. Muchas células cuando se encuentran en medio líquido tienden a tomar la forma esférica y, cuando están agrupadas en grandes masas forma poliédrica.

Imagen de microscopía, en la que aparece una Ameba. La Ameba no tiene una forma definida, puede expandir partes de su citoplasma, alargando sus pseudópodos para atrapar a un Paramecio. ¿Observas más células en el video?

Conocer la función de la célula nos puede dar una pista para explicar su forma. El tejido epitelial está formado por células estrechamente unidas, en las que no dejan espacios o huecos. Esto sería imposible con una forma totalmente redonda.

Dibujo
Observa las células de la imagen. Tienen formas muy variadas.  ¿Puedes explicar la forma que tienen relacionándolas con la función?

Veamos el ejemplo del glóbulo rojo. Se trata de una célula que está repleta de una proteína que transporta oxígeno. Además como ha perdido el núcleo tiene esa forma hundida en su parte central. ¿Tiene alguna lógica para ti?

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

ACTIVIDAD 01: Lee los apartados de la Unidad Didáctica y realiza las actividades:

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