LA CÉLULA, UNIDAD DE VIDA 1. La célula: descubrimiento y definición 2. La teoría celular y su importancia en Biología: unidad estructural, funcional y genética de los seres vivos. 3. Organismos unicelulares y pluricelulares (niveles de organización biológicos) 4. Tipos de células: procariota y eucariota 5. Tipos de células eucariotas: vegetal y animal 6. Estructura y función de los orgánulos celulares 7. Relación entre respiración celular y fotosíntesis 8. El núcleo celular: estudio del ADN: composición, estructura y propiedades 9. Los procesos de división celular. La mitosis y la meiosis. Características diferenciales e importancia biológica de cada una de ellas 10. Los orgánulos celulares trabajando juntos: la coordinación es fundamental en la vida

1. BREVE HISTORIA DE LA CÉLULA Aristóteles ya pensaba que debían existir unas unidades vitales pequeñas que serían los constituyentes de los seres vivos. En el Renacimiento, Paracelso dijo que "todos los animales y vegetales, por más complicados que sean, están constituidos por unos pocos elementos que se repiten en cada uno de ellos. Sin embargo, estas ideas no eran producto de la observación ni de la experimentación y no tuvieron mucha transcendencia. Descubrimiento de la célula- Hubo que esperar hasta el s. XVII, cuando aparecieron los microscopios primitivos para poder observar las primeras células, pues el ojo humano no puede distinguir objetos menores de 0,1 mm y las células, salvo excepciones, tienen un tamaño menor. El primero en observar una célula fue el físico, astrónomo y naturalista inglés Robert Hooke (1635-1703), quien en 1665 pudo observar las células muertas de una fina lámina de corcho con un sencillo microscopio (de 50 aumentos). Vio que estaba formado por estructuras regulares en forma de cajitas. HOOKE les dio este nombre de CÉLULA, que significa celda o cuarto muy pequeño porque observó la pared de una célula muerta de corcho, que se parecía a las celdillas de un panal de abejas. Estas células sólo constituían en realidad la pared celular y su interior estaba vacío. 1674, Leeuwennhoek observó células libres en agua estancada, en sangre y semen. Muchas de éstas células son móviles y por ello las denonimó animáculos.

Poco a poco, la observación de células al microscopio fue haciéndose común y se descubrieron en diversos materiales biológicos. Se comenzó a pensar que su interior tenía más interés pues a principios del XIX, con la aparición de menores lentes y el empleo de colorantes, se empezó a valorar la importancia de las células. Virchow formuló el aforismo "omnia cellula ex cellula" ("toda célula proviene de otra célula"), Kollike afirmó que la unión de las células sexuales origina una célula que constituye el origen de un nuevo individuo. La universalidad de esta teoría resultó evidente cuando Ramón y Cajal demostró la individualidad de las neuronas, que parecía imposible. 2- LA TEORÍA CELULAR Tomando como base a Hooke y a Leewuenhoek, dos alemanes, cada uno por su lado, SCHLEIDEN y SCHWANN las encontraron en todas las partes de organismos; se dieron cuenta de que hay algo común en todos los seres vivos; unas estructuras independientes e iguales que se repiten en cualquier tejido vivo. Valoraron el descubrimiento de Hooke y les dieron el nombre que les había dado: células. SCHLEIDEN las estudió en los vegetales y SCHWANN en los animales. Ambos vieron que todos los organismos estaban formados por células y es así como surge la TEORÍA CELULAR que unifica todo lo que se sabía acerca de las células. Sus postulados son: 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, pasando de la célula madre a la hija, el material hereditario. Esta teoría significó el nacimiento formal de la biología celular. A partir de este momento, con la ayuda de microscopios cada vez de mayor resolución, esta ciencia fue capaz de describir, primero, la anatomía y la estructura de las células y, más adelante, su fisiología, reproducción y genética. El microscopio electrónico, desarrollado a mediados del siglo XX, permite más de 100000 aumentos. Se logran hasta 1000000x con un poder de resolución de 0,1nm (0,0000001mm), en comparación con los aumentos de 2000x y resolución de 0,2mcm (0,0001mm) del microscopio óptico.

Definición- LA CÉLULA ES LA UNIDAD MÁS PEQUEÑA QUE TIENE VIDA PROPIA. Las células pueden mantenerse con vida fuera de un ser vivo, en condiciones adecuadas de laboratorio. Sin embargo, esto no ocurre con los orgánulos celulares por eso se dice que es la unidad mínima de la vida.

3. ORGANISMOS UNICELULARES Y PLURICELULARES (niveles de organización) Todos los seres vivos están formados por una o muchas células. Algunos organismos son unicelulares, como las bacterias o los protozoos (el paramecio en la imagen), y otros son pluricelulares, como los helechos, los escarabajos o el ser humano. En este caso, los miles y miles de células que forman el organismo se especializan y organizan en tejidos, órganos, aparatos y sistemas, que resuelven con eficiencia las funciones del organismo como un todo y las de cada célula en particular.

En la imagen aparecen los tejidos de nuestro organismo. Estos son asociaciones de células que forman los órganos, dando lugar a niveles de organización complejos en los que el trabajo de las células se especializa y coordina para realizar funciones superiores que no serían posibles en un ser unicelular o en un pluricelular sencillo como la medusa, algas…. La gran mayoría de células son tan pequeñas que no se pueden observar a simple vista, ni aun con una potente lupa. Por ello, los principales descubrimientos en el campo de la biología celular han ido paralelos al desarrollo y el perfeccionamiento de los microscopios. 4. TIPOS DE CÉLULAS: PROCARIOTA Y EUCARIOTA Podemos encontrar dos tipos de células en los seres vivos: CÉLULA PROCARIOTA • No tiene núcleo. El material genético ADN está libre en el citoplasma. • Sólo posee unos orgánulos llamados ribosomas. • Es la primera célula que surgió en la tierra y es el tipo de célula que presentan las bacterias

CÉLULA EUCARIOTA Todas las células humanas son células eucariotas, al igual que lo son las células de todos los animales, plantas y mayoría de seres. Se distinguen de las procariotas porque: -Poseen un gran número de orgánulos y es de mayor tamaño. -El material genético ADN está encerrado en una membrana y forma el núcleo.

En la imagen aparece la eucariota animal.

5. TIPOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS: VEGETAL Y ANIMAL Las principales diferencias entre la célula vegetal y animal son: 1. La célula animal posee centriolos. 2. La célula vegetal posee cloroplastos. 3. Célula geométrica y enorme vacuola que ocupa casi toda la célula. 4. También posee pared celular.

Apunta los tamaños de los distintos tipos de células:

Célula vegetal

6. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS ORGÁNULOS CELULARES Al microscopio óptico sólo podemos distinguir el núcleo y que está separada del medio que le rodea, por lo que se sospecha la membrana llamada membrana plasmática. Ésta aparece en las procariotas y en las eucariotas animales y vegetales. Todas están limitadas por una membrana plasmática que las comunica con su entorno y también las aísla de él. Se trata de una fina lámina. Lo que queda entre núcleo y membrana se llama citoplasma. Vistas al microscopio electrónico podeos observar en la célula animal los orgánulos que aparecen en las imágenes:

MEMBRANA PLASMÁTICA. Presentan doble capa de fosfolípidos. Intercaladas, aparecen las proteínas, que funcionan como canales de paso de sustancias (ya que la membrana es semipermeable). Por tanto, su función es importante a la hora de permitir el paso de sustancias o impedirlo,

1- El transporte de sustancias puede darse a través de los lípidos o de los canales

2-También se encarga del reconocimiento celular de sustancias extrañas y de informar a la célula de las señales que le llegan.

NÚCLEO Es un cuerpo grande, frecuentemente esférico, que solo se encuentra en la célula eucariota. Está rodeado por una envoltura nuclear, que es parte del retículo endoplasmático y que lo rodea formando una membrana doble. En el núcleo se encuentra la cromatina, formada por ADN+ARN+proteínas . Cuando la célula se está dividiendo (MITOSIS) la cromatina se reparte en una especie de bastoncitos llamados cromosomas. En INTERFASE, dentro del núcleo, las moléculas de ADN y proteínas están organizadas en cromosomas que suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Los cromosomas están muy retorcidos y enmarañados y es difícil identificarlos por separado. Pero justo antes de que la célula se divida, se condensan y adquieren grosor suficiente para ser detectables como estructuras independientes.

El núcleo contiene la información genética de la célula. Con ella dirige la actividad de la célula, gracias a una de las funciones más importantes que realiza: LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS. El ADN del interior de cada cromosoma es una molécula única muy larga, que aparece enrollada, y que contiene secuencias lineales de genes. Éstos encierran a su vez instrucciones codificadas para la construcción de las moléculas de proteínas y ARN necesarias para producir una copia funcional de la célula. Los orificios de la membrana son los poros nucleares. A través de ello pueden salir del núcleo los ARNs etc. El nucleolo es una región especial en la que se sintetiza el ARN ribosómico (ARNr), necesario para formar los ribosomas. El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros moleculares. Youtube: elgenoma humano

RIBOSOMAS Son los orgánulos celulares mas numerosos y no tienen membrana. Están formados por dos subunidades: la mayor y la menor, unidas al RNAm. Es un orgánulo universal, pero en procariotas tiene un menor tamaño Función.-La síntesis de proteínas. Los aminoácidos son transportados por el RNA de transferencia (tRNA), específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el RNA mensajero (mRNA), dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del RNA de transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Es una red de cavidades membranosas interconectadas que forman cisternas, sacos, túbulos … Existe una zona del RE que contiene ribosomas asociados a su cara, que es el rugoso y que continúa con la membrana externa del núcleo. Otra parte se comunica con el Golgi, a través de vesículas transportadoras o por túbulos. Hay dos tipos: Retículo endoplasmático Rugoso: RER Denominado así por la existencia de rugosidades presentes en los sáculos y que son ribosomas adosados a ellos. Función: -Transporta las proteínas que se han sintetizado en los ribosomas y que suelen exportarse a otros compartimentos celulares, almacenándose previamente en las cisternas, desde donde pasan posteriormente al aparato de Golgi. El retículo liso (REL), que no presenta ribosomas en la membrana, se encarga de la síntesis de lípidos de membrana, fosfolípidos y colesterol,

EL APARATO DE GOLGI El aparato de Golgi está integrado por cisternas membranosas y aplanadas que se unen en grupos de 4 a 6 para formar un dictiosoma, al cual se asocian multitud de vesiculitas esféricas (vesículas de Golgi), encargadas del transporte y la secreción de sustancias.

Existe una estrecha relación entre el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi, puesto que muchas de las proteínas almacenadas en el RE son transportadas en unas vesículas generadas en él. Las vesículas golgianas se clasifican, según su contenido, en vesículas de secreción; vesículas digestivas o lisosomas, repletas de enzimas digestivas y vacuolas, parecidas a los lisosomas pero que, además de contener enzimas, actúan como almacén de nutrientes y de productos de desecho.

bacteria Vacuola digestiva

Digestión de la bacteria y de una mitocondria

Las proteínas (enzimas) del RER pasan al ap. Golgi para formar lisosomas

LOS LISOSOMAS Los lisosomas son pequeñas bolsitas que contienen enzimas necesarias para la digestión celular de numerosas macromoléculas, normalmente indeseables, procedentes del medio externo o de la propia célula.. Tienen gruesas paredes para evitar la autodigestión. Constituyen el aparato digestivo de la célula. VACUOLAS Una vacuola es una vesícula muy grande, llena de líquido y rodeada por una membrana. Son orgánulos característicos de células vegetales, en las que suelen ser más abundantes y más voluminosas, pudiendo llegar a ocupar prácticamente todo el volumen celular. Se forman por fusión de vesículas procedentes del golgi. Normalmente contiene agua, sales, azúcares y proteínas.

EL CENTROSOMA o los CENTRIOLOS. Los centriolos se presentan de dos en dos orientados perpendicularmente entre sí, formando el centrosoma, localizado próximo al núcleo. El centriolo es considerado un centro formador de microtúbulos. Sólo aparecen en células animales. Durante la división, cada centriolo se mueve a lugares opuestos del núcleo, y de cada uno crece un haz de túbulos que forman el huso mitótico, que separará las cromátidas de los cromosomas y dirigirán su movimiento.

Las celulas de las plantas forman el huso pero sin centriolos. CILIOS Y FLAGELOS. Son prolongaciones citoplasmáticas dotadas de movimiento. Son mecanismos de locomoción y en el caso de los cilios, de captura de alimentos. Los cilios son cortos y abundantes. El flagelo es largo, en forma de látigo, y sólo hay uno o dos.

En la base de cada cilio y flagelo hay un centriolo que dirige su movimiento.

LA PARED CELULAR. Es la capa externa rígida que rodea exclusivamente a las células vegetales y a las procariotas, por encima de la membrana plasmática. Nunca a los animales. Sirve como elemento de protección y sostén de las células. Es una gruesa cubierta formada por fibras de celulosa. La pared puede engrosarse más y cargarse de sustancias como lignina que forma el leño del tronco de los árboles, para dar rigidez en soporte. La suberina en la piel de la patata y el corcho en el alcornoque.

MITOCONDRIA Constan de dos membranas: externa e interna, la cual se repliega formando crestas. Contienen algo de ADN y ribosomas. Función- RESPIRACIÓN CELULAR mediante la cual producen la energía necesaria para la actividad celular. Actúan como centrales energéticas de la célula quemando los nutrientes (glucosa) con el oxígeno y eliminando CO2 . La energía se acumula en forma de ATP (la moneda energética de la célula).

CLOROPLASTO Orgánulo exclusivo de vegetales y algas. Consta de dos membranas y tiene numerosos sacos internos que se agrupan formando una especie de montoncitos de monedas llamados GRANA, que contienen el pigmento verde llamado clorofila. Además, contienen ADN y ribosomas en el espacio interior, que se llama ESTROMA. Función.-Realiza la FOTOSÍNTESIS: utiliza la energía de la luz solar para unir carbonos y formar moléculas orgánicas como glucosa, ricas en energía, y va acompañado de liberación de oxígeno.

7- RELACIÓN ENTRE RESPIRACIÓN CELULAR Y FOTOSÍNTESIS Explica las transformaciones de materia y energía que aparecen en el esquema

¿Qué está ocurriendo en esta célula?