ANTOLOGÍA
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHINÁ CICLO ESCOLAR: AGOSTO – DICIEMBRE 2012 CARRERA: INGENIERÍA EN AGRONOMÍA GRUPO: 1AC MATERIA: BIOLOGÍA CELULAR ANTOLOGÍA PRESENTAN: ALUMNOS DEL 1CA Chiná, Camp. Diciembre de 2012.
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHINÁ
CICLO ESCOLAR:
AGOSTO – DICIEMBRE 2012
CARRERA:
INGENIERÍA EN AGRONOMÍA
GRUPO:
1AC
MATERIA:
BIOLOGÍA CELULAR
ANTOLOGÍAPRESENTAN:
ALUMNOS DEL 1CA
Chiná, Camp. Diciembre de 2012.
UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN
1.1 Fundamentos de la biología
1.2 Teoría celular
1.3 La vida se produce en la fase acuosa
1.4 Generalidades de la célula
1.1 FUNDAMENTOS DE LA BIOLOGÍA La biología celular (antiguamente citología de citos=célula y Logos=Estudio o Tratado ) es una disciplina académica que se encarga del estudio de las células en cuanto a lo que respecta a las propiedades, estructura, funciones, orgánulos que contienen, su interacción con el ambiente y su ciclo vital.
Con la invención del microscopio óptico fue posible observar estructuras nunca antes vistas por el hombre, las células. Esas estructuras se estudiaron más detalladamente con el empleo de técnicas de cito química y con la ayuda fundamental del microscopio electrónico.
La biología celular se centra en la comprensión del funcionamiento de los sistemas celulares, de cómo estas células se regulan y la comprensión del funcionamiento de sus estructuras. Una disciplina afín es la biología molecular.
ANTECEDENTES DE LA BIOLOGÍA CELULAR
La primera referencia al concepto de célula data del siglo XVII cuando el inglés Robert Hooke utilizó este término célula (por su parecido con las habitaciones de los sacerdotes llamadas Celdas) para referirse a los pequeños huecos poliédricos que constituían la estructura de ciertos tejidos vegetales como el corcho. No obstante hasta el siglo XIX no se desarrolla este concepto considerando su estructura interior. Es en este siglo cuando se desarrolla la teoría celular, que reconoce la célula como la unidad básica de estructura y función de todos los seres vivos, idea que constituye desde entonces uno de los pilares de la Biología moderna. Fue esta teoría la que desplazó en buena medida las investigaciones biológicas al terreno microscópico pues no son visibles a simple vista. La unidad de medida utilizada es el micrómetro (μm) o micra (μ), existiendo células de entre 2 y 20 μm.
La investigación microscópica pronto daría lugar al descubrimiento de la estructura celular interna incluyendo el núcleo, los cromosomas, el aparato de Golgi, mitocondrias y otros orgánulos celulares así como la identificación de la relación existente entre la estructura y la función de los orgánulos celulares. Ya en siglo XX la introducción del microscopio electrónico reveló detalles de la mega estructura celular y la aparición de la histoquímica y de la citoquímica. También se descubrió la base material de la herencia con los cromosomas y el ADN con la aparición de la citogenética.
Atendiendo a su organización celular, los seres vivos se clasificarán en a celulares (virus, tiroides) y celulares, siendo estos a su vez clasificados en eucariotas y procariotas.
LOS INVESTIGADORES O PADRES DE LA BIOLOGÍA CELULAR SON LOS SIGUIENTES:
Robert Hooke (Freshwater, Isla de Wight 18 de julio/ 28 de julio de 1635 - Londres, 3 de marzo de 1702/ 14 de marzo de 1703) fue un científico inglés. Es considerado uno de los científicos experimentales más importantes de la historia de la ciencia, polemista incansable con un genio creativo de primer orden. Sus intereses abarcaron campos tan dispares como la biología, la medicina, la horología (cronometría), la física planetaria, la mecánica de sólidos deformables, la microscopía, la náutica y la arquitectura.
Anton van Leeuwenho: Fue el primero en realizar importantes observaciones con microscopios fabricados por sí mismo. Correspondiente de la Royal Society de Londres, a la que se afilió en 1680. Desde 1674 hasta su muerte realizó numerosos descubrimientos. Introdujo mejoras en la fabricación de microscopios y fue el precursor de la biología experimental, la biología celular y la microbiología. Heredó la labor de Jan Swammerdam (1637-1680) que vivió en Ámsterdam.
Peter Agre: Interesado en las características de la membrana celular, trabajó en el descubrimiento de la acuaporina, una proteína integral que forma parte de los poros de la membrana y que es permeable al agua, mediante la técnica del "canal de agua".
En 2003 fue galardonado con el Premio Nobel de Química junto con Roderick MacKinnon. Ambos científicos fueron galardonados por los descubrimientos referentes a los canales en membranas celulares, si bien Agre lo fue especialmente por el descubrimiento del canal de agua, y MacKinnon por los estudios estructurales y mecánicos de los canales iónicos.
Peter Dennis Mitchell: Interesado inicialmente en la penicilina, a partir de 1961 trabajó en el estudio sobre el almacenaje de la energía en los seres vivos para ser posteriormente transportada a los puntos de utilización por medio de las moléculas de adenosín trifostato (ATP). Gracias a esas investigaciones, comprobó como la ruptura del enlace en uno de los grupos de ATP provoca la aparición del ADP o adenosín difostato, que libera una energía inmediatamente disponible. Gracias a la energía suministrada por la respiración humana, el ADP consigue convertirse nuevamente ATP, proceso denominado fosforilación oxidativa.
Günter Blobel: Ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1999 por sus trabajos realizados en la década de 1970, al descubrir que las proteínas tienen señales intrínsecas que gobiernan su transporte y situación en la célula.
CIENCIAS RELACIONADAS CON LA BIOLOGÍA CELULAR
Biología estructural
Biología evolutiva
Biología del desarrollo
Biología de la evolución
Biología humana
Biología marina: estudia los fenómenos biológicos en el medio marino.
Biología molecular; estudia los procesos biológicos a nivel molecular.
Biología reproductiva
Biología de sistemas
Biomecánica
Biónica
Bioquímica: estudia la composición y reacciones químicas de los seres vivos.
Biotecnología
Patología: ciencia que estudia las enfermedades y los agentes patógenos.
Psiquiatría biológica
Socio biología: estudia la base biológica de las relaciones sociales entre animales.
Taxonomía: Rama de la biología que se ocupa de la clasificación de los seres vivos en taxones.
Mastozoología: estudia los mamíferos.
Taxonomía: rama de la biología que estudia la clasificación de los seres vivos.
Toxicología
Virología: Ciencia y rama de la biología que estudia los virus.
Zoología: Ciencia y rama de la biología que estudia la vida animal.
1.2 TEORÍA CELULAR
La teoría avía desarrollado en el XIX los microscopios avían mejorado mucho en ese tiempo en 1831 Robert Brown, botánico escocés, descubrió en células de plantas la presencia de una estructura central, actualmente conocida como núcleo
La teoría celular es una parte fundamental de la Biología que explica la constitución de la materia el papel que éstas tienen en la constitución de la vida. Varios científicos postularon numerosos principios para darle una estructura adecuada:
APORTES DE LOS CIENTÍFICOS PARA LA TEORÍA CELULAR
ROBERT HOOKE
Observó una muestra de corcho bajo el microscopio, Hooke no vio células tal y como las conocemos actualmente, él observó que el corcho estaba formado por una serie de celdillas de color transparente, ordenadas de manera semejante a las celdas de una colmena; para referirse a cada una de estas celdas, él utiliza la palabra célula.
LOUIS PASTEUR
La teoría celular fue debatida a lo largo del siglo XIX, pero fue Pasteur el que, con sus experimentos sobre la multiplicación de los microorganismos unicelulares, dio lugar a su aceptación rotunda y definitiva.
Anton Van Leeuwenhoek
Este investigador utilizo usando microscopios simples, realiza innumerables observaciones sentando las bases de la Morfología Microscópica.
Santiago Ramón y Cajal
Logró unificar todos los tejidos del cuerpo en la teoría celular, al demostrar que el tejido nervioso está formado por células. Su teoría, denominada neotomismo doctrina de la neurona
XAVIER BICHAT
Da la primera definición de tejido (un conjunto de células con forma y función semejantes).
TEODOR SCHWANN (HISTOLOGO FILOSOFO) y JACOB SCHLEIDEN (BOTANICO)
Se percataron de cierta comunidad fundamental en la estructura microscópica de animales y plantas, en particular la presencia de centros o núcleos
ENUNCIADO DE LA TEORÍA CELULAR
Con las aportaciones de todos estos científicos en el siglo XIX se desarrollo la llamada teoría celular que enuncia los siguientes principios:
La célula es la unidad morfológica de los seres vivos.
La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos
Las células solo pueden existir a partir de células preexistente.
En resumen, la teoría celular enuncia que: “la célula es la unidad morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos”
1.3 LA VIDA SE PRODUCE EN FASE ACUOSA
Sobre la base de estudios astronómicos y de exploraciones llevadas a cabo por vehículos espaciales no tripulados, parece ser que solo la tierra , dentro de los planetas de l sistema solar.
La tierra presenta condiciones ideales para la vida.
Las reacciones químicas requieren h2 o liquida y temperaturas modernas. El tamaño y la masa de la tierra una acción gravitacional
Para poseer una atmosfera protectora. La atmosfera bloquea las radiaciones más energéticas del sol pero deja
pasar la luz visible.
CÓMO SURGIÓ LA VIDA: TEORÍAS QUE LO EXPLICAN
Teoría de la abiogénesis o generación espontanea.
La vida puede surgir e cualquier lugar y cualquier momento.
Fue descartada por Redi y Pasteur….
LA VIDA SURGE A PARTIR DE LA VIDA O TEORÍA DE LA BIOGÉNESIS
Redi
(1626-1697) Redi puso carne de serpiente en u recipiente abierto y al cabo de unos días aparecieron gusanos blancos en la carne. Tomo los gusanos pasados u tiempo estos se transformaron en larvas.
Luego repitió el experimento, pero los frascos fueron cubiertos con gasa y pasado unos días no aparecieron gusanos, pero aparecieron huevos de insectos sobre la gasa. Quitó la cubierta protectora y aparecieron larvas
Luis Pasteur (1822-1895)
• Dos siglos más tarde demostró claramente que no había ninguna posibilidad de Generación espontánea.
• Utilizó un matraz de cuello de cisne y en el interior colocó un caldo de cultivo previamente esterilizado y permaneció durante un tiempo estéril.
• Sin embargo si se eliminaba el cuello de cisne, en los caldos proliferaban multitud de microbios al cabo de 48 horas.
El concluyó que el cuello de cisne impedía que cayeran los microbios ambientales al interior de los matraces
Teoría de la panspermia u origen extraterrestre
La vida surge en la Tierra por la acción de otro planeta y desde allí llegaron bacterias o esporas resistentes, capaces de viajar por el espacio o por otros medios.
Arrhenius (1859-1927)
A. Hoyle también propone que los compuestos químicos tenían un origen extraterrestre por que la Tierra había estado sometida desde su formación al bombardeo continuo de materia cósmica.
Esta Teoría se fundamentó al analizar un meteorito que cayó en Australia, Murchinson, en 1969, por contenía grandes cantidades de materia biològica equivalentes a las que encontróó Miller posteriormente.
ORIGEN DE LAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS
En 1920 Oparín (bioquímico ruso ) y Haldane (genetista inglés) sugieren que a pesar de que la atmósfera primitiva de la Tierra era reductora y pobre en O2 y rica
en H , los compuestos orgánicos formados en esa atmósfera eran similares a los que utilizan los seres vivos modernos.
Ellos concluyen que la vida pudo haber surgido de la materia no viviente, mediante reacciones químicas simples lo que se llamó Evolución Quìmica o Evolución Prebiótica ( antes de la vida.
En 1953 Miller mezcló en un aparato de vidrio :metano –amoniaco y gases de H. En un matraz de 5 litros, se generaba una chispa eléctrica, mientras que en uno más pequeño se hervía agua para proporcionar vapor a la chispa para hacer circular los gases
Los compuestos que se formaron por la acción de las descargas eléctricas se condensaban o bien recirculaban, si eran volátiles.
Del experimento de Miller y la Teoría de Hoyle se puede concluir que:
a) la atmósfera primitiva era reductora
b) en la atmósfera se pueden producir compuestos orgánicos.
c) estos compuestos orgánicos pueden llegar a la Tierra por meteoritos o cometas.
Tras una semana de descargas eléctricas continuas, los productos acumulados en la fase acuosa fueron analizados y correspondían principalmente
Los compuestos resultaron ser relativamente sencillos incluyen aminoácidos y sustancias como la urea que se encuentran en los seres vivos.
Es importante este experimento por que permite formar una parte importante de compuestos esenciales para la vida.
Se han comparado los aminoácidos hallados en el meteorito de Muchinson y los obtenidos en el experimento de Muller.
Este meteorito se habría formado en Marte hace 4.500 millones de años y habría estado a la deriva en el espacio por 16 millones de años. La gravedad terrestre lo capturó.
El planeta Marte y la Tierra eran bastante similares hace 3, 500,000 años atrás. En Marte había existido H2O líquida en forma de lagos y ríos
Entre otras moléculas orgánicas que se pueden sintetizar fácilmente en condiciones sencillas son los azúcares (glucosa – ribosa y la desoxiribosa)
También en condiciones prebióticas se pueden sintetizar las bases purinas y la pirimidinas que son compuestos esenciales de los ácidos nucleicos.
Bases de purina: Adenina y Guanina
Bases de pirimidinas: Citosina, Uracilo, Timina
De igual manera ocurre con la síntesis de ácidos grasos que fueron compuestos que se utilizaron en las etapas iniciales del sistema solar y también se encontraron en el meteorito de Murchinson
Podemos observar que muchas de estas moléculas orgánicas básicas utilizadas por los seres vivos pueden formarse fácilmente en numerosas reacciones gracias a la acción de los fotones de la luz, de los rayos UV
Existió un pre adaptación molecular para todos los procesos bioquímicos que desembocan en la formación de la vida:
* Había fuente de Energía
* Productos químicos
* Temperatura
* Disolvente: H2O
1.4 GENERALIDADES DE LA CELULALa célula es el nivel de organización de la materia mas pequeño que tiene la capacidad de metabolizar y autoperpetuarse, por lo tanto tiene vida y es la responsable de las características vitales de los organismos
Se define como unidad de vida, origen, estructura y función de los seres vivos
La célula es la unidad por que todas las funciones vitales de los seres vivos las
realizan las células
Es la unidad estructural de los seres vivos es decir que el cuerpo de todos los seres vivos esta formado por una o varias células.
La célula es la unidad de la vida, por que a partir de una célula se forman los seres vivos
Es la unidad de origen por que las células se origina de otras células y contienen información que pasa de una generación a otra.
COMPONENTES DE UNA CÉLULA
MEMBRANA PLASMÁTICA
La membrana celular o membrana plasmática es la parte externa de la célula que envuelve el citoplasma. Permite el intercambio entre la célula y el medio que la rodea. Intercambia agua, gases y nutrientes, y elimina elementos de desecho.
La membrana delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de esta.
CITOPLASMA
El citoplasma es un medio acuoso, de apariencia viscosa, en donde están disueltas muchas sustancias alimenticias. Comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. En él tienen lugar la mayor parte de las reacciones metabólicas de la célula.
Toda la porción citoplasmática que carece de estructura y constituye la parte líquida del citoplasma, recibe el nombre de citosol por su aspecto fluido. En él se encuentran las moléculas necesarias para el mantenimiento celular las cuales reciben el nombre de orgánulos celulares
NUCLEO
El núcleo celular es un orgánulo membranoso que se encuentra en las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas.
CLASIFICACIÓN DE LAS CÉLULAS
CÉLULAS PROCARIONTES:
Las células procariontes no poseen un núcleo celular delimitado por una membrana.
Los organismos procariontes son las células más simples que se conocen. En este grupo se incluyen las algas azul-verdosas y las bacterias.
CELULA EUCARIONTES:
las células eucariotas poseen núcleo celular delimitado por una membrana. Estas células forman parte de los tejidos de organismos multicelulares como nosotros. Poseen múltiples orgánulos
Células animal y vegetal son ejemplos de las células eucariotes
En las células eucariontes se pueden distinguir las siguientes partes principales:
Célula animalMembrana celularCitoplasmaNúcleoOrgánulos
ORGANISMOS UNICELULARES Y PLURICELULARES
ORGANISMOS UNICELULARES
Los organismos unicelulares se caracterizan por que todas sus actividades vitales son desarrolladas por una única célula. Son unicelulares todos los organismos procariotas y algunas eucariotas del reino protista como los protozoos y del reino fungí como las levaduras
Célula vegetalPared celularMembrana celularCitoplasmaNúcleoOrgánulos
Este protozoo es un ser vivo unicelular (formado por una sola celula)
ORGANISMOS PLURICELULARES
Los organismos pluricelulares están formados por un conjunto de células originadas por la reproducción de una célula inicial llamada cigoto. Todas las células resultantes tienen la misma información genética, pero sufren un proceso de diferenciación celular en el que se especializan en realizar una función específica que da lugar a distintos tipos celulares.
UNIDAD 2: PRINCIPALES COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
2.1 Componentes inorgánicos
2.2 Componentes orgánicos
2.3 Función dentro de los organismos
2.2 Componentes orgánicos
Proteínas
Los materiales que desempeñan un mayor número de funciones en las células de todos los seres vivos. Por un lado, forman parte de la estructura básica de los tejidos (músculos, tendones, piel, uñas, etc.)
Desempeñan funciones metabólicas y reguladoras (asimilación de nutrientes, transporte de oxígeno y de grasas en la sangre, inactivación de materiales tóxicos o peligrosos
También son los elementos que definen la identidad de cada ser vivo, ya que son la base de la estructura del código genético (ADN) y de los sistemas de reconocimiento de organismos extraños en el sistema
Estuctura
La estructura básica de las proteínas está compuesta por aminoácidos (ladrillos o subunidades simples). Se conocen 20 aminoácidos diferentes.
Dado que existen tantas maneras diferentes en las que pueden combinarse los aminoácidos para formar una proteína particular, hay un número casi infinito de proteínas posibles según la combinación de los aminoácidos.
Aminoácido
Las proteínas poseen un papel fundamental en la nutrición, ya que proporcionan nitrógeno y aminoácidos que podrían ser utilizados para la síntesis de proteínas y otras sustancias.
De los 20 aminoácidos de origen proteínico son 8 los considerados como indispensables:
Leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilanina, treonina, triptófano y valina.
son denominados El resto de los aminoácidos no indispensables porque el organismo, puede sintetizarlos eficazmente a partir de los indispensables:
Glicina, alanina, acido aspartico, acido glutámico, asparagina, glutamina, cisteína, prolina, tirosina y serina, asparagina, glutamina.
Aminoácido estructura
Los compuestos orgánicos que tienen en sus estructuras un radical amino NH2 y uno Carboxilo COOH
Como se miden las Proteínas:
Todas las proteínas tienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas poseen también azufre
Si bien hay ligeras variaciones en diferentes proteínas, el contenido de nitrógeno representa, por término medio, 16% de la masa total de la molécula; es decir, cada 6,25 g de proteína contienen 1 g de N.
El factor 6,25 se utiliza para estimar la cantidad de proteína existente en una muestra a partir de la medición de N de la misma
La calidad de las proteínas normalmente se define según el esquema de aminoácidos del huevo, que se considera como el ideal
Por lo tanto, no es sorprendente que las proteínas animales, tales como la carne, la leche y el queso, tiendan a ser de una calidad proteica superior a la vegetal.
A causa de esto, a menudo se refiere a las proteínas vegetales como proteínas de baja calidad. Muchas proteínas vegetales carecen de uno de los aminoácidos esenciales.
Por ejemplo, los cereales tienden a carecer de lisina. Esto no quiere decir que a los vegetarianos ni a los veganos les falten aminoácidos esenciales.
Combinar proteínas vegetales, tales como un cereal con una legumbre, resulta en una proteína de alta calidad que es tan buena como, y en algunos casos mejor que, una proteína animal
La soja es una proteína de alta calidad en sí misma que puede compararse como igual a las proteínas cárnicas.
¿En qué parte del cuerpo se encuentran las Proteínas?
Se encuentran entre el 15 y 20% del peso corporal de un adulto, en buen estado fisiológico, está constituido por proteínas
Aproximadamente la mitad se encuentra en la musculatura, la quinta parte en la piel y el resto, en otros tejidos y líquidos orgánicos.
Las proteínas vegetales, a diferencia de las de origen animal, son de bajo nivel biológico, esto significa que no contienen todos los aminoácidos esenciales. Las legumbres y los frutos secos carecen de metionina y los cereales y las semillas lo son en lisina obstante, como el aminoácido esencial deficiente suele ser distinto en los distintos vegetales, si estos alimentos se combinan con criterio, o si se consumen en cantidad suficiente y de forma variada, distribuidas en las comidas, el organismo se nutre con todos los aminoácidos esenciales que necesita para fabricar proteínas humanas.
Carbohidratos
Uno de los principales componentes de la alimentación que abarca azúcares, almidones y fibras.
¿Cómo se miden las Calorías?
Las calorías se miden por gramos, si tienes: 1g de carbohidratos, eso equivale a 4 calorías, 1g de proteínas, eso equivale a 4 calorías, 1g de grasas(lípidos), eso equivale a 9, calorías. Por eso debes complementar tu dieta con un 50% de carbohidratos (pan, cereal etc.) un 30% de lípidos (grasas) y un 20 % de proteínas, como los dulces.
La glucosa es un monosacárido con formula molecular
C6H12O6,
¿En dónde se almacenan los carbohidratos?
Comienza en la boca, a través de la saliva, la cual descompone los almidones.Luego en el estómago, gracias a la acción del acido clorhídrico, la digestión continúa termina en el intestino delgado. Allí una enzima del jugo pancreático llamada amilasa, actúa y trasforma al almidón en maltosa (dos moléculas de glucosa
La maltosa, en la pared intestinal, vuelve a ser trasformada en glucosa.
Lípidos
Son un grupo de sustancias heterogéneas que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgánicos no
polares como éter, bencina, alcohol, benceno y cloroformo. Son untuosos tacto (resbaladizos), tienen brillo graso y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella.
Estructura de los lípidos
Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono (C) e hidrógeno (H) y en menor medida oxígeno (O), aunque también pueden contener fósforo (P), azufre (S) y nitrógeno (N).
Lípidos Saturados:
BUENOS:
El aceite de oliva contiene ácidos grasos mono insaturados. Los aceites de maíz, girasol, cacahuete, los provenientes de los pescados azules, la linaza, semilla de chía, etc.. contienen ácidos grasos poliinsaturados.
Los ácidos grasos de origen vegetal y pescados (omega 3) no aumentan el nivel de colesterol, al contrario ayudan a controlarlo. El colesterol es fabricado por el hígado y también se ingiere en la dieta a partir de los alimentos de origen animal, sobre todo de las carnes rojas, lácteos enteros y sus derivados.
MALOS:
Los ácidos grasos saturados, también llamados "grasas malas", son más difíciles de unirse a otros compuestos y por esto es más complicado que sus moléculas se separen en otras más pequeñas.
Al tener un tamaño grande, no pueden atravesar las paredes de los vasos sanguíneos y quedan en su interior por lo que, en determinadas circunstancias, pueden formarse placas dentro de las arterias, lo que se denomina aterosclerosis. Las grasas animales (tocino, mantequilla, etc.) son ricas en ácidos grasos saturados
Los lípidos se almacenan principalmente, en tejido adiposo, lo que no significa que no existan en musculo o en hígado, donde ocupan un 99% del peso seco de la célula en una gran vacuola que desplaza a un pequeño huso polar el citoplasma, núcleo y organelas. Es en este tejido donde se encuentran los triglicéridos que permiten los ejercicios aeróbicos prolongados.
2.3 Funciones dentro de los organismos.Las funciones que desempeñan los organismos del suelo son tan diversas y variadas como las que realizan los que viven sobre él. En la ausencia de tales comunidades, los ecosistemas se colapsarían. En este post divulgativo, mostraremos que nos dice la FAO sobre este tema.
ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIÓN (FAO)
La FAO es el principal organismo de las Naciones Unidas encargado de dirigir las actividades internacionales de lucha contra el hambre. El trabajo de la FAO consiste en ayudar a los países en desarrollo a modernizar y ampliar su agricultura, silvicultura y pesca, y aliviar así la pobreza y el hambre.
Fue creado el 16 de octubre de 1945 en una conferencia en Quebec. Desde 1981 es observada anualmente esta fecha como el Día Mundial de la Alimentación.
Esta organización presta asistencia para el desarrollo, asesora a los gobiernos en materia de política y planificación recopila, analiza y difunde información y funciona como foro internacional para debatir cuestiones de agricultura y alimentación. Asimismo ayuda a los países a prepararse para las emergencias alimentarias y proporciona asistencia de socorro.
UNA FUNCIÓN VITAL
Es, en biología, cualquiera de los tres procesos o funciones que realizan todos los seres vivos: nutrición, relación y reproducción. La respiración se considera perteneciente al proceso de nutrición.
FUNCIÓN DE NUTRICIÓN
Los seres vivos tienen la capacidad de intercambiar con el medio que les rodea materia y energía. Toman del medio las sustancias nutritivas y la energía que necesitan para vivir y expulsan al medio las sustancias de desecho que fabrican. Hacer la función de nutrición supone que los seres vivos realicen los siguientes procesos.
Ingestión. Es la entrada de la materia al interior del ser vivo. En muchos casos los alimentos no pueden ser utilizados directamente y sufren un proceso denominado digestión por el que se transforman en sustancias reutilizables por las células.
Metabolismo. Conjunto de reacciones químicas que ocurren en el interior de todas las células de un organismo y que permiten obtener la energía y los materiales necesarios para vivir.
Esquema del adenosín trifosfato ATP, una coenzima intermediaria principal en el metabolismo energético.
La metabolización es el proceso por el cual el organismo consigue que sustancias activas se transformen en no activas.
Este proceso lo realizan en los seres humanos enzimas localizadas en el hígado. En el caso de las drogas psicoactivas a menudo lo que se trata simplemente es de eliminar su capacidad de pasar a través de las membranas de lípidos, de forma que ya no puedan pasar la barrera he mato encefálica, con lo que no alcanzan el sistema nervioso central.
Por tanto, la importancia del hígado y el porqué este órgano se ve afectado a menudo en los casos de consumo masivo o continuado de drogas.
EL METABOLISMO SE DIVIDE EN DOS PROCESOS CONJUGADOS:
El catabolismo, es el conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. Estos incluyen degradación y oxidación de moléculas de alimento, así como
reacciones que retienen la energía del Sol. El propósito de estas reacciones catabólicas es proveer energía, poder reductor y componentes necesitados por reacciones anabólicas. La naturaleza de estas reacciones catabólicas difiere de organismo en organismo. Sin embargo, estas diferentes formas de catabolismo dependen de reacciones de reducción-oxidación que involucran transferencia de electrones de moléculas donantes (como las moléculas orgánicas, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno e iones ferrosos), a aceptores de dichos electrones como el oxígeno, el nitrato o el sulfato.
En los animales, estas reacciones conllevan la degradación de moléculas orgánicas complejas a otras más simples, como dióxido de carbono y agua. En organismos fotosintéticos como plantas y cianobacterias, estas transferencias de electrones no liberan energía, pero son usadas como un medio para almacenar energía solar.
El anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en donde la energía liberada por el catabolismo es utilizada para sintetizar moléculas complejas. En general, las moléculas complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas a partir de precursores simples. El anabolismo involucra tres facetas. Primero, la producción de precursores como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y nucleótidos; segundo, su activación en reactivos usando energía del ATP; y tercero, el conjunto de estos precursores en moléculas más complejas como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos
Los organismos difieren en cuántas moléculas pueden sintetizar por sí mismos en sus células. Los organismos autótrofos, como las plantas, pueden construir moléculas orgánicas complejas y proteínas por sí mismos a partir moléculas simples como dióxido de carbono y agua. Los organismos heterótrofos, en cambio, requieren de una fuente de sustancias más complejas, como monosacáridos y aminoácidos, para producir estas moléculas complejas. Los organismos pueden ser clasificados por su fuente de energía:
Foto autótrofos y foto heterótrofos, que obtienen la energía del Sol.
Quimio heterótrofos y quimio autótrofos, que obtienen la energía mediante reacciones oxidativas.
Fijación del carbono
C é lulas de plantas (rodeadas por paredes violetas) y dentro, cloroplastos, donde se da la fotos í ntesis .
LA FOTOSÍNTESIS
Es la síntesis de glucosa a partir de energía solar, dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), con oxígeno como producto de desecho. Este proceso utiliza el ATP y el NADPH producido por los centros de reacción fotosintéticos para convertir el CO2 en 3-fosfoglicerato, que puede ser convertido en glucosa. Esta reacción de fijación del CO2 es llevada a cabo por la enzima RuBisCO como parte del ciclo de Calvin.62 Se dan tres tipos de fotosíntesis en las plantas; fijación del carbono C3, fijación del carbono C4 y fotosíntesis CAM. Estos difieren en la vía que el CO2
sigue en el ciclo de Calvin, con plantas C3 que fijan el CO2 directamente, mientras que las fotosíntesis C4 y CAM incorporan el CO2 en otros compuestos primero como adaptaciones para soportar la luz solar intensa y las condiciones secas.
En procariotas fotosintéticas, los mecanismos de la fijación son más diversos. El CO2 puede ser fijado por el ciclo de Calvin, y asimismo por el Ciclo de Creps inverso, o la carbonización del acetil-CoA. Los quimio autótrofos también pueden fijar el CO2 mediante el ciclo de Calvin, pero utilizan la energía de compuestos inorgánicos para llevar a cabo la reacción.
Excreción.
Expulsión al exterior de materia. Podemos distinguir dos procesos:
La excreción, es decir, la expulsión de sustancias de desecho del metabolismo, como el dióxido de carbono, la orina y el sudor;
La secreción, es decir, la expulsión de sustancias útiles para el organismo como las lágrimas, la saliva, etc.
LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN
Es fundamental para la supervivencia de los seres vivos, ya que les permite crecer, desarrollarse, renovar los tejidos dañados o deteriorados y disponer de la energía necesaria para el funcionamiento del organismo.
Hay dos tipos de nutrición: la autótrofa y la heterótrofa.
Los seres vivos AUTÓTROFOS, son aquellos capaces de fabricar la materia orgánica que constituye su alimento, a partir de sustancias inorgánicas sencillas (H2O, CO2 y sales minerales) y utilizando una fuente de energía. El proceso autótrofo más común en los seres vivos es la fotosíntesis, que utiliza como fuente de energía la luminosa procedente del Sol y que es captada por un pigmento denominado clorofila.
Los seres vivos HETERÓTROFOS, son aquellos que no pueden fabricar la materia orgánica que constituye su alimento y tienen que tomarla del medio: comiéndose a otros seres vivos, sus productos o sus restos.
FUNCIÓN DE RELACIÓN
Es la capacidad de los seres vivos de captar señales procedentes del medio (externo e interno) y de responder a ellas, es decir nos permite darnos cuenta de lo que ocurre a nuestro alrededor y actuar en función de ello. La función de relación también es muy importante para la supervivencia de los seres vivos pues nos permite nutrirnos, reproducirnos y protegernos del medio donde vivimos (resguardarnos del frío, del calor, etc.) y de otros seres vivos. para la capacidad de ser un ser vivo por medio de esta misma.
FUNCIÓN DE RELACIÓN: EL SISTEMA NERVIOSO
Anatómicamente, el sistema nervioso de los seres humanos se agrupa en distintos órganos, los cuales conforman estaciones por donde pasan las vías neurales. Así, con fines de estudio, se pueden agrupar estos órganos, según su ubicación, en dos partes: sistema nervioso central y sistema nervioso periférico.
EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL
Está formado por el Encéfalo y la Médula espinal, se encuentra protegido por tres membranas, las meninges. En su interior existe un sistema de cavidades conocidas como ventrículos, por las cuales circula el líquido cefalorraquídeo.
EL ENCÉFALO
Es la parte del sistema nervioso central que está protegida por los huesos del cráneo. Está formado por el cerebro, el cerebelo y el tronco del encéfalo.
CEREBRO
Denominados circunvoluciones constituidas de sustancia gris. Subyacente a la misma se encuentra la sustancia blanca. En zonas profundas existen áreas de sustancia gris conformando núcleos como el tálamo, el núcleo caudado o el hipotálamo.
CEREBELO
Está en la parte inferior y posterior del encéfalo, alojado en la fosa cerebral posterior junto al tronco del encéfalo.
TRONCO DEL ENCÉFALO
Compuesto por el mesencéfalo, la protuberancia anular y el bulbo raquídeo. Conecta el cerebro con la médula espinal.
LA MÉDULA ESPINAL
Es una prolongación del encéfalo, como si fuese un cordón que se extiende por el interior de la columna vertebral. En ella la sustancia gris se encuentra en el interior y la blanca en el exterior.
SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO
Está formado por los nervios, craneales y espinales, que emergen del sistema nervioso central y que recorren todo el cuerpo, conteniendo axones de vías neurales con distintas funciones y por los ganglios periféricos, que se encuentran en el trayecto de los nervios y que contienen cuerpos neuronales, los únicos fuera del sistema nervioso central.
LOS NERVIOS CRANEALES
Son 12 pares que envían información sensorial procedente del cuello y la cabeza hacia el sistema nervioso central. Reciben órdenes motoras para el control de la musculatura esquelética del cuello y la cabeza. Estos tractos nerviosos son:
Par I. Nervio olfatorio, con función únicamente sensitiva quimiorreceptora.
Par II. Nervio óptico, con función únicamente sensitiva foto receptora.
Par III. Nervio motor ocular común, con función motora para varios músculos del ojo.
Par IV. Nervio patético, con función motora para el músculo oblicuo mayor del ojo.
Par V. Nervio trigémino, con función sensitiva facial y motora para los músculos de la masticación.
Par VI. Nervio abducen externo, con función motora para el músculo recto del ojo.
Par VII. Nervio facial, con función motora somática para los músculos faciales y sensitiva para la parte más anterior de la lengua.
Par VIII. Nervio auditivo, recoge los estímulos auditivos y del equilibrio-orientación.
Par IX. Nervio glosofaríngeo, con función sensitiva quimiorreceptora (gusto) y motora para faringe.
Par X. Nervio neumogástrico o vago, con función sensitiva y motora de tipo visceral para casi todo el cuerpo.
Par XI. Nervio espinal, con función motora somática para el cuello y parte posterior de la cabeza.
Par XII. Nervio hipogloso, con función motora para la lengua.
Los nervios espinales son 31 pares y se encargan de enviar información sensorial (tacto, dolor y temperatura) del tronco y las extremidades, de la posición, el estado de la musculatura y las articulaciones del tronco y las extremidades hacia el sistema nervioso central y, desde el mismo, reciben órdenes motoras para el control de la musculatura esquelética que se conducen por la médula espinal. Estos tractos nerviosos son:
Ocho pares de nervios raquídeos cervicales (C1-C8)
Doce pares de nervios raquídeos torácicos (T1-T12)
Cinco pares de nervios raquídeos lumbares (L1-L5)
Cinco pares de nervios raquídeos sacros (S1-S5)
Un par de nervios raquídeos coccígeos (Co)
Una división menos anatómica, pero mucho más funcional, es la que divide al sistema nervioso de acuerdo al rol que cumplen las diferentes vías neurales, sin importar si éstas recorren parte del sistema nervioso central o el periférico:
El sistema nervioso somático, también llamado sistema nervioso de la vida de relación, está formado por el conjunto de neuronas que regulan las funciones voluntarias o conscientes en el organismo (movimiento muscular, tacto).
El sistema nervioso autónomo, también llamado sistema nervioso vegetativo o sistema nervioso visceral, está formado por el conjunto de neuronas que regulan las funciones involuntarias o inconscientes en el organismo ( movimiento intestinal, sensibilidad visceral).
FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN
Es la capacidad de los seres vivos de crear nuevos seres semejantes en su anatomía y en su fisiología a sus progenitores. La función de reproducción no es fundamental para la supervivencia de un ser vivo. Sin embargo la reproducción es fundamental para el mantenimiento de la vida misma, ya que si los seres vivos no
se reprodujeran las especies se extinguirían y con ellas, la vida. Al igual que en la nutrición hay dos grandes tipos de reproducción: la reproducción asexual y la reproducción sexual.
LA REPRODUCCIÓN ASEXUAL
Se produce cuando no intervienen células especializadas y no hay intercambio genético, por lo que los descendientes son genéticamente idénticos a su progenitor.
La reproducción asexual se produce cuando intervienen células especializadas (gametos) de diferente sexo y ocurre una mezcla de la información genética contenida en ellas.
UNIDAD 3: ESTRUCTURA CELULAR (DESCRIPCIÓN Y FUNCIÓN DE LOS COMPONENTES CELULARES)
3.1 Protoplasma
3.2 Citoplasma
3.3 Núcleo celular
3.4 Citosol
3.5 Citoesqueleto
3.6 Sustancias ergásticas
3.1 ProtoplasmaEl protoplasma es el material viviente de la célula. Está formado por los elementos y sustancias químicas que se encuentran en la naturaleza, formando los cuerpos o estructuras no vivientes.
El protoplasma está formado por las sustancias, en estado coloidal:
Agua: 75 a 80% del protoplasma, de funciones estructural, transportadora, termorregulador, disolvente, lubricante
Sales o electrolitos: de funciones estructurales y reguladoras de pH (nivel de acidez): K (Potasio), Mg (Magnesio), P (Fósforo), S (Azufre), Na (Sodio), Cl (Cloro)
Proteínas: 10 a 15% del protoplasma, son moléculas orgánicas de diferentes tamaños formadas por aminoácidos, su composición química es de Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno, lo que nos da una cadena de aminoácidos. Sus funciones son Estructurales (uñas, cabello); Hormonal (hormonas, por ejemplo insulina);
Enzimas: compuestos de proteínas que aumentan la velocidad de una reacción química (catalizador biológico); y de Transporte (transporte de oxígeno)
Carbohidratos: que son la fuente de combustible de las células y son moléculas que se componen de Carbono, Hidrógeno y Oxígeno. Sus funciones son almacenar energía para la célula (como fuente primaria) y constituir las paredes celulares.
Lípidos: grasa neutra, fosfolípidos, colesterol, que son substancias indisolubles en agua pero solubles en solventes orgánicos. Su composición química también es de Carbono, Hidrógeno y Oxígeno. Sirven como reserva de energía, de aislante térmico y para formar la membrana celular que le da protección a los órganos y estructuras celulares.
El protoplasma tiene 3 propiedades fisiológicas fundamentales, la irritabilidad, el metabolismo y la reproducción.
La irritabilidad es la capacidad del protoplasma de responder a un estímulo, lo que determina su posibilidad de adaptarse al medio ambiente.
El metabolismo es el proceso fundamental que caracteriza la vida y que comprende todas las reacciones químicas que tienen lugar en una célula. Algunas reacciones metabólicas están relacionadas con la síntesis del protoplasma
(anabólicas) y otras intervienen en su desintegración (catabólicas), El metabolismo comprende una serie de procesos funcionales como la digestión, respiración, absorción y excreción.
La reproducción es la formación de nuevas células semejantes a la original, a través de mecanismos división directa o amitosis o división indirecta o mitosis; esta última es la que se observa con más frecuencia en las células animales. Además, existe una forma especial de división celular que ocurre en la etapa de maduración de las células sexuales o gametos, llamada meiosis.
3.2 Citoplasma
El citoplasma está compuesto por el citosol y los orgánulos citoplasmáticos, como los plastos, mitocondrias, ribosomas, aparato de Golgi; las membranas del retículo endoplásmico son relativamente escasas y están enmascaradas por los numerosos ribosomas que llenan el citosol. El gran desarrollo del retículo endoplásmico durante la diferenciación celular se relaciona con la intensa hidratación que experimenta el citoplasma. Este proceso da lugar a enormes vacuolas que se llenan de líquido que se suelen unir entre sí. Como resultado, el citosol en ocasiones queda reducido a una fina capa debajo de la membrana plasmática.
Partes que integran el citoplasma:
PlasmodesmoVacuolaPlastosCloroplastosLeucoplastosCromoplastosAparato de GolgiRibosomasRetículo endoplasmáticoMitocondriasNúcleoADN (ácido desoxirribonucleico)CromatinaARN (ácido ribonucleico
Plasmodesmo: Es cada una de las unidades continuas de citoplasma que pueden atravesar las paredes celulares, manteniendo interconectadas las células continuas en organismos pluricelulares en los que existe pared celular, como las plantas o los hongos. Permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma entre célula y célula comunicándolas, atravesando las dos paredes adyacentes a través de perforaciones acopladas, que se denominan poros cuando sólo hay pared primaria, y punteaduras si además se ha desarrollado la pared secundaria.
Al hallarse unidos entre sí los protoplastos de las células vivas por medio de plasmodesmos, constituyen un simplasto único. El movimiento de sustancias a través de los plasmodesmos se denomina transporte simplástico. Los plasmodesmos se forman en células vegetales que se originan a partir de la división de una misma célula madre.
Vacuola: Es un orgánulo celular presente en todas las células de plantas y hongos. Las vacuolas son compartimentos cerrados o limitados por membrana plasmática que contienen diferentes fluidos, como agua o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos. La mayoría de las vacuolas se forman por la fusión de múltiples vesículas membranosas. El orgánulo no posee una forma definida, su estructura varía según las necesidades de la célula.
Las vacuolas que se encuentran en las células vegetales son regiones rodeadas de una membrana (tonoplasto o membrana vacuolar) y llenas de un líquido muy particular llamado jugo celular.
La célula vegetal inmadura contiene una gran cantidad de vacuolas pequeñas que aumentan de tamaño y se van fusionando en una sola y grande, a medida en que la célula va creciendo. En la célula madura, el 90 % de su volumen puede estar ocupado por una vacuola, con el citoplasma reducido a una capa muy estrecha apretada contra la pared celular.
Plasto: Los plastos, plástidos o plastidios son orgánulos celulares eucarióticos, propios de las plantas y algas. Su función principal es la producción y almacenamiento de importantes compuestos químicos usados por la célula. Así, juegan un papel importante en procesos como la fotosíntesis, la síntesis de lípidos y aminoácidos, determinando el color de frutas y flores, entre otras funciones. Hay dos tipos de plastos claramente diferenciados, según la estructura de sus membranas: los plastos primarios, que se encuentran en la mayoría de las plantas y algas; y plastos secundarios, más complejos, que se encuentran en el plancton.
Los plastos primarios son propios de una rama evolutiva que incluye a las algas rojas, las algas verdes y las plantas. Existen plastos secundarios que han sido adquiridos por endosimbiosis por otras estirpes evolutivas y que son formas modificadas de células eucarióticas plastidiadas.
Cloroplastos: Son los orgánulos celulares que en los organismos eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía luminosa en energía química, como la clorofila.
El término cloroplastos sirve alternativamente para designar a cualquier plasto dedicado a la fotosíntesis, o específicamente a los plastos verdes propios de las algas verdes y las plantas.
Leucoplastos: Son plastidios que almacenan sustancias incoloras o poco coloreadas. Abundan en órganos de almacenamientos limitados por membrana que se encuentran solamente en las células de las plantas y de las algas. Están rodeados por dos membranas, al igual que las mitocondrias, y tienen un sistema de membranas internas que pueden estar intrincadamente plegadas. Los plástidos maduros son de tres tipos: leucoplastos, cromoplastos y cloroplastos. Los leucoplastos almacenan almidón o, en algunas ocasiones, proteínas o aceites. Los cromoplastos contienen pigmentos y están asociados con los colores naranja y amarillo brillante de frutas, flores y hojas del otoño.
Al igual que otros plástidos, están rodeados por dos membranas; la membrana interna, la tercera membrana de los cloroplastos, forma una serie complicada de compartimientos y superficies de trabajo internos.
Cromoplastos: Son un tipo de plastos, orgánulos propios de la célula vegetal, que almacenan los pigmentos a los que se deben los colores, anaranjados o rojos, de flores, raíces o frutos. Cuando son rojos se denominan rodoplastos. Los cromoplastos que sintetizan la clorofila reciben el nombre de cloroplastos.
Hay cuatro categorías de cromoplastos según su estructura:
Globulosos: los pigmentos se acumulan en gotas junto con lípidos: Citrus, Tulipa.
Fibrilares o tubulosos: los pigmentos se asocian con fibrillas proteicas: Rosa, Capsicum annuum.
Cristalosos: los pigmentos se depositan como cristaloides asociados con las membranas tilacoides: tomate, zanahoria.
Membranosos: membranas arrolladas helicoidalmente: Narcissus.
Aparato de Golgi: Es un orgánulo presente en todas las células eucariotas excepto los glóbulos rojos y las células epidérmicas. Pertenece al sistema de endomembranas del citoplasma celular. Está formado por unos 80 dictiosomas (dependiendo del tipo de célula), y estos dictiosomas están compuestos por 4 o 6 cisternas (sáculos) aplanadas rodeados de membrana que se encuentran apilados unos encima de otros, y cuya función es completar la fabricación de algunas proteínas. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso.
El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del Golgi. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación de lípidos, almacenamiento y distribución de lisosomas y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular.
Estructura el aparato de Golgi: El aparato de Golgi se compone de una serie de estructuras denominadas cisterna. Éstas se agrupan en número variable, habitualmente de 4 a 8, formando el dictiosoma. Presentan conexiones tubulares que permiten el paso de sustancias entre las cisternas. Los sáculos son aplanados y curvados, con su cara convexa (externa) orientada hacia el retículo endoplasmático. Normalmente se observan entre 4 y 8, pero se han llegado a observar hasta 60 dictiosomas. Alrededor de la cisterna principal se disponen las vesículas esféricas recién exocitadas. El aparato de Golgi se puede dividir en tres regiones funcionales:
Región Cis-Golgi: es la más interna y próxima al retículo. De él recibe las vesículas de transición, que son sáculos con proteínas que han sido sintetizadas en la membrana del retículo endoplasmático rugoso, introducidas dentro de sus cavidades y transportadas por el lumen hasta la parte más externa del retículo. Estas vesículas de transición son el vehículo de dichas proteínas que serán transportadas a la cara externa del aparato de Golgi.
Región medial: es una zona de transición.
Región Trans-Golgi: es la que se encuentra más cerca de la membrana plasmática. De hecho, sus membranas, ambas unitarias, tienen una composición similar.
Las vesículas provenientes del retículo endoplásmico se fusionan con el cis-Golgi, atravesando todos los dictiosomas hasta el trans-Golgi, donde son empaquetadas y enviadas al lugar que les corresponda. Cada región contiene diferentes enzimas que modifican selectivamente las vesículas según donde estén
destinadas. Sin embargo, aún no se han logrado determinar en detalle todas las funciones y estructuras del aparato de Golgi.
1. Núcleo2. Poro nuclear3. RER 4. REL 5. Ribosomas en el RER 6. Proteínas transportadora7. Vesícula transportadora8. Aparato de Golgi9. Cisterna del AG10.Transmembrana de AG11.Cisterna de AG12.Vesícula secretora13.Membrana plasmatica 14.Proteina secretora15.Citoplasma16.Matriz extracelular
Ribosomas: Son complejos macromoleculares de proteínas y ácido ribonucleico (ARN) que se encuentran en el citoplasma, en las mitocondrias, en retículo endoplasmático y en los cloroplastos. Son un complejo molecular
encargado de sintetizar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm). Están en todas las células (excepto en los espermatozoides). Los ribosomas no se definen como orgánulos, ya que no existen endomembranas en su estructura.
Los ribosomas son las estructuras supramoleculares encargadas de la síntesis de proteínas, en un proceso conocido como traducción. La información necesaria para esa síntesis se encuentra en el ARN mensajero (ARNm), cuya secuencia de nucleótidos determina la secuencia de aminoácidos de la proteína; a su vez, la secuencia del ARNm proviene de la transcripción de un gen del ADN. El ARN de transferencia lleva los aminoácidos a los ribosomas donde se incorporan al polipéptido en crecimiento.
Retículo endoplasmático: El retículo endoplasmático es un orgánulo que tiene apariencia de una red interconectada de tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí, que intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica, metabolismo de lípidos y algunos esteroides, así como el transporte intracelular. Se encuentra en la célula animal y vegetal pero no en la célula procariota. Es un orgánulo encargado de la síntesis y el transporte de las proteínas.
El retículo endoplasmático rugoso se encuentra unido a la membrana nuclear externa mientras que el retículo endoplasmático liso es una prolongación del retículo endoplasmático rugoso.
El retículo endoplasmático rugoso tiene esa apariencia debido a los numerosos ribosomas adheridos a su membrana mediante unas proteínas denominadas "riboforinas". Tiene unos sáculos más redondeados cuyo interior se conoce como "luz del retículo" o "lumen" donde caen las proteínas sintetizadas en él. Está muy desarrollado en las células que por su función deben realizar una activa labor de síntesis, como las células hepáticas o las células del páncreas.
El retículo endoplasmático liso no tiene ribosomas y participa en el metabolismo de lípidos.
El retículo endoplasmático tiene variedad de formas: túbulos, vesículas, cisternas. En algunos casos en una misma célula se pueden observar los tres tipos.
Mitocondrias: Son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular. Actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). La mitocondria presenta una membrana exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos.
Las mitocondrias están rodeadas de dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas, que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial.
La principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones; el ATP producido en la mitocondria supone un porcentaje muy alto del ATP sintetizado por la célula. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas.
3.3 Núcleo celular
El núcleo es un orgánulo membranoso que se encuentra en las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas. El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear. La función del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula.
ESTRUCTURA:
Las principales estructuras que constituyen el núcleo son la envoltura nuclear, una doble membrana que rodea completamente al orgánulo y separa ese contenido del citoplasma, además de contar con poros nucleares que permiten el paso a través de la membrana para la expresión genética y el mantenimiento cromosómico.
FUNCIONES:
La principal función del núcleo celular es controlar la expresión genética y mediar en la replicación del ADN durante el ciclo celular. El núcleo proporciona un emplazamiento para la transcripción en el citoplasma, permitiendo niveles de regulación que no están disponibles en procariotas.
En el núcleo se guardan los genes en forma de cromosomas (durante la mitosis) o cromatina (durante la interfase) Organiza los genes en cromosomas lo que permite la división celular Transporta los factores de regulación a través de los poros nucleares Produce mensajes (ARNm) que codifica proteínas. Produce ribosomas en el nucléolo.
Aunque el interior del núcleo no contiene ningún sub compartimento membranoso, su contenido no es uniforme, existiendo una cierta cantidad de cuerpos subnucleares compuestos por tipos exclusivos de proteínas, moléculas de ARN y segmentos particulares de los cromosomas. El mejor conocido de todos ellos es el nucléolo, que principalmente está implicado en la síntesis de los ribosomas. Tras ser producidos en el nucléolo, éstos se exportan al citoplasma, donde traducen el ADN.
La principal función del núcleo celular es controlar la expresión genética y mediar en la replicación del ADN durante el ciclo celular. El núcleo proporciona un emplazamiento para la transcripción en el citoplasma, permitiendo niveles de regulación que no están disponibles en procariotas. Tienen diferentes funciones que son:
1. Compartimentalizacion celular: La compartimentalización permite a la célula impedir la traducción de ARNm no ayustado. El ARNm contiene intrones que se deben retirar antes de ser traducidos para producir proteínas funcionales. La unión se efectúa en el interior del núcleo antes de que el ARNm pueda acceder a los ribosomas para su traducción. Sin el núcleo los ribosomas traducirían ARNm recién transcrito y sin procesar, lo que produciría proteínas mal plegadas y deformadas.
2. Expresión genética: La expresión génica implica en primer lugar la transcripción, en la que el ADN se utiliza como molde para producir ARN. En el caso de los genes que codifican proteínas, el ARN generado por este proceso es el ARN mensajero (ARNm), que posteriormente precisa ser traducido por los ribosomas para formar una proteína. Puesto que los ribosomas se localizan fuera del núcleo, el ARNm sintetizado debe ser exportado.
3. Procesamiento del pre-ARNm: Las moléculas de ARNm recién sintetizadas se conocen como transcritos primarios o pre-ARNm. Posteriormente se
deben someter a modificación post-transcripcional en el núcleo antes de ser exportados al citoplasma. El ARNm que aparece en el núcleo sin estas modificaciones acaba degradado en lugar de utilizarse para la traducción en los ribosomas.
ENVOLTURA Y POROS NUCLEARES
La envoltura nuclear, también conocida como membrana nuclear se compone de dos membranas, una interna y otra externa, dispuestas en paralelo la una sobre la otra. Evita que las macromoléculas difundan libremente entre el nucleoplasma y el citoplasma. La membrana nuclear externa es continua con la membrana del retículo endoplasmático rugoso (RER), y está igualmente tachonada de ribosomas. El espacio entre las membranas se conoce como espacio o cisterna perinuclear y es continuo con la luz del RER.
Los poros nucleares, que proporcionan canales acuosos que atraviesan la envoltura, están compuestos por múltiples proteínas que colectivamente se conocen como nucleoporinas.
CROMOSOMAS:
El núcleo celular contiene la mayor parte del material genético celular en forma de múltiples moléculas lineales de ADN conocidas como cromatina, y durante la división celular ésta aparece en la forma bien definida que se conoce como cromosoma. Una pequeña fracción de los genes se sitúa en otros orgánulos, como las mitocondrias o los cloroplastos de las células vegetales.
Existen dos tipos de cromatina: la eucromatina es la forma de ADN menos compacta, y contiene genes que son frecuentemente expresados por la célula. El otro tipo, conocido como heterocromatina, es la forma más compacta, y contiene ADN que se transcribe de forma infrecuente.
NUCLÉOLO:
El nucléolo es una estructura discreta y se encuentra en el núcleo. No está rodeado por una membrana, por lo que en ocasiones se dice que es un sub orgánulo. Se forma alrededor de repeticiones en tándem de ADNr, que es el ADN que codifica el ARN ribosómico (ARNr). Estas regiones se llaman organizadores nucleolares. El principal papel del nucléolo es sintetizar el ARNr y ensamblar los ribosomas.
UNIDAD 4: CICLO CELULAR
4.1 Definición e importancia
4.2 Fases del ciclo celular
4.3 Regulación del ciclo celular
4.4 Bases celulares para reproduccion animal y vegetal
4.1 Definición e importancia
Es el conjunto de procesos que comprende la vida de una célula desde que nace, crece, se reproduce y se muere, está dividido en interface, mitosis y apoptosis o muerte celular programada. La interface se divide en fase, G1, S y G2, estas son etapas de crecimiento celular, en las que la célula se prepara para dividirse durante la mitosis. G1 es una etapa de crecimiento celular en la que la célula prepara todo lo necesario para realizar la síntesis o duplicación de ADN, la síntesis de proteínas, lípidos, enzimas, nucleótidos, ARN. Luego viene la etapa de Síntesis o duplicación del ADN (fase S). Después comienza G2, que es otra etapa de crecimiento celular en la que la célula se prepara para la citocinesis (la última etapa de la mitosis). Luego viene la mitosis, para entrar a ella participan señales conocidas como ciclinas, y se divide en Profase, Metafase, Anafase y Telofase (en la última parte de ella sucede la citocinesis). Y cuando la célula termina su ciclo celular entra en una etapa conocida como muerte celular programada o apoptosis.
El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Las etapas, mostradas a la derecha, son G1-S-G2 y M. El estado G1 quiere decir "GAP 1"(Intervalo 1). El estado S representa "Síntesis". Este es el estado cuando ocurre la replicación del ADN. El estado G2 representa "GAP 2"(Intervalo 2). El estado M representa «la fase M», y agrupa a la mitosis o meiosis (reparto de material genético nuclear) y citocinesis (división del citoplasma). Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan «proliferantes» y las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes.[] Todas las células se originan únicamente de otra existente con anterioridad.[] El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide, y termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.
IMPORTANCIA DEL CICLO CELULAR
El proceso conocido como ciclo celular es de gran importancia para la célula ya que tiene como función la formación completa de una nueva célula, evitando en lo posible la creación de células con múltiples errores, lo cual le permite al organismo permanecer en un constante equilibrio, previniendo así aquellos desórdenes que puedan perjudicar su salud; de esta manera, todas las célulasestán controladas por proteínas que no permiten que se presenten situaciones desastrosas para un ser vivo.
4.2 Fases del ciclo celular
La célula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados:
El estado de no división o interface. La célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.
El estado de división, llamado fase M.
InterfaceEs el período comprendido entre mitosis. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 90% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas.
Fase G1 (del inglés Growth o Gap 1): Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula duplica su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular. En cuanto a carga genética, en humanos (diploides) son 2n 2c.
Fase S (del inglés Synthesis): Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación de síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 10-12 horas y ocupa alrededor de la mitad del tiempo que dura el ciclo celular en una célula de mamífero típica.
Fase G2 (del inglés Growth o Gap 2): Es la tercera fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis. La carga genética de humanos es 2n 4c, ya que se han duplicado el material genético, teniendo ahora dos cromátidas cada uno.
Fase M (mitosis y citocinesis)Es la división celular en la que una célula progenitora (células eucariotas, células somáticas -células comunes del cuerpo-) se divide en dos células hijas idénticas. Esta fase incluye la mitosis, a su vez dividida en: profase, metafase, anafase, telofase; y la citocinesis, que se inicia ya en la telofase mitótica. Si el ciclo completo durara 24 h, la fase M duraría alrededor de media hora (30 minutos).
La regulación del ciclo celular, explicada en el año 2001 en organismos eucariotas, puede contemplarse desde la perspectiva de la toma de decisiones en puntos críticos, especialmente en la mitosis. De este modo, se plantean algunas preguntas:
¿Cómo se replica el ADN una única vez? Una pregunta interesante es cómo se mantiene la euploidía celular. Sucede que, en la fase G1, la Cdk (ciclina) promueve la adición al complejo de reconocimiento del origen de replicación del ADN de unos reguladores llamados Cdc6, los cuales reclutan a Mcm, formando un complejo pre replicativo del ADN, que recluta a la maquinaria de replicación genética. Una vez que se inicia la fase S, la Cdk-S produce la disociación de Cdc6 y su posterior proteólisis, así como la exportación al citosol de Mcm, con lo que el origen de replicación no puede, hasta el ciclo siguiente, reclutar un complejo pre replicativo (las degradaciones proteolíticas siempre conllevan irreversibilidad, hasta que el ciclo gire).
Durante G2y M se mantiene la unicidad de la estructura de pre replicación, hasta que, tras la mitosis, el nivel de actividad Cdk caiga y se permita la adición de Cdc6 y Mdm para el ciclo siguiente.
¿Cómo se entra en mitosis? La ciclina B, típica en la Cdk-M, existe en todo el ciclo celular. Sucede que la Cdk (ciclina) está habitualmente inhibida por fosforilación mediante la proteína Wee, pero, a finales de G2, se activa una fosfatasa llamada Cdc25 que elimina el fosfato inhibidor y permite el aumento de su actividad. Cdk-M inhibe a Wee y activa a Cdc25, lo que produce una retroalimentación positiva que permite la acumulación de Cdk-M.
¿Cómo se separan las cromátidas hermanas? Ya en mitosis, tras la formación del huso acromático y superación del punto de restricción de unión a cinetocoros, las cromátidas han de eliminar su esqueleto de cohesinas, que las unen. Para ello, Cdk-M favorece la activación de APC, una ligasa de ubiquitina, por unión a Cdc20. Esta APC ubiquitiniza y favorece la ulterior degradación en el proteasoma de la segurina, inhibidor del enzima sepa que debe escindir las cohesinas.
Metafase tardía: placa metafásica previa a la separación de las cromátidas.
¿Cómo se sale de mitosis? Una vez que los niveles de Cdk-M son altos, parece difícil detener la dinámica de mitosis y entrar en citocinesis: pues bien, esto ocurre porque la APC activada por la Cdk-M, y tras un lapso cuyo mecanismo de control es aún desconocido, ubiquitiniza a la ciclina B, produciendo el cese absoluto de actividad Cdk-M.
¿Cómo se mantiene el estado G1? En la fase G1, la actividad Cdk está muy disminuida porque: APC-Hct1 (Cdc20 sólo actúa en mitosis) elimina toda ciclina B; se acumulan inhibidores de Cdk; la transcripción de ciclinas se ve disminuida. Para escapar de este reposo, se deben acumular ciclinas de G1. Esto se controla mediante factores de proliferación celular, señales externas. Los mecanismos moleculares de activación de transcripción de genes de las fases S y G2 necesarios para proseguir el ciclo son apasionantes: éstos genes están regulados por la proteína reguladora E2F, la cual se une a promotores de ciclinas G1/S y S. E2F está controlada por la proteína del retinoblastoma (Rb), la cual, en ausencia de factores tróficos, inhibe la actividad promotora de la transcripción de E2F. Cuando existen señales de proliferación, Cdk-G1 fosforila Rb, que pierde afinidad por E2F, se disocia de éste y permite que se expresen los genes de la fase S. Además, como E2F acelera la transcripción de su propio gen, las Cdk-S y G1/S fosforilan también a Rb y a Hct1 (activador de APC, que degradaría estas ciclinas), se produce una retroalimentación positiva.
4.3 Regulación del ciclo celular
El conjunto de procesos que ocurren durante el ciclo celular llevan un orden y supervisión estrictos.
Señales provenientes del medio y algunos controladores dentro de la célula, se encargan de dirigir el progreso de ésta a través de las distintas fases del ciclo celular. Entonces hablamos de que hay una regulación extracelular y una regulación intracelular.
REGULACIÓN INTRACELULAR
El control interno del ciclo celular está a cargo de proteínas, cuyas acciones podrían resumirse en series de activaciones e inhibiciones de otras proteínas, que son indispensables durante las fases del ciclo.
Los principales efectores de esta regulación, son dos: las proteínas que permiten el progreso del ciclo,
1) los complejos cdk-ciclinas y las proteínas que las inhiben,
2) dos pequeñas familias de proteínas, las CIP y las INK4.
1) Los complejos cdk-ciclinas están compuestos por 2 tipos de proteínas, las cdk (cinasa dependiente de ciclina) y las ciclinas (que pasan por un ciclo de síntesis y degradación).
Se conocen seis cdk pero sólo se ha caracterizado la función de cuatro de ellas (cdk 1, 2, 4 y 6) mientras que de las ciclinas sólo se conocen 4 tipos (ciclinas A, B, D y E). La cdk fosforila aminoácidos específicos de algunas proteínas, pero sólo si está unida a una ciclina. Se conocen 6 distintas combinaciones de cdk-ciclinas que actúan en tiempos específicos durante el ciclo.
2) Se sabe que las células sintetizan proteínas inhibidoras de los complejos cdk-ciclinas, que colaboran al control del ciclo celular. Estas proteínas se han agrupado en dos: las proteínas INK4 (inhibidoras de cinasa 4) y las CIP (proteínas inhibidoras de cdk’s). Las INK4, se unen e inhiben sólo los complejos cdk4-ciclina D y cdk6-ciclina D, la única caracterizada es la p16 (p= fosfoproteína y el número es su peso en kDa).
Las CIP se unen e inhiben a todos los complejos que tengan cdk 1, 2, 4 y 6, actualmente se conocen las: p21, p27 y p53.
Las proteínas INK4 y CIP, llamadas en conjuntos inhibidores de cdk (CKI), y algunos factores de transcripción (como el p53) tienen la función de impedir la proliferación celular. La mutación de los genes que las codifican y/o la pérdida de función de estas proteínas, resulta en la pérdida de control sobre el ciclo celular y la incapacidad para detenerlo, (proliferación celular con errores). Por su acción normal, a los genes que codifican estas proteínas se les denominaron “genes supresores de tumores”.
Estas proteínas actúan en diferentes espacios de tiempo, permitiendo o inhibiendo el progreso adecuado del ciclo celular. Esta capacidad de orden, se debe principalmente, a que las proteínas (p.e. las ciclinas).
Que no se utilizan, son eliminadas por un complejo de degradación llamado ubiquitinaproteasoma.
Resumiendo, el paso ordenado por cada una de las fases del ciclo celular, está altamente regulado por: los complejos cdk-ciclinas, sus inhibidores, entre otras proteínas. Además, para el control del ciclo celular, se postularon cuatro puntos en los se controla a la célula y al medio extracelular para dar lugar o restringir las acciones propias de cada una de las fases del ciclo. Estos cuatro puntos son: un punto de restricción y tres puntos de control.
4.4 Bases celulares para reproducción vegetal
Los programas de desarrollo en plantas, a diferencia de lo que ocurre en animales, suceden tras la embriogénesis. La proliferación y división celular está circunscrita a los meristemos, zonas en las cuales se producen abundantes divisiones celulares que dan lugar a la aparición de nuevos órganos. Las hojas y las flores derivan del meristemo apical del tallo y del meristemo floral, respectivamente, mientras que el meristemo radicular da lugar a la raíz. La regulación, por tanto, de los programas de desarrollo se basa en buena medida en la expresión génica particular de los meristemos y de la pauta concomitante de división celular; en plantas no existe la migración celular como mecanismo de desarrollo. La interacción antagonística entre las hormonas auxina y citoquinina parece ser el mecanismo clave para el establecimiento de identidades y pautas de proliferación durante la embriogénesis y durante el desarrollo de los meristemos caulinar y radicular.
El ciclo celular de plantas comparte elementos comunes con el de animales, así como ciertas particularidades. Las kinasas dependientes de ciclina (CDK) regulan, en buena medida, las características del ciclo celular. De este modo, CDKA (un equivalente a PSTAIRE CDK de animales), interviene en las transiciones G1/S y G2/M. No obstante, existen unas CDKB, únicas de plantas, que se acumulan en las fases G2 y M e intervienen en la transición G2/M.
En cuanto a ciclinas, las plantas poseen una diversidad mayor que los animales: Arabidopsis thaliana contiene como mínimo 32 cilinas, quizá debido a los eventos de duplicación de su genoma. La expresión de las diferentes ciclinas parece estar regulada por diversas fitohormonas.
Ciclinas D: regulan la transición G1/S Ciclinas A: intervienen en el control de las fases S y M Ciclinas B: implicadas en las transiciones G2/M y en el control dentro de la
fase M Ciclina H: parte de la kinasa activadora de CDKs.
Existe un complejo proteína y ligasa de ubiquitina semejante a APC/C (el complejo promotor de la anafase) y algunas ciclinas, como las de tipo B, poseen en su estructura secuencias de destrucción mediadas por ubiquitina: es decir, el proceso
de proteólisis es también una pieza clave en la regulación del ciclo celular en el mundo vegetal.
La fosforilación de complejos ciclina/CDK en el extremo N terminal del elemento CDK inhibe la actividad del complejo; a diferencia de lo que sucede en animales, donde esta modificación postranscripcional sucede en residuos Tyr o Thr, en plantas sólo se da en los Tyr. En animales, la enzima que cataliza esta reacción es una WEE1 kinasa, y la fosfatasa, CDC25; en plantas existe un homólogo para WEE1, pero no para CDC25, que sí se ha encontrado en algas unicelulares.17
En cuanto a las proteínas inhibidoras de los complejos CDK/ciclina, se han descrito elementos similares a la familia Kip/Cip de mamíferos; concretamente, en plantas estos elementos inhibidores están modulados por la presencia de hormonas como la auxina o el ácido abscísico. Estos y otros fitorreguladores desempeñan un papel clave en el mantenimiento de la capacidad meristemática y otros caracteres del desarrollo; ello depende de su concentración en una determinada zona y del programa de expresión génica presente en aquél lugar. Por ejemplo, las áreas que expresan a la proteína relacionada con el transporte de auxinas PINFORMED1 poseen una alta concentración de esta fitohormona lo que se traduce en la localización especial del que será el promordio de la futura hoja; al mismo tiempo, esto excluye la expresión de SHOOTMERISTEMLESS, gen implicado en el mantenimiento de un estado indiferenciado de células meristemáticas madre (de lenta división).
La vía del retinoblastoma (vía RB/E2F/DP) no sólo se encuentra en animales y plantas, sino que también aparece en flagelados como Chlamydomonas.20 Un homólogo del supresor de tumores humano, denominado RETINBLASTOMA RELATED1, descrito en A. thaliana, regula la proliferación celular en los meriestemos; está regulado vía fosforlización por parte de kinasas dependientes de ciclina.
Una característica de gran flexibilidad de las células vegetales es la permisibilidad frente a endorreduplicaciones, esto es, duplicaciones de la dotación cromosómica (cambios de ploidía), que se deben a la replicación del contenido genético sin que medie una citocinesis. Este mecanismo es usual en determinados tejidos y organismos pero también puede suceder en plantas completas. Debido a que suele ir asociado a un mayor tamaño celular, ha sido objeto de selección en la mejora vegetal. Este hecho se explica debido al carácter sésil de los organismos vegetales y, por tanto, la imposibilidad de ejecutar comportamientos de evitación frente a estreses ambientales; de este modo, las plantas estresadas con un mayor número de copias del genoma podrían ser más resistentes. Los datos experimentales no siempre apoyan esta hipótesis.
UNIDAD 5: TÉCNICAS DEL ESTUDIO DE LA CÉLULA
5.1 Microscopía
5.2 Métodos citoquímicos
5.3 Métodos histológicos
5.4 Fraccionamiento del contenido celular
5.5 Marcaje de molécula celular
5.1 Microscopía
Para estudiar la estructura de las células, tejidos y órganos que constituyen los componentes del cuerpo humano y organismos pluricelulares, el hombre ha desarrollado diversos métodos y técnicas, y ha ido perfeccionando los instrumentos necesarios para conocer con más profundidad la morfología y función de los diferentes niveles de organización de la materia. Es pues importante conocer, antes de estudiar la estructura y la composición de las células y los tejidos, algunos métodos, técnicas e instrumentos de los que se dispone para llegar a estos conocimientos.
A finales del siglo XVI Hans y Zacarías Janssen (padre e hijo), construyeron el primer microscopio compuesto. Galileo, que es conocido por sus estudios de Astronomía, fue uno de los primeros investigadores que utilizó el microscopio para fines científicos.
El empleo del microscopio originó nuevos términos, tales como el de célula (empleado por Robert Hooke, 1635-1703) y las primeras descripciones y grabados de organismos microscópicos (como los realizados por Leeuwenhoek, 1632-1723); este último empleó lentes compuestas en la observación de protozoarios y otros organismos unicelulares.
El ojo humano es capaz de discriminar dos puntos que se encuentren separados por una distancia mayor de 0.1 mm solamente. Esto constituye un obstáculo para el estudio de las estructuras internas de la célula y es por esto que es necesario el empleo de equipos que aumenten la resolución.
La posibilidad de un sistema óptico de distinguir por separado (resolver) dos puntos muy cercanos, se denomina poder de resolución.
El poder de resolución en los microscopios, está en relación inversa con la longitud de onda de la radiación empleada en la fuente de iluminación. La resolución del microscopio óptico aumenta y alcanza su límite cuando se utiliza como fuente de iluminación la luz ultravioleta, producto de su pequeña longitud de onda. El microscopio óptico fue perfeccionándose hasta llegar a los modelos actuales, que pueden alcanzar hasta 0.2 μm de resolución.
A mediados del siglo XX, se inventó un tipo de microscopio que utiliza como fuente de iluminación los electrones. Con este equipo se puede realizar un estudio más detallado de la célula y los elementos subcelulares, moleculares y atómicos.
El microscopio electrónico al emplear una fuente de emisión de electrones, de una longitud de onda de 0.005 nm, puede alcanzar valores resolutivos mucho mayores que el alcanzado por los microscopios ópticos. El límite de poder de resolución del microscopio electrónico es de 0.2 nm.
TIPOS DE MICROSCOPIOS
Existen diversos tipos de microscopios, los cuales describiremos brevemente señalando sus características fundamentales.
MICROSCOPIO ÓPTICO DE CAMPO BRILLANTE
Este tipo de microscopio utiliza como fuente de iluminación la luz visible. Cuando la muestra a observar es transparente a la luz empleada, el haz luminoso la atraviesa iluminando el campo que se quiere observar. Aquí se emplea un sistema de iluminación de luz transmitida. Este tipo de microscopio, se encuentra formado por un sistema de iluminación compuesto por una fuente de luz que puede ser emitida por una lámpara incandescente, en la base del equipo, o proyectada por un espejo. Este haz de luz atraviesa una lente condensadora que lo concentra sobre la muestra, para obtener una iluminación óptima de la misma. Otra parte importante del equipo es el sistema óptico, el cual está constituido por varias lentes las que están diseñadas y construidas para evitar o corregir los defectos y las aberraciones que pueden producirse durante la proyección de la imagen. La lente objetivo recibe este nombre por ser la que se encuentra más cerca del objeto a examinar. Esta lente forma una imagen primaria ampliada del objeto, en el plano focal de una segunda lente compuesta, la lente ocular, que recibe este nombre por estar cerca del ojo del observador. La lente ocular amplia la imagen primaria y forma una final ampliada en la retina del observador. Además del sistema de iluminación y del sistema óptico, en el microscopio existe un sistema mecánico que está constituido por aquellas partes que sostienen los sistemas de lentes y de la muestra, y que además sirve para el enfoque y el movimiento de la muestra bajo el objetivo. Este tipo de microscopio puede trabajar acoplado a distintos instrumentos, uno de ellos, el micro manipulador, que permite mediante movimientos en los distintos planos del espacio, y de una forma muy precisa, hacer disecciones sobre tejidos y células, introducir micro pipetas y micro electrodos para suministrar sustancias o medir potenciales eléctricos en las células. El esquema básico del microscopio de campo brillante, sirve para el estudio de los diferentes microscopios ópticos, los que al presentar un aditamento, dispositivo o accesorio adicional permitirá una observación más especializada; por ejemplo, el invertido, el de polarización, el de fluorescencia, el de contraste de fase, etc.
Debido a esto es importante estudiar detenidamente las partes de que consta un microscopio óptico de campo brillante.
Actualmente el microscopio es un instrumento de uso cotidiano en laboratorios de diagnóstico y de investigación, en diversas áreas como la bacteriología, patología, micología y, como en nuestro caso, en la histología. Por esto es necesario conocer sus componentes y principios de funcionamiento.
Sistema de iluminación: fuente de luz, filtros y diafragma.
Sistema mecánico: base, brazo, platina, tornillos, revolver, tubo y cabezal.
Sistema óptico: condensador, objetivos, prismas y oculares.
MICROSCOPIO ÓPTICO (MO)
El tipo de microscopio más utilizado es el microscopio óptico, que se sirve de la luz visible para crear una imagen aumentada del objeto. El microscopio óptico más simple es la lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Por lo general se utilizan microscopios compuestos, que disponen de varias lentes con las que se
consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces.
CONCEPTOS IMPORTANTES EN MICROSCOPÍA
Escala de reproducción: es la relación lineal que existe entre el tamaño del objeto y su imagen. Por ejemplo, 4:1, 10:1, 40:1.
Aumento : es la proporción entre el tamaño de la imagen observada al microscopio y el tamaño real del objeto. Aumento total se calcula multiplicando aumento de ocular por el del objetivo.
Distancia frontal: distancia entre el objeto observado y la lente del objetivo utilizado, cuando se encuentra bien enfocada la muestra. Es inversamente proporcional al aumento.
Profundidad de campo o de foco, o poder de penetración: espesor del preparado que se observa con nitidez, o profundidad de planos que están en foco en un momento dado. Con aumentos más grandes se observa sólo pequeños espesores con nitidez, mientras que por arriba y debajo de estos la imagen se desvanece; por lo tanto también es inversa al aumento.
El equipamiento adicional de un microscopio consta de un armazón con un soporte que sostiene el material examinado y de un mecanismo que permite acercar y alejar el tubo para enfocar la muestra
MICROSCOPIO ELECTRÓNICO
Un microscopio electrónico es aquél que utiliza electrones en lugar de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Los microscopios electrónicos permiten alcanzar ampliaciones hasta 5000 veces más potentes que los mejores microscopios ópticos, debido a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de los fotones "visibles".
El primer microscopio electrónico fue diseñado por Ernst Ruska y Max Knoll entre 1925 y 1930, quiénes se basaron en los estudios de Víctor de Broglie acerca de las propiedades ondulatorias de los electrones.
BRAZO.- Es la parte de donde se debe sujetar, las pinzas el carro el tubo del microscopio y el revolv.er. Además sirve para trasladar el microscopio de un lugar a otro.
BASE O PIE.- Es una pieza que proporciona estabilidad y sirve de soporte a todas las partes del microscopio.
PLATINA.- Es una pieza metálica, cuadrada, que tiene en su centro una abertura circular por la que pasará la luz del sistema de iluminación. Aquí se coloca el portaobjetos con la muestra a observar
PINZAS DE SUJECIÓN.- Parte mecánica que sirve para sujetar la preparación. La mayoría de los microscopios modernos tienen las pinzas adosadas a un carro con dos tornillos, que permiten un avance longitudinal y transversal de la preparación.
TORNILLO MACRO MÉTRICO: Permite hacer un movimiento rápido hacia arriba o hacia abajo del tubo o la platina, y se utiliza para localizar la imagen a observar.
TORNILLO MICROMÉTRICO O DE ENFOQUE SUAVE REVOLVER.- Parte mecánica de movimiento giratorio que nos permite colocar en posición cualquiera de los objetivos que se encuentran en él.
TUBO.- Parte mecánica que proporciona sostén a los oculares y objetivos.
CREMALLERA.- Permite que el movimiento de los tornillos macro y micrométrico sea de mayor o de menor amplitud.
SISTEMA ÓPTICO
OCULAR.- Se localiza en la parte superior del tubo ocular y son las lentes que Capta y amplia la imagen formada en los objetivos. Los primeros microscopios eran monoculares, es decir, poseían una sola lente. Los microscopios actuales poseen dos oculares, uno para cada ojo y se les llama binoculares.
OBJETIVOS: Se encuentran incrustados en el revólver Son unos pequeños cilindros colocados en el revólver que proporciona el poder de resolución del microscopio y determinan la cantidad total de aumento.
1.- La lupa (4 X) que sirve para hacer observaciones a bajo aumento. 2.- El objetivo seco débil (10 X) que se utiliza para localizar la imagen que se va a observar. 3.- El objetivo seco fuerte (40 X) aumenta la imagen anterior, para poder observar se necesita primero acercar el objetivo al portaobjetos y posteriormente, enfocar el objetivo hasta que aparezca la imagen.
TAMAÑO CELULAR
Las células son las unidades básicas de los seres vivos. La mayoría de ellas son de pequeño tamaño por lo que es indispensable el uso de instrumentos como los microscopios para su visualización. Por lo general el poder resolutivo del ojo humano es de 0.2mm (200 µm), o sea la menor distancia vista o resuelta por el ojo humano es de dos líneas separadas 1mm de distancia; si hay dos líneas a 200 µm de distancia, veremos una sola línea. Los microscopios se utilizan para mejorar la resolución.
TÉCNICAS DE MICROSCOPIA
Fijación: tratamiento químico para matar a las células de modo que quedan como eran in vivo, y que las moléculas queden fijadas, que no se eliminen/ laven en manipulaciones posteriores.
Seccionado: se corta el tejido muy fino, de forma que lo atraviese la luz. Para ello se emplean los micrótomos, estos pueden ser:
De mano: la muestra debe incluirse en un medio, la médula de saúco (de sauce, Salix).
De parafina: incluir la muestra en parafina, una especie de cera. Antes la muestra tiene que pasar un proceso: deshidratación, se impregna con disolvente Xilol/Xileno) de parafina, este junto a la parafina, y parafina únicamente.
De congelación: la muestra se impregna de nitrógeno líquido, y luego se corta con cuchilla de acero. Es el procedimiento más rápido.
Tinción: si el tejido es casi transparente hay que añadirle colorantes para permitir la visión. Normalmente se emplean más de un colorante de diferente color y también químicamente distintos. Esta es una sustancia química que reacciona con unas moléculas determinadas del tejido, quedándose fijado, así se obtiene el contraste.
Montaje de la preparación: se montan los diferentes cortes en el portaobjetos. Habitualmente se emplea el cubreobjetos, entre porta y cubre no debe haber aire. Dependiendo de la duración, la preparación puede ser:
Temporales: se emplea agua y otras substancias.
Permanentes: indefinidas, se emplean bálsamo de Canadá y resinas.
El orden entre montaje de la preparación y tinción, puede variar.
ELECTRÓNICAS
Fijación: tiene mucha importancia. Se sigue el mismo proceso que en la microscopía óptica.
Seccionado: los cortes, muy finos, son atravesados por electrones (muy poco poder de penetración). Se usan los ultra micrótomos, para poder emplearlos se debe incluir la muestra en una resina muy dura (polimerizada).
La resina pasa por dos estados:
Como monómeros (unidades): moléculas muy grandes. La sustancia es fluida, pero viscosa, debido al choque y unión de estas grandes moléculas. La inclusión de la muestra, se produce en este estado
TIPOS DE MICROSCOPÍA
Microscopía óptica normal (de campo brillante coloreado): El material a observar se colorea con colorantes específicos que aumentan el contraste y revelan detalles que no aprecian de otra manera.
Microscopía de campo brillante: el material se observa sin coloración. La luz pasa directamente y se aprecian detalles que estén naturalmente coloreados. El microscopio en campo oscuro utiliza una luz muy intensa en forma de un cono hueco concentrado sobre el espécimen. El campo de visión del objetivo se encuentra en la zona hueca del cono de luz y sólo recoge la luz que se refleja en el objeto. Por ello las porciones claras del espécimen aparecen como un fondo oscuro y los objetos minúsculos que se están analizando aparecen como una luz brillante sobre el fondo. Esta forma de iluminación se utiliza para analizar
elementos biológicos transparentes y sin manchas, invisibles con iluminación normal.
Microscopía en contraste de fase: se usa principalmente para aumentar el contraste entre las partes claras y oscuras de las células sin colorear. Es ideal para especímenes delgados, o células aisladas. El microscopio de fase ilumina el espécimen con un cono hueco de luz, como en el microscopio en campo oscuro. Sin embargo en el microscopio de fase el cono de luz es más estrecho y entra en el campo de visión del objetivo, que contiene un dispositivo en forma de anillo que reduce la intensidad de la luz y provoca un cambio de fase de un cuarto de la longitud de onda. Este tipo de iluminación provoca variaciones minúsculas en el índice de refracción de un espécimen transparente, haciéndolo visible. Este tipo de microscopio es muy útil la hora de examinar tejidos vivos, por lo que se utiliza con frecuencia en biología y medicina
Nomarski, microscopía diferencial de contraste de interferencia (DIC). Utiliza dos rayos de luz polarizada y las imágenes combinadas aparecen como si la célula estuviera proyectando sombras hacia un lado. Fue diseñado para observar relieves de especímenes muy difíciles de manejar, es muy utilizado en los tratamientos de fertilización in-vitro actuales. DIC se usa cuando el espécimen es muy grueso para usar.
5.2 Métodos citoquímicos
El objetivo de estos métodos es la localización e identificación de las sustancias químicas constituyentes de las células, para lo cual hay dos líneas de investigación:
Obtención de fracciones sub celulares y su posterior análisis bioquímico Determinación de diferentes compuestos químicos en el interior de la
célula.
La citoquímica estudia la composición química de la célula y permite detectarla localización topográfica de algunos principios inmediatos, enzimas, metales pesados y otras sustancias. Se considera como un nexo de unión entre la morfología y la bioquímica
En los métodos de fraccionamiento celular lo que se hace es destruir la célula por procedimientos mecánicos o químicos (trituración, vibración ultrasónica, choque osmótico...) y luego se separan los distintos componentes que constituyen la célula. El método más usado es la ultra centrifugación diferencial, proceso durante el cual se somete a las células destruidas a una serie de centrifugaciones, con fuerzas centrífugas progresivamente mayores, de forma que las partículas se van separando en función de su tamaño; en cada fase se obtiene un precipitado que se recoge y un sobrenadante que se vuelve a centrifugar.
CROMATOGRAFÍA
Permite la separación de biomoléculas basándose en la diferente velocidad de desplazamiento de los componentes de una mezcla a través de un medio determinado. La velocidad de desplazamiento dependerá de las características de las biomoléculas. Dentro de esta técnica existen distintas modalidades:
Cromatografía en papel: se aplica una mezcla de biomoléculas sobre una hoja de papel adsorbente. Uno de los extremos se impregna con un disolvente que avanzará por capilaridad a través del papel. Aquellas moléculas que sean solubles en el disolvente serán arrastradas y avanzarán más rápido que las que no lo sean obteniéndose así una separación en función de la solubilidad.
Cromatografía de intercambio iónico: la muestra se pasa por una columna con una resina cargada (positiva o negativamente) de forma que las moléculas de la muestra interaccionarán con la resina en mayor o menor grado en función de su carga y, por tanto, avanzarán a distinta velocidad. Al final podrán recogerse las distintas fracciones separadas en función de su carga.
Cromatografía de filtración: se pasa la muestra por una columna de resina porosa sin cargas. Las moléculas pequeñas avanzarán más despacio pues tienden a entrar en los poros de la resina, mientras las grandes irán más rápido. La separación se hace, por tanto, en función del tamaño molecular.
ELECTROFORESIS
Es una técnica derivada de la cromatografía que lo que hace es aplicar un campo eléctrico a una muestra colocada en la base de una lámina del gel agarosa. La electricidad forzará el desplazamiento de las moléculas en función de su carga, es decir, se moverán al polo positivo o al negativo según cuál sea su carga neta y lo harán a una velocidad que dependerá de su masa y del número de cargas eléctricas.
5.3 Métodos histológicos
Se denomina técnica histológica al conjunto de operaciones a que se somete una materia organizada (tejido biológico), a fin de que sea posible su estudio por medio del microscopio, posibilitando la observación de estructuras no visibles al ojo humano.
CORTE HISTOLÓGICO:
Una sección histológica o corte histológico es una sección o rodaja fina de un tejido biológico adherido sobre un portaobjetos y generalmente coloreada con alguna tinción específica para resaltar una parte de la estructura. Por lo general, se cortan con un micrótomo con un espesor de unos 0,5 a 10 micras, porque deben ser atravesados por la luz para que puedan ser observados bajo un microscopio. Se emplean con frecuencia en los laboratorios de histología y de anatomía patológica
PASOS DE LA TÉCNICA HISTOLÓGICA:
o Obtención del material histológico para estudiaro Proceso de fijacióno Lavadoso Deshidratacióno Aclaramientoo Infiltracióno Inclusióno Microtomíao Tincióno Observación (Este último no es considerado como un paso de la técnica
histológica por varios autores)
1-Obtención del material histológicoLos tejidos se pueden obtener de diferentes formas:
o Biopsiao A biopsiao Necropsia (llamada vulgarmente autopsia)
2-FIJACION:
En este paso el tejido obtenido se coloca en una sustancia fijadora para evitar los cambios post-mortem. Unos de los fijadores más usado es el formol al 10% (formaldehido). En el caso de que utilicemos más adelante el microscopio electrónico, usaremos glutaraldehído (para proteínas) u osmio (para lípidos).
3-LAVADO-DESHIDRATACION:
Lavados
Se debe lavar el tejido para quitar el exceso de fijador.
Deshidratación
Suena incoherente que se deba lavar el tejido y después deshidratarlo. El exceso de fijador al momento de la infiltración, incluso en la Microtomía, podría afectar los cortes histológicos, y por ello se debe lavar. La deshidratación se hace empleando diferentes soluciones de alcohol de concentración creciente
4-ACLARAMIENTO:
En este paso se sustituye el alcohol por un disolvente de parafina. El más usado es el xilol (xileno) ya que como la muestra está deshidratada, el xilol entrará hasta lo más profundo del tejido. También el tejido pierde color y adquiere un tono acaramelado.
5-INFLITRACION:
En este paso la muestra se coloca en parafina líquida, cabe mencionar que se debe usar parafina histológica. Como se ha dicho en el paso anterior el tejido está completamente lleno de xilol, ahora debido a ósmosis sale el xilol y entra la parafina.
La deshidratación, Aclaramiento e infiltración pueden ser realizadas manualmente pero hoy en día se realizan de modo automático en máquinas específicas.
6-MICROTOMIA:
Se realizan cortes histológicos muy delgados según lo requerido o la costumbre del laboratorio donde se realice la técnica. Los cortes van desde 0,5 micras hasta 8 u 10 micras. Los cortes se echan al baño de flotación y se ´pescan´ con un portaobjetos, se marcan con la fecha, el tipo de tejido y la tinción con que se van a procesar. El ángulo de corte entre el cuchillo del micrótomo y el bloque ha de estar entre 10º y 15º. Una vez realizado el corte se da un baño de agua destilada, para que la parafina se estire. Un buen corte histológico debe tener un grosor aproximado de 3-5 micras para que sea fácilmente atravesado por la luz.
7-TINCION:
Hay muchos tipos de tinciones para diferenciar en los tejidos las diferentes estructuras o sustancias.
La tinción más usada o también llamada "de rutina" es la de hematoxilina y eosina (H&E). Se usa un colorante llamado hematoxilina que tiñe las sustancias ácidas o que las contengan, como el núcleo que contiene ácido desoxirribonucleico (ADN) La eosina amarillenta tiñe las estructuras básicas como el citoplasma y demás orgánulos eosinofílicos de la célula.
Otra tinción muy usada es la de Papanicolaou Usa colorantes como:
OG6
EA50
Rojo Congo
5.4 FRACCIONAMIENTO CELULAREl fraccionamiento sub celular es un conjunto de métodos y técnicas que tienen como objetivo obtener fracciones puras o enriquecidas en un determinado componente celular, ya sea éste un orgánulo (mitocondrias, núcleos, perixosomas, etc.) una fracción de membrana (membrana total, plasmática, dominio baso lateral, dominio apical, etc.), complejos multiproteicos (cito esqueleto de actina, micro túbulos, poros nucleares, etc.).
FASES:
Pre analítica: Obtención preparación preliminar de la muestra hasta llegar al laboratorio
Analítica: o de aplicación de procedimientos. Toma y tratamiento de datos, recogida de resultados en un informe
Pos analítica: Validación técnica del informe analítico.
ETAPAS:
Rotura de las células o tejidos para obtener un lisado celular (o tisular) en el que la fracción deseada se encuentre en condiciones adecuadas para su purificación.
Separación de la fracción deseada del resto de componentes de la célula o del tejido mediante algún criterio como puede ser una diferencia de densidad (centrifugación en gradientes o centrifugación diferencial), la presencia de algún antígeno (cromatografía de inmuno afinidad, inmuno precipitación, etc.).
HOMOGENIZACIÓN:
Se trata de romper las células con la ayuda de un émbolo rotatorio que se ajusta perfectamente a las gruesas paredes de un tubo de cristal especial, el homogenizado. Células anexas: primero se deben romper conexiones con otras células. Células no anexas: pueden separarse teniendo en cuenta forma, densidad o características que puedan marcarse. Existen dispositivos de homogenización en los que está calibrada la separación entre el émbolo y la pared de cristal para producir homogenizados con un tamaño de partícula determinado. Consiste en el procesamiento del tejido y posteriormente de las células con el fin de obtener una mezcla fluida en la cual estén todos los componentes celulares, para lo cual podemos recurrir a diversos métodos físicos.
UNIDAD 6: ORGANISMOS PROCARIONTES Y EUCARIONTES
6.1 Características generales del reino monera (procariontes)
6.2 Características generales del reino protista (eucariontes)
6.3 Diferencias
6.1 Características generales del reino monera (procariontes)
El reino monera son organismos procariotas unicelulares. Están representados a través de las bacterias y de las algas verdes azuladas. A estos organismos se les encuentra como unicelulares pero conformando colonias (en grupos miceliales). Se caracterizan por el hecho de no poseer membranas nucleares, mitocondrias, plástides ni flagelos avanzados. Generalmente, efectúan su alimentación por medio de la absorción pero algunos especímenes son capaces de realizar procesos fotosintéticos o quimiosintéticos. Principalmente, su tipo de reproducción puede ser asexual, por fisión o por yemas. Otra forma de reproducción se da a través de fenómenos protosexuales. Dentro del reino monera, se puede encontrar a los individuos que son inmóviles y a los que tienen la capacidad de desplazarse. Cuando el organismo puede desplazarse lo hace a través del latido de flagelos simples (ya hemos mencionado que carecen de flagelos avanzados) o por deslizamiento Rama Nyxocera (si carecen de flagelos).
Rama NyxomoneraeEsta rama del reino monera agrupa a los individuos sin flagelos, al carecer de estos el único tipo de movilidad que podría darse (es decir, cuando exista) es por deslizamiento.
FiloCyanophytaEn este grupo del reino monera se ubica a las algas verde azules, las cuales carecen de núcleos definidos, de cloroplastos u otras estructuras celulares especializadas. Son capaces de producir la misma clase de clorofila que poseen las plantas superiores, pero aún así son del tipo de célula más primitivo que existe. Se sobrentiende que, por no por poseer cloroplastos, la clorofila se encuentra distribuida por toda la célula. Por otro lado, estos individuos del reino monera son unicelulares o filamentosos. Otras denominaciones utilizadas son las de cianofitos, cianobacterias o el de bacteria verde azulada. Las llamadas cianofíceas o algas azules son consideradas la clase más destacada dentro de este filo.
Las algas verde azuladas, pertenecientes al reino monera, pueden ser encontradas en los hábitats más diversos de todo el mundo. En las aguas tropicales poco profundas, las matas de algas pueden llegar a constituirse en unas
formaciones curvadas que suelen ser llamadas estromatolitos, cuyos fósiles se han encontrado en rocas formadas durante el precámbrico, hace más de 3.000 millones de años. Al saber esto, podemos entender con claridad el papel esencial e importante que llegaron a desempeñar estos organismos del reino monera al transformar la atmósfera primitiva, la cual era rica en dióxido de carbono y por tanto venenosa para otras formas de vida, en la mezcla oxigenada que existe actualmente.
FiloMyxobacteriaeEn este filo se encuentran las bacterias unicelulares o filamentosas deslizantes que forman parte del reino monera.
RamaMastigomoneraLos individuos de esta rama también pertenecen al reino monera y se movilizan porflagelos simples (y formas de relaciones inmóviles)
FiloSchizophyta(Bacterias):Pertenecen a este grupo del reino monera los seres vivos de menor tamaño que se conocen; en un espacio de un milímetro lineal caben en fila 200 a 1.000 individuos, es decir podemos estimar su tamaño entre cinco milésima y una milésima de milímetro (de 5 a 1 micras). Se conocen alrededor de 1.600 especies.Para el estudio de los seres microscópicos se ha adoptado como unidad de medida la micra que equivale a una milésima de milímetro.
Bacterias: La mayor parte de los microorganismos incluidos en este phylum se conocen con el nombre de bacterias; son organismos unicelulares, sin núcleo definido, muy pequeños, 1 a 5 micras de tamaño. Presentan diferentes formas. Pertenecen al reino monera.a.- De forma redondeada, sin cilias: cocos. Se llaman micrococos si aparecen aislados: diplococos, en número de dos; estafilococos reunidos en racimos, estreptococos agrupados en forma de cadena.b.- De forma alargada como bastoncitos, muchos con cilias: bacilos.c.- De forma espiral: rígidos como los espirilos; con espirales flexibles, espiroquetas; cortos, con apenas una espira, vibriones.
FiloActinomycotaBacterias ramificadas filamentosa, forman una estructura micelial. Pertenecen alreino monera.
FiloSpirochaetaeEspiroquetas son individuos pertenecientes al reino monera que se mueven por torsión del filamento axial único.
6.2 Características generales del reino protista (eucariontes)
Los procariontes o procariotas (del inglés «procaryote» y éste de las raíces griegas «pro», inferior, y «karyon», núcleo; es decir, «animal inferior, sin núcleo») son células sin núcleo diferenciado (es decir, cuyo ADN está en el citoplasma) y los organismos constituidos por ellas. Las células con núcleo diferenciado rodeado de membrana nuclear se llaman eucariotas; esta distinción entre eucariontes y procariontes se considera la de mayor importancia en el reino animal. Las células procariotas fueron los únicos seres vivos en la Tierra durante 2.000 millones de años hasta la aparición de las eucariotas.
Los organismos procariontes son en su mayoría unicelulares, bacterias, hasta el punto de que ambos términos se han usado a veces como sinónimos. Carl Woese propuso clasificarlos en Bacteria y Archaea (originalmente Eubacteria y Archaebacteria) creyendo que ambos tienen orígenes distintos. Esta controvertida
clasificación, finalmente aceptada por la comunidad científica, se denomina «sistema de los tres dominios».
Las células procariontes carecen de citoesqueleto y compartimentos celulares con membrana como vacuolas, retículo endoplásmico, mitocondria y cloroplastos. Tienen un cromosoma pero pueden además presentar pequeñas piezas circulares de ADN denominadas plásmidos. La reproducción es exclusivamente asexual mediante fisión binaria.
Células eucariotas
Se denominan células eucariotas a todas las células que tienen su material hereditario, fundamentalmente su información genética, encerrado dentro de una doble bicapa lipídica: la envoltura nuclear; la cual delimita un núcleo celular.
Las células eucariotas son las que tienen núcleo definido (poseen núcleo verdadero) gracias a una membrana nuclear, al contrario que las procariotas que carecen de dicha membrana nuclear, por lo que el material genético se encuentra disperso en ellas (en su citoplasma), por lo cual es perceptible solo al microscopio electrónico. A los organismos formados por células eucariotas se les denomina eucariontes.
La alternativa a la organización eucariótica de la célula la ofrece la llamada célula procariota. En estas células el material hereditario se encuentra en una región específica denominada nucleoide, no aislada por membranas, en el seno del citoplasma. Las células eucariotas no cuentan con un compartimento alrededor de la membrana plasmática (periplasma), como el que tienen las células procariotas.
El paso de procariotas a eucariotas significó el gran salto en complejidad de la vida y uno de los más importantes de su evolución. Sin este paso, sin la complejidad que adquirieron las células eucariotas no habrían sido posibles ulteriores pasos como la aparición de los seres pluricelulares. La vida, probablemente, se habría limitado a constituirse en un conglomerado de bacterias. De hecho, los cinco reinos restantes proceden de ese salto cualitativo. El éxito de estas células eucariotas posibilitó las posteriores radiaciones adaptativas de la vida que han desembocado en la gran variedad de especies que existe en la actualidad.
Origen de los eucariotas
El origen de los eucariotas se encuentra en sucesivos procesos simbiogenéticos (procesos simbióticos que culminan en la unión de sus simbiontes,
estableciéndose una nueva individualidad de los integrantes) entre diferentes bacterias.
Hoy en día existen pruebas concluyentes a favor de la teoría de que la célula eucariota moderna evolucionó en etapas mediante la incorporación estable de las bacterias. Diferentes aportaciones justifican el origen de los cloroplastos y las mitocondrias a partir de éstas.
A principios del siglo XX, en 1909, el ruso Kostantin S. Mereschovky presentó la hipótesis según la cual el origen de los cloroplastos tendría su origen en procesos simbióticos. A parecidas conclusiones llegaron Kozo-Polyansky y Andrey Faminstyn (también de la escuela rusa) que consideraban la simbiogénesis “crucial para la generación de novedad biológica". En Francia, el biólogo Paul Portier, en 1918, e Ivan Wallin en Estados Unidos en 1927, llegaron a las mismas conclusiones. Trabajos que o bien pasaron inadvertidos (como los de la escuela rusa) o no fueron tenidos en cuenta (en el caso de Portier y Wallis) costando el prestigio profesional a sus proponentes.
Lynn Margulis: rescata estos trabajos y en 1967 en el artículo On origen of mitosing cells presenta la que llegaría a conocerse como Serial Endosymbiosis Theory (SET) (Teoría de la endosimbiosis seriada) en la que describe con concreción, mediante procesos simbiogenéticos, los pasos seguidos por las procariotas hasta la eclosión de las diferentes células eucariotas.
