Organización celular de los seres vivos

ESTUDIO DE LA CELULA

• El microscopio óptico se puede utilizar para la observación de células y estructuras que no sean inferiores a 0,2 micras, si se necesita efectuar corte para ver algo con detalle debe utilizarse una herramienta de precisión llamada micrótomo ya que el corte debe ser lo suficientemente fino como para que deje pasarla luz, si lo que se quiere observar son células vivas se utiliza una tinción con colorantes que no afecten la célula.

• El microscopio electrónico presenta una resolución entre 0,5 y 1 nm por lo que permite estudiar la estructura subcelular.

La forma y el tamaño de las células es muy variable.

Bacteria

Leucocito

Célula intestinal

Célula adiposa

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 ( Schleiden y Schwann) 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. (Virchow, 1855)

4- El material hereditario pasa de la célula madre a las hijas.

Tipos de Organización celularPodemos 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.

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.

•Vacuolas más grandes

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.

La estructura de la célula procariota

• Las células procariotas son menos complejas estructuralmente y fueron las primeras células que habitaron la Tierra.

• El material genético es una doble cadena de ADN que no está rodeada por una membrana nuclear, sino que se encuentra dispersa en el citoplasma, es bicatenario y circular. En ocasiones pueden existir fragmentos de ADN extracromosómico bicatenarios y circulares con genes "extra" (resistencia a antibióticos, producción de cápsula bacteriana...) denominados plásmidos.

• Los únicos orgánulos que posee son los ribosomas para la síntesis de proteínas y carece de orgánulos membranosos como los existentes en las células eucariotas.

• Algunas bacterias poseen por fuera de la pared celular una cápsula, o flagelos o cilios para la locomoción, o fimbrias para la sujeción a superficies.

La estructura de la célula procariota• Tiene una pared celular que rodea y protege a la

célula y le da la forma. • La membrana plasmática presenta unos repliegues

llamados mesosomas donde se localizan numerosas enzimas relacionadas con diversos procesos metabólicos (respiración celular, duplicación del ADN, fotosíntesis -en el caso de bacterias fotosintéticas-, etc.)

Los orgánulos celulares de la célula animal

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 PLASMÁTICAMEMBRANA PLASMÁTICA• 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

MEMBRANA PLAMÁTICA

Estructuras de soporte y locomoción.

CITOESQUELETO: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.

ESTRUCTURAS NO MEMBRANOSAS

CitoesqueletoCitoesqueleto

CentrosomaCentrosomaOrgánulo formado por dos estructuras cilíndricas denominadas centríolos, dispuestos perpendicularmente entre sí.

Lleva a cabo las siguientes funciones:-Control del reparto del material genético durante las divisiones celulares-Regulación del movimiento de los orgánulos vibrátiles de la célula: cilios y flagelos.

CentrosomaCentrosoma Cromosomas con el material

genético, repartiéndose a las dos células hijas durante la división celular.

CENTRIOLOS

CENTRIOLOS

Son característicos de las células animales y están constituidos por un cilindro hueco formado por nueve grupos de tres microtúbulos. Ambos centríolos se disponen en ángulo recto. Participan en la división celular, son los encargados de dirigir el movimiento de los cromosomas.

ORGÁNULOS DE SÍNTESIS ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE.

• Retículo endoplasmático: Consiste en un conjunto de sacos membranosos que forman cavidades comunicados entre sí .

• 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.

Retículo endoplasmáticoRetículo endoplasmático

Retículo endoplasmáticoRetículo endoplasmáticoSistema de membranas que

forman en el citoplasma una red completa de túbulos y sacos

que se conectan con la membrana nuclear.

Puede encontrarse libre (retículo endoplasmático liso)

o con ribosomas adheridos (retículo endoplasmático

rugoso)R.E. Rugoso

R.E. Liso

Entre sus funciones se pueden citar las siguientes:

•Transporte y almacenamiento de sustancias•Fabricación de sustancias•Destrucción de sustancias tóxicas

RETÍCULO ENDOPLAMÁTICO

RIBOSOMASRIBOSOMAS Todas las células de los

organismos vivos contienen ribosomas, que son pequeñas estructuras distribuidas por todo el citoplasma y también concentradas en ciertos lugares en particular, como en el retículo endoplásmico rugoso, y dentro de los cloroplastos y las mitocondrias.

• En los ribosomas ocurre uno de los pasos más importantes de la fabricación de proteínas al interior de la célula.

Ribosomas

Aparato de GolgiAparato de Golgi

Camillo Golgi (1844-1926)

Orgánulo membranoso formada por la agrupación de sacos aplanados y vesículas.Se encarga de la preparación y secreción de sustancias

Se llama así en honor a

APARATO DE GOLGI

• Esta formado por grupos de sáculos aplanados apilados en paquetes de 4 a 8 rodeando a los centriolos. Cada grupo es una unidad funcional llamada dictiosoma. Su función consiste en almacenar y transportar hacia el exterior (secreción), las sustancias que se han producido en el retículo endoplásmico.

Retículo Retículo endoplasmáticoendoplasmático

Aparato de GolgiAparato de Golgi

A veces las sustancias terminan de fabricarse en el Aparato de Golgi

APARATO DE GOLGI

LisosomasLisosomasSon pequeñas vesículas (“saquitos”) membranosas de forma esférica, producidas por el Aparato de Golgi, que albergan en su interior enzimas (*) digestivas.

Interior de la célula

Fuera de la célula

Fuera de la célula

Aparato de Golgi Lisosomas

Los lisosomas digieren (destruyen) el material

ingerido

Son “capturadas” pequeñas partículas

del exterior

Algunas sustancias pasan hacia el citoplasma

Membrana

Retículo Endoplasmático

(*) Enzimas: son unas sustancias fabricadas por las células capaces de provocar cambios químicos.

LisosomasLisosomasGracias a los lisosomas algunas células pueden digerir (destruir) partículas extrañas que pueda haber fuera de ellas. Incluso pueden destruir bacterias y virus mediante este mecanismo que se llama FAGOCITOSIS

BacteriaUno de los tipos de glóbulos

blancos, realizando la FAGOCITOSIS (captura y

destrucción) de una bacteria.

La bacteria es fagocitada

La bacteria es destruida

Glóbulo blanco

Pseudópodos

Núcleo

En las demás células de tu cuerpo los lisosomas destruyen a los orgánulos viejos.

LISOSOMAS

Son vesículas rodeadas de una membrana sencilla que se relacionan funcional y estructuralmente con el aparato Golgi del que provienen, desprendiéndose de él por estrangulamiento de sus sáculos. Los lisosomas contienen enzimas digestivas por lo que desempeñan un papel importante en la digestión intracelular de diferentes nutrientes.

VacuolasVacuolasSon vesículas membranosas de tamaño y forma variables, que son más frecuentes y de mayor tamaño en las células vegetales.Se encargan de ALMACENAR SUSTANCIAS diversas.

Pared celular

Membrana celular

Núcleo

Vacuola

Célula vegetal

VACUOLA

VACUOLAS

Son grandes cisternas (llegan a ocupar el 90% del volumen celular) membranosas, en las células vegetales tienen como misión almacenar sustancias de desecho o reserva. Y a mantener la forma, gracias a la turgencia.

Ejemplos de células con orgánulos vibrátiles.Célula con flagelo: El espermatozoide

Corte transversal de un Corte transversal de un flageloflagelo

Cilios y flagelosCilios y flagelos

Apéndices móviles que sólo poseen algunas células cuya función es la del desplazamiento de la célula y para crear corrientes en el medio que las rodea.

Cilios y flagelosCilios y flagelos

Orgánulos de transformación de energía.

• MITOCONDRIAS. Células animales y vegetales

• CLOROPLASTOS. Solo en células vegetales.

MitocondriasMitocondrias

Fotografía a microscopio

Orgánulos alargados compuestos por una doble membrana, la externa, lisa, y la interna, con una serie de repliegues que se denominan crestas mitocondriales.

MitocondriaMitocondria

MITOCONDRIAS

• Son orgánulos con forma esférica u ovalada que se

encuentran distribuidas por todo el citoplasma. Poseen dos membranas y la interior presenta numerosas invaginaciones formando crestas. La función que desempeñan esta relacionada con la respiración celular: Combustión de moléculas orgánicas, para obtener energía.

• La matriz contiene ribosomas y ADN

                                                                                                                                                                         

MITOCONDRIAS

MITOCONDRIA

Membranaexterna

Membranainterna

Crestas

EspacioInter-

membrana

Matriz

Mitocondrias

• La energía se obtiene a partir del proceso denominado RESPIRACIÓN CELULAR que consiste en la siguiente transformación:

Materia orgánica(glucosa) + O2 CO2 + H2O + Energía.

Respiración Respiración celularcelular

La función de las mitocondrias es la

Ampliación de una mitocondria

OxígenoAlimento

Dióxido de carbonoEnergía

Respiración celular en Respiración celular en la mitocondriala mitocondria

Combustión

Dióxido de Carbono

Oxígeno O2 CO2

EnergíaEl oxígeno es imprescindible para que se produzca la combustión

La respiración celular se parece mucho a la combustión:

¿Por qué se apaga la llama de la vela?

La vela se apaga por falta

de oxígeno

La respiración celular se parece mucho a la combustión:

El ratón muere por falta de oxígeno

(se asfixia)

El núcleo celularEl núcleo celularNúcleo

Ampliación del núcleo

El núcleo dirige toda la actividad de la célula porque contiene las “instrucciones” o el “programa” de ésta.

Esta información con las “instrucciones” se almacena en una molécula llamada ADN (ácido desoxirribonucleico), que está en unos corpúsculos del núcleo llamados CROMOSOMAS.

El núcleo celularEl núcleo celular

EL NÚCLEO

Es el orgánulo principal de la célula ya que es el que rige todas las funciones celulares y es el portador de material genético.

Contiene:• Cromatina: Formada por fibrillas

enmarañadas. Cada fibra es ADN con proteínas. En el momento de la división, se condensa y forma cromosomas

• Nucleolos: una o varias esferas donde se forman los ribosomas

CROMOSOMAS

• Es un filamento que presenta una constricción llamada centrómero, están formado por ADN, que es el portador de los caracteres hereditarios, y proteínas llamadas histonas y protaminas que permiten el funcionamiento del cromosoma

ADNCROMOSOMA

Tipos de cromosomas

Metacéntrico

Submetacéntrico

Acrocéntrico

Cariotipo humano Parejas de cromosomas

En ocasiones rodeando la membrana plasmática existe una pared celular rígida que protege y da forma a la célula. Está compuesta fundamentalmente de celulosa en la células vegetales y quitina en algunos hongos.

Pared celularPared celular

Pared CelularPared Celular

CloroplastosCloroplastos

CloroplastosCloroplastosOrgánulos constituidos por una doble membrana que

albergan en su interior una serie de sáculos

membranosos, los tilacoides, en cuya membrana se encuentra la clorofila,

pigmento que les da su característico color verde.

En ellos se produce la fotosíntesis, proceso de

síntesis (fabricación) de moléculas orgánicas a partir

de las inorgánicas.

Sólo las células vegetales tienen cloroplastos

CLOROPLASTOS

FotosíntesisEn la fotosíntesis, las plantas toman agua y dióxido de carbono (CO2) del aire y, gracias a la energía solar, fabrican materia orgánica (alimento para ella misma y para los animales) y producen un residuo para ellas: el oxígeno (O2)

Oxígeno O2

Agua y sales

minerales

Dióxido de Carbono

CO2

Energía de la lu

z solar

Cloroplastos.• Orgánulos exclusivos de

células vegetales.• Tienen forma redondeada y

su tamaño varía de unas células a otras.

• Poseen una membrana externa y otra interna que forma sacos apilados denominados grana formados por unidades: tilacoides (en su membrana está la clorofila)

CLOROPLASTOS

Al igual que en las mitocondrias, en su interior (estroma) hay ribosomas y ADN, por lo que pueden fabricar sus propias proteínas

Las funciones celulares

•Nutrición celular

•Relación celular.

•Reproducción celular

Nutrición celularLa 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.

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.

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.

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.

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.

Organismos unicelulares y pluricelularesLos 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.

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.

Las células se agrupan en tejidos, los tejidos forman órganos y los órganos forman aparatos o sistemas, que forman en conjunto al organismo.