Biología I. Biología I. Tema 4. Biología celular

Transcripción

1 Biología I Tema 4. Biología celular 1 Objetivo de aprendizaje del tema Al finalizar el tema serás capaz de: Definir qué es la célula y su evolución. Clasificar a la célula en procariontas y eucariontas y definir cada una de ellas. Analizar la estructura y función de los elementos que conforman la célula ya sea la membrana celular o un organelo. Determinar las diferencias existentes entre una célula animal y una vegetal. 1

2 Introducción al tema Sabías qué las células de cerdo pueden curar la diabetes infantil?... México es pionero en la práctica del xenotransplante, un dispositivo intradérmico de células de cerdo que se coloca debajo de la piel en el tejido graso del abdomen a los lados del ombligo con el fin de controlar la diabetes Tipo I, también conocida como diabetes juvenil. Introducción del tema La diabetes Tipo I es una enfermedad hereditaria y autoinmune que se presenta en menores de 30 años. El sistema inmunológico desconoce las células pancreáticas productoras de insulina y genera anticuerpos para destruirlas hasta que ya no hay suficientes para producir la insulina que el cuerpo necesita y el paciente tiene que consumirla constantemente. 2

3 Introducción del tema Debido a que el cerdo es el animal que más similitud tiene con el hombre en cuanto a órganos se refiere, este se consideró para la investigación. Para la obtención de las células productoras de insulina se usan cerdos recién nacidos, procreados en una granja especializada localizada en Sonora, que garantiza que los cerdos están libres de agentes patógenos. El Hospital Infantil de México Federico Gómez, es donde se realiza esta práctica y los resultados demuestran que después de dos meses los pacientes comienzan a presentar hipoglucemia (disminución de la cantidad normal de azúcar en la sangre) haciendo innecesaria la aplicación de la insulina. Introducción del tema Todos los seres vivos contamos con células que dan forma, guardan información y permiten realizar funciones indispensables para la vida, en ellas los bioelementos y biomoléculas cumplen sus funciones, como lo has visto en el caso de la insulina en las células del páncreas. Y es precisamente la célula, en la que te enfocarás ahora, te relacionarás con el concepto y los tipos de células clasificadas por su forma, tamaño u origen y conocerás las partes que la componen. 3

4 La Célula Es la unidad mínima de vida y cuenta con todas las características de los seres vivos tales como: reproducción, adaptación, homeostasis y evolución. Existen diversas formas de clasificar a la célula, por su forma: procariota y eucariota, por su tamaño: unicelular o pluricelular, por su origen: animal, vegetal, fúngica, por mencionar algunas. La Célula Robert Hooke (1665): Acuñó el término célula. Schwann, Schleiden y Virchow, postularon los principios de la teoría celular: Todos los seres vivos están constituidos por una o varias células. Los organismos más pequeños son los unicelulares y como su nombre lo dice están compuestos por una sola célula. Todas las células nacen de células preexistentes. 4

5 Célula eucariota y célula procariota Célula Procariota: Tienen una pared celular la cual les da forma y las protege. Debajo de la pared celular se encuentra la membrana plasmática. El material genético ADN, no está encerrado dentro de una membrana nuclear sino distribuido por todo el citoplasma. Carecen de núcleo. Imagen obtenida de; Solo para fines educativos. Célula eucariota y célula procariota Célula eucariota: Son más complejas y grandes. Su ADN se encuentra protegido y aislado de otros organelos debido a que este se encuentra dentro de un núcleo. Las células eucariontas contienen ribosomas, citoesqueletos y organelos membranosos. Existen tres tipos de estas células las fúngica, la animal y la vegetal. Imagen obtenida de: Solo para fines educativos. 5

6 Una célula posee membrana fundamental, citoplasma y un núcleo. La membrana fundamental está formada por biomóleculas en una estructura tridimensional que define el modelo del mosaico fluido y determina los mecanismos de entrada y salida de gases, líquidos y sólidos mediante procesos pasivos o mecanismos activos que requieren de ATP. El citoplasma está formado por los compuestos orgánicos y las moléculas simples que se encuentran formando la estructura coloidal que le caracteriza, además de y los sistemas membranales. 6

7 Organelos Son estructuras delimitadas por una membrana, en las cuales se realizan las funciones del metabolismo basal. Los organelos u orgánulos son: Núcleo Mitocondria Vacuola Lisosoma Ribosoma Cloroplastos Centríolo, entre otros. Imagen obtenida de:. Solo para fines educativos. Sistemas membranales Serie de canales, puentes o uniones entre los organelos y el interior exterior de la célula. Los sistemas membranales son: el retículo endoplásmico, el complejo o aparato de Golgi, las microvellosidades, microtúbulos y miofibrillas, entre otros. Imagen obtenida de: Solo para fines educativos. Imagen obtenida de: Solo para fines educativos. 7

8 Organelo Pared celular Membrana plasmática Estructura Ubicación Función Capa rígida con células que se unen unas con otras. Formada por microfibras de celulosa. Consta de 3 partes: lámina media, pared primaria y secundaria. En células vegetales es delgada, semipermeable, transparente y uniforme. Contiene fosfolípidos, colesterol y carbohidratos en diferentes proporciones según el tipo de célula. Alrededor de la membrana celular de las células vegetales, y fúngicas. Parte externa de la célula por debajo de la pared celular. Da consistencia a los distintos órganos de las plantas. Soporta la presión de turgencia osmótica. Delimita y da forma a la célula. Aísla y protege contra acciones mecánicas o químicas Controla su contenido químico Ejecuta el transporte de sustancias de manera controlada, selectiva y eficaz para mantener la homeostasis Capta señales extracelulares y libera señales intracelulares para comunicarse con otras células y formar tejidos y responder a los estímulos externos. Organelo Citoplasma o hialoplasma Núcleo Estructura Ubicación Función Consta de una parte líquida citosol y una casi sólida protoplasma. Contiene agua, proteínas, carbohidratos, lípidos, vitaminas, minerales, hormonas, enzimas, coenzimas, nucleótidos y moléculas orgánicas pequeñas, además de iones inorgánicos. Forma esférica y de tamaño variado; en las células eucariontas se presenta una membrana nuclear con poros, que encierra al nucleoplasma, al nucleolo y a la cromatina (ADN); también se encuentran enzimas y proteínas. En las células procariontas no hay membrana nuclear. Material interno que ocupa toda la célula. Posición central, que tiende hacia la región superior. En él se realizan reacciones metabólicas y centrales de la célula. Almacena lípidos y azúcares con lo cual se asegura el mantenimiento de los niveles de ATP. Contiene a todos celulares y al citoesqueleto. Coordina los procesos metabólicos, la reproducción y la herencia, por lo cual se considera el centro de control de la célula. 8

9 Organelo Estructura Ubicación Función Nucléolo Retículo endoplásmico Lisosomas Estructura esférica, de composición química a base de ARN. Canal formado por un sistema complejo de membranas, constituido químicamente por una estructura lipoproteica similar a la membrana celular. Estructuras esféricas rodeadas de una membrana. Producidas por el aparato de Golgi; en su interior se encuentran enzimas hidrolíticas. Dentro del núcleo. Se localiza en el interior de la célula; comunicando al núcleo con el exterior. Suspendidos en el citoplasma de las células. A partir de este se sintetiza el ARN r y el ARN t. Participa en el proceso de la síntesis de proteínas. A través del retículo fluyen sustancias de desecho o de alimento para la célula hacia el aparato de Golgi Están implícitos en la digestión de macromoléculas, como son lípidos, polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos. Organelo Peroxisoma s Mitocondria Estructura Ubicación Función Pequeñas vesículas Parecidos a los lisosomas, su diferencia radica en el tipo de enzima que contienen, presenta muchos tipos de enzimas: peroxidasas y catalasas. Organelo de doble membrana donde la interna forma crestas mitocondriales de composición química lipoproteica; en las crestas encontramos los transportadores de electrones y en la matriz mitocondrial una gran cantidad de enzimas. Las mitocondrias contienen su propio ADN, independiente del núcleo. Suspendidos en el citoplasma de las células eucariontas. Inmersas en el citoplasma de las células. Realizan reacciones oxidativas de ácidos grasos y aminoácidos para formar peróxido de hidrógeno. Intervienen en reacciones de detoxificación al cambiar a agua y oxígeno el peróxido de hidrógeno. Participan en la síntesis de fosfolípidos de las membranas neuronales y las células del corazón. Dentro de la matriz mitocondrial se realizan las reacciones químicas metabólicas del ciclo de Krebs o del ácido cítrico. En tanto que en las crestas mitocondriales tiene lugar la cadena respiratoria; aquí también ocurre la fosforilación oxidativa. 9

10 Organelo Plastos Cloroplasto Ribosoma Estructura Ubicación Función Estructuras membranosas de composición química lipoproteica, que en su interior pueden contener pigmentos, enzimas y/o iones Presenta 3 membranas: externa, interna y tilacoidal. Presenta 3 compartimentos: espacio intermembranoso, estroma y espacio tilacoidal. Estructuras esféricas formadas por dos subunidades de diferente peso molecular y que se originan del nucleolo En el citoplasma de las células tanto de algas como de plantas. En el interior de la membrana plasmática de una célula vegetal Puede localizarse libre en el citoplasma o también adheridos a las membranas del retículo endoplásmico rugoso. Sirven como almacén de proteínas, lípidos o almidón (leucoplastos), o bien de pigmentos (cromoplastos). En el caso de los cloroplastos, participan en el proceso anabólico de la fotosíntesis. Transforman la energía luminosa en energía química, proceso conocido como fotosíntesis. Participa activamente en la síntesis de proteínas, bajo la forma de ácido ribonucleico ribosomal (ARNr). Organelo Complejo o Aparato de Golgi Vacuolas Centrosoma o centro celular Centriolos Estructura Ubicación Función Serie de sacos planos y membranosos de naturaleza química lipoproteica. Forma esférica y estructuras membranosas sencillas de naturaleza química lipoproteica. No está rodeado por ninguna membrana, consiste de dos centriolos apareados. Estructuras tubulares de naturaleza química proteica. Se localiza en el citoplasma, cerca del núcleo. En el citoplasma de las células animales y vegetales. Se encuentra cerca del núcleo. Se encuentra cerca del núcleo. Almacena sustancias como lípidos y proteínas y secreción de ellas. Almacenamiento, digestiva, de excreción y osmorreguladoras. Participan en la división celular. Organiza el número, orden y orientación de los microtúbulos y de los centriolos. Durante la división celular el centriolo se divide y da origen a los asters, de los cuales se producen las fibras del huso acromático o mitótico. 10

11 Organelo Citoesqueleto Cilios Flagelos Estructura Ubicación Función Interconexiones de naturaleza química proteica, de forma filamentosa. Son pequeñas vellosidades formadas por nueve paquetes de microtúbulos externos y un par en posición central. Están constituidos químicamente por una proteína llamada tubulina. Son estructuras largas en forma de látigo, de naturaleza química proteica. Los flagelos procariontes tienen una estructura de 9+0 y la proteína que los forma es la flagelina. En tanto los flagelos eucariontes están formados de tubulina con un arreglo estructural de 9+2. En el interior del citoplasma. Se presentan en las membranas de los protozoarios y en el epitelio ciliado de las vías respiratorias superiores de los mamíferos. En la membrana celular de bacterias, protozoarios, algunos hongos, algas y en espermatozoides Mantiene la forma tridimensional de la célula fija a y permite un tránsito interno. Son utilizados para la locomoción, para la movilización de materiales en el intestino, tráquea, bronquios, etc. En protozoarios son empleados para la captura de alimento Utilizados como mecanismos de locomoción y para la captura de alimento Organelo Nucleoide Mesosomas Plásmidos Estructura Ubicación Función Formada por una sola cadena de doble hélice de ADN asociado a proteínas no histonas en las células. En algunas células bacterianas la membrana celular se pliega en forma de espiral hacia el interior (invaginación), dando origen a estas estructuras su composición química es lipoproteica. Pequeños segmentos de ADN de forma circular que se multiplican y se unen al nucleoide para que la célula procariota pueda dividirse. En las células procariontas. Funcionan como zona para inicio de la división celular. En las células procariontas. Interviene en la división celular, repartiendo de manera equitativa el material genético para las dos células hijas. Permite la división de la célula. 11

12 Organelo Inclusiones Pilis o pelos Cápsula Estructura Ubicación Función Sustancias inorgánicas y moléculas orgánicas que sirven de reserva. Pequeñas vellosidades de naturaleza química proteica, llamada pilina. Envoltura celular de polisacáridos de consistencia viscosa. En las células procariontas En la membrana de algunas bacterias. Cubre la pared celular de algunas bacterias. Entran como reserva. Se ha encontrado que en las bacterias parásitas, los pilis tienen función de fijación. En las bacterias que presentan procesos de conjugación, los pilis mantienen unidas a las bacterias durante este proceso. Determina el grado de patogenicidad de las bacterias que la presentan. Diferencias entre las células animales y las vegetales Dentro de las células eucariontas se encuentran tres divisiones con base en el origen de las células: Animal Vegetal Fúngica Imagen obtenida de: Sólo para fines educativos. Imagen obtenida de: Sólo para fines educativos. 12

13 Diferencias entre la células animal y vegetal Ambas células poseen membrana celular, pero la célula vegetal tiene una pared celular formada por microfibras de celulosa que le da dureza. Para compensar la falta de una pared celular, la célula animal tiene una membrana citoplásmica que la aísla y protege del medio que la rodea. Una célula animal no puede llevar a cabo el proceso de fotosíntesis por no tener cloroplastos. Imagen obtenida de: adrid/ejercicios/2b/biologia/organulos/cloroplastos.htm Sólo para fines educativos. Diferencias entre las células animal y la vegetal La célula animal tiene muchas vacuolas pequeñas y la célula vegetal sólo una vacuola llena de líquido que ocupa casi todo el interior de la célula. Las células vegetales se basan en una reproducción asexual y las células animales se basan en una reproducción sexual. Imagen obtenida de: Solo para fines educativos. 13

14 Cierre En el 2004, México se colocó a la vanguardia en Medicina, por realizar un implante de células madre en el corazón de un hombre que padecía insuficiencia cardiaca y estaba condenado a muerte y que gracias a este procedimiento su presión arterial es estable y sigue funcionando como una persona normal. El procedimiento consiste, en estimular la producción de células madre, de las cuales se puede obtener gran cantidad, pues éstas están alojadas en varios tejidos como los ojos, el corazón, el hígado y el cerebro. Cierre Una vez que se producen las células madre necesarias, éstas se siembran en condiciones ideales y se aplican directamente en el corazón, en una operación que puede durar poco más de cuatro horas. Las células madre se obtienen del propio organismo del enfermo, por lo que no hay riesgo de rechazo. Los candidatos a esta cirugía son los pacientes que sufren de una insuficiencia cardiaca y que fueron sometidos a varias operaciones sin obtener ningún resultado positivo. 14

15 Cierre El implante de células madre en el corazón, una cirugía que es considerada como la medicina del futuro y que en los próximos años podrá aplicarse en otros tejidos como los del pulmón y el riñón; es una aplicación de la Biología en la Medicina y es una muestra de lo que se ha podido lograr gracias al conocimiento que han adquirido los científicos sobre las células y que el día de hoy están salvando nuestras vidas. En el siguiente tema podrás conocer la importancia de las células para el metabolismo y energía de los seres vivos en la respiración y reproducción. Referencias bibliográficas De Erice, E. y González, A. (2009). Biología: la ciencia de la vida. (1ª Ed.) México: McGraw Hill. Frías, M.I. (2008). Biología 1. (2ª Ed.). Nueva Imagen. En Galeon. (2005). La Célula. Recuperado el 11 de diciembre de 2009 de En Profesor en línea. (s.f.) Célula animal y célula vegetal. Recuperado el 11 de diciembre de 2009 de vegetal.htm 15

16 Referencias bibliográficas En Células (s.f.). Las células. Recuperado el 12 de diciembre de 2009 de En CIAM Villa de Alvarez. (s.f.). Célula organelo. Recuperado el 12 de diciembre de 2009 de ntes/2a%20parcial/celula/celula%20organelos/celula%20 ogenelos.htm En esmas. (2005). México, pionero en utilizar células de cerdo para curar la diabetes infantil. Recuperado el 12 de diciembre de 2009 de Referencias bibliográficas En El Informador. (2009). Células madre salvan la vida a enfermos del corazón. Recuperado el 13 de diciembre de 2009 de /celulas madre salvan la vida a enfermos delcorazon.htm 16

17 Créditos Diseño de contenido: Ing. Laura Gabriela Ríos Contreras, MCP Coordinador académico: Ing. Norma Yolanda Loera Hernández, MA Edición de contenido: Lic. Cintia Esquivelzeta Rabell Edición de texto: Lic. María Eugenia Baba Félix Diseño gráfico: Ing. Nidia Lizzeth López Alanís, MGTI 17