1. Haz una clasificación cuantitativa de los bioelementos.
2. Haz una relación de las propiedades de la molécula de agua.
3. Observa la siguiente tabla de contenido en agua en diferentes órganos del ser humano, y trata de razonar el sentido biológico de dicha distribución:
cerebro 86 %
sangre 79 %
músculos 75 %
hígado 70 %
cartílagos 55 %
huesos 22 %
dientes 10 %
4. Relaciona mediante flechas los siguientes elementos minerales con el papel que realizan:
Hierro Se deposita en los huesos
Flúor Componente de la molécula de hemoglobina
Fósforo Se localiza en dientes y huesos
Calcio Necesario para el tiroides
Yodo Componente del ADN
5. Relaciona mediante flechas los siguientes lípidos con el grupo al que pertenecen:
fosfoglicérido colesterol
terpeno ácido oléico
esteroide cerebrósido
esfingolípido tripalmitina
triglicérido lecitina
ácido graso vitamina A
6. Qué nucleótidos forman el ADN y cuáles el ARN ?.
Nada en Biología tiene sentido si no es a la luz de la Evolución.
martes, 31 de agosto de 2010
domingo, 29 de agosto de 2010
COMPOSICION DE LOS SERES VIVOS
La materia viva está formada por una serie de elementos químicos (átomos) que están en distintas proporciones. Los elementos que ocupan cerca del 98% de todo el organismo son el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Alrededor del 2% está representado por el calcio (Ca), sodio (Na), Cloro (Cl), potasio (K) y magnesio (Mg). En una proporción menor al 0,1% están el hierro (Fe), yodo (I), zinc (Zn) y cobre (Cu), entre otros. La unión de dos o más de los elementos químicos señalados da lugar a la formación de moléculas llamadas “compuestos químicos”. Estos compuestos químicos que forman la materia viva se clasifican en inorgánicos y en orgánicos. Los componentes inorgánicos son sustancias simples de estructura sencilla, formadas por moléculas pequeñas (bajo peso molecular), presentes en la materia viva y no viva. Por lo general no llevan carbono en sus moléculas, con algunas excepciones como en el caso del dióxido de carbono. Son ejemplos el agua, el dióxido de carbono y las sales minerales, entre otros.
Los componentes orgánicos tienen una estructura más compleja, llevan carbono en su composición y son macromoléculas de alto peso molecular. Están presentes en la materia viva y forman cadenas constituidas por enlaces de carbono muy estables. Son ejemplos de compuestos orgánicos los hidratos de carbono (azúcares), los lípidos (grasas), las proteínas y los ácidos nucleicos (ADN y ARN).
Todos los organismos están constituidos por una combinación ordenada de compuestos inorgánicos y orgánicos. De esa forma, las micromoléculas y las macromoléculas ejercen todos los procesos esenciales para la vida. El número de compuestos orgánicos es mucho mayor que el de los inorgánicos.
COMPUESTOS INORGÁNICOS:AGUA
Es la sustancia más abundante de los seres vivos. Representa alrededor del 70-80% del peso corporal. Está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. La fórmula química es H2O. El agua posee un gran poder disolvente, por lo que la gran mayoría de las reacciones químicas que suceden en el organismo se producen en medios acuosos. El agua posee muchas funciones.
- Permite que se realicen todas las reacciones químicas esenciales para la vida.
- Regula la temperatura del organismo (sudoración).
- Al tener una importante proporción en el plasma sanguíneo, el agua actúa como transporte de oxígeno y nutrientes hacia las células y en la eliminación de dióxido de carbono y de desechos celulares hacia el exterior del organismo.
- El agua cumple una importante función estructural, dando forma y volumen a las células.
Balance hídrico diario en humanos
SALES MINERALES
Son compuestos químicos formados por la unión de un hidróxido con un ácido. El sodio, el calcio y el hierro son algunos de los elementos que el organismo incorpora en forma de sales minerales, por ejemplo el cloruro de sodio (NaCl) y el cloruro de calcio (CaCl2). El calcio es un componente fundamental de los huesos y dientes. El hierro es parte de la molécula de hemoglobina de los glóbulos rojos, encargada de transportar el oxígeno en la sangre.
En los seres vivos, las sales minerales están en forma sólida (huesos), disueltas (disociadas en aniones y cationes) y asociadas a componentes orgánicos. Sus funciones son:
- Formar estructuras duras y resistentes.
- Regular el equilibrio osmótico de las células.
COMPUESTOS ORGÁNICOS
Los compuestos orgánicos presentes en los organismos se clasifican en cuatro grupos: hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
HIDRATOS DE CARBONO
También llamados carbohidratos, azúcares o glúcidos, estas sustancias contienen tres clases de átomos: carbono, hidrógeno y oxígeno (CHO). La función más importante de los hidratos de carbono es el aporte de energía. Según la cantidad de moléculas que posean, los hidratos de carbono se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
Monosacáridos
Formados por una sola molécula que tiene 5 ó 6 carbonos. Los monosacáridos son los hidratos de carbono más sencillos, cuya fórmula simplificada es C6H12O6. Son hidrosolubles (se disuelven en agua) y de sabor dulce. Ejemplos: glucosa, galactosa, fructosa, ribosa y desoxirribosa.
Disacáridos
La combinación de dos moléculas de monosacáridos con separación de una molécula de agua da origen a los disacáridos, cuya fórmula química abreviada es C12H22O11.
Los disacáridos también son hidrosolubles y de sabor dulce. Son ejemplos la sacarosa o azúcar común, formada por la unión de una molécula de glucosa con una de fructosa, la lactosa o azúcar de la leche, producto de la unión de una molécula de glucosa con otra de galactosa, y la maltosa o azúcar de malta, que se forma con dos moléculas de glucosa.
Polisacáridos: Se forman a partir de la unión de varias moléculas de monosacáridos. Son insolubles en agua y no tienen sabor. Como ejemplos de polisacáridos están el almidón, la celulosa y el glucógeno, entre otros. El almidón se forma por la unión de una gran cantidad de moléculas de glucosa. Se acumula en los organismos vegetales y son una importante reserva de energía en esos organismos. Las semillas contienen abundancia en almidón. La celulosa está presente en la pared de las células vegetales, siendo su función darle sostén a las plantas. El algodón y el papel están formados de celulosa más o menos pura. El glucógeno es un polisacárido de los animales y, como el almidón y la celulosa, se forma a partir de la unión de un gran número de moléculas de glucosa.
Los polisacáridos y disacáridos tienen la propiedad de transformarse en monosacáridos cuando se les hierve en agua acidulada, porque los ácidos diluidos los hidratan, es decir, les hacen recuperar el agua que perdieron al formarse.
LÍPIDOS
Igual que los hidratos de carbono, los lípidos son moléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno (CHO), aunque distribuidas de diferente forma. Son insolubles en agua, solubles en alcohol y cloroformo y untuosos al tacto. Se dividen en grasas (sólidas a temperatura ambiente) y en aceites (líquidos a temperatura ambiente). Tanto las grasas como los aceites son triglicéridos, formados por tres moléculas de ácidos grasos y una molécula de glicerol. Algunos ácidos grasos poseen una o más uniones dobles entre los átomos de carbono de la cadena (C=C) denominándose insaturados. Esto hace que las moléculas no puedan compactarse, con lo cual tienden a ser líquidas a temperatura ambiente. Son ejemplos el ácido oleico (un enlace doble) y el ácido linoleico (dos enlaces dobles). Por el contrario, los ácidos grasos saturados (ácido palmítico y ácido esteárico) no tienen doble enlace, por lo que sus cadenas están saturadas con átomos de hidrógeno. Las grasas de los animales se caracterizan por tener ácidos grasos saturados que permanecen empaquetados apretadamente y sólidas a temperatura ambiente.
Los lípidos cumplen varias funciones dentro del organismo, a saber:
Estructural: forman parte de las membranas celulares.
Reserva de energía: las semillas de los vegetales poseen lípidos. Cuando germinan, las nuevas plantas pueden crecer lo suficiente hasta autoabastecerse.
Protectora: los lípidos son excelentes aislantes térmicos, ya que la capa subcutánea de los animales ayuda a mantener la temperatura del cuerpo. Además, las grasas protegen contra los golpes.
Repelentes del agua: los animales secretan aceites sobre la superficie de la piel, las plumas y los pelos. Por otra parte, una capa de cera cubre las hojas de los vegetales evitando que el agua se evapore. Las ceras son similares a las grasas y aceites, salvo que los ácidos grasos se unen a largas cadenas de alcoholes en lugar de unirse al glicerol. Las abejas elaboran ceras especiales para la construcción de las colmenas.
Transporte: las sales biliares ayudan a transportar las grasas desde el intestino a la sangre.
PROTEÍNAS
Son grandes moléculas orgánicas compuestas por cuatro átomos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON), aunque algunas poseen también azufre y fósforo (CHONSP). Las proteínas son insolubles en agua y de estructura compleja, ya que cada una de ellas tiene una forma directamente relacionada con su función biológica. Las proteínas están conformadas por aminoácidos. Tan solo veinte aminoácidos diferentes se combinan para formar todas las variedades de proteínas existentes. Los aminoácidos pueden ser esenciales y no esenciales. Los esenciales, presentes en la carne y en algunos vegetales, tienen que ingresar con la dieta porque el organismo no los produce. Los aminoácidos no esenciales, en cambio, son elaborados por el organismo y también están en los alimentos.
Las funciones que tienen las proteínas en el organismo son:
Estructural: la queratina está presente en los pelos, lana, plumas, piel, uñas y cuernos.
Hormonal: la insulina es una proteína que controla la glucosa presente en la sangre.
Inmunológica: las globulinas dan lugar a la formación de anticuerpos llamados inmunoglobulinas.
Transporte: la hemoglobina es una proteína que transporta oxígeno y dióxido de carbono en la sangre.
Enzimática: las enzimas son proteínas cuya función es acelerar una reacción química.
ÁCIDOS NUCLEICOS
El ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN) son ácidos nucleicos. El ADN es una enorme molécula (macromolécula) que se transmite de una generación a otra. Los genes, fragmentos de ADN, tienen instrucciones que determinan las características de un organismo, ya que posee toda la información genética y la transmite a la descendencia.
El ARN es una macromolécula parecida al ADN que actúa como intermediaria al traducir las instrucciones presentes en los genes para la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos son polímeros, cuyos monómeros son los llamados nucleótidos.
En las células eucariotas de animales y plantas superiores, el ARN se encuentra mayormente en el citoplasma y algo en el núcleo. La macromolécula de ARN forma una cadena simple. En cambio, el ADN está únicamente dentro del núcleo de la célula y posee dos cadenas, paralelas y enrolladas en espiral.
En síntesis, el ADN es una larga macromolécula que se forma a partir de unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido, a su vez, se forma a partir de fosfato, de un azúcar y de una base nitrogenada. Es decir, todo el ADN está formado por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo (CHONP). Al unirse, los nucleótidos forman moléculas de ADN. El ARN también está formado por los cinco átomos mencionados.
Los componentes orgánicos tienen una estructura más compleja, llevan carbono en su composición y son macromoléculas de alto peso molecular. Están presentes en la materia viva y forman cadenas constituidas por enlaces de carbono muy estables. Son ejemplos de compuestos orgánicos los hidratos de carbono (azúcares), los lípidos (grasas), las proteínas y los ácidos nucleicos (ADN y ARN).
Todos los organismos están constituidos por una combinación ordenada de compuestos inorgánicos y orgánicos. De esa forma, las micromoléculas y las macromoléculas ejercen todos los procesos esenciales para la vida. El número de compuestos orgánicos es mucho mayor que el de los inorgánicos.
COMPUESTOS INORGÁNICOS:AGUA
Es la sustancia más abundante de los seres vivos. Representa alrededor del 70-80% del peso corporal. Está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. La fórmula química es H2O. El agua posee un gran poder disolvente, por lo que la gran mayoría de las reacciones químicas que suceden en el organismo se producen en medios acuosos. El agua posee muchas funciones.
- Permite que se realicen todas las reacciones químicas esenciales para la vida.
- Regula la temperatura del organismo (sudoración).
- Al tener una importante proporción en el plasma sanguíneo, el agua actúa como transporte de oxígeno y nutrientes hacia las células y en la eliminación de dióxido de carbono y de desechos celulares hacia el exterior del organismo.
- El agua cumple una importante función estructural, dando forma y volumen a las células.
Balance hídrico diario en humanos
SALES MINERALES
Son compuestos químicos formados por la unión de un hidróxido con un ácido. El sodio, el calcio y el hierro son algunos de los elementos que el organismo incorpora en forma de sales minerales, por ejemplo el cloruro de sodio (NaCl) y el cloruro de calcio (CaCl2). El calcio es un componente fundamental de los huesos y dientes. El hierro es parte de la molécula de hemoglobina de los glóbulos rojos, encargada de transportar el oxígeno en la sangre.
En los seres vivos, las sales minerales están en forma sólida (huesos), disueltas (disociadas en aniones y cationes) y asociadas a componentes orgánicos. Sus funciones son:
- Formar estructuras duras y resistentes.
- Regular el equilibrio osmótico de las células.
COMPUESTOS ORGÁNICOS
Los compuestos orgánicos presentes en los organismos se clasifican en cuatro grupos: hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
HIDRATOS DE CARBONO
También llamados carbohidratos, azúcares o glúcidos, estas sustancias contienen tres clases de átomos: carbono, hidrógeno y oxígeno (CHO). La función más importante de los hidratos de carbono es el aporte de energía. Según la cantidad de moléculas que posean, los hidratos de carbono se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
Monosacáridos
Formados por una sola molécula que tiene 5 ó 6 carbonos. Los monosacáridos son los hidratos de carbono más sencillos, cuya fórmula simplificada es C6H12O6. Son hidrosolubles (se disuelven en agua) y de sabor dulce. Ejemplos: glucosa, galactosa, fructosa, ribosa y desoxirribosa.
Disacáridos
La combinación de dos moléculas de monosacáridos con separación de una molécula de agua da origen a los disacáridos, cuya fórmula química abreviada es C12H22O11.
Los disacáridos también son hidrosolubles y de sabor dulce. Son ejemplos la sacarosa o azúcar común, formada por la unión de una molécula de glucosa con una de fructosa, la lactosa o azúcar de la leche, producto de la unión de una molécula de glucosa con otra de galactosa, y la maltosa o azúcar de malta, que se forma con dos moléculas de glucosa.
Polisacáridos: Se forman a partir de la unión de varias moléculas de monosacáridos. Son insolubles en agua y no tienen sabor. Como ejemplos de polisacáridos están el almidón, la celulosa y el glucógeno, entre otros. El almidón se forma por la unión de una gran cantidad de moléculas de glucosa. Se acumula en los organismos vegetales y son una importante reserva de energía en esos organismos. Las semillas contienen abundancia en almidón. La celulosa está presente en la pared de las células vegetales, siendo su función darle sostén a las plantas. El algodón y el papel están formados de celulosa más o menos pura. El glucógeno es un polisacárido de los animales y, como el almidón y la celulosa, se forma a partir de la unión de un gran número de moléculas de glucosa.
Los polisacáridos y disacáridos tienen la propiedad de transformarse en monosacáridos cuando se les hierve en agua acidulada, porque los ácidos diluidos los hidratan, es decir, les hacen recuperar el agua que perdieron al formarse.
LÍPIDOS
Igual que los hidratos de carbono, los lípidos son moléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno (CHO), aunque distribuidas de diferente forma. Son insolubles en agua, solubles en alcohol y cloroformo y untuosos al tacto. Se dividen en grasas (sólidas a temperatura ambiente) y en aceites (líquidos a temperatura ambiente). Tanto las grasas como los aceites son triglicéridos, formados por tres moléculas de ácidos grasos y una molécula de glicerol. Algunos ácidos grasos poseen una o más uniones dobles entre los átomos de carbono de la cadena (C=C) denominándose insaturados. Esto hace que las moléculas no puedan compactarse, con lo cual tienden a ser líquidas a temperatura ambiente. Son ejemplos el ácido oleico (un enlace doble) y el ácido linoleico (dos enlaces dobles). Por el contrario, los ácidos grasos saturados (ácido palmítico y ácido esteárico) no tienen doble enlace, por lo que sus cadenas están saturadas con átomos de hidrógeno. Las grasas de los animales se caracterizan por tener ácidos grasos saturados que permanecen empaquetados apretadamente y sólidas a temperatura ambiente.
Los lípidos cumplen varias funciones dentro del organismo, a saber:
Estructural: forman parte de las membranas celulares.
Reserva de energía: las semillas de los vegetales poseen lípidos. Cuando germinan, las nuevas plantas pueden crecer lo suficiente hasta autoabastecerse.
Protectora: los lípidos son excelentes aislantes térmicos, ya que la capa subcutánea de los animales ayuda a mantener la temperatura del cuerpo. Además, las grasas protegen contra los golpes.
Repelentes del agua: los animales secretan aceites sobre la superficie de la piel, las plumas y los pelos. Por otra parte, una capa de cera cubre las hojas de los vegetales evitando que el agua se evapore. Las ceras son similares a las grasas y aceites, salvo que los ácidos grasos se unen a largas cadenas de alcoholes en lugar de unirse al glicerol. Las abejas elaboran ceras especiales para la construcción de las colmenas.
Transporte: las sales biliares ayudan a transportar las grasas desde el intestino a la sangre.
PROTEÍNAS
Son grandes moléculas orgánicas compuestas por cuatro átomos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON), aunque algunas poseen también azufre y fósforo (CHONSP). Las proteínas son insolubles en agua y de estructura compleja, ya que cada una de ellas tiene una forma directamente relacionada con su función biológica. Las proteínas están conformadas por aminoácidos. Tan solo veinte aminoácidos diferentes se combinan para formar todas las variedades de proteínas existentes. Los aminoácidos pueden ser esenciales y no esenciales. Los esenciales, presentes en la carne y en algunos vegetales, tienen que ingresar con la dieta porque el organismo no los produce. Los aminoácidos no esenciales, en cambio, son elaborados por el organismo y también están en los alimentos.
Las funciones que tienen las proteínas en el organismo son:
Estructural: la queratina está presente en los pelos, lana, plumas, piel, uñas y cuernos.
Hormonal: la insulina es una proteína que controla la glucosa presente en la sangre.
Inmunológica: las globulinas dan lugar a la formación de anticuerpos llamados inmunoglobulinas.
Transporte: la hemoglobina es una proteína que transporta oxígeno y dióxido de carbono en la sangre.
Enzimática: las enzimas son proteínas cuya función es acelerar una reacción química.
ÁCIDOS NUCLEICOS
El ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN) son ácidos nucleicos. El ADN es una enorme molécula (macromolécula) que se transmite de una generación a otra. Los genes, fragmentos de ADN, tienen instrucciones que determinan las características de un organismo, ya que posee toda la información genética y la transmite a la descendencia.
El ARN es una macromolécula parecida al ADN que actúa como intermediaria al traducir las instrucciones presentes en los genes para la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos son polímeros, cuyos monómeros son los llamados nucleótidos.
En las células eucariotas de animales y plantas superiores, el ARN se encuentra mayormente en el citoplasma y algo en el núcleo. La macromolécula de ARN forma una cadena simple. En cambio, el ADN está únicamente dentro del núcleo de la célula y posee dos cadenas, paralelas y enrolladas en espiral.
En síntesis, el ADN es una larga macromolécula que se forma a partir de unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido, a su vez, se forma a partir de fosfato, de un azúcar y de una base nitrogenada. Es decir, todo el ADN está formado por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo (CHONP). Al unirse, los nucleótidos forman moléculas de ADN. El ARN también está formado por los cinco átomos mencionados.
COMPOSICION QUIMICA DE LOS SERES VIVOS
Todas las moléculas orgánicas como los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los nucleótidos contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo. El agua, una molécula inorgánica, contiene hidrógeno y oxígeno.
En la Tierra existen unos 92 elementos. Los elementos son sustancias que no pueden ser desintegradas en otras sustancias por medios químicos ordinarios. Un elemento está constituido por átomos. Desde hace largo tiempo, los científicos tratan de entender cómo es un átomo. Se han propuesto diversos modelos que intentan representar la estructura del átomo. Los átomos de cada elemento diferente tienen en sus núcleos un número característico de partículas cargadas positivamente, llamadas protones. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno, el más liviano de los elementos, tiene un protón en su núcleo; el número de protones en el núcleo de un átomo cualquiera recibe el nombre de número atómico. Por lo tanto, el número atómico del hidrógeno es 1 y el del carbono, que cuenta con seis protones, es 6. Fuera del núcleo de un átomo hay partículas cargadas negativamente, los electrones, que son atraídos por la carga positiva de los protones. El número de electrones en un átomo iguala al número de protones en su núcleo. Los electrones determinan las propiedades químicas de los átomos y las reacciones químicas implican cambios en el número y el estado energético de estos electrones. Los átomos también contienen neutrones, que son partículas sin carga de aproximadamente el mismo peso que los protones. También se encuentran en el núcleo del átomo, donde parecen tener un efecto estabilizador. El peso atómico de un elemento es aproximadamente igual a la suma del número de protones y el número de neutrones del núcleo de sus átomos. El peso atómico del carbono es, por convención, igual a 12, mientras que el del hidrógeno, que no contiene neutrones, es ligeramente mayor que 1. Los electrones son tan livianos, en comparación con los protones y los neutrones, que su peso habitualmente no se considera. Cuando nos pesamos, sólo unos 30 gramos del peso total está integrado por electrones.
Las moléculas pueden ser orgánicas –aquellas que contienen carbono– o inorgánicas, como el H2O o el O2.Una sola célula bacteriana contiene aproximadamente cinco mil clases diferentes de moléculas y una célula vegetal o animal tiene alrededor del doble. Estas miles de moléculas, sin embargo, están compuestas de relativamente pocos elementos (CHNOPS). De modo similar, relativamente pocos tipos de moléculas desempeñan los principales papeles en los sistemas vivos. En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad. Estos cuatro tipos son los carbohidratos (compuestos de azúcares), lípidos (moléculas no polares, muchas de las cuales contienen ácidos grasos), proteínas (compuestas de aminoácidos) y nucleótidos (moléculas complejas que desempeñan papeles centrales en los intercambios energéticos y que también pueden combinarse para formar moléculas muy grandes, conocidas como ácidos nucleicos). Se ha dicho que sólo se necesita ser capaz de reconocer unas 30 moléculas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte, los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos.
Las macromoléculas son moléculas constituidas por varias moléculas que pueden ser similares entre sí o no. Los polisacáridos, por ejemplo, están constituidos por monosacáridos unidos en cadenas largas. Algunos de ellos son formas de almacenamiento del azúcar, mientras que otros, como la celulosa, son un material estructural importante de las plantas. Los lípidos son moléculas orgánicas hidrófobas que, al igual que los carbohidratos, desempeñan papeles importantes en el almacenamiento de energía y como componentes estructurales. Los compuestos de este grupo incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, las ceras y el colesterol y otros esteroides. Las grasas son los principales lípidos almacenadores de energía. Los fosfolípidos son los principales componentes estructurales de las membranas celulares. Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. En las proteínas, los aminoácidos se organizan en polipéptidos y las cadenas polipeptídicas se ordenan en un nuevo nivel de organización: la estructura terciaria o cuaternaria de la molécula de proteína completa. Solamente en este nivel de organización emergen las propiedades complejas de las proteínas y sólo entonces la molécula puede asumir su función. Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (DNA) y ribonucleico (RNA), que transmiten y traducen la información genética.
En la Tierra existen unos 92 elementos. Los elementos son sustancias que no pueden ser desintegradas en otras sustancias por medios químicos ordinarios. Un elemento está constituido por átomos. Desde hace largo tiempo, los científicos tratan de entender cómo es un átomo. Se han propuesto diversos modelos que intentan representar la estructura del átomo. Los átomos de cada elemento diferente tienen en sus núcleos un número característico de partículas cargadas positivamente, llamadas protones. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno, el más liviano de los elementos, tiene un protón en su núcleo; el número de protones en el núcleo de un átomo cualquiera recibe el nombre de número atómico. Por lo tanto, el número atómico del hidrógeno es 1 y el del carbono, que cuenta con seis protones, es 6. Fuera del núcleo de un átomo hay partículas cargadas negativamente, los electrones, que son atraídos por la carga positiva de los protones. El número de electrones en un átomo iguala al número de protones en su núcleo. Los electrones determinan las propiedades químicas de los átomos y las reacciones químicas implican cambios en el número y el estado energético de estos electrones. Los átomos también contienen neutrones, que son partículas sin carga de aproximadamente el mismo peso que los protones. También se encuentran en el núcleo del átomo, donde parecen tener un efecto estabilizador. El peso atómico de un elemento es aproximadamente igual a la suma del número de protones y el número de neutrones del núcleo de sus átomos. El peso atómico del carbono es, por convención, igual a 12, mientras que el del hidrógeno, que no contiene neutrones, es ligeramente mayor que 1. Los electrones son tan livianos, en comparación con los protones y los neutrones, que su peso habitualmente no se considera. Cuando nos pesamos, sólo unos 30 gramos del peso total está integrado por electrones.
Las moléculas pueden ser orgánicas –aquellas que contienen carbono– o inorgánicas, como el H2O o el O2.Una sola célula bacteriana contiene aproximadamente cinco mil clases diferentes de moléculas y una célula vegetal o animal tiene alrededor del doble. Estas miles de moléculas, sin embargo, están compuestas de relativamente pocos elementos (CHNOPS). De modo similar, relativamente pocos tipos de moléculas desempeñan los principales papeles en los sistemas vivos. En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad. Estos cuatro tipos son los carbohidratos (compuestos de azúcares), lípidos (moléculas no polares, muchas de las cuales contienen ácidos grasos), proteínas (compuestas de aminoácidos) y nucleótidos (moléculas complejas que desempeñan papeles centrales en los intercambios energéticos y que también pueden combinarse para formar moléculas muy grandes, conocidas como ácidos nucleicos). Se ha dicho que sólo se necesita ser capaz de reconocer unas 30 moléculas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte, los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos.
Las macromoléculas son moléculas constituidas por varias moléculas que pueden ser similares entre sí o no. Los polisacáridos, por ejemplo, están constituidos por monosacáridos unidos en cadenas largas. Algunos de ellos son formas de almacenamiento del azúcar, mientras que otros, como la celulosa, son un material estructural importante de las plantas. Los lípidos son moléculas orgánicas hidrófobas que, al igual que los carbohidratos, desempeñan papeles importantes en el almacenamiento de energía y como componentes estructurales. Los compuestos de este grupo incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, las ceras y el colesterol y otros esteroides. Las grasas son los principales lípidos almacenadores de energía. Los fosfolípidos son los principales componentes estructurales de las membranas celulares. Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. En las proteínas, los aminoácidos se organizan en polipéptidos y las cadenas polipeptídicas se ordenan en un nuevo nivel de organización: la estructura terciaria o cuaternaria de la molécula de proteína completa. Solamente en este nivel de organización emergen las propiedades complejas de las proteínas y sólo entonces la molécula puede asumir su función. Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (DNA) y ribonucleico (RNA), que transmiten y traducen la información genética.
domingo, 22 de agosto de 2010
EL MÉTODO CIENTÍFICO
Se entiende por método científico al proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que puedan explicar los fenómenos físicos que suceden en el mundo. De esa manera, y gracias al método científico, es posible obtener aplicaciones útiles al hombre. En general, son prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de proceder, con el fin de exponer y confirmar sus teorías. Es requerimiento fundamental del método científico, que todas las hipótesis y teorías deben ser probadas mediante la observación del mundo natural, restándose importancia tanto al raciocinio como a la intuición. Según algunos investigadores, el método científico es el modo de llegar a elaborar teorías, entendiendo éstas como configuración de leyes. Todo experimento debe ser reproducible, es decir, debe estar planteado y descrito de forma que pueda repetirlo cualquier experimentador que disponga del material adecuado. Según el filósofo Francis Bacon, el método científico consta de los siguientes pasos.
1- OBSERVACIÓN
La observación consiste en el estudio de un fenómeno que se produce en sus condiciones naturales. En el método científico, la observación debe ser cuidadosa, exhaustiva y exacta.
Consiste en la medida y registro de los hechos observables a través de instrumentos científicos. Además, estas observaciones deben ser realizadas profesionalmente, sin la influencia de opiniones o emociones. Tener en cuenta que observar es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad. A partir de la observación surge el planteamiento del problema que se va a estudiar, lo que lleva a emitir alguna hipótesis o suposición provisional de la que se intenta extraer una consecuencia.
La observación es una de las manifestaciones, junto con la experimentación, del método científico o verificación empírica. Ambas son complementarias, aunque hay ciencias basadas solo en la observación, tal el caso de la astronomía, pues el objeto de sus estudios no puede ser llevado a cabo en un laboratorio. Ciencia es una palabra que deriva del latín scientia, que significa conocer.
2- HIPÓTESIS
Una hipótesis puede definirse como una solución provisional (tentativa) para un problema dado. El nivel de verdad que se le asigne a tal hipótesis dependerá de la medida en que los datos empíricos recogidos apoyen lo afirmado en la hipótesis. Esto es lo que se conoce como proceso de validación de la hipótesis.
3- EXPERIMENTACIÓN
Es el método común de las ciencias y las tecnologías basado en probar la hipótesis. Consiste en el estudio de un fenómeno, reproducido generalmente en un laboratorio, en las condiciones particulares de estudio que interesan, eliminando o introduciendo aquellas variables que puedan influir en él. Los resultados de un experimento pueden describirse mediante tablas, gráficos y ecuaciones de manera que puedan ser analizados con facilidad y permitan así encontrar relaciones entre ellos que confirmen o no las hipótesis emitidas. De todos los pasos en el método científico, el que verdaderamente separa la ciencia de otras disciplinas es el proceso de experimentación. Para comprobar o refutar una hipótesis, el científico diseñará un experimento para probar esa hipótesis.
4- CONCLUSIONES
Son proposiciones a las que se llega a través de argumentos válidos que parten de una hipótesis. Las conclusiones dan lugar a la formulación de tesis o teorías científicas. La tesis es una proposición que se da por verdadera. La teoría científica constituye una explicación o descripción de un conjunto de observaciones o experimentos. Está basada en hipótesis o supuestos verificados por grupos de investigadores, y en general abarca varias leyes comprobadas. Los científicos emplean el método científico como una forma planificada de trabajar. Sus logros son acumulativos y han llevado a la humanidad al momento cultural actual.
http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/el-metodo-cientifico-2-parte.html
1- OBSERVACIÓN
La observación consiste en el estudio de un fenómeno que se produce en sus condiciones naturales. En el método científico, la observación debe ser cuidadosa, exhaustiva y exacta.
Consiste en la medida y registro de los hechos observables a través de instrumentos científicos. Además, estas observaciones deben ser realizadas profesionalmente, sin la influencia de opiniones o emociones. Tener en cuenta que observar es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad. A partir de la observación surge el planteamiento del problema que se va a estudiar, lo que lleva a emitir alguna hipótesis o suposición provisional de la que se intenta extraer una consecuencia.
La observación es una de las manifestaciones, junto con la experimentación, del método científico o verificación empírica. Ambas son complementarias, aunque hay ciencias basadas solo en la observación, tal el caso de la astronomía, pues el objeto de sus estudios no puede ser llevado a cabo en un laboratorio. Ciencia es una palabra que deriva del latín scientia, que significa conocer.
2- HIPÓTESIS
Una hipótesis puede definirse como una solución provisional (tentativa) para un problema dado. El nivel de verdad que se le asigne a tal hipótesis dependerá de la medida en que los datos empíricos recogidos apoyen lo afirmado en la hipótesis. Esto es lo que se conoce como proceso de validación de la hipótesis.
3- EXPERIMENTACIÓN
Es el método común de las ciencias y las tecnologías basado en probar la hipótesis. Consiste en el estudio de un fenómeno, reproducido generalmente en un laboratorio, en las condiciones particulares de estudio que interesan, eliminando o introduciendo aquellas variables que puedan influir en él. Los resultados de un experimento pueden describirse mediante tablas, gráficos y ecuaciones de manera que puedan ser analizados con facilidad y permitan así encontrar relaciones entre ellos que confirmen o no las hipótesis emitidas. De todos los pasos en el método científico, el que verdaderamente separa la ciencia de otras disciplinas es el proceso de experimentación. Para comprobar o refutar una hipótesis, el científico diseñará un experimento para probar esa hipótesis.
4- CONCLUSIONES
Son proposiciones a las que se llega a través de argumentos válidos que parten de una hipótesis. Las conclusiones dan lugar a la formulación de tesis o teorías científicas. La tesis es una proposición que se da por verdadera. La teoría científica constituye una explicación o descripción de un conjunto de observaciones o experimentos. Está basada en hipótesis o supuestos verificados por grupos de investigadores, y en general abarca varias leyes comprobadas. Los científicos emplean el método científico como una forma planificada de trabajar. Sus logros son acumulativos y han llevado a la humanidad al momento cultural actual.
http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/el-metodo-cientifico-2-parte.html
INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA
La Biología es una disciplina que pertenece a las Ciencias Naturales. Su principal objetivo es el estudio del origen, de la evolución y de las propiedades que poseen todos los seres vivientes. La palabra biología deriva del griego y significa “estudio de la vida” (bios, vida y logos, estudio o tratado).
Ciencia es el conjunto de conocimientos obtenidos a través de la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales. La Biología es una ciencia que incluye diversas disciplinas que en ocasiones se tratan de manera independiente. La biología molecular y la bioquímica estudian la vida a partir de las moléculas, mientras que la biología celular o citología lo hacen a partir de las células. La anatomía, la histología y la fisiología realizan el estudio desde un aspecto pluricelular. Es por ello que la Biología debe considerarse como un conjunto de ciencias, puesto que los seres vivos pueden ser estudiados a partir de diferentes enfoques. Ese conjunto de ciencias forma parte de las Ciencias Biológicas, donde se incluyen la morfología, la fisiología, la microbiología, la genética, la patología, la taxonomía y muchas disciplinas más que se detallan a continuación.
MORFOLOGÍA
Es el estudio de las formas, de la constitución de los seres vivientes. La morfología se subdivide en Anatomía, Histología y Embriología.
-Anatomía: trata sobre la estructura macroscópica de los organismos, su ubicación y la relación entre los distintos órganos que forman parte del ser vivo, sea animal o vegetal. Por lo tanto, debe considerarse una Anatomía Animal, que estudia las características que tienen los órganos como músculos, huesos, estómago, corazón, órganos reproductores, etc., y una Anatomía Vegetal, que describe la estructura de las distintas partes de las plantas.
-Histología: es el estudio de los tejidos. Se considera como una anatomía microscópica, ya que el conjunto de células que cumple funciones similares puede visualizarse a través de microscopios. Debe considerarse la Histología Animal y la Histología Vegetal, según sea el organismo en estudio.
-Embriología: en una rama de las Ciencias Biológicas que trata sobre el desarrollo de los seres vivos desde la fecundación hasta alcanzar la etapa adulta. Tras la fecundación se forma el huevo o cigoto, en cuyo interior se va formando el embrión del nuevo ser (etapa embrionaria). Una vez que se formaron los principales órganos y estructuras se llega a la etapa fetal, donde el feto continúa su desarrollo hasta el nacimiento. La Embriología se relaciona con la Anatomía y la Histología.
FISIOLOGÍA
Rama de las Ciencias Biológicas que estudia el funcionamiento de los distintos órganos y tejidos, ya sean de origen animal (Fisiología Animal) o de origen vegetal (Fisiología Vegetal).
MICROBIOLOGÍA
Es el estudio de los microorganismos. Se divide en varias subdisciplinas donde sobresalen la Bacteriología, que estudia las bacterias, la Micología o estudio de los hongos, la Virología, que trata sobre los virus y la Ficología, rama que se encarga del estudio de las algas, donde muchas especies son unicelulares, entre ellas las cianobacterias o algas verde azuladas.
PATOLOGÍA
Corresponde al tratado sobre las distintas enfermedades de plantas y animales.
BIOQUÍMICA
Es una Ciencia Biológica que estudia los componentes químicos de los organismos, como los hidratos de carbono, las grasas, las proteínas, los ácidos nucleicos y demás moléculas intracelulares. La Bioquímica trata todos aquellos fenómenos químicos esenciales para la vida.
GENÉTICA
Es una división de las Ciencias Biológicas que estudia la forma en que los factores hereditarios se transmiten de una generación a otra, como así también el modo en que se controlan dichos procesos.
ECOLOGÍA
Es el estudio de los ecosistemas, de la relación existente entre los seres vivos y el ambiente en el que se encuentran.
BOTÁNICA
Rama de las Ciencias Biológicas que estudia los vegetales.
ZOOLOGÍA
Es el tratado sobre los animales.
PALEONTOLOGÍA
Es el estudio de los seres extinguidos.
TAXONOMÍA
Se encarga de la clasificación de todos los seres vivos que existen en el planeta.
Cabe señalar que las disciplinas antes nombradas son algunas de todas las ciencias biológicas existentes. La Citología es la rama que estudia las células, la Etología el comportamiento, la Parasitología trata sobre los parásitos de plantas y animales y la Entomología estudia los insectos. No puede dejar de mencionarse a la nutrición y la reproducción de los organismos animales y vegetales, procesos de suma importancia para los seres vivos cuyo estudio también está dentro de las Ciencias Biológicas. Por último la Biofísica, que se encarga de estudiar la Biología con métodos y principios propios de la Física, tiene por función encontrar leyes y conceptos que den explicación sobre el comportamiento de los sistemas biológicos, como las células y los organismos más complejos. A la fecha existen dudas en considerar a la Biofísica como parte de la Física o de la Biología.
Al principio de este trabajo se dijo que la Biología era una rama de las Ciencias Naturales. Las Ciencias Naturales están formadas por un grupo de ciencias que se ocupan del estudio de la Naturaleza, entre ellas la Biología, la Astronomía, la Física, la Química y las Ciencias de la Tierra.
Ciencia es el conjunto de conocimientos obtenidos a través de la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales. La Biología es una ciencia que incluye diversas disciplinas que en ocasiones se tratan de manera independiente. La biología molecular y la bioquímica estudian la vida a partir de las moléculas, mientras que la biología celular o citología lo hacen a partir de las células. La anatomía, la histología y la fisiología realizan el estudio desde un aspecto pluricelular. Es por ello que la Biología debe considerarse como un conjunto de ciencias, puesto que los seres vivos pueden ser estudiados a partir de diferentes enfoques. Ese conjunto de ciencias forma parte de las Ciencias Biológicas, donde se incluyen la morfología, la fisiología, la microbiología, la genética, la patología, la taxonomía y muchas disciplinas más que se detallan a continuación.
MORFOLOGÍA
Es el estudio de las formas, de la constitución de los seres vivientes. La morfología se subdivide en Anatomía, Histología y Embriología.
-Anatomía: trata sobre la estructura macroscópica de los organismos, su ubicación y la relación entre los distintos órganos que forman parte del ser vivo, sea animal o vegetal. Por lo tanto, debe considerarse una Anatomía Animal, que estudia las características que tienen los órganos como músculos, huesos, estómago, corazón, órganos reproductores, etc., y una Anatomía Vegetal, que describe la estructura de las distintas partes de las plantas.
-Histología: es el estudio de los tejidos. Se considera como una anatomía microscópica, ya que el conjunto de células que cumple funciones similares puede visualizarse a través de microscopios. Debe considerarse la Histología Animal y la Histología Vegetal, según sea el organismo en estudio.
-Embriología: en una rama de las Ciencias Biológicas que trata sobre el desarrollo de los seres vivos desde la fecundación hasta alcanzar la etapa adulta. Tras la fecundación se forma el huevo o cigoto, en cuyo interior se va formando el embrión del nuevo ser (etapa embrionaria). Una vez que se formaron los principales órganos y estructuras se llega a la etapa fetal, donde el feto continúa su desarrollo hasta el nacimiento. La Embriología se relaciona con la Anatomía y la Histología.
FISIOLOGÍA
Rama de las Ciencias Biológicas que estudia el funcionamiento de los distintos órganos y tejidos, ya sean de origen animal (Fisiología Animal) o de origen vegetal (Fisiología Vegetal).
MICROBIOLOGÍA
Es el estudio de los microorganismos. Se divide en varias subdisciplinas donde sobresalen la Bacteriología, que estudia las bacterias, la Micología o estudio de los hongos, la Virología, que trata sobre los virus y la Ficología, rama que se encarga del estudio de las algas, donde muchas especies son unicelulares, entre ellas las cianobacterias o algas verde azuladas.
PATOLOGÍA
Corresponde al tratado sobre las distintas enfermedades de plantas y animales.
BIOQUÍMICA
Es una Ciencia Biológica que estudia los componentes químicos de los organismos, como los hidratos de carbono, las grasas, las proteínas, los ácidos nucleicos y demás moléculas intracelulares. La Bioquímica trata todos aquellos fenómenos químicos esenciales para la vida.
GENÉTICA
Es una división de las Ciencias Biológicas que estudia la forma en que los factores hereditarios se transmiten de una generación a otra, como así también el modo en que se controlan dichos procesos.
ECOLOGÍA
Es el estudio de los ecosistemas, de la relación existente entre los seres vivos y el ambiente en el que se encuentran.
BOTÁNICA
Rama de las Ciencias Biológicas que estudia los vegetales.
ZOOLOGÍA
Es el tratado sobre los animales.
PALEONTOLOGÍA
Es el estudio de los seres extinguidos.
TAXONOMÍA
Se encarga de la clasificación de todos los seres vivos que existen en el planeta.
Cabe señalar que las disciplinas antes nombradas son algunas de todas las ciencias biológicas existentes. La Citología es la rama que estudia las células, la Etología el comportamiento, la Parasitología trata sobre los parásitos de plantas y animales y la Entomología estudia los insectos. No puede dejar de mencionarse a la nutrición y la reproducción de los organismos animales y vegetales, procesos de suma importancia para los seres vivos cuyo estudio también está dentro de las Ciencias Biológicas. Por último la Biofísica, que se encarga de estudiar la Biología con métodos y principios propios de la Física, tiene por función encontrar leyes y conceptos que den explicación sobre el comportamiento de los sistemas biológicos, como las células y los organismos más complejos. A la fecha existen dudas en considerar a la Biofísica como parte de la Física o de la Biología.
Al principio de este trabajo se dijo que la Biología era una rama de las Ciencias Naturales. Las Ciencias Naturales están formadas por un grupo de ciencias que se ocupan del estudio de la Naturaleza, entre ellas la Biología, la Astronomía, la Física, la Química y las Ciencias de la Tierra.
domingo, 15 de agosto de 2010
CÉLULAS EUCARIOTAS
La célula (del latín: cellula, diminutivo de “cella” = hueco) es la unidad anatómica y funcional de los seres vivientes, con capacidad para crecer, vincularse con el medio externo, reproducirse y transmitir información a su descendencia. La célula es una unidad anatómica ya que los organismos están constituidos por células, ya sea por una sola o por millones de ellas. Es una unidad funcional porque las células cumplen objetivos vitales específicos que son imprescindibles para poder sobrevivir. Las células son estructuras complejas que crecen, respiran, se alimentan, se relacionan, se reproducen y eliminan sus desechos por sí solas.
POSTULADOS DE LA TEORIA CELULAR
En 1665, Robert Hooke propuso el nombre de “célula” a los compartimientos observados con el microscopio en un trozo de corcho. Pocos años después, Anton van Leeuwenhoek pudo descubrir las características de los glóbulos rojos, de los espermatozoides y de diversos microorganismos presentes en aguas estancadas.
Theodor Schwann, en 1839, postuló el primer principio de la teoría celular, al señalar que todos los seres vivos están formados por células. Diez años más tarde, Rudolf Virchow propuso el segundo principio, al sostener que todas las células provienen de otras células. El concepto moderno de teoría celular se puede resumir en los siguientes postulados:
1-Todo ser vivo está formado por una o más células.
2- La célula es lo más pequeño que tiene vida propia, ya que todas las reacciones químicas de los organismos suceden en su interior.
3- Toda célula procede de otra célula preexistente.
4- El material hereditario se transfiere de la célula madre a las hijas.
Cada célula es un sistema abierto que intercambia materia y energía con el medio que la rodea. En una célula es posible que se realicen todas las funciones vitales, de modo que basta una sola célula para que exista un ser vivo. En consecuencia, es posible afirmar que la célula es la unidad fisiológica, la mínima expresión de vida.
El tamaño de las células es muy pequeño, imposible de ver a simple vista. Para poder medirlas se utiliza la micra (micrón), que equivale a la milésima parte de un milímetro y se simboliza con la letra griega μ (mu). Si tenemos en cuenta que el diámetro de un glóbulo rojo tiene una longitud aproximada de 7 μ, en un milímetro podrían ordenarse, uno al lado del otro, alrededor de 143 glóbulos.
Hay células de tamaños muy variados, con menos de un micrón como algunas bacterias y con longitudes de varios centímetros como las neuronas, células nerviosas con largas y delgadas prolongaciones llamadas axones. En general, se admite que el promedio de las células animales se ubica entre 10 y 20 µ, mientras que las vegetales son de alrededor de 20 a 35 µ. La forma que adoptan las células tiene que ver con la función que realizan. Las hay redondeadas, oblongas, cilíndricas, poliédricas, estrelladas, etc.
A diferencia de las procariotas, las células eucariotas poseen una membrana nuclear que encierra a un núcleo, en cuyo interior se localiza el material genético. Además, dentro del citoplasma tienen numerosos organoides (organelas) que cumplen funciones específicas. Las eucariotas son células evolucionadas y de estructura más compleja que las procariotas. Los protozoos (microorganismos formados por una sola célula), los metazoos (animales multicelulares) y los vegetales están constituidos por células eucariotas. Por lo tanto, las eucariotas dan origen a organismos uni y pluricelulares, y están presentes en la mayoría de los animales y vegetales. Igual que casi todas las células procariotas bacterianas, las células eucariotas de los vegetales poseen una gruesa pared externa compuesta de polisacáridos, específicamente de celulosa en el caso de los vegetales superiores. Esta pared, que es externa a la membrana plasmática, está en contacto íntimo con otras células. Brinda protección y es responsable de la forma que adoptan las células. Las eucariotas de animales no poseen pared celular, siendo la membrana plasmática la que limita el espacio extracelular con el intracelular.
En general, las eucariotas tienen un tamaño diez veces más grandes que las procariotas. Las células eucariotas se estudian dentro de dos grandes grupos: eucariotas animales y eucariotas vegetales. Ambos tipos de células poseen una membrana celular y una membrana nuclear. Dentro del citoplasma hay organelas diferenciadas para cumplir funciones específicas, como mitocondrias, retículos endoplasmáticos liso y granular, aparato de Golgi, lisosomas, ribosomas, centríolos, vacuolas, microtúbulos y microfilamentos. Para estudiar las diferencias entre las células animales y vegetales, como así también las características de los distintos organoides, consultar células eucariotas.
ESTRUCTURA DE LAS EUCARIOTAS
MEMBRANA PLASMATICA
Es el límite externo de la célula, que le da protección y actúa como una barrera selectiva entre el líquido del espacio extracelular y el citoplasma. La composición de la membrana plasmática incluye alrededor de un 40 % de lípidos y 50 % proteínas, junto a pequeñas cantidades de hidratos de carbono, cerca del 10 %, unidas a las dos anteriores. Los lípidos están representados por una doble capa de fosfolípidos y por otros lípidos como el colesterol, este último solo en eucariotas animales. La formación de la bicapa se debe a que los fosfolípidos son anfipáticos, es decir, cada molécula posee una región hidrofílica, soluble en agua, y una región hidrofóbica que repele el agua. Las cabezas hidrofílicas se orientan hacia el citoplasma y hacia el medio extracelular, mientras que las colas hidrófobas lo hacen hacia el interior de la membrana. Del total de lípidos que conforman la membrana plasmática, cerca del 75 % son fosfolípidos, mientras que el 20 % corresponden a moléculas de colesterol. Estos últimos brindan mayor fortaleza a la membrana y la hacen menos deformable. Además, el colesterol disminuye la permeabilidad de la bicapa a pequeñas moléculas hidrosolubles. El 5 % restante de los lípidos de membrana son los glucolípidos, elementos unidos a los lípidos con características anfipáticas que se orientan hacia el área extracelular. Los glucolípidos contribuyen a mantener la adhesión de células y tejidos.
Dentro del 50 % de las proteínas que conforman la membrana plasmática hay diferentes tipos. Las denominadas proteínas integrales se unen fuertemente a los lípidos y atraviesan la doble capa. La mayor parte de las proteínas integrales son glucoproteínas, donde el monosacárido se orienta al medio extracelular. Las proteínas periféricas se asocian débilmente a los lípidos y se ubican a uno u otro lado de la membrana, sin atravesarla, en contacto con las cabezas hidrófilas de los fosfolípidos.
Las proteínas de la membrana plasmática tienen funciones de comunicación, de unión a receptores moleculares, de transporte, de acción enzimática, de anclaje de filamentos del citoesqueleto y de identidad celular, entre otros. Es así que las proteínas de la membrana plasmática:
- Establecen canales a manera de poros por donde entran y salen sustancias de la célula, siendo las proteínas integrales las encargadas de esa misión.
- Reconocen y se unen a receptores de ciertas moléculas que sean importantes para la célula, como nutrientes, hormonas, neurotransmisores, etc. Esta función también la realizan las proteínas integrales.
- Transportan sustancias a través de la membrana plasmática.
- Poseen acción enzimática en la superficie de la membrana, catalizando reacciones bioquímicas. De esta función se encargan las proteínas integrales y periféricas
- Fijan los filamentos del citoesqueleto celular, a cargo de ambos tipos de proteínas.
- Regulan la identidad celular por medio de las glucoproteínas y glucolípidos, haciendo posible identificar a las células que provienen de otros organismos, como sucede en las transfusiones de sangre. Los glóbulos rojos, al presentar marcadores del tipo A, B, AB y O permiten identificar sangres compatibles. Es decir, la determinación del tipo de sangre en humanos se relaciona con la clase de glucolípidos existente en la superficie de los eritrocitos. Las porciones hidrocarbonadas de las glucoproteínas y los glucolípidos forman el glucocálix, que actúa como una capa protectora.
Las membranas de los distintos organoides del citoplasma son las encargadas de mantener las diferentes concentraciones de sustancias que hay en el interior de las estructuras y en el citosol. El grosor aproximado de la membrana plasmática es de 70 - 80 Å (angstrom). Un ángstrom es igual a la diez millonésima parte de un milímetro (1 Å = 0,0000001 mm).
La membrana plasmática se une a las membranas plasmáticas de las células vecinas mediante estructuras engrosadas llamadas desmosomas. De función mecánica, los desmosomas mantienen a las células bien ligadas entre sí, por medio de filamentos proteicos anclados al citoesqueleto. Estos parches son abundantes en el tejido epitelial y en el músculo cardíaco, áreas sujetas a una importante tensión mecánica.
CITOPLASMA
Es la parte de la célula que se ubica entre la membrana plasmática y la membrana nuclear. Está constituido por 85 % de agua y un 15 % de proteínas, aminoácidos, sales y minerales. En el citoplasma se realizan la mayoría de las reacciones metabólicas de la célula.
La porción del citoplasma sin estructura y que forma la parte fluida se denomina hialoplasma o citosol, lugar donde están las moléculas necesarias para el mantenimiento de la célula. Vale decir que el hialoplasma es el medio interno líquido de todas las estructuras celulares.
El citoesqueleto es una serie de filamentos proteicos responsable de la forma celular y de facilitar el movimiento de los organoides. Actúa como una conexión entre las distintas partes de la célula. El citoesqueleto se destruye y se vuelve a reconstruir, por lo que no es una estructura permanente de la célula. Se forma a partir de tres componentes proteicos: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios.
- Microtúbulos: son los componentes más importantes del citoesqueleto, compuestos por una proteína denominada “tubulina”. De consistencia rígida, son los responsables de la formación de estructuras como los centríolos y órganos de locomoción, como los cilios y los flagelos. Los microtúbulos irradian desde el centrosoma.
- Microfilamentos: se disponen cerca de la membrana plasmática y están asociados al movimiento de la célula. Están formados por dos tipos de proteínas, la “actina” y la “miosina”. Los microfilamentos están muy desarrollados en células musculares estriadas (músculos voluntarios). La superposición de microfilamentos de actina y miosina permiten la contracción muscular.
- Filamentos intermedios: están formados por varios tipos de proteínas. Se extienden por todo el citoplasma y abundan en aquellas células que soportan mucha tensión, por lo que son resistentes y evitan la destrucción celular.
Dentro del citoplasma, existen organelas con distintas funciones, que están presentes tanto en eucariotas animales como vegetales y que se detallan a continuación.
MITOCONDRIAS
Las mitocondrias son organelas que presentan doble membrana, una externa en contacto con el citoplasma y otra interna, hacia la matriz mitocondrial. Dicha matriz está compuesta por agua y proteínas. Las mitocondrias, de forma oval y alargada, son consideradas como las “usinas eléctricas” de las células. Son las encargadas de producir y almacenar energía en forma de ATP a partir de la glucosa, lípidos y demás nutrientes. Mediante la respiración celular, proceso que consume oxígeno y libera dióxido de carbono, se produce energía que se acumula en el ATP. Toda vez que en algún lugar de la célula se necesita aporte energético, por ejemplo para transportar sustancias a través de la membrana plasmática, la división celular, reciclado de desechos, etc., el ATP se descompone y se libera.
Las mitocondrias poseen ADN en su interior, un ARN propio y ribosomas. Las mitocondrias ocupan un lugar importante dentro del citoplasma. Algunas células del organismo con una actividad energética importante, como las hepáticas y las musculares, poseen gran cantidad de mitocondrias por cada célula.
RETICULO ENDOPLASMÁTICO
Esta estructura es un sistema de membranas que se dispone formando una red de sacos aplanados, donde contiene túbulos que se conectan entre sí formando una lámina continua que da lugar a un lumen. Las membranas del retículo endoplásmico separan dicho lumen del citoplasma, y actúan en la transferencia selectiva de moléculas entre ambos compartimientos. Todas las membranas del retículo endoplasmático equivalen a la mitad de las membranas totales que hay en cada célula. Además, es el lugar donde se producen todas las proteínas y los lípidos que forman las membranas del propio retículo, del complejo de Golgi, de los lisosomas y de la membrana plasmática.
El retículo endoplásmico adopta dos variedades: una forma granular o rugosa y otra agranular o lisa. El retículo endoplasmático granular está unido a la membrana nuclear externa, mientras que el retículo endoplasmático agranular es una prolongación del retículo endoplasmático rugoso.
Son funciones del retículo la síntesis de proteínas, de lípidos, el transporte intracelular de sustancias y la detoxificación de la célula. Las sustancias sintetizadas son almacenadas y luego transportadas a su destino celular. La detoxificación de sustancias como fármacos, drogas y desechos celulares es de gran importancia en las células del hígado.
a) Retículo endoplasmático granular (REG)
Presenta numerosas protuberancias, debido a una gran cantidad de ribosomas unidos a la membrana. Tiene por función la detoxificación celular y la síntesis de proteínas que serán utilizadas por las membranas, por otras organelas o para ser enviadas fuera de la célula. Estas membranas forman un espacio interno (luz del retículo) que lo separan del citoplasma, condicionando la transferencia selectiva de moléculas entre ambos compartimientos.
El REG tiene gran desarrollo en células del hígado y del páncreas, debido a una intensa labor detoxificante y de síntesis. También en los glóbulos blancos, ya que producen y secretan anticuerpos (proteínas) para ser exportadas a todo el organismo.
b) Retículo endoplasmático agranular (REA)
Su apariencia “lisa” se debe a la carencia de ribosomas. Dentro del REA están las enzimas necesarias para la síntesis de lípidos (triglicéridos, fosfolípidos y esteroides) y enzimas necesarias para la detoxificación de alcoholes y otras sustancias. El REA es importante de células del testículo y del ovario para la síntesis de hormonas esteroides, como también en los hepatocitos para detoxificar sustancias nocivas.
COMPLEJO DE GOLGI
Es un organoide con 5 a 10 sacos aplanados membranosos de forma discoide denominados dictiosomas. Estos dictiosomas se conectan entre sí y contienen fluidos en su interior. Poseen una cara cóncava y otra convexa. La parte cóncava (cara cis o de formación), próxima al retículo endoplásmico, recibe de este último las proteínas sintetizadas en el área rugosa (granular). Esas proteínas son transportadas en vesículas de transición hasta la mencionada cara cis del complejo de Golgi. La parte convexa del dictiosoma (cara trans o de maduración) es la más cercana a la membrana plasmática y formadora de vesículas de secreción. En síntesis, las vesículas de transición que llegan del retículo endoplásmico penetran en la cara cis del complejo de Golgi, atraviesan todos los sáculos o dictiosomas y llegan al trans-Golgi. Aquí son empaquetadas para luego dirigirse a la membrana plasmática para vaciar su contenido fuera de la célula por exocitosis.
El complejo de Golgi secreta sustancias tales como enzimas digestivas, hormonas y sustancias que se transforman en glucoproteínas para la formación de la pared celular. Algunas enzimas permanecen dentro de vesículas membranosas, los lisosomas, capaces de degradar moléculas complejas. El complejo de Golgi se encuentra en todas las células eucariotas, a excepción de las epidérmicas y de los glóbulos rojos.
En resumen, las funciones del complejo de Golgi son:
-Síntesis de polisacáridos para la pared celular.
-Formación de glucoproteínas y glucolípidos de secreción. (glicosilación de prótidos y lípidos).
-Formación de lisosomas que permanecen en el citoplasma.
-Empaquetamiento, dentro de vesículas, de sustancias de secreción como proteínas. - Transporte intracelular de sustancias.
RIBOSOMAS
Son organelas muy pequeñas de alrededor de 20 nanómetros de diámetro, visibles al microscopio electrónico. Un nanómetro es la millonésima parte del milímetro (1 nm = 0,000001 mm).
Los ribosomas están formados por ácido ribonucleico ribosómico (ARNr) y proteínas. Existen varios millones de estas estructuras en cada célula. Los ribosomas se componen de dos subunidades: una mayor, que se encarga de formar las uniones de aminoácidos que darán lugar a las proteínas, y otra menor que reconoce a los ARN mensajeros (ARNm) y a los ARN de transferencia (ARNt) . En eucariotas, las dos subunidades mencionadas se sintetizan en el nucléolo. Las moléculas de ARN mensajero llevan la información que llega desde el ADN de cómo se distribuirán los aminoácidos para la elaboración de una determinada proteína. El ARN de transferencia transporta los aminoácidos apropiados hacia los ribosomas para que se incorporen a las proteínas.
Hay ribosomas que permanecen libres en el citoplasma, fuera del retículo endoplásmico, cuya misión es sintetizar proteínas que permanecen dentro de las células. Los ribosomas de células procariotas y eucariotas tienen la misma forma y función. Se sintetizan dentro del núcleo celular, más precisamente en el nucléolo.
NUCLEO
Esta la organela, que ocupa la parte central de la célula, actúa como centro de control de casi toda la actividad hereditaria. Está delimitado por dos membranas concéntricas, la carioteca o envoltura nuclear, donde se distinguen una membrana externa que contacta con el citoplasma y otra interna. Sobre esta última, hay una delgada capa de filamentos proteicos, la lámina nuclear, que actúa fijando a los cromosomas cuando la célula se divide.
La carioteca, que se conecta de manera directa con el retículo endoplásmico, posee numerosos orificios o poros por donde salen hacia el citoplasma moléculas de ARN mensajero que serán leídas por los ribosomas, proteínas y ARN ribosómico, precursor de los ribosomas. Las sustancias que ingresan por los poros del citoplasma al núcleo son proteínas sintetizadas por los ribosomas citoplasmáticos. Los poros nucleares regulan en forma selectiva el pasaje de sustancias. Una de las funciones de la carioteca es proteger al ADN intranuclear de las distintas reacciones que se producen en el citoplasma.
El jugo nuclear es una sustancia que llena todo el núcleo, formada por una solución coloidal que contiene agua, carbohidratos, enzimas y ATP, entre otros.
Dentro del núcleo y en íntimo contacto con el jugo nuclear se encuentra la cromatina, que son filamentos muy largos y numerosos de ADN que se enrollan a moléculas de proteínas especiales llamadas “histonas”. Toda vez que una célula inicia su división, los filamentos de ADN se pliegan entre sí dando lugar a la formación de cromosomas.
Otra formación presente dentro del núcleo es el nucléolo, pequeña estructura de forma redondeada y sin membranas. Cuando las células comienzan a reproducirse (mitosis) el nucléolo desaparece, haciéndose nuevamente visible al final de la mitosis. El nucléolo contiene ADN ribosómico, fundamental para el proceso de fabricación de ARN (transcripción), que ha de sintetizar los ribosomas del citoplasma. Se ha comprobado que el nucléolo actúa como un regulador del ciclo celular.
Dentro de las importantes funciones que tiene el núcleo sobresale la de ejercer el control de todas las actividades de la célula. Además, interviene en la replicación y transcripción de los ácidos nucleicos y en la transferencia de la información genética a las células hijas durante la división celular.
I- ESTRUCTURAS DE EUCARIOTAS ANIMALES
Las células eucariotas animales tienen estructuras exclusivas, como el centrosoma, los lisosomas y los cilios y flagelos. Además, se diferencian de las eucariotas vegetales por ser heterótrofas, por carecer de pared celular y de plástidos, estos últimos fundamentales para que los vegetales verdes puedan fotosintetizar.
LISOSOMAS
Los lisosomas se originan en los dictiosomas (sacos aplanados) del aparato de Golgi, y en ocasiones a partir de vesículas en algunas regiones del retículo endoplasmático granular. Son organelas pequeñas, esféricas y semejantes a vacuolas.
Limitadas por una sola membrana, contienen en su interior poderosas enzimas encargadas de digerir sustancias que ingresan a las células (lisosomas digestivos), con lo cual se comportan como un sistema digestivo celular. Por otra parte, los lisosomas pueden degradar desechos celulares, lípidos y proteínas (lisosomas autofágicos) que son liberados a través de la membrana plasmática.
CENTROSOMA
Ocupa un área del citoplasma situada casi siempre muy cerca del núcleo. Regula los movimientos celulares de cilios y flagelos y tiene un rol fundamental en la división celular. El centrosoma está formado por el diplosoma, la centrosfera y el áster. En su interior está el diplosoma, que son dos cilindros huecos cuyas paredes están formadas por unidades de proteína (figura de la izquierda). Esos cilindros son los centríolos, que carecen de membranas y se ubican de manera perpendicular entre sí. Cada célula posee dos centríolos, cuya función es intervenir en la división celular y posibilitar la transferencia de material genético entre las células hijas. Por cada centríolo hay nueve grupos de tres microtúbulos cada uno, dispuestos en forma cilíndrica.
Los centríolos se hacen visibles toda vez que la célula se divide para reproducirse. La centrosfera es una sustancia traslúcida donde se ubica el diplosoma. El áster es el conjunto de filamentos radiales que parten de la centrosfera, fundamentales en el proceso de la mitosis.
CILIOS Y FLAGELOS
Son proyecciones del citoesqueleto limitadas por una membrana que es continuación de la membrana plasmática. Son estructuras similares y permanentes. Los flagelos se caracterizan por ser largos y escasos. Los cilios por ser cortos y numerosos. Dentro del citoplasma, ambos están formados por un anillo representado por nueve pares de microtúbulos que rodean a un par ubicado en el centro, todo cubierto por la membrana plasmática. Muchas eucariotas, igual que las procariotas bacterianas, utilizan estas estructuras para la locomoción. Son ejemplos el flagelo (cola) de los espermatozoides y los cilios del paramecio.
Los cilios (del latín “pestaña”) son prolongaciones muy finas de la membrana plasmática a modo de “dedo de guante”, con un contenido que es continuación del citoplasma. De diámetro uniforme en toda su longitud, rodean total o parcialmente el contorno de las células. Los cilios producen vibraciones sincronizadas que permiten el movimiento de la célula. El Paramecio es un ejemplo de microorganismo ciliado, con cerca de 200 cilios en cada individuo. Los cilios de las células del tracto respiratorio tienen la misión de capturar las partículas del aire.
Los flagelos son apéndices en forma de látigo presente en muchos organismos unicelulares, como el Trypanosoma sp. (foto de la izquierda) y en algunos pluricelulares, como los espermatozoides. El flagelo es utilizado para la movilidad celular en medios líquidos, igual que los cilios. También poseen un diámetro uniforme en toda su longitud, aunque algo mayor. Son más largos y menos numerosos que los cilios, ya que algunas células tienen tan solo uno o dos flagelos. El flagelo de las eucariotas se desplaza como si fuera un látigo, mientras que en las procariotas el movimiento es rotatorio a manera de sacacorcho.
II- ESTRUCTURAS DE EUCARIOTAS VEGETALES
A pesar que las eucariotas vegetales tienen casi los mismos elementos que las eucariotas animales, hay estructuras que son propias como la pared celular y los plástidos.
PARED CELULAR
Es una típica estructura de eucariotas vegetales y fúngicas. Se ubica en la parte externa de la membrana plasmática, en contacto con células adyacentes. Es de consistencia gruesa y rígida, formada principalmente por celulosa. Cumple una función similar al esqueleto de los animales superiores, ya que le da firmeza a la planta posibilitando que se mantenga erguida. Además, interviene en diversos procesos como la absorción, secreción, transpiración y defensa contra agentes patógenos. La pared está perforada por pequeños poros denominados plasmodesmas. Estos plasmodesmas atraviesan la membrana plasmática y establecen una comunicación directa entre el citoplasma de las células adyacentes.
En la pared celular se diferencian tres estructuras, desde el exterior hacia la parte interna de la célula. Ellas son: una lámina media, una pared primaria y una pared secundaria, esta última en contacto con la membrana plasmática y subdividida en tres capas. La celulosa de las paredes celulares protege a las células adyacentes de la desecación. Gran parte de la corteza y de la madera de los árboles está formada de pared celular.
PLASTIDOS
Tal como las mitocondrias, los plástidos son organelas con doble membrana, responsables de los diferentes colores que tienen las plantas. Dentro de los plástidos, también llamados “plastos”, se distinguen los cloroplastos, los cromoplastos y los leucoplastos. Los cloroplastos contienen clorofila, que se encarga de captar la energía lumínica y transformarla en energía química. De esa forma, el vegetal realiza la fotosíntesis, reacción que tiene lugar en los tilacoides, sacos o vesículas aplanadas que están inmersos en una solución llamada estroma en el interior de los cloroplastos. En la membrana de los tilacoides se ubica la clorofila, carotenos y xantinas. Pilas de tilacoides forman el grana de los cloroplastos. Los cloroplastos producen grande cantidades de ATP (adenosintrifosfato). Contienen ADN, un ARN propio y ribosomas.
Los cromoplastos fabrican y almacenan otros pigmentos que le dan color a los frutos, flores y hojas secas. Son ejemplos de esos pigmentos el caroteno (anaranjado) y la xantofila (amarillo). Los leucoplastos son plástidos de color blanquecino encargados de almacenar almidones (amiloplastos), lípidos y proteínas.
VACUOLAS
Son elementos en forma de saco que se originan a partir de provacuolas, pequeñas estructuras presentes en células jóvenes. A medida que la célula crece, estas diminutas estructuras absorben agua por ósmosis y se unen entre sí hasta formar una vacuola de gran tamaño que ocupa un considerable espacio del citoplasma. Las vacuolas tienen una membrana de permeabilidad selectiva que acumula agua, dando lugar al crecimiento de la célula y al mantenimiento de su turgencia. En su interior contiene sales, glúcidos, proteínas y demás nutrientes.
Las vacuolas también actúan en la remoción de elementos innecesarios. Mediante el proceso de exocitosis (movimiento de sustancias hacia fuera de la célula) las vacuolas se acercan y se adhieren a la membrana plasmática para eliminar desechos al exterior. Además, por endocitosis (movimiento de sustancias hacia dentro de la célula) pueden transportar al citoplasma moléculas que no difunden por la membrana celular. En este caso, esas moléculas se adhieren a la membrana plasmática y se produce una invaginación, formándose una vacuola.
POSTULADOS DE LA TEORIA CELULAR
En 1665, Robert Hooke propuso el nombre de “célula” a los compartimientos observados con el microscopio en un trozo de corcho. Pocos años después, Anton van Leeuwenhoek pudo descubrir las características de los glóbulos rojos, de los espermatozoides y de diversos microorganismos presentes en aguas estancadas.
Theodor Schwann, en 1839, postuló el primer principio de la teoría celular, al señalar que todos los seres vivos están formados por células. Diez años más tarde, Rudolf Virchow propuso el segundo principio, al sostener que todas las células provienen de otras células. El concepto moderno de teoría celular se puede resumir en los siguientes postulados:
1-Todo ser vivo está formado por una o más células.
2- La célula es lo más pequeño que tiene vida propia, ya que todas las reacciones químicas de los organismos suceden en su interior.
3- Toda célula procede de otra célula preexistente.
4- El material hereditario se transfiere de la célula madre a las hijas.
Cada célula es un sistema abierto que intercambia materia y energía con el medio que la rodea. En una célula es posible que se realicen todas las funciones vitales, de modo que basta una sola célula para que exista un ser vivo. En consecuencia, es posible afirmar que la célula es la unidad fisiológica, la mínima expresión de vida.
El tamaño de las células es muy pequeño, imposible de ver a simple vista. Para poder medirlas se utiliza la micra (micrón), que equivale a la milésima parte de un milímetro y se simboliza con la letra griega μ (mu). Si tenemos en cuenta que el diámetro de un glóbulo rojo tiene una longitud aproximada de 7 μ, en un milímetro podrían ordenarse, uno al lado del otro, alrededor de 143 glóbulos.
Hay células de tamaños muy variados, con menos de un micrón como algunas bacterias y con longitudes de varios centímetros como las neuronas, células nerviosas con largas y delgadas prolongaciones llamadas axones. En general, se admite que el promedio de las células animales se ubica entre 10 y 20 µ, mientras que las vegetales son de alrededor de 20 a 35 µ. La forma que adoptan las células tiene que ver con la función que realizan. Las hay redondeadas, oblongas, cilíndricas, poliédricas, estrelladas, etc.
A diferencia de las procariotas, las células eucariotas poseen una membrana nuclear que encierra a un núcleo, en cuyo interior se localiza el material genético. Además, dentro del citoplasma tienen numerosos organoides (organelas) que cumplen funciones específicas. Las eucariotas son células evolucionadas y de estructura más compleja que las procariotas. Los protozoos (microorganismos formados por una sola célula), los metazoos (animales multicelulares) y los vegetales están constituidos por células eucariotas. Por lo tanto, las eucariotas dan origen a organismos uni y pluricelulares, y están presentes en la mayoría de los animales y vegetales. Igual que casi todas las células procariotas bacterianas, las células eucariotas de los vegetales poseen una gruesa pared externa compuesta de polisacáridos, específicamente de celulosa en el caso de los vegetales superiores. Esta pared, que es externa a la membrana plasmática, está en contacto íntimo con otras células. Brinda protección y es responsable de la forma que adoptan las células. Las eucariotas de animales no poseen pared celular, siendo la membrana plasmática la que limita el espacio extracelular con el intracelular.
En general, las eucariotas tienen un tamaño diez veces más grandes que las procariotas. Las células eucariotas se estudian dentro de dos grandes grupos: eucariotas animales y eucariotas vegetales. Ambos tipos de células poseen una membrana celular y una membrana nuclear. Dentro del citoplasma hay organelas diferenciadas para cumplir funciones específicas, como mitocondrias, retículos endoplasmáticos liso y granular, aparato de Golgi, lisosomas, ribosomas, centríolos, vacuolas, microtúbulos y microfilamentos. Para estudiar las diferencias entre las células animales y vegetales, como así también las características de los distintos organoides, consultar células eucariotas.
ESTRUCTURA DE LAS EUCARIOTAS
MEMBRANA PLASMATICA
Es el límite externo de la célula, que le da protección y actúa como una barrera selectiva entre el líquido del espacio extracelular y el citoplasma. La composición de la membrana plasmática incluye alrededor de un 40 % de lípidos y 50 % proteínas, junto a pequeñas cantidades de hidratos de carbono, cerca del 10 %, unidas a las dos anteriores. Los lípidos están representados por una doble capa de fosfolípidos y por otros lípidos como el colesterol, este último solo en eucariotas animales. La formación de la bicapa se debe a que los fosfolípidos son anfipáticos, es decir, cada molécula posee una región hidrofílica, soluble en agua, y una región hidrofóbica que repele el agua. Las cabezas hidrofílicas se orientan hacia el citoplasma y hacia el medio extracelular, mientras que las colas hidrófobas lo hacen hacia el interior de la membrana. Del total de lípidos que conforman la membrana plasmática, cerca del 75 % son fosfolípidos, mientras que el 20 % corresponden a moléculas de colesterol. Estos últimos brindan mayor fortaleza a la membrana y la hacen menos deformable. Además, el colesterol disminuye la permeabilidad de la bicapa a pequeñas moléculas hidrosolubles. El 5 % restante de los lípidos de membrana son los glucolípidos, elementos unidos a los lípidos con características anfipáticas que se orientan hacia el área extracelular. Los glucolípidos contribuyen a mantener la adhesión de células y tejidos.
Dentro del 50 % de las proteínas que conforman la membrana plasmática hay diferentes tipos. Las denominadas proteínas integrales se unen fuertemente a los lípidos y atraviesan la doble capa. La mayor parte de las proteínas integrales son glucoproteínas, donde el monosacárido se orienta al medio extracelular. Las proteínas periféricas se asocian débilmente a los lípidos y se ubican a uno u otro lado de la membrana, sin atravesarla, en contacto con las cabezas hidrófilas de los fosfolípidos.
Las proteínas de la membrana plasmática tienen funciones de comunicación, de unión a receptores moleculares, de transporte, de acción enzimática, de anclaje de filamentos del citoesqueleto y de identidad celular, entre otros. Es así que las proteínas de la membrana plasmática:
- Establecen canales a manera de poros por donde entran y salen sustancias de la célula, siendo las proteínas integrales las encargadas de esa misión.
- Reconocen y se unen a receptores de ciertas moléculas que sean importantes para la célula, como nutrientes, hormonas, neurotransmisores, etc. Esta función también la realizan las proteínas integrales.
- Transportan sustancias a través de la membrana plasmática.
- Poseen acción enzimática en la superficie de la membrana, catalizando reacciones bioquímicas. De esta función se encargan las proteínas integrales y periféricas
- Fijan los filamentos del citoesqueleto celular, a cargo de ambos tipos de proteínas.
- Regulan la identidad celular por medio de las glucoproteínas y glucolípidos, haciendo posible identificar a las células que provienen de otros organismos, como sucede en las transfusiones de sangre. Los glóbulos rojos, al presentar marcadores del tipo A, B, AB y O permiten identificar sangres compatibles. Es decir, la determinación del tipo de sangre en humanos se relaciona con la clase de glucolípidos existente en la superficie de los eritrocitos. Las porciones hidrocarbonadas de las glucoproteínas y los glucolípidos forman el glucocálix, que actúa como una capa protectora.
Las membranas de los distintos organoides del citoplasma son las encargadas de mantener las diferentes concentraciones de sustancias que hay en el interior de las estructuras y en el citosol. El grosor aproximado de la membrana plasmática es de 70 - 80 Å (angstrom). Un ángstrom es igual a la diez millonésima parte de un milímetro (1 Å = 0,0000001 mm).
La membrana plasmática se une a las membranas plasmáticas de las células vecinas mediante estructuras engrosadas llamadas desmosomas. De función mecánica, los desmosomas mantienen a las células bien ligadas entre sí, por medio de filamentos proteicos anclados al citoesqueleto. Estos parches son abundantes en el tejido epitelial y en el músculo cardíaco, áreas sujetas a una importante tensión mecánica.
CITOPLASMA
Es la parte de la célula que se ubica entre la membrana plasmática y la membrana nuclear. Está constituido por 85 % de agua y un 15 % de proteínas, aminoácidos, sales y minerales. En el citoplasma se realizan la mayoría de las reacciones metabólicas de la célula.
La porción del citoplasma sin estructura y que forma la parte fluida se denomina hialoplasma o citosol, lugar donde están las moléculas necesarias para el mantenimiento de la célula. Vale decir que el hialoplasma es el medio interno líquido de todas las estructuras celulares.
El citoesqueleto es una serie de filamentos proteicos responsable de la forma celular y de facilitar el movimiento de los organoides. Actúa como una conexión entre las distintas partes de la célula. El citoesqueleto se destruye y se vuelve a reconstruir, por lo que no es una estructura permanente de la célula. Se forma a partir de tres componentes proteicos: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios.
- Microtúbulos: son los componentes más importantes del citoesqueleto, compuestos por una proteína denominada “tubulina”. De consistencia rígida, son los responsables de la formación de estructuras como los centríolos y órganos de locomoción, como los cilios y los flagelos. Los microtúbulos irradian desde el centrosoma.
- Microfilamentos: se disponen cerca de la membrana plasmática y están asociados al movimiento de la célula. Están formados por dos tipos de proteínas, la “actina” y la “miosina”. Los microfilamentos están muy desarrollados en células musculares estriadas (músculos voluntarios). La superposición de microfilamentos de actina y miosina permiten la contracción muscular.
- Filamentos intermedios: están formados por varios tipos de proteínas. Se extienden por todo el citoplasma y abundan en aquellas células que soportan mucha tensión, por lo que son resistentes y evitan la destrucción celular.
Dentro del citoplasma, existen organelas con distintas funciones, que están presentes tanto en eucariotas animales como vegetales y que se detallan a continuación.
MITOCONDRIAS
Las mitocondrias son organelas que presentan doble membrana, una externa en contacto con el citoplasma y otra interna, hacia la matriz mitocondrial. Dicha matriz está compuesta por agua y proteínas. Las mitocondrias, de forma oval y alargada, son consideradas como las “usinas eléctricas” de las células. Son las encargadas de producir y almacenar energía en forma de ATP a partir de la glucosa, lípidos y demás nutrientes. Mediante la respiración celular, proceso que consume oxígeno y libera dióxido de carbono, se produce energía que se acumula en el ATP. Toda vez que en algún lugar de la célula se necesita aporte energético, por ejemplo para transportar sustancias a través de la membrana plasmática, la división celular, reciclado de desechos, etc., el ATP se descompone y se libera.
Las mitocondrias poseen ADN en su interior, un ARN propio y ribosomas. Las mitocondrias ocupan un lugar importante dentro del citoplasma. Algunas células del organismo con una actividad energética importante, como las hepáticas y las musculares, poseen gran cantidad de mitocondrias por cada célula.
RETICULO ENDOPLASMÁTICO
Esta estructura es un sistema de membranas que se dispone formando una red de sacos aplanados, donde contiene túbulos que se conectan entre sí formando una lámina continua que da lugar a un lumen. Las membranas del retículo endoplásmico separan dicho lumen del citoplasma, y actúan en la transferencia selectiva de moléculas entre ambos compartimientos. Todas las membranas del retículo endoplasmático equivalen a la mitad de las membranas totales que hay en cada célula. Además, es el lugar donde se producen todas las proteínas y los lípidos que forman las membranas del propio retículo, del complejo de Golgi, de los lisosomas y de la membrana plasmática.
El retículo endoplásmico adopta dos variedades: una forma granular o rugosa y otra agranular o lisa. El retículo endoplasmático granular está unido a la membrana nuclear externa, mientras que el retículo endoplasmático agranular es una prolongación del retículo endoplasmático rugoso.
Son funciones del retículo la síntesis de proteínas, de lípidos, el transporte intracelular de sustancias y la detoxificación de la célula. Las sustancias sintetizadas son almacenadas y luego transportadas a su destino celular. La detoxificación de sustancias como fármacos, drogas y desechos celulares es de gran importancia en las células del hígado.
a) Retículo endoplasmático granular (REG)
Presenta numerosas protuberancias, debido a una gran cantidad de ribosomas unidos a la membrana. Tiene por función la detoxificación celular y la síntesis de proteínas que serán utilizadas por las membranas, por otras organelas o para ser enviadas fuera de la célula. Estas membranas forman un espacio interno (luz del retículo) que lo separan del citoplasma, condicionando la transferencia selectiva de moléculas entre ambos compartimientos.
El REG tiene gran desarrollo en células del hígado y del páncreas, debido a una intensa labor detoxificante y de síntesis. También en los glóbulos blancos, ya que producen y secretan anticuerpos (proteínas) para ser exportadas a todo el organismo.
b) Retículo endoplasmático agranular (REA)
Su apariencia “lisa” se debe a la carencia de ribosomas. Dentro del REA están las enzimas necesarias para la síntesis de lípidos (triglicéridos, fosfolípidos y esteroides) y enzimas necesarias para la detoxificación de alcoholes y otras sustancias. El REA es importante de células del testículo y del ovario para la síntesis de hormonas esteroides, como también en los hepatocitos para detoxificar sustancias nocivas.
COMPLEJO DE GOLGI
Es un organoide con 5 a 10 sacos aplanados membranosos de forma discoide denominados dictiosomas. Estos dictiosomas se conectan entre sí y contienen fluidos en su interior. Poseen una cara cóncava y otra convexa. La parte cóncava (cara cis o de formación), próxima al retículo endoplásmico, recibe de este último las proteínas sintetizadas en el área rugosa (granular). Esas proteínas son transportadas en vesículas de transición hasta la mencionada cara cis del complejo de Golgi. La parte convexa del dictiosoma (cara trans o de maduración) es la más cercana a la membrana plasmática y formadora de vesículas de secreción. En síntesis, las vesículas de transición que llegan del retículo endoplásmico penetran en la cara cis del complejo de Golgi, atraviesan todos los sáculos o dictiosomas y llegan al trans-Golgi. Aquí son empaquetadas para luego dirigirse a la membrana plasmática para vaciar su contenido fuera de la célula por exocitosis.
El complejo de Golgi secreta sustancias tales como enzimas digestivas, hormonas y sustancias que se transforman en glucoproteínas para la formación de la pared celular. Algunas enzimas permanecen dentro de vesículas membranosas, los lisosomas, capaces de degradar moléculas complejas. El complejo de Golgi se encuentra en todas las células eucariotas, a excepción de las epidérmicas y de los glóbulos rojos.
En resumen, las funciones del complejo de Golgi son:
-Síntesis de polisacáridos para la pared celular.
-Formación de glucoproteínas y glucolípidos de secreción. (glicosilación de prótidos y lípidos).
-Formación de lisosomas que permanecen en el citoplasma.
-Empaquetamiento, dentro de vesículas, de sustancias de secreción como proteínas. - Transporte intracelular de sustancias.
RIBOSOMAS
Son organelas muy pequeñas de alrededor de 20 nanómetros de diámetro, visibles al microscopio electrónico. Un nanómetro es la millonésima parte del milímetro (1 nm = 0,000001 mm).
Los ribosomas están formados por ácido ribonucleico ribosómico (ARNr) y proteínas. Existen varios millones de estas estructuras en cada célula. Los ribosomas se componen de dos subunidades: una mayor, que se encarga de formar las uniones de aminoácidos que darán lugar a las proteínas, y otra menor que reconoce a los ARN mensajeros (ARNm) y a los ARN de transferencia (ARNt) . En eucariotas, las dos subunidades mencionadas se sintetizan en el nucléolo. Las moléculas de ARN mensajero llevan la información que llega desde el ADN de cómo se distribuirán los aminoácidos para la elaboración de una determinada proteína. El ARN de transferencia transporta los aminoácidos apropiados hacia los ribosomas para que se incorporen a las proteínas.
Hay ribosomas que permanecen libres en el citoplasma, fuera del retículo endoplásmico, cuya misión es sintetizar proteínas que permanecen dentro de las células. Los ribosomas de células procariotas y eucariotas tienen la misma forma y función. Se sintetizan dentro del núcleo celular, más precisamente en el nucléolo.
NUCLEO
Esta la organela, que ocupa la parte central de la célula, actúa como centro de control de casi toda la actividad hereditaria. Está delimitado por dos membranas concéntricas, la carioteca o envoltura nuclear, donde se distinguen una membrana externa que contacta con el citoplasma y otra interna. Sobre esta última, hay una delgada capa de filamentos proteicos, la lámina nuclear, que actúa fijando a los cromosomas cuando la célula se divide.
La carioteca, que se conecta de manera directa con el retículo endoplásmico, posee numerosos orificios o poros por donde salen hacia el citoplasma moléculas de ARN mensajero que serán leídas por los ribosomas, proteínas y ARN ribosómico, precursor de los ribosomas. Las sustancias que ingresan por los poros del citoplasma al núcleo son proteínas sintetizadas por los ribosomas citoplasmáticos. Los poros nucleares regulan en forma selectiva el pasaje de sustancias. Una de las funciones de la carioteca es proteger al ADN intranuclear de las distintas reacciones que se producen en el citoplasma.
El jugo nuclear es una sustancia que llena todo el núcleo, formada por una solución coloidal que contiene agua, carbohidratos, enzimas y ATP, entre otros.
Dentro del núcleo y en íntimo contacto con el jugo nuclear se encuentra la cromatina, que son filamentos muy largos y numerosos de ADN que se enrollan a moléculas de proteínas especiales llamadas “histonas”. Toda vez que una célula inicia su división, los filamentos de ADN se pliegan entre sí dando lugar a la formación de cromosomas.
Otra formación presente dentro del núcleo es el nucléolo, pequeña estructura de forma redondeada y sin membranas. Cuando las células comienzan a reproducirse (mitosis) el nucléolo desaparece, haciéndose nuevamente visible al final de la mitosis. El nucléolo contiene ADN ribosómico, fundamental para el proceso de fabricación de ARN (transcripción), que ha de sintetizar los ribosomas del citoplasma. Se ha comprobado que el nucléolo actúa como un regulador del ciclo celular.
Dentro de las importantes funciones que tiene el núcleo sobresale la de ejercer el control de todas las actividades de la célula. Además, interviene en la replicación y transcripción de los ácidos nucleicos y en la transferencia de la información genética a las células hijas durante la división celular.
I- ESTRUCTURAS DE EUCARIOTAS ANIMALES
Las células eucariotas animales tienen estructuras exclusivas, como el centrosoma, los lisosomas y los cilios y flagelos. Además, se diferencian de las eucariotas vegetales por ser heterótrofas, por carecer de pared celular y de plástidos, estos últimos fundamentales para que los vegetales verdes puedan fotosintetizar.
LISOSOMAS
Los lisosomas se originan en los dictiosomas (sacos aplanados) del aparato de Golgi, y en ocasiones a partir de vesículas en algunas regiones del retículo endoplasmático granular. Son organelas pequeñas, esféricas y semejantes a vacuolas.
Limitadas por una sola membrana, contienen en su interior poderosas enzimas encargadas de digerir sustancias que ingresan a las células (lisosomas digestivos), con lo cual se comportan como un sistema digestivo celular. Por otra parte, los lisosomas pueden degradar desechos celulares, lípidos y proteínas (lisosomas autofágicos) que son liberados a través de la membrana plasmática.
CENTROSOMA
Ocupa un área del citoplasma situada casi siempre muy cerca del núcleo. Regula los movimientos celulares de cilios y flagelos y tiene un rol fundamental en la división celular. El centrosoma está formado por el diplosoma, la centrosfera y el áster. En su interior está el diplosoma, que son dos cilindros huecos cuyas paredes están formadas por unidades de proteína (figura de la izquierda). Esos cilindros son los centríolos, que carecen de membranas y se ubican de manera perpendicular entre sí. Cada célula posee dos centríolos, cuya función es intervenir en la división celular y posibilitar la transferencia de material genético entre las células hijas. Por cada centríolo hay nueve grupos de tres microtúbulos cada uno, dispuestos en forma cilíndrica.
Los centríolos se hacen visibles toda vez que la célula se divide para reproducirse. La centrosfera es una sustancia traslúcida donde se ubica el diplosoma. El áster es el conjunto de filamentos radiales que parten de la centrosfera, fundamentales en el proceso de la mitosis.
CILIOS Y FLAGELOS
Son proyecciones del citoesqueleto limitadas por una membrana que es continuación de la membrana plasmática. Son estructuras similares y permanentes. Los flagelos se caracterizan por ser largos y escasos. Los cilios por ser cortos y numerosos. Dentro del citoplasma, ambos están formados por un anillo representado por nueve pares de microtúbulos que rodean a un par ubicado en el centro, todo cubierto por la membrana plasmática. Muchas eucariotas, igual que las procariotas bacterianas, utilizan estas estructuras para la locomoción. Son ejemplos el flagelo (cola) de los espermatozoides y los cilios del paramecio.
Los cilios (del latín “pestaña”) son prolongaciones muy finas de la membrana plasmática a modo de “dedo de guante”, con un contenido que es continuación del citoplasma. De diámetro uniforme en toda su longitud, rodean total o parcialmente el contorno de las células. Los cilios producen vibraciones sincronizadas que permiten el movimiento de la célula. El Paramecio es un ejemplo de microorganismo ciliado, con cerca de 200 cilios en cada individuo. Los cilios de las células del tracto respiratorio tienen la misión de capturar las partículas del aire.
Los flagelos son apéndices en forma de látigo presente en muchos organismos unicelulares, como el Trypanosoma sp. (foto de la izquierda) y en algunos pluricelulares, como los espermatozoides. El flagelo es utilizado para la movilidad celular en medios líquidos, igual que los cilios. También poseen un diámetro uniforme en toda su longitud, aunque algo mayor. Son más largos y menos numerosos que los cilios, ya que algunas células tienen tan solo uno o dos flagelos. El flagelo de las eucariotas se desplaza como si fuera un látigo, mientras que en las procariotas el movimiento es rotatorio a manera de sacacorcho.
II- ESTRUCTURAS DE EUCARIOTAS VEGETALES
A pesar que las eucariotas vegetales tienen casi los mismos elementos que las eucariotas animales, hay estructuras que son propias como la pared celular y los plástidos.
PARED CELULAR
Es una típica estructura de eucariotas vegetales y fúngicas. Se ubica en la parte externa de la membrana plasmática, en contacto con células adyacentes. Es de consistencia gruesa y rígida, formada principalmente por celulosa. Cumple una función similar al esqueleto de los animales superiores, ya que le da firmeza a la planta posibilitando que se mantenga erguida. Además, interviene en diversos procesos como la absorción, secreción, transpiración y defensa contra agentes patógenos. La pared está perforada por pequeños poros denominados plasmodesmas. Estos plasmodesmas atraviesan la membrana plasmática y establecen una comunicación directa entre el citoplasma de las células adyacentes.
En la pared celular se diferencian tres estructuras, desde el exterior hacia la parte interna de la célula. Ellas son: una lámina media, una pared primaria y una pared secundaria, esta última en contacto con la membrana plasmática y subdividida en tres capas. La celulosa de las paredes celulares protege a las células adyacentes de la desecación. Gran parte de la corteza y de la madera de los árboles está formada de pared celular.
PLASTIDOS
Tal como las mitocondrias, los plástidos son organelas con doble membrana, responsables de los diferentes colores que tienen las plantas. Dentro de los plástidos, también llamados “plastos”, se distinguen los cloroplastos, los cromoplastos y los leucoplastos. Los cloroplastos contienen clorofila, que se encarga de captar la energía lumínica y transformarla en energía química. De esa forma, el vegetal realiza la fotosíntesis, reacción que tiene lugar en los tilacoides, sacos o vesículas aplanadas que están inmersos en una solución llamada estroma en el interior de los cloroplastos. En la membrana de los tilacoides se ubica la clorofila, carotenos y xantinas. Pilas de tilacoides forman el grana de los cloroplastos. Los cloroplastos producen grande cantidades de ATP (adenosintrifosfato). Contienen ADN, un ARN propio y ribosomas.
Los cromoplastos fabrican y almacenan otros pigmentos que le dan color a los frutos, flores y hojas secas. Son ejemplos de esos pigmentos el caroteno (anaranjado) y la xantofila (amarillo). Los leucoplastos son plástidos de color blanquecino encargados de almacenar almidones (amiloplastos), lípidos y proteínas.
VACUOLAS
Son elementos en forma de saco que se originan a partir de provacuolas, pequeñas estructuras presentes en células jóvenes. A medida que la célula crece, estas diminutas estructuras absorben agua por ósmosis y se unen entre sí hasta formar una vacuola de gran tamaño que ocupa un considerable espacio del citoplasma. Las vacuolas tienen una membrana de permeabilidad selectiva que acumula agua, dando lugar al crecimiento de la célula y al mantenimiento de su turgencia. En su interior contiene sales, glúcidos, proteínas y demás nutrientes.
Las vacuolas también actúan en la remoción de elementos innecesarios. Mediante el proceso de exocitosis (movimiento de sustancias hacia fuera de la célula) las vacuolas se acercan y se adhieren a la membrana plasmática para eliminar desechos al exterior. Además, por endocitosis (movimiento de sustancias hacia dentro de la célula) pueden transportar al citoplasma moléculas que no difunden por la membrana celular. En este caso, esas moléculas se adhieren a la membrana plasmática y se produce una invaginación, formándose una vacuola.
CÉLULAS PROCARIOTAS
Las procariotas son células pequeñas y de estructura muy sencilla. Carecen de envoltura nuclear (carioteca), con lo cual el contenido del núcleo está diseminado en la zona central del citoplasma. Las procariotas constituyen microorganismos unicelulares de vida muy simple. Como ejemplos de este tipo están arqueobacterias, las bacterias y las algas verde azuladas llamadas cianobacterias. Estas últimas son fotosintéticas, ya que transforman la energía lumínica en energía química, almacenada en carbohidratos. Pueden vivir sobre las rocas, los suelos húmedos y las aguas dulces o saladas. Se supone que las cianobacterias fueron las que formaron el oxígeno que se liberó en la primitiva atmósfera terrestre. Las cianobacterias contienen pigmentos de color verde, la clorofila, de color rojo, la ficoeritrina y azul, la ficocianina.
Las bacterias son procariotas que tienen una longitud que oscila entre 1 y 10 micras. Todos sus componentes se encuentran libremente dentro del citoplasma, incluido el ácido desoxirribonucleico (ADN), que se pliega y se enrolla hasta formar el único cromosoma, estructura ubicada en una zona del citoplasma llamada “nucleoide”. Hay que recordar que la molécula de ADN está compuesta por unidades llamadas genes, estructuras con funciones codificadas para la elaboración de toda una proteína específica, o de una parte de ella.
Las procariotas poseen un citoesqueleto que se involucra en la protección, la forma y la división celular. Pueden tener formas redondeadas, espiraladas o de bastón. La parte más externa presenta una pared celular compuesta por mureína, sustancia lipoproteica que le da la forma a la célula. La pared celular está rodeada de poros y protege a las procariotas de agresiones externas. La pared no es selectiva, ya que permite la entrada de agua, oxígeno y sustancias vitales, como así también la salida de sustancias celulares de desecho. Hay bacterias que poseen una membrana externa lipídica que rodea a la pared celular.
Para clasificar los distintos tipos de bacterias se utiliza una técnica llamada tinción de Gram, que consiste en colorearlas para observar como reaccionan las pareces celulares al colorante. Aquellas que se tiñen de color azul o violeta se denominan bacterias Gram positivas, ya que sus gruesas paredes de mureína retienen el colorante. Las bacterias que no se tiñen son Gram negativas, y se caracterizan por tener una doble membrana lipídica con una fina pared celular entre ambas.
Existe un grupo de bacterias del género Mycoplasma que poseen una rígida membrana plasmática y carecen de pared celular. Son agentes patógenos de aves y mamíferos responsables de la tuberculosis.
En algunas procariotas, como ciertas bacterias, la pared celular está rodeada por una cápsula de naturaleza gelatinosa que les permite adherirse a diversos tejidos animales, piezas dentales, partes de algunos vegetales como las raíces, a las rocas, etc. La cápsula, asociada con la capacidad de infección de muchas bacterias, actúa como un mecanismo de resistencia al dificultar la fagocitosis de los glóbulos blancos. Bacteria encapsulada.
Luego de la pared se encuentra la membrana plasmática, estructura lipoproteica con permeabilidad selectiva, puesto que regula qué sustancias entran y salen de la célula, separando activamente el contenido celular de los fluidos que la rodean. Es así que aquellas moléculas como el agua, el oxígeno o el dióxido de carbono, que son de pequeño tamaño molecular, pueden difundir libremente de y hacia la célula, mientras que las macromoléculas como los hidratos de carbono o los aminoácidos lo hacen de manera regulada mediante proteínas especializadas que transportan a dichas sustancias por todo el espesor de la membrana plasmática.
Los mesosomas presentes en las procariotas son invaginaciones de la membrana plasmática hacia el interior del citoplasma que actúan en los procesos metabólicos de la célula, como la síntesis de ATP y de pigmentos fotosintéticos en procariotas autótrofos. Se supone que también intervienen en la separación del nucleoide en el momento de la división celular.
Las células procariotas poseen ARN y ribosomas, que tienen por función la síntesis de proteínas. Los ribosomas, que carecen de membranas, elaboran miles de proteínas mediante instrucciones codificadas del ADN y aportan las enzimas necesarias para las diversas reacciones bioquímicas que desarrolla la célula.
La reproducción es un mecanismo por el cual las células se dividen para multiplicarse. Las procariotas se reproducen en forma asexual por fisión binaria (del latín fissus = partir, y binarius = de dos en dos), donde el único cromosoma (ADN) se duplica cerca de la membrana plasmática adherido a un punto de unión. Luego se separan y se dirigen a distintos lugares de la membrana plasmática. Más tarde se forma un tabique transversal en la parte media de la célula que se invagina y divide el citoplasma hasta formarse dos células hijas, idénticas a la célula de origen. En bacterias que forman cocos múltiples, las células permanecen sin separarse formando largas cadenas o racimos.
Para el desplazamiento, la mayor parte de las procariotas utilizan prolongaciones denominadas flagelos, que se unen a la pared o a la membrana plasmática. Los flagelos están formados por una proteína llamada flagelina. Tienen forma helicoidal y se mueven por rotación a partir de un cuerpo basal adosado a la pared.
Hay procariotas que segregan sustancias protectoras, a manera de coraza, cuando las condiciones ambientales son desfavorables. Aumentos de temperatura, escasa humedad o presencia de oxígeno (en anaerobios) son factores que hacen que ciertas células se protejan mediante una dura y resistente capa a la espera de que las condiciones sean más apropiadas, para así romper la cubierta y poder relacionarse con el medio que las rodea.
La clasificación taxonómica de las células procariotas incluye dos Dominios: Bacteria y Archaea. Las bacterias y las cianobacterias pertenecen al dominio Bacteria, mientras que las arqueobacterias, que son los microorganismos más antiguos del planeta, están incluidas en el dominio Archaea.
Las arqueobacterias tienen un tamaño de 0,5 a 5 micras y se reproducen por fisión binaria. Adoptan formas de cocos, bastones o espirilos, aunque también pueden ser pleomórficas e irregulares. Se diferencian de las bacterias por carecer de mureína en la pared celular y por presentar diferentes tipos de lípidos en la membrana plasmática. Además, residen en hábitats extremos como aguas con alto contenido salino, fuentes termales y áreas de petróleo caliente. Por esa razón a las arqueobacterias se la llama extremófilas.
De acuerdos a sus hábitos de vida se diferencian las arqueobacterias termófilas, metanogénicas y halófilas. Las termófilas requieren de sulfuros y se desarrollan a temperaturas de 80-100º C en medios muy ácidos. Las hay aerobias y anaerobias. Habitan en zonas muy calientes como áreas volcánicas, géiseres y manantiales.
Las metanogénicas utilizan en su metabolismo el hidrógeno y el carbono como fuente de energía. Son microorganismos anaerobios por excelencia. Producen gas metano que al acumularse en el ambiente sirve como fuente natural de gas industrial. Las metanogénicas habitan en el intestino de los animales y en el estómago de los rumiantes.
Las arqueobactrerias halófitas son aerobias y viven en ambientes acuáticos con alto contenido salino, de hasta un 25% de cloruro de sodio.
En síntesis, dentro de los ecosistemas las procariotas establecen relaciones con lo seres vivos, ya sea favorables como en las simbiosis o perjudiciales como en el parasitismo. No obstante, son de suma importancia por su papel en la descomposición de la materia orgánica en inorgánica como así también en los ciclos biogeoquímicos, en especial en el ciclo del carbono y del nitrógeno.
Las bacterias son procariotas que tienen una longitud que oscila entre 1 y 10 micras. Todos sus componentes se encuentran libremente dentro del citoplasma, incluido el ácido desoxirribonucleico (ADN), que se pliega y se enrolla hasta formar el único cromosoma, estructura ubicada en una zona del citoplasma llamada “nucleoide”. Hay que recordar que la molécula de ADN está compuesta por unidades llamadas genes, estructuras con funciones codificadas para la elaboración de toda una proteína específica, o de una parte de ella.
Las procariotas poseen un citoesqueleto que se involucra en la protección, la forma y la división celular. Pueden tener formas redondeadas, espiraladas o de bastón. La parte más externa presenta una pared celular compuesta por mureína, sustancia lipoproteica que le da la forma a la célula. La pared celular está rodeada de poros y protege a las procariotas de agresiones externas. La pared no es selectiva, ya que permite la entrada de agua, oxígeno y sustancias vitales, como así también la salida de sustancias celulares de desecho. Hay bacterias que poseen una membrana externa lipídica que rodea a la pared celular.
Para clasificar los distintos tipos de bacterias se utiliza una técnica llamada tinción de Gram, que consiste en colorearlas para observar como reaccionan las pareces celulares al colorante. Aquellas que se tiñen de color azul o violeta se denominan bacterias Gram positivas, ya que sus gruesas paredes de mureína retienen el colorante. Las bacterias que no se tiñen son Gram negativas, y se caracterizan por tener una doble membrana lipídica con una fina pared celular entre ambas.
Existe un grupo de bacterias del género Mycoplasma que poseen una rígida membrana plasmática y carecen de pared celular. Son agentes patógenos de aves y mamíferos responsables de la tuberculosis.
En algunas procariotas, como ciertas bacterias, la pared celular está rodeada por una cápsula de naturaleza gelatinosa que les permite adherirse a diversos tejidos animales, piezas dentales, partes de algunos vegetales como las raíces, a las rocas, etc. La cápsula, asociada con la capacidad de infección de muchas bacterias, actúa como un mecanismo de resistencia al dificultar la fagocitosis de los glóbulos blancos. Bacteria encapsulada.
Luego de la pared se encuentra la membrana plasmática, estructura lipoproteica con permeabilidad selectiva, puesto que regula qué sustancias entran y salen de la célula, separando activamente el contenido celular de los fluidos que la rodean. Es así que aquellas moléculas como el agua, el oxígeno o el dióxido de carbono, que son de pequeño tamaño molecular, pueden difundir libremente de y hacia la célula, mientras que las macromoléculas como los hidratos de carbono o los aminoácidos lo hacen de manera regulada mediante proteínas especializadas que transportan a dichas sustancias por todo el espesor de la membrana plasmática.
Los mesosomas presentes en las procariotas son invaginaciones de la membrana plasmática hacia el interior del citoplasma que actúan en los procesos metabólicos de la célula, como la síntesis de ATP y de pigmentos fotosintéticos en procariotas autótrofos. Se supone que también intervienen en la separación del nucleoide en el momento de la división celular.
Las células procariotas poseen ARN y ribosomas, que tienen por función la síntesis de proteínas. Los ribosomas, que carecen de membranas, elaboran miles de proteínas mediante instrucciones codificadas del ADN y aportan las enzimas necesarias para las diversas reacciones bioquímicas que desarrolla la célula.
La reproducción es un mecanismo por el cual las células se dividen para multiplicarse. Las procariotas se reproducen en forma asexual por fisión binaria (del latín fissus = partir, y binarius = de dos en dos), donde el único cromosoma (ADN) se duplica cerca de la membrana plasmática adherido a un punto de unión. Luego se separan y se dirigen a distintos lugares de la membrana plasmática. Más tarde se forma un tabique transversal en la parte media de la célula que se invagina y divide el citoplasma hasta formarse dos células hijas, idénticas a la célula de origen. En bacterias que forman cocos múltiples, las células permanecen sin separarse formando largas cadenas o racimos.
Para el desplazamiento, la mayor parte de las procariotas utilizan prolongaciones denominadas flagelos, que se unen a la pared o a la membrana plasmática. Los flagelos están formados por una proteína llamada flagelina. Tienen forma helicoidal y se mueven por rotación a partir de un cuerpo basal adosado a la pared.
Hay procariotas que segregan sustancias protectoras, a manera de coraza, cuando las condiciones ambientales son desfavorables. Aumentos de temperatura, escasa humedad o presencia de oxígeno (en anaerobios) son factores que hacen que ciertas células se protejan mediante una dura y resistente capa a la espera de que las condiciones sean más apropiadas, para así romper la cubierta y poder relacionarse con el medio que las rodea.
La clasificación taxonómica de las células procariotas incluye dos Dominios: Bacteria y Archaea. Las bacterias y las cianobacterias pertenecen al dominio Bacteria, mientras que las arqueobacterias, que son los microorganismos más antiguos del planeta, están incluidas en el dominio Archaea.
Las arqueobacterias tienen un tamaño de 0,5 a 5 micras y se reproducen por fisión binaria. Adoptan formas de cocos, bastones o espirilos, aunque también pueden ser pleomórficas e irregulares. Se diferencian de las bacterias por carecer de mureína en la pared celular y por presentar diferentes tipos de lípidos en la membrana plasmática. Además, residen en hábitats extremos como aguas con alto contenido salino, fuentes termales y áreas de petróleo caliente. Por esa razón a las arqueobacterias se la llama extremófilas.
De acuerdos a sus hábitos de vida se diferencian las arqueobacterias termófilas, metanogénicas y halófilas. Las termófilas requieren de sulfuros y se desarrollan a temperaturas de 80-100º C en medios muy ácidos. Las hay aerobias y anaerobias. Habitan en zonas muy calientes como áreas volcánicas, géiseres y manantiales.
Las metanogénicas utilizan en su metabolismo el hidrógeno y el carbono como fuente de energía. Son microorganismos anaerobios por excelencia. Producen gas metano que al acumularse en el ambiente sirve como fuente natural de gas industrial. Las metanogénicas habitan en el intestino de los animales y en el estómago de los rumiantes.
Las arqueobactrerias halófitas son aerobias y viven en ambientes acuáticos con alto contenido salino, de hasta un 25% de cloruro de sodio.
En síntesis, dentro de los ecosistemas las procariotas establecen relaciones con lo seres vivos, ya sea favorables como en las simbiosis o perjudiciales como en el parasitismo. No obstante, son de suma importancia por su papel en la descomposición de la materia orgánica en inorgánica como así también en los ciclos biogeoquímicos, en especial en el ciclo del carbono y del nitrógeno.
BIOLOGIA I
UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA
Semestre: III Grupos:”A”, “B”, “C” Docente: Biol. José Elías López Domínguez
Campo de conocimiento: Ciencias Experimentales.
Componente de formación: Básica.
Sesiones: 4 hrs. semanales.
Tiempo asignado: 64 hrs.
Relación con otras asignaturas: Química I, II, Física I, Matemáticas I, II, Informática, Ética y cursos posteriores de Biología II, Geografía, Ecología y Medio Ambiente.
ENCUADRE: del 16 al 18 de agosto de 2010
PRIMER PERIODO: DEL 16 DE AGOSTO AL 7 DE OCTUBRE DE 2010.
Fecha probable de examen: del 27 de septiembre al 7 de octubre de 2010
SEGUNDO PERIODO: DEL 18 DE OCTUBRE AL 30 DE NOVIEMBRE DE 2010.
Fecha probable de examen: del 18 al 30 de noviembre
PERIODO DE EVALUACIÓN FINAL: DEL 1 DE DICIEMBRE AL 21 DE ENERO DE 2011.
Fecha probable de examen: del 11 al 21 de enero de 2011.
Bibliografía:
http://www.biologia.edu.ar/
http://www.unad.edu.co/curso_biologia/evaluacion.htm#
http://www.eduvinet.de/mallig/bio/Repetito/Brepetis.html
http://www.volvox.mibitacora.com
http://www.repasosdebiologia.blogspot.com/
Evaluación:
50 % Evidencias y 50 % Examen
Semestre: III Grupos:”A”, “B”, “C” Docente: Biol. José Elías López Domínguez
Campo de conocimiento: Ciencias Experimentales.
Componente de formación: Básica.
Sesiones: 4 hrs. semanales.
Tiempo asignado: 64 hrs.
Relación con otras asignaturas: Química I, II, Física I, Matemáticas I, II, Informática, Ética y cursos posteriores de Biología II, Geografía, Ecología y Medio Ambiente.
ENCUADRE: del 16 al 18 de agosto de 2010
PRIMER PERIODO: DEL 16 DE AGOSTO AL 7 DE OCTUBRE DE 2010.
Fecha probable de examen: del 27 de septiembre al 7 de octubre de 2010
SEGUNDO PERIODO: DEL 18 DE OCTUBRE AL 30 DE NOVIEMBRE DE 2010.
Fecha probable de examen: del 18 al 30 de noviembre
PERIODO DE EVALUACIÓN FINAL: DEL 1 DE DICIEMBRE AL 21 DE ENERO DE 2011.
Fecha probable de examen: del 11 al 21 de enero de 2011.
Bibliografía:
http://www.biologia.edu.ar/
http://www.unad.edu.co/curso_biologia/evaluacion.htm#
http://www.eduvinet.de/mallig/bio/Repetito/Brepetis.html
http://www.volvox.mibitacora.com
http://www.repasosdebiologia.blogspot.com/
Evaluación:
50 % Evidencias y 50 % Examen
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