Universidad de El Salvador Facultad de Ciencias Agronómicas Departamento de Fitotecnia Asignatura: Biología Ciclo I/2016 UNIDAD 3: TEORÍA CELULAR Docente: Licda. Bio. Roxana Zetino

Introducción La célula es la unidad más pequeña que puede realizar todas las actividades asociadas a la vida. Incluso en condiciones de laboratorio. Son los bloques de construcción biológicos, donde la organización de células forma tejidos y al final y organismos completos. Y aunque todas las células son similares en su estructura básica son extraordinariamente diversas según su función.

Antecedentes El tamaño de la mayoría de las células está por debajo del poder de resolución del ojo humano, por lo que su existencia fue comprobada hasta la invención del microscopio compuesto. Robert Hooke observó en cortes de corcho unas estructura como celdas a las que llamó “células”. Anton Van Leewenhoek observó de las muestras de agua de charcas lo que denominó como “animálculos” que se movían.

La Célula la Unidad Básica de la Vida ¿Qué es una célula? La célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos, con capacidad para mantener de manera independiente el estado vital. Esta conclusión ha sido la culminación de investigaciones científicas que buscaban explicaciones sobre la naturaleza de la vida en una época donde la teoría de la generación espontánea aún era utilizada para explicar fenómenos naturales.

Desarrollo de la Teoría Celular

La Teoría celular es un concepto unificador de la Biología Los postulados establecidos por Schawn, Scheleiden y Virchow fueron los siguientes tres: 1.Todo organismo vivo se compone de una o más células. 2.Las células son las unidades básicas de organización y funcionamiento de la vida en todos los organismos. 3.Todas las células proceden de otras células El biólogo alemán, August Weismann, agregó que se puede rastrear los antepasados de todas las células vivas actuales hasta tiempos ancestrales ya que toda célula procede de una existente, entonces debe haber un antepasado común.

¿Cuáles son las características básicas de la célula? “La organización de todas las células es básicamente semejante” a)La membrana plasmática encierra a la célula y media las interacciones entre la célula y su ambiente Aísla el contenido de la célula del ambiente externo. Regula el flujo de materiales hacia dentro y hacia fuera de la célula. Permite la interacción con otras células y con el entorno extracelular.

¿Cuáles son las características básicas de la célula? b) La mayoría de las células tiene estructuras internas llamadas orgánulos, que se han especializado en realizar diferentes actividades metabólicas. (Excepción los procariotas) c) La célula tiene instrucciones genéticas codificadas en su molécula de ADN y RNA que le permiten realizar todas sus funciones. d) Todas las células obtienen energía y nutrimentos de su ambiente. Las células capaces de realizar fotosíntesis la obtienen de la luz solar. Núcleo celular Organismo fotosintético

¿Cuáles son las características básicas de la célula? e) El tamaño celular es limitado: Las funciones de las células limitan su tamaño. Casi todas las células miden entre 1 y 100 micras (millonésimas de metro)

¿Por qué son tan pequeñas casi todas las células?  Su necesidad de intercambiar nutrimentos y desechos con su ambiente exterior a través de la membrana plasmática por medio de la difusión.  Las moléculas deben ser transportadas hasta diferentes compartimentos donde se transforman. Ya que las células son pequeñas, las distancias que recorren las moléculas dentro de ellas son relativamente cortas, lo que acelera muchas actividades celulares.  Existen excepciones como los huevos de algunas aves.

TIPOS BÁSICOS DE CÉLULAS Todas las formas de vida se componen de sólo dos tipos diferentes y fundamentales de células. 1.Procarióticas (proviene del griego y significa “antes del núcleo”); forman los “cuerpos” de bacterias y arqueas, las formas de vida más simples sobre la Tierra. 2.Las células eucarióticas (proviene del griego y significa “núcleo verdadero”); son mucho más complejas y se encuentran en cuerpos de animales, plantas, hongos y protistas. Diferencia: el material genético de las células eucarióticas está contenido dentro de un núcleo encerrado por una membrana. En contraste, el material genético de las células procarióticas no está contenido dentro de una membrana.

TIPOS BÁSICOS DE CÉLULAS

CÉLULAS EUCARIÓTICAS Las células eucarióticas se localizan en animales, plantas, protistas y hongos, éstas son extremadamente diversas. Los organismos multicelular poseen una variedad de células eucarióticas especializadas en desempeñar diferentes funciones.

ESTRUCTURAS DE LA CÉLULA EUCARIOTA Para lograr una mejor comprensión de las estructuras y las funciones de las células Eucariotas, vamos a estudiarlas dentro de tres grandes grupos: 1.ESTRUCTURAS DE LA SUPERFICIE DE LA CÉLULA 2.ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO 3.ESTRUCTURAS DEL CITOPLASMA DE LA CÉLULA 4.EL CITOESQUELETO

Estructuras de la Superficie de la Célula Membrana Plasmática Cada célula está rodeada por una membrana fluida y extremadamente delgada llamada membrana plasmática. Consisten en una bicapa fosfolipídica en la que está incrustada una variedad de proteínas.

La membrana plasmática desempeña tres funciones principales: Aísla el contenido de la célula del ambiente externo. Regula el flujo de materiales hacia dentro y hacia fuera de la célula. Permite la interacción con otras células y con el entorno extracelular.

Estructuras de la Superficie de la Célula Pared Celular Encontrada en las superficies exteriores de las plantas, hongos y algunos protistas. Consiste en recubrimientos relativamente rígidos y sin vida que se llaman paredes celulares.

Las paredes celulares de las plantas están compuestas de celulosa y otros polisacáridos, mientras que las paredes celulares de los hongos están hechas de polisacáridos y quitina. Su función es soportar y proteger la delicada membrana plasmática, permiten a las plantas y setas resistir la fuerza de la gravedad y del viento y permanecer erguidas en el suelo

Estructuras de la Superficie de la Célula Cilios y Flagelos Los Cilios (del latín, “pestañas”) como los flagelos (“látigos”) son delgadas extensiones ancladas a la membrana plasmática. Las principal diferencias entre los cilios y flagelos radican en su longitud, número y dirección de la fuerza que generan. Los cilios son más cortos y más numerosos que los flagelos e imparten una fuerza en dirección paralela a la membrana plasmática, como los remos de una lancha. Los flagelos son más largos y menos numerosos e imparten una fuerza perpendicular a la membrana plasmática, como la hélice de una lancha.

Estructuras de la Superficie de la Célula Cilios y Flagelos Los Cilios (del latín, “pestañas”) como los flagelos (“látigos”) son delgadas extensiones ancladas a la membrana plasmática. Las principal diferencias entre los cilios y flagelos radican en su longitud, número y dirección de la fuerza que generan. Los cilios son más cortos y más numerosos que los flagelos e imparten una fuerza en dirección paralela a la membrana plasmática, como los remos de una lancha. Los flagelos son más largos y menos numerosos e imparten una fuerza perpendicular a la membrana plasmática, como la hélice de una lancha.

Las células ciliadas revisten estructuras tan diversas los oviductos de las hembras de mamíferos y las vías respiratorias de casi todos los vertebrados. Casi todos los espermas de animales y algunos tipos de las células espermáticas vegetales dependen de los flagelos para moverse.

Organización del material Genético El núcleo Normalmente, el núcleo es el orgánulo más prominente de la célula. En general es esférico u oval y tiene un promedio de 5 μm de diámetro. Debido a su tamaño y a que con frecuencia ocupa una posición relativamente fija cerca del centro de la célula. El ADN de una célula almacena toda la información necesaria para construir ésta y dirigir las innumerables reacciones químicas necesarias para la vida y la reproducción y se Encuentra almacenada en el NÚCLEO

Organización del material Genético Consta de tres partes principales: a)Envoltura nuclear: Aísla al núcleo del resto de la célula y consta de una doble membrana la cual está perforada por diminutos canales (poros nucleares). La envoltura nuclear permite el intercambio selectivo de materiales y moléculas pequeñas. Es continuación de las membranas del retículo endosplásmico.

Organización del material Genético b) Cromatina: Formado por el ADN, que codifica la síntesis de proteínas. Esta asociación tiene el propósito de formar largas cadenas llamadas cromosomas, que es la forma más condensada del material genético. Cromatina significa “sustancia coloreada” porque el núcleo adquiría un color intenso al teñirlo. c) Nucléolo: Una o más estructuras compactas dentro del núcleo donde se síntetizan los ribosomas. El nucléolo, que no está rodeado de ninguna membrana. El nucléolo consiste en RNA ribosómico, proteínas, ribosomas en diversas etapas de síntesis y DNA (con genes que especifican cómo sintetizar el RNA ribosómico).

Estructura del citoplasma ¿Qué es el citoplasma? Todo el material y estructuras que residen dentro de la membrana plasmática, pero fuera de la región de la célula que contiene DNA. La porción fluida del citoplasma en las células procarióticas y eucarióticas se llama citosol, contiene agua, sales y una variedad de moléculas orgánicas. Casi todas las actividades metabólicas de la célula se efectúan en el citoplasma de la célula en estructuras conocidas como organelos. Eje: síntesis de proteínas

¿Cómo son las estructuras del citoplasma Las células eucarióticas tienen un complejo sistema de membranas que encierran a la célula y crean compartimientos dentro del citoplasma. Las regiones especializadas procesan diferentes tipos de moléculas en formas específicas. La fluidez de las membranas les permite unirse entre sí, de forma que los compartimientos interiores pueden interconectarse, intercambiar fragmentos de membrana y transferir su contenido a otros compartimientos.

Estructuras del citoplasma Ribosomas: Los ribosomas son partículas muy pequeñas que se encuentran libres en el citoplasma o adheridas a ciertas membranas. Están formados de ARN y proteínas y se sintetizan en el nucleolo. No están formados por una membrana doble lipídica. Sirve como una especie de “banco de trabajo” para la síntesis de proteínas dentro del citoplasma celular.

Estructuras del citoplasma Retículo Endoplasmático (RE): Es una red de membranas internas, tubos y canales interconectados en el citoplasma, encerrados por una membrana (retículo significa “red” y endoplásmico significa “dentro del citoplasma”)  Rodea al núcleo  Se extienden a muchas regiones del citoplasma ayudando a mover sustancias dentro de la célula.  Las membranas de otros orgánulos no tienen conexión directa con el RE; estas forman compartimentos bien delimitados y separados dentro del citoplasma.  Las células eucarióticas tienen dos formas de RE: RUGOSO y LISO

Estructuras del citoplasma Retículo endoplasmático liso: El RE liso tiene apariencia tubular y las superficies de su membrana externa parecen lisas y sintetiza muchos lípidos. El RE liso es el sitio principal para la síntesis de fosfolípidos y colesterol necesarios para la formación de las membranas celulares y producción de hormonas. Las enzimas localizadas a lo largo del RE liso de las células hepáticas descomponen sustancias químicas como carcinógenos y muchas drogas, como el alcohol, las anfetaminas y los barbitúricos.

Estructuras del citoplasma Retículo endoplasmático rugoso: La superficie externa del RE rugoso esta salpicada de ribosomas que aparecen como gránulos oscuros. Los ribosomas unidos al RE rugoso se conocen como ribosomas adheridos o asociados; y realizan la síntesis y ensamblaje de proteinas Las proteínas se acumulan en bolsas de membrana que se estrangulan como vesículas, las cuales llevan su carga proteica al aparato de Golgi.

Estructuras del citoplasma Aparato de Golgi: El aparato de Golgi clasifica, modificar químicamente y empaca las moléculas importantes que produce el Retículo Endoplasmático Rugoso  Empaca las moléculas terminadas en vesículas que luego se transportan a otras partes de la célula o a la membrana plasmática para su exportación. Formado por una estructura membranosa en forma de sacos aplastados

Estructuras del citoplasma Lisosomas: Los lisosomas son pequeños sacos de enzimas digestivas que se dispersan en el citoplasma de la mayoría de las células animales Se forman de cuando el aparato de Golgi forma sacos para enviar estas enzimas a partes de la célula. Una función importante de los lisosomas es la de digerir partículas de alimento, que van desde proteína individuales hasta microorganismos enteros. Las células vegetales y hongos no poseen lisosomas

Estructuras del citoplasma Vacuola: Las vacuolas son grandes sacos llenos de fluido con diversas funciones  Muchas de las funciones de los lisosomas en las células animales, son realizadas en las células vegetales y de los hongos.  El termino vacuola, que significa “vacío”, se refiere al hecho de que estos orgánulos no tienen estructura interna. Las vacuolas tienen una función importante en el crecimiento y desarrollo de las plantas. La vacuola se llena ocupando hasta el 80% de la célula vegetal y la hace “estirarse”. Puede almacenar compuestos inorgánicos dañinos.

Estructuras del citoplasma Vacuola: Mantiene la homeostasis de la célula vegetal  Pueden estar presentes en células animales.

Estructuras del citoplasma Mitocondria: Las mitocondrias producen ATP (energía) a través de la respiración celular  Todas las células eucariotas (plantas, animales, hongos y protistas) contienen mitocondrias.  A través de la respiración aerobia que convierten la energía química presente de los alimentos en energía utilizable para la célula.  Cada mitocondria esta rodeada por una membrana doble que forma dos compartimentos diferentes dentro del organulo: el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial  A veces se les llama “centrales eléctricas de la célula” porque extraen energía de las moléculas de alimento y la almacenan

Estructuras del citoplasma Cloroplastos: Los cloroplastos convierten la energía de la luz en energía química por medio de la fotosíntesis  Contienen clorofila, un pigmento verde que atrapa la energía de la luz. Existen diversos pigmentos amarillos y anaranjados llamados carotenoides.  Los cloroplastos son estructuras con forma normalmente de disco y, al igual que las mitocondrias, tienen un sistema de membranas plegadas.  La membrana interna rodea un espacio lleno de liquido llamado estroma, que contiene enzimas.  Suspendido en el estroma, se encuentra un sistema de membranas internas que consisten en grupos de sacos aplanados en forma de disco conectados entre si llamados tilacoides.

Estructuras del citoplasma Cloroplastos: Los cloroplastos pertenecen a un grupo llamado plastidios  Producen y almacenan materiales alimenticios en las células vegetales y de algas.  Los plastidios maduros están especializados.  Los cromoplastos contienen pigmentos quedan a ciertas flores y frutos sus colores caracteristicos.  Los leucoplastos son plastidios sin pigmento incluyen amiloplastos (que almacenan almidón).

Citoesqueleto Es una densa red de fibras de proteína, proporciona a las células su resistencia mecánica, su forma y su capacidad para moverse Se ha encontrado que muchos orgánulos, como las mitocondrias y las vesículas de transporte y secretoras, se adhieren a los microtúbulos. Los microtúbulos sirven como vías de transporte a lo largo de las cuales se desplazan los orgánulos a diferentes lugares de la célula.

Los microtúbulos, los filamentos más gruesos del cito esqueleto, son rígidos, tienen forma de cilindros huecos formados por la proteína tubulina. Están implicadas en el movimiento de los cromosomas durante la división celular. Los microfilamentos, son fibras resistentes y flexibles. Formada por dos cadenas de proteina actina entrelazada. (Como un collar de perlas). Los microfilamentos de la corteza celular ayudan a determinar la forma de la célula y son importantes para su movimiento. Citoesqueleto Filamento intermedio: Formados por agrupaciones de proteínas fibrosas. Son únicos en las células animales. Su principal misión es permitir a las células soportar tensiones mecánicas cuando son estiradas.

Célula Procariota  Normalmente las células procariotas son mas pequeñas que las células eucariotas. En efecto, el diámetro promedio de la célula procariota es solo de aproximadamente 1/10 del diámetro promedio de la célula eucariota.  En las células procariotas, el ADN se encuentra en una región limitada de la célula llamada área nuclear, o nucleoide.