CUADERNILLO DE BIOLOGÍA DE 1º AÑO

Transcripción

1 ESCUELAS TÉCNICAS RAGGIO CUADERNILLO DE BIOLOGÍA DE 1º AÑO Autores: Profesor: Lic. Alejandro Salvago Profesora: Lic. Claudia Abendaño 1

2 LA BIOLOGÍA Y EL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO Las ciencias naturales son todas aquellas ciencias que estudian los fenómenos de la naturaleza. Existen varias ciencias naturales, y cada una se diferencia de la otra por el objeto de estudio específico que tiene. Astronomía: se ocupa del estudio de los cuerpos celestes, sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos, su registro y la investigación de su origen. Física: se ocupa del estudio de las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la energía, teniendo en cuenta sus interacciones. Geología: se ocupa del estudio de la forma interior del globo terrestre, la materia que lo compone, su mecanismo de formación, los cambios o alteraciones que ésta ha experimentado desde su origen, y la textura y estructura que tiene en el actual estado. Química: se ocupa del estudio de la composición, la estructura y las propiedades de la materia, así como de los cambios de sus reacciones químicas. La Biología también es una ciencia natural: La Biología es la ciencia que estudia los seres vivos y todo lo concerniente a las características, propiedades y procesos relacionados con la vida. QUÉ ES LA CIENCIA? La ciencia constituye un conjunto de conocimientos que intenta dar explicaciones y fundamento a los fenómenos que rigen la realidad. Busca tener un dominio de las cosas a partir de conocer sus causas y sus principios. Todas las ciencias buscan describir de la forma más exacta posible las cosas o los fenómenos, mediante explicaciones claras, comprensibles y coherentes. Para alcanzar la comprensión de un fenómeno natural, los científicos recurren al método científico. El método científico no es extraordinario ni fijo, hay variantes en él, pero los resultados deben ser aceptables, y de acuerdo con las observaciones. El método de investigación en Biología es el método hipotético-deductivo. El término "hipotético" denota que deben formularse dos o más hipótesis antes de la experimentación. "Deductivo" se refiere a obtener una conclusión particular a partir de un concepto general o universal. EL MÉTODO CIENTÍFICO En términos generales, los científicos deben seguir una sistematización para obtener una deducción válida acerca de algo. Esta sistematización se resume en los pasos del Método Científico. Pasos del Método Científico: Esta explicación es una descripción general del método científico. El procedimiento no tiene qué seguir exactamente orden como el descrito aquí. 2

3 El primer paso en cualquier investigación es la OBSERVACIÓN. La observación consiste en fijar la atención en una porción del Universo. Mediante la observación nosotros identificamos realidades o acontecimientos específicos del cosmos a través de nuestros sentidos. PROBLEMA O PREGUNTA Una vez que se ejecuta la observación, surgen una o más preguntas, generalmente generadas por la curiosidad del observador. La pregunta surgida debe ser congruente con la realidad o el fenómeno observado, y debe adherirse a la lógica. El investigador siempre debe tener en cuenta que las preguntas que comienzan con un "por qué" son muy difíciles (si no imposibles) de contestar. El investigador objetivo prefiere comenzar sus preguntas con un "qué", un "cómo", un "dónde", o un "cuándo". La pregunta podría ser también un "para qué es". Por ejemplo, Cuál es la causa por la cual las plantas verdes se marchitan en la obscuridad? Luego, el observador, mediante RAZONAMIENTO INDUCTIVO, trata de dar una o más respuestas lógicas a las preguntas. Cada respuesta es una introducción tentativa que puede servir como una guía para el resto de la investigación. Estas soluciones preliminares a un problema son las hipótesis. HIPÓTESIS La hipótesis es una declaración que puede ser falsa o verdadera, y que debe ser sometida a comprobación (experimentación). Cada hipótesis debe ser sometida a una prueba exhaustiva llamada experimentación. Los resultados de la experimentación determinarán el carácter final (falso o verdadero) de la hipótesis. Por ejemplo, "Probablemente durante la fotosíntesis las plantas crean su propio alimento". Después de que ha enunciado una o más hipótesis, o explicaciones propuestas, el investigador elabora una o más predicciones, las cuales deben ser consistentes con las observaciones e hipótesis. Para hacer esto, el investigador usa el Razonamiento Deductivo. Enseguida, las predicciones son sometidas a pruebas sistemáticas para comprobar su ocurrencia en el futuro. Estas comprobaciones en conjunto reciben el nombre de EXPERIMENTACIÓN. La EXPERIMENTACIÓN consiste en someter a un sujeto o proceso a variables controladas de manera artificial. La experimentación puede realizarse de diversas maneras, pero la experimentación controlada es una característica propia del método científico, de tal manera que otros sistemas más sencillos no son viables para el propósito de la ciencia. En experimentación controlada debemos tener dos grupos de prueba: un sujeto llamado grupo control o grupo testigo, y otro llamado grupo experimental. El grupo de control y el grupo experimental, son sometidos a las mismas condiciones, excluyendo la variable que se ha elegido para el estudio. El grupo de control no es sometido a la variable, sólo se somete al grupo experimental. Se observan los resultados y se registran las diferencias entre ambos grupos. Si el investigador nota una diferencia entre ambos grupos, entonces puede deducir una respuesta. Conforme la investigación avanza, las hipótesis falsas se rechazan una a una, hasta obtener la respuesta más plausible de todas las hipótesis que se presentaron inicialmente. Cuándo la hipótesis se verifica, entonces se procesa la declaración final, que en ciencias se llama TEORÍA. 3

4 TEORÍA La teoría es una declaración parcial o totalmente verdadera, verificada por medio de la experimentación o de las evidencias y que sólo es válida para un tiempo y un lugar determinados. Por ejemplo, "las plantas con clorofila fabrican su propio alimento durante la fotosíntesis". Si la teoría se verificara como verdadera en todo tiempo y lugar, entonces es considerada como ley. LEY Una teoría está sujeta a cambios, una ley es permanente e inmutable. Una ley es comprobable en cualquier tiempo y espacio en el Cosmos. Sin embargo, una teoría es verdadera sólo para un lugar y un tiempo dados. Por ejemplo, la Evolución es una teoría que se perfecciona de acuerdo a nuevos descubrimientos, mientras que lo relacionado con la Gravitación es una ley, pues ocurre en todo tiempo y lugar del universo conocido. EJEMPLO SOBRE EL PROCEDIMIENTO COMPLETO En un laboratorio de Gabinete de Biología se crian guppys para embellecer el ambiente de trabajo. Hay dos peceras para este propósito. En una de las peceras, se observa un aletargamiento en los movimientos natatorios de algunos peces. Esto se agravó al grado de que los guppys comenzaron a morir. Cuál era la causa de muerte de los guppys? Ésta es la primera pregunta, la cual es seguida por varias hipótesis. Las hipótesis podrían ser las siguientes: 1. Los guppys están envenenándose con algún producto químico que fue añadido al agua. 2. La pecera se colocó muy cerca de una estufa del laboratorio (a un metro de distancia), entonces el calor excesivo podría estar matándolos. Para probar la hipótesis número 1, se decide llevar a cabo un experimento controlado. Se Separan a los guppys del acuario saludable en dos grupos: Como grupo de control, se colocan 10 guppys en la "pecera saludable", 5 hembras y 5 machos. Como grupo experimental, se coloca otro grupo de 10 guppys en la "pecera asesina", 5 hembras y 5 machos. Se mantienen las mismas condiciones ambientales para ambos grupos. Después de 48 horas, el grupo experimental (los peces en el acuario asesino) comienzan a presentar movimientos letárgicos. Por otro lado, el grupo de control está en condiciones normales. Después de 57 horas, los individuos del grupo experimental comienzan a morir. El análisis preliminar es que la muerte de guppys sólo ocurre en la pecera asesina, por lo tanto, el problema reside solamente en dicha pecera. Entonces, se deberá probar si alguna substancia tóxica es la causa de las muertes. 4

5 Se envía a realizar el análisis químico del agua de ambas peceras a un laboratorio de análisis químicos. Los resultados revelan que no hay substancias tóxicas en el agua de las peceras. Las diferencias en la composición química entre las muestras de agua, de una y otra peceras, no son significativas. Por lo tanto, la primera hipótesis se rechaza parcialmente (siempre persiste cierto grado de incertidumbre debido a varios factores concernientes a los procesos analíticos). Finalmente, se decide probar la segunda premisa. Se verifica la temperatura del agua en ambas peceras. El agua en la pecera asesina era 4.7 C más caliente que el agua de la pecera saludable. Entonces, esta puede ser la causa. Para verificarlo, se coloca el acuario asesino a una distancia de tres metros desde la estufa, con respecto a la posición original. Desde entonces los guppys no mueren por "causa desconocida"; por lo menos, no hasta ahora. Conclusión: la Experimentación permitió que conociéramos la verdadera causa de la muerte de los peces. Al verificar la segunda hipótesis ya se pudo considerar como teoría. Dos cuestiones muy importantes: A lo largo de todo el proceso de la investigación, los científicos recurren a otras fuentes de información que les puedan aportar datos acerca de lo que están investigando. Buscan saber qué conoce sobre el tema que están estudiando, qué partes del problema están ya resueltas y contrastadas por la Ciencia. Por eso, antes de empezar debe reunirse toda la información posible relacionada con el 5

6 fenómeno. Las fuentes permiten que se apoye la investigación con conocimientos existentes. Al principio de una investigación, estas sirven para formular el marco teórico o marco de referencia sobre el tema de interés. Luego aportan datos para su desarrollo. Una fuente se define como una persona o una publicación que provee información considerada legítima y confiable sobre un tema. Hay diversos tipos de fuentes: personas, monografías, obras de consulta general, publicaciones periódicas, páginas Web, recursos audiovisuales. Siempre que se realiza un trabajo de investigación y se obtienen resultados, los científicos deben compartir esos resultados con todos los demás científicos. Es decir, los conocimientos científicos deben ser publicados y puestos a disposición de todos los demás. Las publicaciones se realizan por lo general a través de revistas especializadas, pero también están disponibles en páginas Web. 6

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11 CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS La biología permite adentrarse en características más complejas que aparecen con la vida. Cuáles son las características que permiten distinguir un ser vivo de un no vivo? Son entidades materiales. Están formados por los mismos átomos que la materia inanimada, pero las moléculas responsables del desarrollo y funcionamiento de los organismos (ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos) son moléculas que no existen en la naturaleza no viva. ORGANIZACIÓN Tal como lo expresa la TEORÍA CELULAR (uno de los conceptos unificadores de la biología) la unidad estructural de todos los organismos es la CÉLULA. La célula en sí tiene una organización específica, todas tienen tamaño y formas características por las cuales pueden ser reconocidas. Algunos organismos estás formados por una sola célula: unicelulares, en contraste los organismos complejos son multicelulares, en ellos los procesos biológicos dependen de la acción coordenada de las células que los componen, las cuales suelen estar organizadas en tejidos, órganos, etc. Intercambian materia y energía Una característica de la vida es el proceso de adquisición de energía (de la luz solar, de productos químicos inorgánicos o de otros organismos), el almacenamiento de la misma en moléculas como el ATP (adenosín trifosfato) y su posterior utilización en procesos de síntesis. Teniendo en cuenta esta característica los podemos clasificar como autótrofos y heterótrofos. Irritabilidad Es la respuesta o reacción de los seres vivos a estímulos de sus ambientes interno o externo. Por ejemplo los animales: a través de los órganos de los sentidos, perciben los estímulos externos y los internos a través de receptores de temperatura, dolor, presión. REPRODUCCIÓN Es el proceso biológico por medio del cual los seres vivos forman nuevos individuos semejantes a ellos, que además de continuar su especie, remplazan a los que van desapareciendo. Puede ser: REPRODUCCIÓN SEXUAL Es la que se produce con la participación de gametos femenino y masculino, y que al unirse mediante la fecundación originan un huevo o cigoto REPRODUCCIÓN ASEXUAL Es la que se lleva a cabo sin la participación de gametos o células reproductoras. Es la que emplean los organismos menos evolucionados como las bacterias o los protozoarios. 11

12 METABOLISMO Es el conjunto de procesos mediante los seres vivos transforman y aprovechan la materia y energía, para realizar sus funciones. Estas reacciones químicas son reguladas por las enzimas (catalizadores químicos). Hay dos tipos de metabolismo: Anabolismo Catabolismo ANABOLISMO Es el proceso por el cual las sustancias mas simples se convierten en otras mas complejas. Va de menos a más. (Sintetiza sustancias y utilizan energía). Ejemplo: La síntesis de carbohidratos, lípidos, proteínas, que a su vez forman células y tejidos y que ayudan a crecer. CATABOLISMO Es el proceso que transforma sustancias más complejas en sustancias mas simples. Va de más a menos. (Degrada sustancias y liberan energía) Por ejemplo: En la digestión, los alimentos se degradan en compuestos sencillos como azucares simples, aminoácidos o ácidos grasos). CRECIMIENTO Y DESARROLLO El crecimiento Es cuando los seres vivos aumentan progresivamente de tamaño hasta alcanzar los límites característicos de su especie, gracias a la utilización de los nutrientes adquiridos de sus alimentos. Incluso los organismos unicelulares crecen. Cuando están recién formados después de que tiene lugar una división, poseen un tamaño y deben crecer hasta convertirse en células maduras. Los organismos multicelulares pasan por un proceso más complicado: diferenciación y organogénesis HOMEOSTASIS Es la capacidad de los seres vivos de mantener el equilibrio biológico de su interior, por medio de sus mecanismos homeostáticos, en forma independiente de las variantes externas e internas. Por ejemplo: Regular el calor de nuestro cuerpo, cuando hace calor el cuerpo transpira, cuando hace frío el cuerpo metaboliza más alimentos. ADAPTACIÓN Conjunto de características anatómicas, fisiológicas y de comportamiento que le permiten al ser vivo sobrevivir al ambiente. La adaptación es progresiva y se manifiesta mediante cambios en sus estructuras, tamaños, colores, comportamientos. Desde una perspectiva evolutiva la selección natural es el mecanismo que la regula. 12

13 GLOSARIO El guppy, lebistes o pez millón es un pez ovovivíparo de agua dulce procedente de Centroamérica que habita en zonas de corriente baja de ríos, lagos y charcas. BIBLIOGRAFÍA EL ORIGEN DE LA VIDA CARÁCTERISTICAS EN EL ORIGEN DE LA VIDA Los detalles del origen de la vida se desconocen, aunque se han establecido algunos principios generales, tales como: La Tierra se formó hace millones de años aproximadamente. Alrededor de 1000 millones de años más tarde ya albergaba seres vivos. Que la vida comenzó en los océanos primitivos. Los restos fósiles más antiguos conocidos se remontan a hace millones de años y demuestran la presencia de microorganismos rudimentarios. Se han descubierto, que las primeras formas de vida tenían de actividad fotosintética o sea transformaban el CO 2 (dióxido de carbono) en O 2 (oxigeno). La actividad volcánica era intensa y los gases liberados por las erupciones eran la fuente de la atmósfera primitiva, compuesta sobre todo de vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y metano y carente de oxígeno. Ninguno de los organismos que, actualmente vive en nuestra atmósfera hubiera podido sobrevivir en esas circunstancias. APARICION DE LAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los seis elementos químicos más abundantes en los seres vivos son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C,H,O,N,P,S), con ellos se crean todo tipos de sustancias o biomoléculas (proteínas, aminoácidos, ARN, ADN, lípidos, etc ). La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparin. Se basaba en el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra hace de a millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos, dieron lugar a moléculas cada vez más complejas, hasta que surgió una molécula que poseía la capacidad de hacer copias similares a ella misma ( el primer replicador ). La naturaleza de esta molécula se desconoce. Haciendo copias de sí mismo, el replicador funcionaba con exactitud, pero algunas copias contenían algún error. Si este cambio destruyera la capacidad de hacer nuevas copias, el mismo no se repetiría y se extinguía. De otra manera, algunos cambios harían más rápida o mejor la réplica: esta variedad llegaría a ser numerosa y exitosa. Otras estrategias para poder replicarse más eficientemente cuando haya poco material de replicación podrían ser, las siguientes: utilizar nuevas moléculas (o sea nueva comida), o hacer moléculas que detengan el progreso de otros replicadores. Se han propuesto varios modelos para explicar cómo podría desarrollarse el replicador. Se han propuesto diferentes cadenas, incluidas algunas como las proteínas modernas, ácidos nucleicos, fosfolípidos, cristales. Actualmente no hay forma de determinar cual de estos modelos pudo ser el originario de la vida en la Tierra. 13

14 Entre estos compuestos orgánicos simples estarían los bloques con los que se construiría la vida. A medida que aumentaba esta "sopa orgánica", las diferentes moléculas reaccionaban unas con otras. Este primer replicador ha sido reemplazado en funciones, a lo largo del tiempo, por el actual replicador el ADN. Según Oparín, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y diversificándose. Estas hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de 1950 por el estadounidense Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio la supuesta atmósfera terrestre de hace unos millones de años (es decir, una mezcla de metano, amoníaco, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y vapor de agua). Sometió la mezcla a descargas eléctricas de Voltios que simulaban las descargas eléctricas de las tormentas. Después de apenas una semana, Miller identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico y hasta azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya existencia había postulado Oparín. PRIMERAS CÉLULAS Todos los seres vivientes están formados por células cada una de ellas encerradas en una membrana rica en lípidos especiales que la aísla del medio externo. Pueden formarse membranas lipídicas en ausencia de vida. Esto ya lo demostró Oparin, quien, en efecto, obtuvo en el curso de sus experimentos medio ricos en moléculas biológicas separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria. Estas "gotitas", a las que llamó coacervados, recuerdan a células rudimentarias. Otros investigadores han obtenido también estructuras similares. La teoría de Oparin se vio reforzada por los descubrimientos de un paleontólogo francés que identificó estructuras de este tipo con una antigüedad de millones de años; se llaman cocoides, y se consideran antepasados de las bacterias. FUENTES HIDROTERMALES Y ORÍGEN DE LA VIDA En el océano Pacífico a muchos miles de metros de profundidad, se han descubierto fuentes hidrotermales de agua que brotan a una temperatura de 350ºc y está cargada de numerosas sustancias, entre ellas sulfuro de hidrógeno y otros compuestos de azufre. Alrededor de estas fuentes abunda la vida y proliferan unas bacterias quimiosintéticas que extraen su energía de los compuestos azufrados del agua y que, de este modo, reemplazan a los organismos fotosintéticos, que toman la energía de la luz solar (además, estas bacterias no pueden vivir en medios con oxígeno). Las condiciones de vida que reinan en la proximidad de estas fuentes recuerdan bastante a las comunes hace millones de años. Por eso algunos investigadores defienden la idea de que la vida apareció en el fondo oceánico, cerca de estas fuentes hidrotermales, y no en la superficie, en las charcas litorales expuestas a luz solar intensa. EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y DIVERSIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Fuese cual fuese el lugar en que surgió la vida, es seguro que los primeros seres vivos eran bacterias anaerobias, es decir, capaces de vivir en ausencia de oxígeno, pues este gas todavía no se encontraba en la atmósfera primitiva. De inmediato comenzó la evolución y la aparición de bacterias distintas, capaces de realizar la fotosíntesis. Esta nueva función permitía a tales bacterias fijar el dióxido de carbono abundante en la atmósfera y liberar oxígeno. Pero éste no se quedaba en la atmósfera, pues era absorbido por las rocas 14

15 ricas en hierro. Hace millones de años, cuando se oxidó todo el hierro de las rocas, el oxígeno pudo empezar a acumularse en la atmósfera. Su concentración fue aumentando y el presente en las capas altas de la atmósfera se transformó en ozono, el cual tiene la capacidad de filtrar los rayos ultravioletas nocivos para los seres vivos. A partir de este momento se asiste a una verdadera explosión de vida. Las primeras células eucariotas (las células que constituyen nuestro cuerpos) aparecieron hace unos millones de años y los primeros pluricelulares hace unos 670 millones. Cuando la capa de ozono alcanzó un espesor suficiente, los animales y vegetales pudieron abandonar la protección que proporcionaba el medio acuático y colonizar la tierra firme. BIBLIOGRAFÍA Lehninger, A. L Curso breve de bioquímica. Omega, Barcelona ISBN ACTIVIDADES 1. Cuánto tiempo hace aproximadamente que hay vida en el planeta? 2. Tachar lo que no corresponda. La vida, se origino en: a) Los volcanes b) La atmosfera c) Los océanos d) Los continentes 3. A que se llama biomoleculas?. Enumere Describa con sus palabras, que es y cómo funciona el primer replicador. 5. Investigue al menos otras dos teorías del inicio de la vida en nuestro planeta. 6. Complete el siguiente cuadro A B C D E F O R I G E N DE LA G H V I 15

16 I J D A A- Donde se origino la vida en el planeta. B- Nombre de la molécula que es fundamental para la teoría de Alexander Oparin. C- Cual era la actividad fundamental que tenían las primeras formas de vida. D- Nombre del gas que no existía o era carente en la atmosfera primitiva. E- Nombre de una biomolécula. F- Nombre del replicador actual. G- Nombre (pl) de las formaciones geológicas, que expulsan dióxido de carbono, nitrógeno, amoniaco, etc. H- Nombre (pl) de las células de millones de años de antigüedad. I- Nombre (pl) de unas de las moléculas qué identifico Miller en su experimento. J- Nombre (pl) de las células modernas, o células verdaderas. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS La vida se expresa de infinitas formas diferentes, y a la gran variedad de formas de vida la llamamos BIODIVERSIDAD La biodiversidad incluye a todos y cada uno de los seres vivos que habitan el planeta Tierra, incluyendo a los ecosistemas de los que ellos forman parte. Para estudiar la gran diversidad de los seres vivos que existen, es necesario ordenarlos, agruparlos y clasificarlos, es decir ponerles nombre. Desde el punto de vista biológico, clasificar no es otra cosa que ordenar a los seres vivos en grupos, basándose en características que tengan en común. Pero para poder incluir un organismo dentro de un grupo, primero hay que describirlo. Una vez hecho esto, se comparan sus características con las de otros seres vivos conocidos y se incluye al ejemplar junto a aquellos que tengan características comunes. Finalmente, se da un nombre que lo identifique, que es el nombre de la especie, llamado nombre científico. Este nombre les permite a los científicos saber de qué organismo se trata. Nosotros, nuestros hermanos, nuestros padres, nuestros vecinos, los italianos, los asiáticos y los africanos, todos, pertenecemos a la misma especie: Homo sapiens. La especie representa a un grupo de individuos semejantes y con antepasados comunes. Carlos Linneo ( ), fue un científico, naturalista, botánico y zoólogo sueco que estableció los fundamentos para el esquema moderno de la nomenclatura binominal. La nomenclatura binominal es un convenio estándar usado para denominar los diferentes tipos de organismos. Consta de dos palabras; la primera es el género y la segunda es la especie; la letra inicial de la primera palabra que es el género al que corresponde un organismo, se escribe con mayúscula, las demás con minúscula; la segunda palabra en la taxonomía binominal corresponde a la especie a la que corresponde el organismo, en esta segunda palabra, todas las letras deben ser minúsculas. Ejemplo: Homo sapiens (ser humano). Zea mays (maíz). Oryza sativa (arroz) 16

17 Linneo, definió la posición de los humanos en el marco general de las especies naturales, en correlación con las especies zoológicas y botánicas, además de incluir a la especie humana y a los monos en el orden especial de los primates. En realidad Linneo no utilizó el concepto de raza sino que se limitó a dividir al género humano en variedades, tuvo el mérito de dar origen a un nuevo e inmenso campo epistemológico, el de la antropología, si bien se limitó a enunciarlo y no lo cultivó. A él tendrán que remitirse todos los científicos posteriores, tanto para retomar sus definiciones como para criticarlas. Carlos Linneo, publicó el primer libro Systema naturae - en el cual se describen y clasifican las especies, sobre todo en lo que se refiere a la especie de plantas. Este sistema fue el punto de partida formal para la taxonomía moderna (la ciencia de clasificar a los seres vivos). LA TAXONOMÍA, LA CIENCIA DE LA CLASIFICACIÓN La ciencia encargada de nombrar y clasificar a los organismos en categorías organizadas jerárquicamente se denomina taxonomía; es una subdisciplina de la Biología Sistemática, la cual estudia las relaciones de parentesco de los seres vivos y su historia evolutiva o filogenia. LOS 5 REINOS Retomando la clasificación de los organismos, desde fines de los años 60 y en base a la propuesta del investigador Robert Whittaker, ecólogo vegetal, algólogo, botánico estadounidense, activo entre 1950 y 1980, la mayoría de los biólogos agrupa a los seres vivos en 5 grandes grupos llamados REINOS, basados principalmente en tres características: 1- tipo de célula 2- número de células en cada organismo 3- la forma de obtención de energía. Clasificación de los seres vivos en Reinos Monera Características generales Este Reino, rico en diversidad de especies, agrupa a los organismos denominados procariontes por poseer un tipo de célula nombrada procariota carentes de núcleo rodeado por membrana. En estudios de laboratorio se determinó que tienen sólo un cromosoma circular Ejemplos Bacterias: Vibrio cholerae Clostridium tetani Cianofíceas: Algas verde azuladas. Fungi El Reino de los hongos. 17

18 En ocasiones los confundimos con plantas, sin embargo los hongos por sus características no tienen familiaridad alguna con el Reino Plantae Hongos Chytridiomycetes: Blastocladiella emersonii (hongo acuático) Penicillium notatum (penicilina) Hongos Zigomicetes: Rhyzopus stolonifer (moho negro del pan) Los perteneciente al reino Fungi son organismos eucarióticos filamentosos y en raras ocasiones, unicelulares. Los hongos son heterótrofos saprobios o parásitos, su nutrición es por absorción. Se han descrito cerca de especies. Hongos Ascomicetes: Saccharomyces cerevisiae (levadura) Hongos Basidiomicetes: Amanita phalloides (hongo venenoso) Agaricus bisporus (champignon) Plantae Animalia El Reino de las Plantas o Plantae, con más de tipos diferentes poblando el planeta, son Eucariotas pluricelulares fotosintéticos adaptados a la vida terrestre. Las Plantas presentan el pigmento fotosintético como la clorofila A, la clorofila B y otros. Obtienen nutrientes por fotosíntesis proceso este que necesita la luz del sol como fuente energética y una fase a obscura donde no utilizan luz alguna. Sus paredes celulares difieren de las células de los animales, entre otras cosas por cierta rigidez y contener celulosa, otros polisacáridos, monosacáridos libres, proteínas y sales minerales Los Animales son organismos Briófitas: musgos Plantas vasculares: Sin semillas: Helechos Con semillas: plantas con flores (gimnospermas, angiospermas) vertebrados peces 18

19 pluricelulares eucarióticos, presentan como modo de nutrición fundamental la ingestión. De diferentes maneras los miembros del reino animal suelen trasladarse observándose que por regla general los animales suelen tener aparatos especializados para su locomoción. Generalmente las células que presentan y componen los órganos de los animales carecen de pared celular rígida como el caso de las plantas. En el desarrollo de los animales se observa en la mayoría que ocurre una considerable migración y reorganización celular de los tejidos durante el desarrollo embrionario. Su reproducción es primariamente sexual. anfibios reptiles aves mamíferos invertebrados A Insectos R T Arácnidos R O Crustáceos P O D Miriápodos O s M Gasterópodos O L U Bivalvos S C O cefalópodos S GUSANOS EQUINODERMOS MEDUSAS ESPONJAS Protista El Reino Protista incluye organismos Eucariotas, Son en su mayoría unicelulares o multicelulares formando colonias, heterótrofos o autótrofos. Gran parte de ellos son móviles y poseen variados sistemas de locomoción. Observados al microscopio electrónico se alcanzo a ver estructuras para la locomoción como flagelos, cilios y seudópodos, algunas especies son trasladadas libremente Euglenozoa: Euglena viridis Protozoarios: Paramecium caudatum Archaezoa: Protistas que no poseen mitocondrias 19

20 en el medio donde habitan. Hasta los años 90, el reino fue considerado la categoría sistemática más inclusiva dentro del sistema de clasificación taxonómico. Sin embargo, el conocimiento de la estructura molecular de las proteínas, el genoma y, sobre todo, la secuenciación de ciertos genes demostró que ciertos organismos agrupados hasta ese momento dentro de algunos reinos, particularmente el Monera, presentaban diferencias tan grandes entre ellos que no justificaban la inclusión en el mismo grupo. Los protistas son un grupo muy variado de organismos de tipo eucariótico. Desde sus inicios, fue un reino por defecto, es decir, todo aquello que no era ni fungi, ni planta ni animal, se lo incluía dentro de este grupo. LOS TRES DOMINIOS Con una mirada innovadora y en busca de mayor exactitud a la hora de clasificar a los organismos, el microbiólogo estadounidense Carl Woese, junto a otros biólogos interesados en la historia evolutiva de los microorganismos, cambió la mirada sobre la clasificación. Su innovación fue la aplicación de métodos que permitían comparar secuencias de ácidos nucleicos, utilizando como herramienta filogenética la secuencia del ARN ribosomal de la subunidad pequeña del ribosoma. En base a esto, y luego de diversos estudios, establecieron que lo que hasta entonces se había considerado como el reino Monera se componía en realidad de dos clases muy diferentes de organismos. Woese dio a estos dos grupos los nombres de Bacteria y Archaea. Los integrantes de estos dos grupos no tenían un parentesco más cercano entre sí que el que tienen con cualquier eucariota. Esto indicó que el árbol de la vida se había dividido en tres partes muy al principio de la historia de la vida, mucho antes de que se originaran las plantas, los animales y los hongos. En base a esto, y luego de varias reorganizaciones del sistema de clasificación, en los años 90 Woese propuso una nueva jerarquía taxonómica: el dominio, que abarca a cada uno de los linajes conocidos anteriormente. La clasificación de tres dominios establece que todos los seres vivos provienen de un ancestro común que se separó en tres líneas evolutivas: Eubacteria Archaea Eukarya Dos de los linajes incluyen organismos del tipo procariótico (Eubacteria y Archaea) y el tercero, a los organismos de tipo eucarioticos DOMINIO REINO TIPO DE CÉLULAS NÚMERO DE CÉLULAS PRINCIPAL MODO DE NUTRICIÓN Bacteria (No definidos aún) Procariótica Unicelular Absorción, Fotosíntesis Archaea (No definidos aún) Procariótica Unicelular Absorción Eukarya Protista Eucariótica Unicelular o Absorción, Fungi Eucariótica pluricelular ingestión fotosíntesis Multicelular o 20

21 Plantae Eucariótica Multicelular Absorción Animalia Eucariótica Multicelular Fotosíntesis Ingestión LOS SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN EN LA ACTUALIDAD El cambio a un sistema de tres dominios hizo indispensable que los sistemáticos reexaminaran los reinos dentro de cada dominio, y el proceso de establecer tales reinos aún no concluye. Nuevos sistemas de clasificación van surgiendo y se van modificando a medida que se avanza en el conocimiento de la diversidad biológica. Si se aceptan que las considerables diferencias entre plantas, animales y hongos demandan que cada uno de estos linajes evolutivos conserve su estatus de reino, entonces la lógica de clasificación requiere también que se asigne el estatus de reino a grupos que se derivaron del árbol de la vida antes que estos tres grupos de eucariotas pluricelulares. Siguiendo esta lógica, los sistemáticos reconocen unos 15 reinos entre el dominio Bacteria y tres o más entre el Archaea. Los sistemáticos también reconocen reinos adicionales dentro del dominio Eukarya, lo que refleja un número de divisiones evolutivas muy tempranas dentro del conjunto diverso de eucariotas unicelulares antes agrupados en el reino Protista. Sin embargo, los sistemáticos aún no llegan a un consenso en torno a las definiciones precisas de los nuevos reinos procariota y eucariota. De manera que la clasificación a nivel de reinos se encuentra en un estado de transición, en tanto que los sistemáticos tratan de incorporar la información más reciente. EL ÁRBOL FILOGENÉTICO UNIVERSAL El árbol filogenético universal es como el mapa de carreteras de la vida. Describe la historia evolutiva de todos los organismos y las relaciones entre ellos. Muestra claramente los tres grupos principales de organismos en sus respectivos dominios. La raíz del árbol universal representa un punto en la historia evolutiva en el que toda la vida existente en la Tierra estaba representada por un antepasado común, el llamado Antecesor Universal. La siguiente figura es una adaptación simplificada del árbol filogenético universal 21

22 Árbol filogenético universal. Construido a partir de la comparación de las secuencias de los ARN ribosómicos 16S y 18S. Dentro de cada dominio solo se muestran algunos organismos clave de cada linaje. El círculo rojo sombreado es la raíz hipotética del árbol y representa el antecesor común de todas las células. Adaptado de Aharon Oren, ACTIVIDADES Clasifica los siguientes seres vivos, teniendo en cuenta los reinos estudiados. Justifica tu respuesta: Esponja de mar Camalote Loto Flor de otoño Ameba Escherichia coli, Levadura Coral Anémona de mar Trucha marrón Lobo marino Cóndor americano Serpiente cascabel Caracol jardín de Cortadera Palta Palo borracho Tipa 22

23 Ricino Ornitorrinco Libélula Avestruz Cocodrilo Diente de león Estrella de mar Musgo Helecho serrucho Araucaria Pulpo Langostino Vinchuca Araña Champiñón Tortuga Lagartija Rana 23

24 LA CÉLULA DEFINICIÓN Por tanto, podemos definir a la célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Como tal posee una membrana de fosfolípidos con permeabilidad selectiva que mantiene un medio interno altamente ordenado y diferenciado del medio externo en cuanto a su composición, sujeta a control homeostático, la cual consiste en bio-moléculas y algunos metales y electrolitos. La célula se auto mantiene mediante el metabolismo, asegurándose la coordinación de todos los elementos celulares y su perpetuación. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES Individualidad: Todas las células están rodeadas de una envoltura (que puede ser una bicapa lipídica desnuda, en células animales; una pared de polisacárido, en hongos y plantas; una membrana externa y otros elementos que definen una pared compleja, en bacterias Gram negativas; una pared de peptidoglicano, en bacterias Gram positivas; o una pared de variada composición, en arqueas) que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial de membrana. Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares. Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese. Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES Nutrición. Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo. Crecimiento y multiplicación. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células, en una célula idéntica a la célula original, mediante la división celular. Diferenciación. Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado diferenciación celular. Cuando una célula se diferencia, se forman algunas sustancias o estructuras que no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La diferenciación es a menudo parte del ciclo celular en que las células forman estructuras especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia. Señalización. Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como de su interior y, en el caso de células móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en dirección 24

25 opuesta mediante un proceso que se denomina quimiotaxis. Además, frecuentemente las células pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o mensajeros químicos, como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento... en seres pluricelulares en complicados procesos de comunicación celular y transducción de señales. Evolución. A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular. Las propiedades celulares no tienen por qué ser constantes a lo largo del desarrollo de un organismo: evidentemente, el patrón de expresión de los genes varía en respuesta a estímulos externos, además de factores endógenos. Un aspecto importante a controlar es la pluripotencialidad, característica de algunas células que les permite dirigir su desarrollo hacia un abanico de posibles tipos celulares. En metazoos, la genética subyacente a la determinación del destino de una célula consiste en la expresión de determinados factores de transcripción específicos del linaje celular al cual va a pertenecer, así como a modificaciones epigenéticas. Además, la introducción de otro tipo de factores de transcripción mediante ingeniería genética en células somáticas basta para inducir la mencionada pluripotencialidad, luego este es uno de sus fundamentos moleculares. LA CÉLULA PROCARIOTA Las células procariotas son pequeñas y menos complejas que las eucariotas. Contienen ribosomas pero carecen de sistemas de endomembranas (esto es, orgánelas delimitados por membranas biológicas, como puede ser el núcleo celular). Por ello poseen el material genético en el citosol, este material puede ser un solo cromosoma circular, o tener elementos extracromosómicos, que son materiales genéticos circulares de menor tamaño, llamados plasmidos. Sin embargo, existen excepciones: algunas bacterias fotosintéticas poseen sistemas de membranas internos. Por lo general podría decirse que los procariotas carecen de citoesqueleto hay algunas excepciones. De gran diversidad, los procariotas sustentan un metabolismo extraordinariamente complejo. Los procariotas se clasifican, según Carl Woese, en arqueas y bacterias (eubactria). ARQUEAS O ARQUEA BACTERIA ARQUEA Las arqueas, al igual que las bacterias, no tienen membranas internas que delimiten orgánulos. Como todos los organismos presentan ribosomas, pero a diferencia de los encontrados en las bacterias que son sensibles 25

26 a ciertos agentes antimicrobianos. La membrana celular tiene una estructura similar a la de las demás células, pero su composición química es única, con enlaces tipo éter en sus lípidos. Casi todas las arqueas poseen una pared celular (algunos Thermoplasma son la excepción) de composición característica, por ejemplo, no contienen peptidoglicano, propios de bacterias. Como en casi todos los procariotas, las células de las arqueas carecen de núcleo, y presentan un sólo cromosoma circular. Existen elementos extracromosómicos, tales como plásmidos. Pueden reproducirse por fisión binaria o múltiple, fragmentación o gemación. BACTERIA Diagrama de una bacteria Las bacterias son organismos relativamente sencillos, de dimensiones muy reducidas. Carecen de un núcleo delimitado por una membrana, aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran molécula generalmente circular de ADN. Carecen de orgánelas delimitados por membranas biológicas. En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN que coexisten con el nucleoide y que contienen genes: son comúnmente usados por las bacterias en la resistencia a antibióticos. El citoplasma también contiene ribosomas y diversos tipos de gránulos. En algunos casos, puede haber estructuras compuestas por membranas, generalmente relacionadas con la fotosíntesis. Poseen una membrana celular compuesta de lípidos, en forma de una bicapa y sobre ella se encuentra una cubierta en la que existe un polisacárido complejo denominado peptidoglicano; dependiendo de su estructura y subsecuente su respuesta a la tinción de Gram, se clasifica a las bacterias en Gram positivas y Gram negativas. El espacio comprendido entre la membrana celular y la pared celular (o la membrana externa, si 26

27 esta existe) se denomina espacio periplásmico. Algunas bacterias presentan una cápsula. Otras son capaces de generar endosporas a veces llamadas simplemente esporas (estadios latentes capaces de resistir condiciones extremas), en algún momento de su ciclo vital. Entre las formaciones exteriores propias de la célula bacteriana destacan los flagelos (de estructura completamente distinta a la de los flagelos eucariotas) y los pili (estructuras de adherencia). Su reproducción, binaria y muy eficiente en el tiempo, permite la rápida expansión de sus poblaciones, generándose un gran número de células que son virtualmente clones, esto es, idénticas entre sí. CÉLULA EUCARIOTA Las células eucariotas son el exponente de la complejidad celular actual. Presentan una estructura básica relativamente estable caracterizada por la presencia de distintos tipos de orgánulos intracitoplasmáticos especializados, entre los cuales destaca el núcleo, que alberga el material genético. Especialmente en los organismos pluricelulares, las células pueden alcanzar un alto grado de especialización. Por otro lado, la estructura de la célula varía dependiendo de la situación taxonómica del ser vivo: de este modo, las células vegetales difieren de las animales, así como de las de los hongos. Por ejemplo, las células animales carecen de pared celular, son muy variables, no tiene plastos, puede tener vacuolas pero no son muy grandes y presentan centríolos (que son agregados de microtúbulos cilíndricos que contribuyen a la formación de los cilios y los flagelos y facilitan la división celular). Las células de los vegetales, por su lado, presentan una pared celular compuesta principalmente de celulosa), disponen de plastos como cloroplastos (orgánulo capaz de realizar la fotosíntesis), cromoplastos (orgánulos que acumulan pigmentos) o leucoplastos (orgánulos que acumulan el almidón fabricado en la fotosíntesis), poseen vacuolas de gran tamaño que acumulan sustancias de reserva o de desecho producidas por la célula y finalmente cuentan también con plasmodesmos, que son conexiones citoplasmáticas que permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma de una célula a otra, con continuidad de sus membranas plasmáticas. MEMBRANA PLASMÁTICA La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentre, pero posee elementos comunes. Está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y por glúcidos unidos covalentemente a lípidos o proteínas. 27

28 Esquema de una membrana celular. Se observa la bicapa de fosfolípidos, las proteínas y otras moléculas asociadas que permiten las funciones inherentes a este orgánulo. Dicha estructura de membrana sustenta un complejo mecanismo de transporte, que posibilita un fluido intercambio de masa y energía entre el entorno intracelular y el externo. Además, la posibilidad de transporte e interacción entre moléculas de células aledañas o de una célula con su entorno, las faculta a estas poder comunicarse químicamente, esto es, permite la señalización celular. Neurotransmisores, hormonas, mediadores químicos locales afectan a células concretas modificando el patrón de expresión génica mediante mecanismos de transducción de señal. TRANPORTE DE MEMBRANA En biología celular se denomina transporte de membrana biológica al conjunto de mecanismos que regulan el paso de sustancias, a través de membranas plasmáticas. Se necesitan diferentes mecanismos debido a que la membrana posee una gran selectividad (es decir que sustancias pasan o no), gracias a esta propiedad las membranas celulares las faculta como agentes de separación específica de sustancias de distinta índole química. Los movimientos de casi todas las sustancias a través de la membrana están mediados por proteínas transportadoras de membrana, más o menos especializadas en el transporte de moléculas. TIPOS DE TRANSPORTE DIFUSIÓN SIMPLE Una membrana semipermeable separa dos compartimentos con concentraciones distintas de un soluto: con el paso del tiempo, el soluto difundirá hasta alcanzar el equilibrio a ambos lados. Como se mencionó anteriormente, la difusión pasiva es un fenómeno espontáneo ya que no requiere de la intervención de proteínas de membrana. 28

29 DIFUSIÓN FACILITADA La difusión facilitada involucra el uso de un proteína para facilitar el movimiento de moléculas a través de la membrana. En algunos casos, las moléculas pasan a través de canales con la proteína. En otros casos, la proteína cambia su forma, permitiendo que las moléculas pasen a través de ella. TRANSPORTE ACTIVO En él se efectúa un transporte en contra del gradiente de concentración o electroquímico y, para ello, las proteínas transportadoras implicadas consumen energía metabólica (comúnmente adenosín trifosfato, ATP), el compuesto que actúa como moneda energética, Algunos rasgos importantes del transporte activo, además de su capacidad de intervenir aun en contra de gradiente es, el empleo de ATP y tienen un elevado grado de selectividad. ACTIVIDAD Indique a que procesos de transporte, se muestran en la siguiente figura: 29

30 BIBLIOGRAFIA Lodish et al. (2005). Biología celular y molecular. Buenos Aires: Médica Panamericana. Mathews, C. K.; Van Holde, K.E et Ahern, K.G (2003). Bioquímica (3ª edición). EXPRESIÓN GÉNICA El ADN y sus distintos niveles de empaquetamiento. Las células eucariotas poseen su material genético en, generalmente, un sólo núcleo celular, delimitado por una envoltura consistente en dos bicapas lipídicas atravesadas por numerosos poros nucleares y en continuidad con el retículo endoplasmático. En su interior, se encuentra el material genético, el ADN, observable, en las células en interfase, como cromatina de distribución heterogénea. Dicho material genético se encuentra inmerso en una actividad continua de regulación de la expresión génica; las ARN polimerasas transcriben ARN mensajero continuamente, que, exportado al citosol (citoplasma), es traducido a proteína, de acuerdo a las necesidades fisiológicas. Asimismo, dependiendo del momento del ciclo celular, dicho ADN puede entrar en replicación, como paso previo a la mitosis, reproducción celular. No obstante, las células eucarióticas poseen material genético extranuclear: concretamente, en mitocondrias y plastos (solo en las plantas); estos orgánulos conservan una independencia genética. 30

31 SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE MACROMOLÉCULAS Dentro del citosol, esto es, la matriz acuosa que alberga a los orgánulos y demás estructuras celulares, se encuentran inmersos multitud de tipos de maquinaria de metabolismo celular: orgánulos, inclusiones, elementos del citoesqueleto, enzimas, etc. Ribosoma: son los encargados de ensamblar proteínas a partir de la información genética que les llega en forma de ARN mensajero. Desempeñan su función de síntesis de proteínas en el citoplasma. Están formados por ARN ribosómico y por diversos tipos de proteínas. Estructuralmente, tienen dos subunidades. También pueden aparecer asociados al retículo endoplasmático rugoso o a la envoltura nuclear. Retículo endoplasmático: El retículo endoplasmático es orgánulo vesicular interconectado que forma cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí. Intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica, glicosilación de proteínas, metabolismo de lípidos y algunos esteroides, detoxificación, así como el tráfico de vesículas. Aparato de Golgi: El aparato de Golgi es un orgánulo formado por apilamientos de sáculos denominados dictiosomas. Recibe las vesículas del retículo endoplasmático rugoso que han de seguir siendo procesadas. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular. Posee tres compartimientos; uno proximal al retículo endoplasmático, denominado «compartimento cis», donde se produce la fosforilación de las manosas de las enzimas que han de dirigirse al lisosoma; el «compartimento intermedio», con abundantes manosidasas y N-acetil-glucosamina transferasas; y el «compartimento o red trans», el más distal, donde se transfieren residuos de galactosa y ácido siálico, y del que emergen las vesículas con los diversos destinos celulares. Lisosoma: Los lisosomas son orgánulos que albergan multitud de enzimas hidrolíticas. De morfología muy variable, no se ha demostrado su existencia en células vegetales. Una característica que agrupa a todos los lisosomas es la posesión de hidrolasas ácidas: proteasas, nucleasas, glucosidasas, lisozima, arilsulfatasas, lipasas, fosfolipasas y fosfatasas. Procede de la fusión de vesículas procedentes del aparato de Golgi, que, a su vez, se fusionan en un tipo de orgánulo denominado endosoma, el cual, al acidificarse y ganar en enzimas hidrolíticos, pasa a convertirse en el lisosoma funcional. Sus funciones abarcan desde la degradación de macromoléculas endógenas o procedentes de la fagocitosis a la intervención en procesos de apoptosis. Vacuola vegetal: Las vacuolas, son orgánulos exclusivos de los representantes del mundo vegetal. Inmersas en el citoplasma, están delimitadas por el tonoplasto, una membrana lipídica. Sus funciones son: facilitar el 31

32 intercambio con el medio externo, mantener la turgencia celular, la digestión celular y la acumulación de sustancias de reserva y subproductos del metabolismo. Inclusión citoplasmática: Las inclusiones son acúmulos nunca delimitados por membrana de sustancias de diversa índole, tanto en células vegetales como animales. Típicamente se trata de sustancias de reserva que se conservan como acervo metabólico: almidón, glucógeno, triglicéridos, proteínas... aunque también existen de pigmentos. Mitocondria: Las mitocondrias son orgánulos de aspecto, número y tamaño variable que intervienen en el ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa y en la cadena de transporte de electrones de la respiración. Presentan una doble membrana, externa e interna, que dejan entre ellas un espacio perimitocondrial; la membrana interna, plegada en crestas hacia el interior de la matriz mitocondrial, posee una gran superficie. En su interior posee generalmente una sola molécula de ADN, el genoma mitocondrial, típicamente circular, así como ribosomas más semejantes a los bacterianos que a los eucariotas. La siguiente figura es un modelo de una mitocondria, ud. deberá colocar los nombres correspondientes de su estructura interna que se detallan a continuación: membrana interna; membrana externa; cresta mitocondrial; matriz mitocondrial. Cloroplasto: Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariotas fotosintéticos se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y 32

33 contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas implicadas en la conversión de la energía luminosa en energía química. Además de esta función, los plastidios intervienen en el metabolismo intermedio, produciendo energía y poder reductor. Peroxisoma: Los peroxisomas son orgánulos muy comunes en forma de vesículas que contienen abundantes enzimas de tipo oxidasa y catalasa; de tan abundantes, es común que cristalicen en su interior. Estas enzimas cumplen funciones de detoxificación celular. Se forman de vesículas procedentes del retículo endoplasmático. CITOESQUELETO. Las células poseen un andamiaje que permite el mantenimiento de su forma y estructura, pero más aún, este es un sistema dinámico que interactúa con el resto de componentes celulares generando un alto grado de orden interno. Dicho andamiaje está formado por una serie de proteínas que se agrupan dando lugar a estructuras filamentosas que, mediante otras proteínas, interactúan entre ellas dando lugar a una especie de retículo. El mencionado andamiaje recibe el nombre de citoesqueleto, y sus elementos mayoritarios son: los microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios. CUESTIONARIO Cuál es la definición moderna de célula? Cuál es la definición de homeostásis? (investigar). Describa las características estructurales, características funcionales de una célula ideal. Cuál es el tamaño, la forma y la función de las células? A que se llama célula procariota? A que se llama arquea bacteria? 33

34 A que se llama bacteria o eubactria? A que se llama célula eucariota? Arme un cuadro comparativo entre células eucariotas y procariotas Ponga los nombres en el diagrama de una célula eucarita, (abajo) a cada uno de los números: Nucléolo, Núcleo, Ribosoma, Vesícula, Retículo endoplasmático rugoso, Aparato de Golgi, Citoesqueleto (microtúbulos), Retículo endoplasmático liso, Mitocondria, Vacuola, Citoplasma, Lisosoma. Centríolos Viendo el esquema anterior y el siguiente, realice un cuadro comparativo entra las células animales y vegetales: 34

35 CUESTIONARIO Qué son las organelas, descríbalas? De la definición membrana plasmática, superficie celular. A que se llama señalización celular? Ponga los nombres al siguiente diagrama, del la imagen de un núcleo, el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi: Núcleo. Poro nuclear. Retículo endoplasmático rugoso (REr). Retículo endoplasmático liso (REl). Ribosoma en el RE rugoso. 6, Proteínas siendo transportadas. Vesícula (transporte). Aparato de Golgi. Lado cis del aparato de Golgi. Lado trans del aparato de Golgi. Cisternas del aparato de Golgi. 35

36 A que se llama síntesis y degradación de macromoléculas y conversión energética? Qué es el citoesqueleto? Describa el ciclo vital EL NÚCLEO El núcleo es la estructura característica de la célula eucariota. Se distinguen las siguientes partes: Membrana nuclear o envoltura nuclear: formada por dos membranas que provienen del retículo endoplasmático. Toda la superficie está salpicada de poros por los que entra y sale información. 36

37 Nucléolo: es una zona muy densa formada por ADN, ARN y proteínas. Es el lugar donde se forman los ribosomas. ADN o material genético: se encuentra condensado en forma de cromatina. El ADN contiene la información genética y controla la actividad celular. 37

38 núcleo ADN Cuando la célula entra en división la cromatina se espiraliza hasta formar los cromosomas. Las partes de un cromosoma son las siguientes: Cromátidas, son partes idénticas, contienen la misma información genética. Centrómero zona central del cromosoma Brazos zonas situadas por encima o por debajo del centrómero. Los brazos contienen distinta información genética. No todos los cromosomas son iguales. Atendiendo a la longitud de los brazos cromosómicos se clasifican en cromosomas metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos. 38

39 Cromosoma duplicado 1- cromátida: cada una de las partes idénticas de un cromosoma luego de la duplicación del ADN 2- centrómero: el lugar del cromosoma en el cual ambas cromátidas se tocan 3- brazo corto 4- brazo largo CARIOTIPO Todos los seres humanos tienen 22 pares de cromosomas iguales, denominados autosomas, y un par de cromosomas diferentes según el sexo del individuo, los cromosomas sexuales o heterocromosomas. Los cromosomas de cada especie poseen una serie de características, como la forma, el tamaño, la posición del centrómero y las bandas que presentan al teñirse. Este conjunto de particularidades, que permite identificar los cromosomas de las distintas especies, recibe el nombre de cariotipo, y su representación gráfica, ordenada por parejas de cromosomas homólogos, se denomina cariograma. A continuación se puede ver un cariograma: 39