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La CélulaUnidad Fundamental de la vida
TIPOS DE MICROSCOPIO
• Microscopio óptico: Seguramente es el que más conoces, ya sea por fotos, ilustraciones o porque lo viste en el laboratorio de tu escuela. Está formado por numerosas lentes que pueden aumentar la visualización de un objeto.
• Microscopio electrónico: Funciona mediante el uso de ondas electrónicas. El "bombardeo" de electrones permite obtener imágenes ampliadas de la muestra, las que se proyectan sobre una pantalla como la del televisor. El microscopio electrónico puede aumentar la imagen de un objeto entre 50.000 y 400.000 veces.
PARTES DEL MICROSCOPIO • Lente ocular: Es donde coloca el ojo el
observador. Esta lente aumenta entre 10 a 15 veces el tamaño de la imagen.
• Cañón: Tubo largo de metal hueco cuyo interior es negro. Proporciona sostén al lente ocular y lentes objetivos
• Lentes objetivos: Grupo de lentes de 2 o3 ubicados en el revólver.
• Revólver: Sistema que contiene los lentes objetivos y que puede girar, permitiendo el intercambio de estos lentes.
• Tornillo macrométrico: Perilla de gran tamaño, que al girarla permite acercar o alejar el objeto que se está observando.
• Tornillo micrométrico: Permite afinar la imagen, enfocándola y haciéndola más clara.
• Platina: Plataforma provista de pinzas, donde se coloca el objeto o preparación.
• Diafragma: Regula la cantidad de luz que pasa a través del objeto en observación
• Condensador: Concentra el Haz luminoso en la preparación u objeto.
• Fuente luminosa: refleja la luz hacia la platina.
El descubrimiento de la célulaRobert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio comprobó que en los seres vivos aparecen unas estructuras elementales a las que llamó células. Fue el primero en utilizar este término.
Dibujo de R. Hooke de una lámina de corcho al microscopio
El descubrimiento de la célulaAntony van Leeuwenhoek (siglo XVII) fabricó un sencillo microscopio con el que pudo observar algunas células como protozoos y glóbulos rojos.
Dibujos de bacterias y protozoos observados por Leeuwenhoek
La teoría celularEstos estudios y los realizados posteriormente permitieron establecer en el siglo XIX lo que se conoce como Teoría Celular, que dice lo siguiente:
1- Todo ser vivo está formado por una o más células.
2- La célula es lo más pequeño que tiene vida propia: es la unidad anatómica y fisiológica del ser vivo.
3- Toda célula procede de otra célula preexistente.
4- El material hereditario pasa de la célula madre a las hijas.
La estructura de la célula
MEMBRANA PLASMÁTICA: una membrana que la separa del medio externo, pero que permite el intercambio de materia.
La estructura básica de una célula consta de:
CITOPLASMA: una solución acuosa en el que se llevan a cabo las reacciones metabólicas.
ADN: material genético, formado por ácidos nucleicos.
ORGÁNULOS SUBCELULARES: estructuras subcelulares que desempeñan diferentes funciones dentro de la célula.
Tipos de CélulasPodemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos:
CÉLULA PROCARIOTA
•El material genético ADN está libre en el citoplasma.
•Sólo posee unos orgánulos llamados ribosomas.
•Es el tipo de célula que presentan las bacterias
CÉLULA EUCARIOTA
•El material genético ADN está encerrado en una membrana y forma el núcleo.
•Poseen un gran número de orgánulos.
•Es el tipo de célula que presentan el resto de seres vivos.
Pro = Antes, Karios = Núcleo)(Eu = Verdadero, Karios = Núcleo)
Tipos de Células
ANTES!!!
REINOS
Plantae o MetafitasAnimalia o Metazoos
DOMINIO
Actualmente considerado el nivel taxonómico más alto.
Evolución del mundo microbiano
Todos las células eucarióticas heredaron la capacidad de realizar la respiración celular y, algunas (algas, vegetales), además, la de hacer la fotosíntesis utilizando el agua como donador de electrones. La presencia de oxígeno originó la capa de ozono, y por ello, los seres vivos pudieron abandonar el agua, pues estaban protegidos por la capa de ozono.
Células Procariotas
• Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna.
• Las procariótas, que comprenden a las bacterias, son células pequeñas, entre 1 y 5 µm de diámetro, y de estructura sencilla; el material genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esta región del resto de la célula.
Componentes de la célula procariota
• Membrana plasmática
– Todas las células procariotas están envueltas en una membrana plasmática que la delimita, la separa del exterior.
• Pared celular
– Además de la membrana, la mayoría de las células procariotas llevan otro recubrimiento exterior llamado pared celular. Este recubrimiento protege a la célula de agentes nocivos externos, pero en contrapartida hace más difícil el paso de sustancias necesarias del exterior al interior de la célula.
• Citoplasma
– El citoplasma es una sustancia rica en agua que encierra la membrana plasmática.
• Nucleoide
- Es un compuesto químico muy complejo, el ADN, que contiene toda la información necesaria para la reproducción de la célula.
• Plásmido
‒ Son otros fragmentos de ADN, circulares, y más pequeños. Algunas células procariotas lo llevan y otras no.
• Ribosoma
‒ Contienen la información necesaria para producir proteínas, que sirven sobre todo para reconstruir la célula. Se diferencian de las eucariotas en que son 70S.
• Flagelos
‒ Los flagelos son unos apéndices largos y delgados anclados a la membrana, que permite a la célula desplazarse de forma activa.
‒ No todas las células procariotas los llevan.
• Cápsula
- Es opcional y no todas las procariotas lo tienen, su función es proteger y servir como recubrimiento en los momentos de hibernación o inactividad metabólica.
• Inclusiones
‒ Son materiales almacenados en el citoplasma que se pueden ver microscópicamente. Al principio se pensaba que era un material inerte que no participaba en el metabolismo celular, pero actualmente parece que sí intervienen.
‒ Pueden ser el resultado del metabolismo celular: inclusiones citoplasmáticas endógenas o pueden proceder del exterior: inclusiones citoplasmáticas exógenas. Dentro de las endógenas hay hidratos de carbono, lípidos, proteínas, pigmentos y gránulos excretores. Dentro de las exógenas hay pigmentos.
• Citoplasma
‒ Esta limitado por la membrana citoplasmática, y en el se encuentran las inclusiones celulares.
Morfología bacteriana
Presentan distintas formas:
- Redondas: se llaman cocos.-Alargadas: se llaman bacilos.-Helicoidales: se llaman espirilos.-En forma de comas ortográficas: se llaman vibrios.
• Formando rosarios: se llaman estreptococos.• En dos planos: se llaman estafilococos• En tres dimensione: sarcinas.
Tipos de células eucariotas
Célula eucariota animal Célula eucariota vegetal
Recuerda: que la célula vegetal se caracteriza por:
• Tener una pared celular además de membrana
•Presenta cloroplastos, responsables de la fotosíntesis
•Carece de centriolos.
Los orgánulos celulares
Núcleo: contiene la instrucciones para el funcionamiento celular y la herencia en forma de ADN.
Mitocondrias: responsables de la respiración celular, con la que la célula obtiene la energía necesaria.
Retículo: red de canales donde se fabrican lípidos y proteínas que son transportados por toda la célula..
Aparato de Golgi: red de canales y vesículas que transportan sustancias al exterior de la célula.
Vacuolas: vesículas llenas de sustancias de reserva o desecho.Lisosomas: vesículas
donde se realiza la digestión celular.
Ribosomas: responsables de la fabricación de proteínas
Centriolos: intervienen en la división celular y en el movimiento de la célula.
Membrana Plasmática.• La célula está rodeada por una
membrana, denominada "membrana plasmática".
• La membrana delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula.
• La membrana plasmática representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular.
• En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos
Composición química de la membrana plasmática
• En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.
Membrana plasmática
• Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable.
• La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de DETERMINADAS pequeñas moléculas.
• Los mecanismos de transporte pueden verse en el siguiente esquema:
PARED CELULAR
• La pared celular es una estructura fuera de la membrana celular, que da forma y rigidez a la célula vegetal.– Se compone de celulosa y pectina.– Permite el paso del aire, del agua y de los materiales disueltos.– Las membranas de células vecinas pueden estar en contacto a través de
aberturas en la pared celular (paso de materiales).– Procariotas y hongos también tienen pared celular.
Mecanismos de transporte a través de la membrana
El transporte celular
• Es el mecanismo mediante el cual entran a la célula los materiales que se necesitan mientras salen los materiales de desecho y las secreciones celulares. Puede ser:– Transporte activo: es el movimiento de
materiales a través de la membrana, usando energía.
– Transporte pasivo: es el movimiento de sustancias a través de la membrana celular que no requiere energía celular.
• El transporte pasivo depende de la energía cinética de las partículas de la materia.
• Los átomos, los iones y las moléculas de todas las sustancias están en continuo movimiento.
• En los sólidos, las partículas vibran en un solo sitio.• Las partículas de los líquidos y los gases se mueven de un
sitio a otro al azar. Van en línea recta hasta que chocan con otras partículas y cambian de dirección.
El transporte celular pasivo
VER
LA DIFUSIÓN
• Es el movimiento de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a una región de menor concentración.
• La difusión continúa hasta que las moléculas de azúcar estén distribuidas uniformemente en el agua.
• Una vez ocurra esto, la concentración no cambiará. Las moléculas se seguirán moviendo, pero la concentración se mantendrá constante (equilibrio dinámico).
La difusión
• Un gradiente de concentración es una medida de la diferencia en la concentración de una sustancia en dos regiones.
• La velocidad de difusión va a depender del tamaño del gradiente de concentración.
Mayor gradiente Mayor velocidadde concentración de difusión
La difusión simple
• Sustancias como el O2 y el CO2, pasan a través de los poros de la membrana celular por difusión simple.
AquaporinasAquaporinas
LA ÓSMOSIS (difusión del agua)
• Es el paso del agua por una membrana relativamente permeable, desde una región de mayor concentración a una región de menor concentración.
¿ Cómo podemos comparar la concentración de agua en dos
regiones?
• La concentración de agua se determina por la cantidad de material disuelto en ella.
• La concentración de agua se considera alta si el material disuelto en ella es poco. Ej.:– Si una solución contiene 1 g de sal en 1000
g de agua, la concentración de agua es alta.– Si una solución contiene 100 g de sal en
1000 g de agua, la concentración de agua es menor que en la primera solución.
Ósmosis
Movimiento de moléculas y el medio ambiente:
• Soluto: Molécula que se disuelve en una solución
• Solvente: Sustancia capaz de disolver las moléculas de soluto (generalmente agua)
• Medio hipertónico: Mayor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro.
• Medio hipotónico: Menor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro.
• Medio isotónico: igual cantidad de moléculas de soluto fuera y dentro de la célula
Solución isotónica
La concentración de sustancias dentro de la célula es igual a la concentración de sustancias fuera de la célula. El plasma
sanguíneo es isotónico para los glóbulos rojos.
Solución hipertónica
• La concentración de sustancias disueltas en el agua que está fuera de la célula es mayor que en el agua que está dentro de la célula.– Una solución de sal
es hipertónica para los glóbulos rojos.
Solución hipotónica
La concentración de materiales disueltos en el agua fuera de la célula es menor que la concentración en la célula. Un glóbulo rojo en
agua destilada está en una solución hipotónica.
Soluciones isotónicas, hipertónicas e hipotónicas
Turgencia y Plasmólisis
• Turgencia es la presión del agua sobre la pared celular.– Ayuda a dar firmeza y
rigidez a los tallos y a las hojas.
• Plasmólisis es la contracción del contenido celular como resultado de la pérdida de agua.– Los tallos y las hojas se
marchitan.
Elodea (hipotónica)
Elodea (hipertónica)
Medio isotónico
Elodea Eritrocitos
Difusión facilitada • Es la difusión de materiales a través de la membrana celular con la
ayuda de moléculas transportadoras (proteínas).– Las moléculas transportadoras permiten que moléculas
específicas, que se encuentran en un lado de la membrana, puedan pasar hasta el otro lado.
• La difusión facilitada comprende el movimiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración.– Sin embargo, las sustancias se mueven más rápido que en la
difusión simple.
Difusión facilitada
EL TRANSPORTE ACTIVO• Es el proceso mediante el cual la célula usa energía para
mover átomos, iones y moléculas contra un gradiente de concentración.– Un ser humano en reposo usa de un 30 a un 40 % de su
energía para el transporte activo de materiales hacia las células.
Transporte activo
Transporte activo
• La glucosa, los aminoácidos y algunos iones (raíces) se mueven hacia las células por transporte activo.
• Algunas sustancias de desecho salen de algunas células de esta forma.
LA ENDOCITOSIS Y LA EXOCITOSIS
• La endocitosis es el proceso mediante el cual las células obtienen materiales grandes que no pueden pasar a través de la membrana celular. Hay 2 tipos:– Pinocitosis– Fagocitosis
Pinocitosis
• La célula adquiere partículas pequeñas o gotas de líquidos.
Fagocitosis
• Los materiales sólidos grandes entran a la célula. – Ocurre en amebas, glóbulos blancos, etc.
EXOCITOSIS
• Es la salida de moléculas grandes, o de grupos de moléculas, del interior de la célula.– Pueden ser desechos
o secreciones útiles llevadas a la membrana celular por el aparato de Golgi.
Núcleo celular.
• El núcleo es el centro de control de la célula, pues contiene toda la información sobre su funcionamiento y el de todos los organismos a los que ésta pertenece.
• Está rodeado por una membrana nuclear que es porosa por donde se comunica con el citoplasma, generalmente está situado en la parte central y presenta forma esférica u oval.
• En el interior se encuentran los cromosomas.
núcleo ADN
Citoplasma.
• El citoplasma es un medio acuoso, de apariencia viscosa, en donde están disueltas muchas sustancias alimenticias.
• En este medio encontramos pequeñas estructuras que se comportan como órganos de la célula, y que se llaman orgánulos.
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Estructuras de soporte y locomoción.
• Citoesqueleto:– Conjunto de filamentos que sirven de soporte a los orgánulos y
da forma a la célula.– Permite el desplazamiento de orgánulos por el citoplasma.
– Compuesto por:• Filamentos de actina• Microtúbulos• Filamentos intermedios
– Funciones• Transporte• Movimiento• Forma• Fortaleza
Estructuras de soporte y locomoción.
• Cilios y flagelos:• Los cilios y los flagelos son unas proyecciones largas y
finas de la superficie celular que se encuentran en muchísimas células eucariotas.
• Son prácticamente idénticas, excepto en su longitud. • Los cilios son cortos y se encuentran en abundancia • Los flagelos son más largos y escasos.
Orgánulos de síntesis, almacenamientos y transporte.
• Los ribosomas, que realizan la síntesis de sustancias llamadas proteínas, según ordenes del núcleo. Se encuentran libres en el citoplasma o adosados a la pared del retículo endoplasmático.
Orgánulos de síntesis, almacenamientos y transporte.
• Retículo endoplasmático: Consiste en un conjunto de sacos membranosos que forman cavidades comunicados entre si .
• Existen dos tipos:1.-RE.rugoso: que presenta ribosomas adosados.2.-RE liso que carece de ellos.
Se encarga del almacenamiento y
transporte de sustancias por el citoplasma celular.
• Aparato de Golgi
• Está formado por sacos membranosos aplanados y apilados , no comunicados entre si y rodeados por pequeñas vesículas.
• Se encargan del empaquetamiento y transporte de proteínas y otras sustancias que deben ser exportadas al exterior celular.
Orgánulos de síntesis, almacenamientos y transporte.
• Lisosomas• Son pequeñas vesículas
rodeadas por membrana y que contienen enzimas digestivos.
• Su función es digerir los alimentos que llegan a la célula.
• Peroxisoma• Orgánulo membranoso• Contiene enzimas que
participan en reacciones oxidativas.• Oxidación de ácidos grasos=
energía no para ATP
Orgánulos de síntesis, almacenamientos y transporte.
• Vacuolas
• Son estructuras parecidas a bolsas rodeadas por una membrana .En las células animales son pequeñas y numerosas.
• En células vegetales hay pocas , a veces una única vacuola y de gran tamaño .Sirven para almacenar agua nutrientes y desechos.
Orgánulos de síntesis, almacenamientos y
transporte.
• Las mitocondrias son los orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular,
• Actúan por tanto, como centrales energéticas de la célula .
La energía se obtiene a partir del proceso denominado RESPIRACIÓN CELULAR que consiste en la siguiente transformación:
Materia orgánica(glucosa) + O2 CO2 + H2O + Energía.
Orgánulos de transformación de energía.
• Cloroplastos: Orgánulos exclusivos de células vegetales.
• Tiene forma redondeada y su tamaño varia de unas células a otras.
• Poseen una membrana externa y otra interna que forma sacos apilados denominados grana.
Orgánulos de transformación de energía.
Los cloroplastos son orgánulos exclusivos de las células vegetales. En ellos tiene lugar la fotosíntesis , proceso en el que se transforma la energía lumínica en energía química.La energía luminosa es captada por un pigmento de color verde denominado clorofila.
Fotosíntesis.
• Los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energía luminosa procedente del sol y la transforman en energía química.
• CON ESA ENERGIA transforman el agua y el
CO2 en compuestos orgánicos (glucosa y otros), liberando oxígeno:
CO2 + H2O + Energía luminosa Materia orgánica(glucosa) + O2
Características de la célula vegetal.
Las células vegetales se caracterizan por poseer:
• Una gruesa pared formada por celulosa.• Cloroplastos encargados de realizar la
fotosíntesis.• Una única vacuola que ocupa gran parte del
citoplasma.
Organismos unicelulares y pluricelulares
Los seres unicelulares son los seres de organización más sencilla. Están formados por una sola célula. Son microscópicos y pueden ser procariotas (bacterias) o eucariotas (algas, protozoos y algunos hongos)
Los seres unicelulares pueden agruparse para formar una colonia, que se origina a partir de una sola célula que se divide. Las células hijas quedan unidas entre sí formando la colonia. Existen en protozoos y algas.
Organismos unicelulares y pluricelulares
Los seres pluricelulares están formados por gran número de células y tienen además las siguientes características:•Existe diferenciación celular. Cada forma celular realiza una función específica.
•Las células no pueden separarse del organismo y vivir independientemente. Necesitan de las otras para vivir.
•Se forman a partir de una célula madre o cigoto.
Las funciones celulares
•Nutrición celular
•Relación celular.
•Reproducción celular
Nutrición celular
La nutrición celular engloba los procesos destinados a proporcionar a la célula energía para realizar todas sus actividades y materia orgánica para crecer y renovarse.
En la nutrición heterótrofa (células animales):
•La membrana permite el paso de algunas sustancias.
•La célula incorpora partículas mayores mediante fagocitosis.
•Una vez incorporadas estas sustancias son utilizadas en el metabolismo celular.
ATP una molécula energética
ADP – ATP - ADP
FASES DEL METABOLISMO
• CATABOLISMOReacciones destructivasMoléculas orgánicas
complejas (del ext. Heterótrofos) (Fabricación propia Autótrofos)
Se obtiene energía ATP.
Se producen moléculas sencillas de desecho.
• ANABOLISMO
Reacciones constructivas
Precursores sencillos se convierten en moléculas complejas
Se gasta energía ATP.
Nutrición celular
En la nutrición autótrofa (células vegetales):
•La célula atrapa la energía de la luz solar.
•La célula incorpora agua, CO2 y sales minerales y mediante la energía atrapada fabrica sus propios alimentos (fotosíntesis).
•Una vez fabricadas, estas sustancias son utilizadas en el metabolismo celular.
Fase Biosintética o constructiva.
Nutrición celularEl metabolismo celular:
Es un conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula con la finalidad de obtener energía y moléculas para crecer y renovarse.
La Respiración Celular es una de las vías principales del metabolismo, gracias a la cual la célula obtiene energía en forma de ATP. Tiene lugar en las mitocondrias.
Fase Destructiva o Catabolismo
Catabolismo
Respiración Fermentación
Aerobia Anaerobia
Oxidación total de la materia orgánica.
Los productos de reacción no contienen energía.
Se libera toda la energía.
Oxidación parcial de la materia orgánica
Los productos de reacción contienen todavía energía
Se libera poca energía
El aceptor final de electrones es una molécula orgánica.
Aceptor final el O2 Aceptor final molécula inorgánica distinta del O2
Fermentación Alcohólica
Fermentación láctica
Relación celularMediante la función de relación las células reciben estímulos del medio y responden a ellos. La respuesta más común a estos estímulos es el movimiento, que puede ser de dos tipos:
Movimiento ameboide:
Se produce por formación de pseudópodos, que son expansiones de la membrana plasmática producidos por movimientos del citoplasma.
Movimiento vibratil:
Se produce por el movimiento de cilios o flagelos de la célula.
TROPISMOS.
• Los tropismos son, por lo general, respuestas que consisten en movimientos de crecimiento de algunas partes del vegetal, como los tallos, hojas y raíces.
• Se caracterizan por involucrar un aumento del tamaño, razón por la cual son respuestas lentas.
TIPOS DE TROPISMOS.
• FOTOTROPISMO es la respuesta que da el vegetal cuando el estímulo es una variación en la cantidad de luz.
• HIDROTROPISMO es la respuesta frente a un estímulo cuyo origen es el agua.
• TIGMOTROPISMO es la respuesta a estímulos provenientes del tacto.
• GRAVITROPISMO es la respuesta a estímulos de origen gravitatorio.
Tropismos
Fototropismo Geotropismo
Tigmotropismo
Hidrotropismo
Respuestas permanentes
NASTIAS
• NASTIA es una respuesta que produce un movimiento pasajero en alguna parte del vegetal respondiendo a estímulos táctiles, lumínicos, etc.
• Esta respuesta no corresponde a movimientos de acercamiento o alejamiento ante el estímulo, y tampoco está controlada por la acción de hormonas como ocurre en el caso de los tropismos.
NASTIAS
• Es el caso de una planta cuyo nombre científico es mimosa púdica.
• Esta planta, al ser tocada por algún objeto o por el contacto de la mano de una persona, responde plegando sus pequeños folíolos .
Nastias
Flores de dondiego
Plantas carnívoras
Tulipanes
Mimosa sensitiva
Se abren al anochecer y se cierran de
día
Cierran sus hojas al
posarse un insecto
Se abren o cierran según
la temperatura
Repliegan sus hojas al ser
tocadas
Respuestas transitorias
Reproducción celularLa función de reproducción consiste en que a partir de la célula progenitora se originan dos o más descendientes. Es un proceso que asegura que cada descendiente tenga una copia fiel de material genético de la célula madre.
En las células procariotas se produce la división simple por bipartición:
• El ADN de la bacteria se duplica y forma dos copias idénticas.
•Cada copia se va a un punto de la célula y más tarde la célula se divide en dos mitades.
• Así se forman dos células hijas iguales, más pequeñas que la progenitora.
Reproducción celularEn las células eucariotas se produce la división por un proceso llamado “mitosis”:
1º en la profase : el ADN se encuentra en forma de cromosomas, la membrana del núcleo se deshace y los centriolos se han duplicado.
2º en la metafase: se forma el huso mitótico, filamentos a los que se unen los cromosomas.
3º en la anafase: las dos mitades de cada cromosoma (cromátidas) se separan hacia polos opuestos de la célula.
4º en la telofase: desaparece el huso y se forman las dos nuevas membranas nucleares. La célula se divide en dos células hijas.
Las células se agrupan en tejidos, los tejidos forman órganos y los órganos forman aparatos o sistemas, que forman en conjunto al organismo.
