I. LOS ORGANISMOS VIVOS

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1 Biología Celular, Semana 1 Francisco Guadarrama, Daniela Aguilar, Jorge Saldaña Agosto de 2013 I. LOS ORGANISMOS VIVOS En la naturaleza abundan seres vivos que poseen las características más diversas. Pueden estar formados por una o por millones de células; algunos sobreviven temperaturas extremas y otros sintetizan su alimento gracias a la luz, pero qué es lo que los que los hace vivos? A pesar de que no existe una definición estricta, suele considerarse que, para poder clasificar a una entidad como viva, ésta debe poseer todas las siguientes características: 1. Debe llevar a cabo procesos metabólicos; es decir, debe ser capaz de hacer transformaciones químicas que le proporcionen la energía necesaria para sobrevivir. 2. Debe ser capaz de reproducirse de forma autónoma, sin valerse de la maquinaria celular de otro organismo. 3. Debe presentar una respuesta hacia los estímulos del medio y ser capaz de mantener la homeostasis. La homeostasis, por lo tanto, es la propiedad de un sistema que le permite regular su medio interno al modificar algunas variables como la temperatura y el ph y al intercambiar materia y energía con el exterior. Esta definición representa un problema para la biología actual, pues existen agentes infecciosos que satisfacen algunos de estos criterios de forma parcial y, aunque no se clasifican como organismos vivos, su estudio es de gran relevancia para la salud. 1

2 a) virus: es un agente infeccioso microscópico, típicamente más pequeño que una bacteria, que posee ADN o ARN y es capaz de apropiarse de la maquinaria celular de otro organismo para reproducirse. También poseen proteínas y, en algunos casos, una envoltura de naturaleza lipídica. b) priones: son agentes infecciosos microscópicos de naturaleza proteínica que no poseen ácidos nucleicos, pero que son capaces de infectar células eucariotas al inducir un proceso de ensamblaje erróneo. Son responsables de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob en los humanos y de la encefalopatía espongiforme bovina (que también se conoce como la enfermedad de las vacas locas). Actualmente no existe tratamiento eficiente. Los organismos que sí satisfacen la definición de vida se encuentran, además, organizados en distintos niveles, pero la unidad mínima de la vida es la célula, que es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. Existen organismos pluricelulares (como los elefantes y los canguros, por ejemplo), que poseen más de una célula de una o varias clases, y organismos unicelulares (como las bacterias), que sólo poseen una. II. LA CÉLULA Las células pueden clasificarse de muchas formas, pero una de las distinciones morfológicas más importantes se hace al observar el núcleo. Si éste está bien delimitado por una membrana, entonces la célula es un eucarionte ("Gr. con núcleo verdadero"). Los seres vivos multicelulares (como los animales, las plantas, muchos hongos y algunos parásitos) poseemos esta clase de células. 2

3 Si el núcleo no está bien delimitado, entonces la célula se clasifica como un procarionte ("Gr. sin núcleo"). Las bacterias y algunas clases de algas y hongos pertenecen a esta categoría. Es importante recalcar que, aunque los procariontes carezcan de un núcleo claramente delimitado, sí tienen material genético que se transfiere al momento de la división celular. El estudio de la célula y sus características es el área de la que se ocupa la biología celular, que además estudia los compartimentos subcelulares que se encuentran dentro de ella. Si se piensa que la célula es análoga a una fábrica, entonces se puede decir que dentro del complejo se encuentran 'subestaciones' con funciones específicas. Estos se conocen como organelos u orgánulos y, aunque cada uno se encarga de realizar tareas propias, todos contribuyen a que la célula funcione como un todo. A continuación se presenta una lista de algunos orgánulos y sus funciones principales: 1. Núcleo. Compartimento celular donde se almacena la información genética que será utilizada durante la reproducción. 2. Retículo endoplasmático: orgánulo membranoso con importantes funciones durante la síntesis de proteínas y lípidos a) Retículo endoplasmático rugoso (RER): Porción del retículo encargada de la traducción de proteínas (proceso mediante el cual la información contenida en los ácidos nucleicos se interpreta para ensamblar aminoácidos, que cuando se unen a través de un enlace peptídico, forman proteínas). Se dice que es rugoso porque cuando se observa a través de un microscopio se aprecian ribosomas adheridos. b) Retículo endoplasmático liso (REL): Porción del retículo endoplásmico encargada, principalmente, de la síntesis de lípidos. Las células de las glándulas sebáceas, los testículos y los ovarios tienen un REL abundante. 3

4 3. Aparato de Golgi (también conocido como complejo o cuerpo de Golgi). Se divide, tradicionalmente, en tres porciones: la cara cis, la cara medial y la cara trans. Su función más importante es la modificación postransduccional de las proteínas; es decir, después de que éstas han sido ensambladas, el complejo de Golgi las modifica (usualmente añadiendo cadenas de carbohidratos) y las prepara para su posterior secreción. 4. Mitocondrias: Orgánulos con forma de habichuela envueltos por una doble membrana. En ellos se llevan a cabo algunas de las reacciones energéticas de la célula (como el Ciclo de Krebs). Estos organelos son muy similares a las bacterias, y se ha postulado que originalmente fueron microorganismos que infectaron a una célula, pero que, a través del tiempo, se adaptaron a ella y lograron simbiosis. Poseen ADN circular. Son muy abundantes en los miocitos (células musculares) y en los espermatozoides, donde puede llegar a haber más de 20, Vacuolas. Orgánulos cuya función es almacenar nutrientes dentro de la célula. Son prominentes en los adipocitos (células del tejido graso). 6. Membrana celular: Componente indispensable de las células cuya función principal es la de crear una barrera entre el medio interno y el medio externo. Típicamente está compuesta por una bicapa lipídica con un arreglo de mosaico fluido, aunque también posee carbohidratos, proteínas y canales. Estos componentes le permiten llevar a cabo un intercambio de iones, además de algunos metabolitos y productos celulares, que permiten generar un equilibrio en ambos lados de la membrana. 7. Lisosomas y peroxisomas: Son compartimentos subcelulares donde se digieren algunos nutrientes que han llegado hasta la célula. En los macrófagos (células del sistema inmune que 'se comen a las bacterias') reciben el nombre de fagosomas. (Gr. fagos, comer). Los peroxisomas además, son los organelos encargados de degradar ácidos grasos de cadena muy larga en la célula animal, mientras que el mismo papel lo desempeñan los glioxisomas en la célula vegetal. 4

5 8. Citoesqueleto. Red de proteínas que brinda soporte a la célula y que participa activamente durante la mitosis y el transporte de vesículas. Está compuesta por microfilamentos de actina, filamentos intermedios y microtúbulos. Forma estructuras que ayudan al movimiento de la célula, como los lamelipodios, flagelos y cilios. III. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Para que su estudio sea más fácil, los biólogos han creado sistemas de clasificación de la vida, en donde los organismos se agrupan de acuerdo con sus características comunes. Al principio las observaciones eran puramente macroscópicas, pero con el paso del tiempo se han incorporado técnicas de biología molecular que han permitido una mejor clasificación. la taxonomía. La rama de la biología que se encarga de nombrar y clasificar a los seres vivos es El sistema de referencia actual 1 es una combinación de los modelos que propusieron Carolus Linnaeus en el siglo XVIII y Carl Woese, en Se propone que el nivel más básico de clasificación de la vida es un dominio (a veces conocido como 'súper-reino' o imperio), y se distinguen tres: 1. Archaea: agrupa organismos procariontes extremófilos con marcadores genéticos únicos y diferentes a los del dominio Bacteria. 1 Debido a los descubrimientos recientes de algunos virus más grandes que las bacterias, se han hecho otras propuestas que involucran distintos taxones, pero actualmente no son universalmente reconocidas. 5

6 2. Bacteria: agrupa al resto de los organismos procariontes. Casi todas las bacterias que son patógenas para los humanos pertenecen a este dominio. 3. Eukarya: incluye a todos los organismos eucariontes (plantas, hongos, animales y algunos parásitos) El siguiente taxón es el de los reinos. Clásicamente se distinguen cinco: Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. Los siguientes niveles de organización son Phylum, Clase, Orden, Familia, Género y Especie. Para los humanos, la clasificación sería la siguiente: 1. Dominio: Eukarya. 2. Reino: Animalia 3. Phylum: Chordata 4. Clase: Mammalia 5. Orden: Primates 6. Familia: Hominidae. 7. Género: Homo 8. Especie: Sapiens Una forma útil de recordarlos es con el siguiente mnemónico: "King Phillip Came Over For Great Sex" En textos científicos, generalmente se nombra a los organismos haciendo referencia sólo a su género y especie. Las reglas de estilo dictan que deberá ser escrito en letras itálicas o subrayadas, escribiendo la primera letra del género con una letra mayúscula y la especie exclusivamente con letras minúsculas. Es posible abreviar el género al escribir sólo la primera letra y después indicar la especie. Ejemplo: La Escherichia coli es un bacilo Gram negativo que, con mucha frecuencia, ocasiona enfermedades gastrointestinales. Aunque goza de mala fama, la E. 6

7 coli es un anaerobio facultativo que, en muchas ocasiones, no hace nada sino ayudar a los organismos endotérmicos. Por ejemplo, en los humanos, la Escherichia coli tiene un papel muy importante en la producción de vitamina K: pobre E. coli incomprendida! Bibliografía: ALBERTS, BRUCE ET AL. Essential Cell Biology, 3rd Ed. Nueva York, Garland Science, 2009 KOSHLAND, DANIEL E. "The seven pillars of life", Science Magazine, Vol. 295 no pp DOI: /science de Marzo de < YONG, ED. "Giant viruses open Pandora's box", Nature, doi: /nature de Julio de < > 7