Bases celulares

Introducción

En 1665 Robert Hooke observó células por primera vez en cortes finos de corcho; las describió como compartimientos similares a un panal de abejas, de donde proviene su nombre (cella: espacio vació). Lo que observó Hooke, fueron paredes celulares sin nada de componentes citoplasmáticos, pues no se trataba de células vivas. Leewenhoock en 1794, describió las primeras células aisladas y alguna organización interna de las células (Morales & Zapata, 1996). 

Teoría celular

La teoría celular propuesta por Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann en 1839, postula que:

Las células son las unidades morfológicas y fisiológicas de todos los seres vivos.
Es decir los animales, las plantas, los hongos, las algas, los protozoarios y las bacterias, están formados por células y productos celulares. Una célula es la mínima unidad de materia que puede llevar a cabo funciones básicas de un ser vivo.
Las células nuevas se forman a partir de células preexistentes.
La célula es la unidad de la vida.

Existen dos grandes tipos celulares: las procariotas (que comprenden las células de arqueas y bacterias) y las eucariotas. Las eucariotas se dividen tradicionalmente en animales y vegetales, si bien se incluyen además hongos y protistas, que también tienen células con propiedades características.

Las células eucariotas y las células procariotas se diferencian en:

Célula procariota  

                                         
Presente en bacterias y algas verde azuladas.

No presentan membrana nuclear ni nucléolo.

Presenta un único cromosoma circular libre en el citoplasma.

Presencia de mesosomas.

Son antecesoras de las células eucariotas.

Presenta pared celular.

Célula eucariota

 

Presente en animales, vegetales, hongos y protistas.

Presentan membrana nuclear y nucleolo.

Presenta múltiples cromosomas en forma de bastones dentro el núcleo.

Con retículo endoplasmático y aparato de Golgi.

Evolucionaron de las células procariotas.

Presenta pared celular.

Célula animal 

 

Ausencia de pared celular.

Ausencia de cloroplastos, presencia de mitocondrias.

Ausencia de vacuola.

Presencia de retículo endoplasmático, aparato de Golgi, nucleolo, ribosomas, ADN asociado con proteínas.

Célula vegetal

 

Presencia de pared celular rígida de celulosa.

Ausencia de mitocondrias, presencia de cloroplastos.

Presencia de vacuola central que actúa como depósito de agua y de varias sustancias químicas.

Presencia de retículo endoplasmático, aparato de Golgi, nucleolo, ribosomas, ADN asociado con proteínas.

Autoevaluación

1. Las principales moléculas orgánicas son: 

a) Aminoácidos, disacáridos y monosacáridos.
b) Insulina, esteroides y polisacáridos.
c) Proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y carbohidratos.
d) Ácidos grasos, esteroles y polisacáridos.
e) Hemoglobina, inmunoglobulina y fosfolípidos.

2. La cadena polipeptídica está formada por:

a) Aminoácidos.
b) Proteínas.
c) Nucleótidos.
d) Todos los anteriores.
e) Ninguno de los anteriores.

3. La hélice alfa constituye:

a) Estructura primaria de la proteína.
b) Estructura secundaria de la proteína.
c) Estructura terciaria de la proteína.
d) Estructura cuaternaria de la proteína.
e) Ninguna de las anteriores.

4. Los carbohidratos se clasifican en:

a) Glucosa, pentosa y hexosa.
b) Tetrosas, pentosas y hexosas.
c) Monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
d) Maltosas, sacarosas y fructuosas.
e) Polisacáridos lineales y polisacáridos ramificados.

5. Las funciones de las proteínas son:

a) Son catalizadores, elementos estructurales y reguladores de procesos celulares.
b) Actúan en el almacenamiento y transferencia de información usada en la síntesis de proteínas.
c) Principal fuente de energía de casi todos los seres vivos.
d) Son estructuras lubricantes e impermeables.
e) Son las portadoras de la información genética.

6. Función del almidón y el glucógeno:

a) Forman parte de diversas estructuras de las células.
b) Cumplen funciones hormonales.
c) Regulan las actividades bioquímicas en las células o tejidos.
d) Sirven como reserva energética.
e) Todos los anteriores.

7. Los lípidos se caracterizan por:

a) Ser compuestos orgánicos insolubles en agua.
b) Disolverse en solventes orgánicos no polares.
c) Ser de consistencia grasosa u oleosa.
d) Todos los anteriores.
e) Ninguno de los anteriores.

8. Los ácidos nucleicos están formados por:

a) Cadenas largas de grupos fosfato.
b) Ribosa y desoxirribosa.
c) Solamente purinas.
d) Cadenas largas de aminoácidos.
e) Cadenas largas de nucleótidos.

9. Las características del ARN:

a) Cadena doble, desoxirribosa y timina.
b) Cadena triple, sacarosa y timina.
c) Cadena doble, desoxirribosa y timina.
d) Cadena doble, fructuosa y timina.
e) Cadena simple, ribosa, adenina, guanina, citosina y uracilo.

10. Características del ADN:

a) Cadena simple, ribosa y uracilo.
b) Cadena simple, fructuosa y uracilo.
c) Cadena doble, desoxirribosa, adenina, guanina, citosina y timina.
d) Todos los anteriores.
e) Ninguno de los anteriores.

11. Algunas de las funciones de los lípidos son:

a) Almacenamiento de energía, protección, aislante térmico y acción hormonal.
b) Sirven de soporte mecánico y catalizan casi todas las reacciones que se efectúan en los organismos vivos.
c) Defensa contra infecciones bacterianas y virales.
d) Todas las anteriores.
e) Ninguna de las anteriores.

12. Los ácidos nucleicos tienen la función de:

a) Fijarse a otras moléculas a fin de participar en su almacenamiento y transporte.
b) Proveer de energía a los procesos metabólicos.
c) Portar la información genética, transcribir y traducir el código genético.
d) Todas las anteriores.
e) Ninguna de las anteriores.

13. ¿Qué tipo de ARN lleva la información hasta los ribosomas?

a) ARN de transferencia.
b) ARN ribosómico.
c) ARN mensajero.
d) Todas las anteriores.
e) Ninguna de las anteriores.

Glosario

Aminoácido.- Moléculas orgánicas que contienen nitrógeno en forma de -NH2 y
grupo carboxilo, -COOH unidos al mismo átomo de carbono; pueden unirse para
formar cadenas de péptidos en la molécula de la proteína.
Enzima.- Proteína catalizadora producida en el interior de un organismo, que
acelera reacciones químicas específicas.
Esteroides.- Grupo de lípidos que tienen cuatro anillos de carbono unidos y
frecuentemente, una cola hidrocarbonada. Por ejemplo: el colesterol, las hormones
sexuales y las hormonas de la corteza suprarrenal son esteroides.
Fosfolípidos.- Moléculas orgánicas de estructura semejante a las grasas, donde
un grupo fosfato, en lugar de estar unido a un ácido graso lo está al tercer carbono
de la molécula de glicerol. Es una molécula con una cabeza hidrofílica y una cola
hidrofóbica. Los fosfolípidos forman la estructura básica de las membranas de las
células y de los organelos.
Fotosíntesis.- Proceso de síntesis de carbohidratos a partir de dióxido de carbono
y agua utilizando la energía radiante de la luz captada por la clorofila en las células
vegetales.
Genoma.- La totalidad del material genético de una célula o individuo. El conjunto
completo de cromosomas de una célula o individuo con sus genes asociados.
Glucolípidos.- Moléculas orgánicas de estructura semejante a las grasas, en las
cuales en lugar de un ácido graso, una cadena corta de carbohidratos está unida al
tercer carbono de la molécula de glicerol; como resultado, la molécula tiene una
“cabeza” hidrofílica y una “cola” hidrofóbica.

Darwin y la selección natural

La idea de la evolución no es original de Charles Darwin. Antes del siglo XIX,
varios filósofos y naturalistas apoyaron la idea de que los organismos evolucionan
a través del tiempo. Antes del siglo XIX, nadie había sido capaz de enunciar un
mecanismo razonable que pudiera explicar cómo evolucionaban los organismos.
El naturalista francés Jean Baptiste de Lamarck publicó un libro en el que
esboza una teoría de la evolución animal. Los organismos pueden desarrollar
adaptaciones para vivir en su medio. Las adaptaciones son características
estructurales o funcionales que posee un organismo, y que le permiten a este
organismo, o a la población a que pertenecen, una ventaja en un medio
determinado.
Lamarck utilizó la jirafa para ilustrar su mecanismo de la evolución; creyó que los
antepasados de las jirafas tenían el cuello corto o que debido a algunas influencias
del medio, tal vez a una sequía prolongada, los antepasados del cuello corto
tuvieron que alimentarse de las hojas de los árboles, en vez de los pastos y
matorrales del suelo. Lamarck creyó que algunas necesidades internas,
conjuntamente con el estiramiento continuo del cuello para alcanzar las hojas más
altas, motivaron que las jirafas desarrollasen cuellos ligeramente largos.
Su principal error, que un individuo que desarrolla un cuelo ligeramente más largo,
debido al estiramiento, podría trasmitir esta característica a sus descendientes.
La hipótesis de Lamarck generalmente conocida como la herencia de los
caracteres adquiridos es sencilla y atractiva. El atractivo es el hecho de que los
individuos nacen con capacidad para desarrollar ciertas características cuando la
necesidad lo provoca.
Ningún experimento ha mostrado cómo un carácter adquirido puede causar una
alteración en el código genético de un individuo.}
Después de estudiar medicina en Edimburgo durante dos años, ingresó en
Cambridge para estudiar teología. Uno de sus profesores, el botánico Dr. Henslow
le hizo recuperar su interés por las ciencias naturales, y en especial por la
geología, botánica y entomología.
Por recomendación suya se embarcó en el Beagle como naturalista de la
expedición del capitán Fitzroy de 1831. Durante cinco años recorrieron América
del Sur y las islas del Pacífico y Darwin fue recogiendo observaciones sobre las
que basaría toda su posterior obra de investigación.
Al regreso de su viaje se casó y recopiló las notas del viaje, que publicó entre
1840 y 1843 con el título "Zoología del viaje del Beagle". En 1851 publicó
también un valioso estudio sobre los cirrípedos (una subclase de crustáceos
marinos).
Pero no fue hasta 1859 que publicó el libro en que había estado trabajando desde
su regreso, hacía casi veinte años: "El origen de las especies".
El libro contiene una teoría explicativa de la evolución, llamada darwinismo,
basada en numerosas observaciones, y que desde el mismo momento de su
publicación supuso la inmersión de Charles Darwin en los continuos debates,
críticas y enfrentamientos con muchos científicos.
Tras su regreso a Inglaterra en 1836, Darwin comenzó a recopilar sus ideas
acerca del cambio de las especies en sus Cuadernos sobre la transmutación de
las especies. La explicación de la evolución de los organismos le surgió tras la
lectura del libro Ensayo sobre el principio de la población (1798) del
economista británico Thomas Robert Malthus que explicaba cómo se mantenía el
equilibrio en las poblaciones humanas. Malthus sostenía que ningún aumento en
la disponibilidad de alimentos básicos para la supervivencia del ser humano podría
compensar el ritmo de crecimiento de la población. Este, por consiguiente, sólo
podía verse frenado por limitaciones naturales, como las hambrunas o las
enfermedades, o por acciones humanas como la guerra.
Darwin aplicó de inmediato el razonamiento de Malthus a los animales y a las
plantas, y en 1838, había elaborado ya un bosquejo de la teoría de la evolución a
través de la selección natural. Durante los siguientes veinte años trabajó sobre
esta teoría y otros proyectos de historia natural. Darwin disfrutaba de
independencia económica y nunca tuvo necesidad de ganarse la vida. En 1839 se
casó con su prima, Emma Wedgwood, y poco después se instalaron en la
pequeña propiedad de Down House, en Kent. Allí tuvieron diez hijos, tres de los
cuales murieron durante la infancia.
Darwin hizo pública su teoría por primera vez en 1858, al mismo tiempo que lo
hacía Alfred Russel Wallace, un joven naturalista que había desarrollado
independientemente la teoría de la selección natural. La teoría completa de Darwin
fue publicada en 1859 como El origen de las especies por medio de la
selección natural. Este libro, del que se ha dicho que “conmocionó al mundo”, se
agotó el primer día de su publicación y se tuvieron que hacer seis ediciones
sucesivas.
El concepto clásico de selección natural afirma que las condiciones de un medio
ambiente (o "naturaleza") favorecen o dificultan (seleccionan) la supervivencia o
reproducción de los organismos vivos según sean sus peculiaridades. La
selección natural fue propuesta por Darwin como medio para explicar la evolución
biológica. Esta explicación parte de dos premisas. La primera de ellas afirma que
entre los descendientes de un organismo hay una variación aleatoria, no
determinista, que es en parte heredable. La segunda premisa sostiene que esta
variabilidad puede dar lugar a diferencias de supervivencia y de éxito reproductor,
haciendo que algunas características de nueva aparición se puedan extender en la
población. La acumulación de estos cambios a lo largo de las generaciones
produciría todos los fenómenos evolutivos.
En "El Origen del Hombre", publicado en 1871, defendió la teoría de que la
evolución del hombre parte de un animal similar al mono. Las autoridades
religiosas lo calificaron de ateo y blasfemo.