TEMA 3: NIVEL ORGÁNICO

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1 TEMA 3: NIVEL ORGÁNICO 2.1. Organismos unicelulares y pluricelulares. Concepto de especialización celular: tejidos, órganos aparatos y sistemas Organismos unicelulares La organización unicelular está representada, tanto en el mundo animal como en el vegetal, por seres con cuerpo formado por una sola célula. Como esta única célula tiene a su cargo todas las funciones vitales (digestivas, contráctiles, sensoriales, locomotrices, etc.), presenta una complejidad estructural superior a la de las células que forman los organismos pluricelulares, pues desarrolla orgánulos para realizar todas las funciones indicadas, llegando en algunos casos a adquirir una complicación realmente asombrosa. Los seres unicelulares son los seres de organización más sencilla. Están formados por una sola célula. Son microscópicos y pueden ser procariotas (bacterias) o eucariotas (algas, protozoos y algunos hongos). Los seres unicelulares pueden agruparse para mejorar su eficacia formando agrupaciones más o menos grandes en las que cada célula es independiente de las demás y realiza por sí misma todas las funciones vitales, pero viven unidas en una entidad única: La colonia. Se originan a partir de una sola célula que se divide. Las células hijas quedan unidas entre sí formando la colonia, por eso en las colonias todos los organismos unicelulares que las forman son iguales, sin que entre ellos haya diferencias estructurales que les permitan desempeñar funciones. Las colonias existen en protozoos y algas y es el paso transicional entre unicelular y pluricelular. Algunos ejemplos de colonias son: algunas algas, corales y esponjas, en estos organismos, millones de células iguales se agrupan para formar un "organismo", que en realidad no es tal, sino una asociación de células iguales, Los seres unicelulares más representativos son las bacterias, de organización procariótica y los protozoos de organización eucariótica. Las bacterias Son los organismos más abundantes del planeta y su tamaño ronda entre las 0.5 y 5 micras. Pueden ser de carácter patógeno o no. Las bacterias son organismos relativamente sencillos. Carecen de núcleo y de los orgánulos de las células más complejas o eucariotas; sin embargo, al igual que las células de las plantas, la mayoría posee una pared celular a base de carbohidratos.

2 Algunas presentan cápsula y otras son capaces de evolucionar a esporas, formas viables capaces de resistir condiciones extremas. Sus dimensiones son muy reducidas, unas 2 micras de ancho por 7-8 de longitud en la de forma cilíndrica de tamaño medio; aunque son muy frecuentes las especies de 0,5-1,5 micras. Las bacterias carecen de núcleo, de manera que el único cromosoma bacteriano se encuentra libre en el citoplasma, situado en la zona media o nucleoide, y está formado por una única gran molécula de ADN, sin embargo también puede presentarse como pequeñas moléculas de ADN o plásmidos. La membrana plasmática de estructura semejante a la de la célula ecucariótica es fina y presenta unas invaginaciones llamadas mesosomas. Los mesosomas representan centros del metabolismo bacteriano. Desempeñan funciones semejantes a las mitocondrias de las células eucarióticas, por tanto, intervienen en el metabolismo respiratorio. Dirigen además la autoduplicación del ADN nuclear. La pared celular está compuesta generalmente por hidratos de carbono, entre los que destaca la mureína un polisacárido complejo, lípidos y aminoácidos. Muchas bacterias presentan una tercera envoltura o cápsula, muy gruesa, de aspecto gelatinoso y de naturaleza glucídica. En el citoplasma de las bacterias no se aprecian orgánulos ni formaciones protoplasmáticas, no existe ni retículo endoplasmático, ni mitocondrias, ni orgánulo de Golgi. Los únicos orgánulos que existen son los ribosomas pero como no hay retículo endoplasmático, éstos se hallan libres en el citoplasma. La forma de las bacterias no es constante y, a menudo, una misma especie adopta distintos tipos morfológicos, es lo que se conoce como pleomorfismo. Existen tres tipos fundamentales de bacterias: o Los cocos o formas esféricas:

3 - en grupo de dos: Diplococos - en cadena: Estreptococos - agrupaciones irregulares (o en racimo): Estafilococos - en grupo de a cuatro: Tetracocos o En foma de bastoncillo, son los bacilos o Formas helicoidales, los espirilos: espiroquetas espirilos vibrios Entre las formaciones propias de la célula bacteriana destacan los flagelos y las cápsulas. En condiciones apropiadas, una bacteria puede dividirse cada 30 minutos, y en alrededor de 11 horas su número puede ascender a unos millones (aproximadamente el número de personas que habitan la Tierra). Los protozoos Son organismos unicelulares, en los cuales la única célula que forma su cuerpo presenta una organización eucariótica, en ocasiones muy complicada, dado que como ya hemos dicho, tiene que realizar todas las funciones propias del ser vivo.

4 Los protozoos son normalmente de tamaño microscópico (2-3 micras en adelante) y la forma de su cuerpo puede ser constante, es decir, que aunque se deforme por contracción vuelve a tomar el aspecto inicial (caso de los ciliados, por ejemplo); o bien, variable, en cuyo caso la cambian continuamente, deformándose, tal como ocurre con las amebas. Los protozoos como células que son se hallan recubiertos por una membrana plasmática que en muchos casos constituye su única envoltura, permitiendo entonces una gran plasticidad que se traduce en una continua deformación de la célula que forma su cuerpo. Pero en otros casos esta membrana plasmática se halla recubierta por una película de mayor rigidez, que aunque permite su deformación por ser elástica, mantiene la forma. A veces existen formaciones esqueléticas de quitina, sílice o cal, que forman verdaderos caparazones. CLASIFICACIÓN DE LOS PROTOZOOS Clase Flagelados. Presentan flagelos (estructuras alargadas, permanentes, generalmente en número de uno, dos o pocos más). Por ejemplo el Trypanosoma que es responsable de la " enfermedad del sueño" y que es transmitido por la picadura de la mosca tropical Tsé-Tsé.

5 Clase Ciliados. Presentan cilios (estructuras similares a los flagelos pero mucho más cortas y muy numerosas). Por ejemplo el Paramecium que es nadador y la Vorticella que vive fija. Clase Rizópodos. Presentan pseudópodos (prolongaciones temporales del cuerpo en forma de falsos pies). Por ejemplo la Ameba y la Entamoeba responsable de la " disenteria amebiana", enfermedad propia de países del Tercer Mundo y que se caracteriza por deposiciones diarreicas con sangre. Algunos rizópodos como los foraminíferos presentan un esqueleto calcáreo. Clase Esporozoos. Se mueven por simples contracciones del cuerpo. Por ejemplo el Plasmodium que es el responsable de la " malaria" o " paludismo",enfermedad propia de países del Tercero Mundo que se caracteriza por repentinos accesos de fiebre muy altas y se transmite por la picadura de las hembras del mosquito Anopheles La locomoción de los protozoos se debe generalmente a la actividad de orgánulos particulares: los pesudópodos, los cilios y los flagelos. El citoplasma de los protozoos presenta todos los orgánulos estudiados en la célula eucariótica (retículo endoplasmático, ribosomas, orgánulo de Golgi, mitocondrias, etc.), pero en muchos casos existen otros que son típicos y exclusivos de ellos. Tal es el caso de las mionemas, estructuras miofibrilares de tipo contráctil; de las vacuolas contráctiles, reguladoras del equilibrio hídrico; del llamado aparato neuromotor, sicronizador del movimiento de los cilios, etc. En cuanto al núcleo, la mayoría de los protozoos poseen uno sólo, pero a veces contienen dos (caso de los Ciliados) o más (opalinas). La nutrición de los protozoos depende de la presencia o no de plastos. Los que carecen de estos orgánulos tienen nutrición heterótrofa, mientras que aquellos que cuentan con estas formaciones, como ocurre con los fitoflagelados, puede desarrollar un tipo de nutrición autótrofa mediante la fotosíntesis. En este último caso se consideran organismos vegetales. Los protozoos se reproducen por vía asexual y por vía sexual. La multiplicación asexual puede ser por división binaria o bipartición, o por división múltiple o esquizogonia. En muchos protozoos se presentan complicados ciclos reproductores durante los cuales alternan la multiplicación asexual y la sexual o gámica. Desde el punto de vista ecológico, los protozoos son organismos típicamente acuáticos, ampliamente distribuidos en el mar y en las aguas dulces, formando parte muy importan del plancton. Otros protozoos se encuentran en las sustancias en descomposición o bien llevan vida parásita en el cuerpo de

6 animales o plantas (tripanosomas, algunas amebas, esporozoarios, etc.). Durante periodos más o menos largos, los protozoos pueden sobrevivir también en seco, pasando al estado de vida latente mediante el enquistamiento o formando esporas. En la imagen aparecen algunas formas de protozoos: (a) Ameba. (b) Foraminífero. (c) Paramecio (d) Vorticela. (e) Trypanosoma. (f) Trichomonas. (g) Plasmodium Organismos pluricelulares Los seres pluricelulares no son el resultado de una reunión de células dispersas, sino que todas las que forman parte de su cuerpo derivan de una única célula inicial, que por sucesivas divisiones ha originado otras que a su vez, multiplicándose y diferenciándose, acaban formando todas las que integran el organismo. A diferencia de lo que ocurre con las colonias, las células que forman los seres pluricelulares aun manteniendo su autonomía coordinan sus actividades en beneficio del organismo del que forman parte, de tal manera que la actividad vital de éste no es la simple suma de las actividades vitales de las células que lo constituyen, sino la resultante de un proceso de integración coordinada entre ellas. Como consecuencia de este trabajo en equipo, las células de los organismos pluricelulares han tenido que especializarse en determinadas funciones, para lo cual han sufrido una diferenciación estructural, que se traduce en una división del trabajo fisiológico, es decir, que se reparten entre ella, según su especialización, las funciones vitales del organismo de que forman parte. Así en los animales tenemos células dedicadas a la recepción y conducción de estímulos (células sensoriales y nerviosas); a la contracción (células musculares); a las funciones de secreción (células glandulares), etc., y en los

7 organismo vegetales, células especializadas en la conducción (vasos leñosos y liberianos); en la fotosíntesis (células expuestas a la luz, ricas en cloroplastos): etc. La especialización celular exige una coordinación de las diferentes funciones vitales que realizan los distintos tipos de células. Esta coordinación celular la consiguen los organismos pluricelulares mediante tres sistemas: 1. Un sistema de transporte encargado de hacer llegar el alimento a las células y eliminar los productos de desecho, representando en los animales por el aparato circulatorio y en las plantas por los vasos conductores de la savia. 2. Un sistema nervioso conductor de impulsos, propio de los animales. 3. Un sistema hormonal, tanto en plantas como en animales, que consigue el control entre las células por medio de las hormonas. A modo de resumen: Los organismos pluricelulares, como los animales, las plantas y los hongos, están formados por muchas células. Además de poder alcanzar un tamaño mayor que los seres unicelulares, los organismos pluricelulares tienen la ventaja de poder dividir el trabajo entre sus células. Los seres pluricelulares están formados por gran número de células y comparten además características como: Los grupos de células diferentes realizan funciones diferentes. Existe diferenciación celular. Cada forma celular realiza una función específica. Las células no pueden separarse del organismo y vivir independientemente. Necesitan de las otras para vivir. Se forman a partir de una célula madre o cigoto Concepto de especialización celular Los organismos unicelulares han colonizado prácticamente todos los ambientes del planeta, y han evolucionado hacia formas bioquímicamente muy versátiles y estructuralmente muy complejas. Sin embargo, la célula tiene una importante limitación de tamaño. El tamaño pequeño constituye una imposición para la célula. Un aumento de tamaño supone que la superficie en contacto con el medio exterior es menor en relación al volumen, y esto conlleva problemas a la hora de obtener nutrientes y eliminar desechos, incluso para conseguir una eficiente comunicación interna. Una alternativa al aumento de tamaño de la célula ha sido la agrupación de células para formar organismos de mayor tamaño. Inicialmente en una simple asociación de células como en las esponjas y finalmente en una sociedad organizada, jerarquizada y altamente

8 especializada de células. El enorme éxito evolutivo de esta alternativa no necesita de más comentarios. En los organismos pluricelulares las células se especializan para realizar diferentes funciones, es decir, existe una división de trabajo entre las células. Esta distribución de funciones es consecuencia de la diferenciación celular. Este proceso supone un gran aumento de la eficiencia de una célula para realizar una determinada función. Así, una célula de un organismo pluricelular puede llegar a estar perfectamente equipada para realizar una única función vital para el organismo, mientras que otras funciones básicas pueden ser realizadas por otras células del cuerpo. Por contrapartida, cuando el nivel de diferenciación es elevado la célula no puede volver a funcionar aislada e independiente del organismo. La especialización celular no priva a las células de sus funciones básicas especialmente de la nutrición, otras funciones pueden desaparecer en mayor o menor cuantía, según el grado de especialización. Así, las células adultas de los vegetales pierden su capacidad para multiplicarse, lo cual también ocurre en las células nerviosas de los animales, dada la alta especialización de las mismas. En ocasiones, las células tienen incluso que morir para desempeñar su cometido, tal como ocurre en algunas células vegetales (vasos leñosos, fibras esqueléticas, ect.) Tejidos Todas las células de un organismo pluricelular nacido por reproducción sexual, descienden de una primera célula: la célula-huevo o cigoto. Durante el desarrollo embrionario, esta célula se divide repetidamente para originar las numerosas células que constituyen el organismo. A medida que las células se multiplican, las nuevas células formadas se especializan y adaptan sus estructuras a la función que van a desempeñar. Este proceso se denomina diferenciación celular. Las células iguales se unen en tejidos. Cada uno realiza una función específica. Los tejidos son diferentes entre sí según éstos sean animales o vegetales. Un tejido es un conjunto de células especializadas y diferenciadas para realizar una determinada función Órganos En los seres pluricelulares los tejidos se reúnen para formar los llamados órganos, partes del cuerpo de forma concreta cuya misión es realizar

9 determinados actos. Así el órgano estómago está formado por tejido epitelial, muscular, conjuntivo, glandular, etc., y desarrolla el acto de la digestión Un órgano es una estructura, formada por asociación de diferentes tejidos, que desempeña una función o unas funciones específicas. Algunos órganos realizan un único trabajo, como el corazón, cuya función es bombear la sangre. Otros órganos realizan trabajos más complejos, como los riñones o el hígado, que llevan a cabo muchas funciones diferentes Aparatos y sistemas En los animales, ciertos procesos implican el trabajo coordinado de un conjunto de órganos que forman un aparato o sistema. Por ejemplo, el aparato digestivo humano lo forman el estómago, el hígado, el páncreas, vesícula biliar, intestino, esófago, boca, glándulas salivares, es decir, un conjunto de órganos que coordina sus funciones para llevar a cabo la digestión y la absorción del alimento. Un conjunto de órganos distintos que funcionas de manera coordinada forman un aparato, el cual desarrolla una función que es la suma de los actos que llevan a cabo cada uno de los órganos que constituyen dicho aparato. Así, el aparato digestivo está formado por los órganos de la boca, faringe, esófago, estómago, etc., y realiza la función digestiva, que es la resultante de los distintos actos (masticación, insalivación, deglución, digestión gástrica, etc.) que llevan a cabo los órganos que forman dicho aparato. Se denominan sistemas un conjunto de órganos semejantes (constituidos por la misma clase de tejidos) distribuidos por todo el organismo y que desempeñan una misma función (ejemplo: sistema nervioso, sistema muscular, etc.) Un aparato o sistema es un conjunto de órganos que desempeñan, cada uno, una parte de la función general realizada por dicho aparato.

10 2.2. Tejidos animales: tipos y funciones. Tipos de tejidos animales. Tejido epitelial. Tejido conectivo (mesenquimatoso) Tejido muscular. Tejido nervioso Funciones de los distintos tipos de tejidos. Tejido epitelial Recubre la superficie exterior y todas las cavidades del cuerpo del individuo. El tejido epitelial está formado por células epiteliales, que en los animales adultos presenta diferentes adaptaciones funcionales y estructurales, lo que da lugar a una elevada diversidad de tipos de epitelios. La característica histológica más importante del tejido epitelial es que forman láminas o cordones, en los que las células epiteliales están unidas fuertemente entre si mediante uniones intercelulares, por lo que dejan espacios intercelulares muy estrechos que contienen escasa sustancia intercelular. Los tipos de tejido epitelial son: La epidermis consta de muchas capas de células. Las células más superficiales están muertas y cargadas de una sustancia córnea (queratina) resistente e impermeable. Las células muertas se desprenden constantemente y son sustituidas por otras nuevas que se originan por multiplicación en las capas más profundas. El epitelio ciliado reviste los conductos respiratorios, la tráquea y los bronquios, En la cara que da hacia la luz de estos tubos, sus células presentan cilios, que baten constantemente para expulsar las partículas, (por ejemplo, la mucosidad). Intercaladas en este epitelio existen abundantes células secretoras de mucus. Un tipo especial de epitelio forma las glándulas y recibe el nombre de epitelio glandular. El epitelio glandular constituye las glándulas, órganos que desempeñan una función secretora. Las glándulas endocrinas, o de secreción interna, elaboran sustancias que se vierten directamente a la sangre; las exocrinas, o de secreción externa, elaboran sustancias que vierten al exterior, es decir, a la superficie de la piel o al tubo digestivo

11 Tejido conectivo Los tejidos conectivos forman el material de relleno y unión de todos los órganos y constituyen estructuras rígidas de sostén. Se caracterizan por presentar una gran variedad de células y por la existencia de una sustancia intercelular que rellena los espacios que existen entre ellas. Esta sustancia tiene unas características peculiares en cada variedad de tejido conectivo en función de la misión que desempeñe. Entre los tejidos conectivos distinguimos el tejido conjuntivo propiamente dicho, el tejido adiposo y los tejidos esqueléticos, cartilaginoso y óseo. El tejido conjuntivo es el material cementante del organismo y en él se encuentran inmersos los vasos sanguíneos. Para desempeñar su función, fibras resistentes (de colágeno) y elásticas forman parte de la sustancia intercelular. La sustancia que rodea las células del tejido cartilaginoso se caracteriza por su elasticidad. Encontramos cartílago en las orejas, la nariz y los discos situados entre las vértebras de la columna vertebral, la laringe o la tráquea.

12 El tejido adiposo es una variedad de tejido conjuntivo cuyas células tienen el citoplasma cargado de gotas de grasa. Se encuentra debajo de la piel, formando el panículo adiposo, y en la médula amarilla (tuétano de los huesos). El tejido óseo forma los huesos del esqueleto. La sustancia intercelular está endurecida por sales minerales; este endurecimiento le capacita para desempeñar su función de sostén. Las células óseas viven entre los huecos de esta sustancia intercelular y depositan en ella las sales de calcio. Tejido conjuntivo fibroso denso en un tendón. Tejido óseo, (trabéculas de hueso esponjoso).

13 Se observan 3 vasos sanguíneos con hematíes en su interior. Alrededor tejido conjuntivo con sus componentes: sustancia intercelular, células y fibras. Tejido adiposo Tejido muscular La función principal del tejido muscular es la contracción y como consecuencia el movimiento. El tejido muscular está formado por células especializadas en la transformación de la energía almacenada en forma de ATP (adenosina trifosfato) en fuerza y/o movimiento. Estos tejidos están constituidos por células alargadas que se caracterizan por su capacidad para contraerse; debido a su longitud, reciben el nombre de fibras musculares. Hay dos tipos de tejido muscular el tejido muscular de fibra estriada, que recibe este nombre porque sus células presentan estrías transversales y el tejido muscular de fibra lisa. El tejido muscular de fibra lisa forma parte de las paredes de las vísceras: el tubo digestivo, los pulmones y los vasos sanguíneos y linfáticos. Su contracción es lenta, duradera e involuntaria.

14 Las células del tejido muscular estriado se agrupan formando haces. Existen dos variedades: Tejido muscular esquelético, que forma los músculos que mueven el esqueleto; su contracción es rápida y voluntaria. Tejido muscular cardíaco, que forma la pared muscular del corazón; su contracción es rápida pero involuntaria. Tejido muscular liso. Fibras musculares lisas seccionadas a lo largo (líneas) y tranversalmente (círculos). Tejido muscular esquelético

15 Tejido muscular cardiaco Tejido nervioso Es el tejido propio del Sistema Nervioso el cuál, mediante la acción coordinada de redes de células nerviosas, recoge información procedente desde receptores sensoriales. Los principales componentes son las células, rodeadas de escaso material intercelular. Las células son de dos clases diferentes: 1- Neuronas o células nerviosas. 2- Neuroglia o células de sostén. Las neuronas son las células funcionales del tejido nervioso, las cuales se interconectan formando redes de comunicación que transmiten señales por zonas definidas del sistema nervioso. Las funciones complejas del sistema nervioso son consecuencia de la interacción entre redes de neuronas, y no el resultado de las características específicas de cada neurona individual. La importancia del tejido nervioso en el organismo se debe a la capacidad de sus células, las neuronas, de percibir los estímulos y de elaborar impulso nerviosos y transmitirlos. El alto grado de especialización de las neuronas va acompañado de la pérdida de la capacidad para reproducirse. Su protección, defensa y nutrición está asegurada por la presencia junto a ellas de otros tipos de células, llamadas en su conjunto neuroglia.

16 Médula espinal

17 2.3: Tejidos vegetales: tipos y funciones. Tipos de tejidos vegetales Las plantas tienen tres tipos básicos de tejidos: 1 - El tejido fundamental: Comprende la parte principal del cuerpo de la planta, formado por o Células parenquimáticas (las más abundantes), o Células colenquimáticas o Células esclerenquimáticas. 2- El tejido epidérmico: Cubre las superficies externas de las plantas herbáceas, está compuesto por células epidérmicas fuertemente unidas que secretan una capa formada por cutina y ceras llamada cutícula que impide la pérdida de agua. 3- El tejido vascular: Está compuesto por dos tejidos conductores: el xilema y el floema, transportan nutrientes, agua, hormonas y minerales dentro de la planta. Funciones de los tejidos vegetales Epidérmico Recubren y aíslan las distintas zonas del vegetal, protegiéndola contra daños físicos y contra la desecación El tejido epidérmico cubre las superficies externas de las plantas herbáceas, está compuesto por células epidérmicas fuertemente unidas que secretan una capa formada por cutina y ceras llamada cutícula que impide la pérdida de agua. Tejido parenquimático Forma la mayor proporción del cuerpo del vegetal. Está situado entre la epidermis y los haces vasculares, Sus funciones son: procesos metabólicos, como la respiración, la digestión y la fotosíntesis; almacén, acumula sustancias (clorofila, almidón, agua...); y conducción, cicatrización de heridas y regeneración

18 Tejidos de sostén Colénquima y esclerénquima. Mantienen erguida a la planta. Las células del colénquima constituyen el tejido de sostén de plantas jóvenes y herbáceas. Son células vivas a la madurez, poseen paredes primarias más ensanchadas en algunas zonas. Se encuentran generalmente debajo de la epidermis en tallos jóvenes Las células del esclerénquima se caracterizan por tener paredes secundarias engrosadas. El compuesto que le confiere sus características a la pared celular del esclerénquima es la lignina, presente en mayor o menor medida en las paredes celulares de todos los vegetales. Proporciona gran resistencia a las partes de la planta que han dejado de crecer. Al igual que las células del colénquima sirven de soporte a la planta. Son células muertas a la madurez, incapaces de dividirse. Tejido vascular Formado por el Xilema y floema. Se encargan del transporte de la savia bruta y elaborada. Meristemos Responsable del crecimiento del vegetal. El meristema podría definirse como la región donde ocurre la mitosis un tipo de división celular por la cual de una célula inicial se forman dos células hijas, con las mismas características y número cromosómico que la original. Los meristemas están presentes en los

19 extremos de raíces y tallos, conocido como meristemas apicales, son los responsables del crecimiento primario de la planta. Los meristemas laterales o secundarios aparecen posteriormente, cuando la planta ha completado el crecimiento primario en longitud y desarrollará el crecimiento secundario. El cambium y el felógeno son los dos meristemas secundarios, se localizan en forma cilíndrica a todo lo largo de planta. El cambium forma xilema y floema secundario o leño de los árboles. El felógeno es el que forma la peridermis, comúnmente llamada corteza. Página web de interés: