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Todos los seres vivos están formados por
una o más células
Célula 1: La Teoría celular
En 1665, el científico inglés Robert Hooke, utilizando un
microscopio primitivo, observó en un pedazo de corcho muy
delgado pequeñas celdas a las cuales llamó “células”, hasta
este momento dichas celdas no se relacionaban con la vida de
las plantas, sino con el almacenamiento de ciertos "jugos".
Desde aquí el microscopio comenzó a ser una herramienta
esencial en el ámbito científico de la época y en el desarrollo de
la biología en general.
http://biologia-sergio.blogspot.com/2011/05/son-3-videos-teoria-celular-celula-es.html
Unos años más tarde, Antonie van
Leeuwenhoek observó las primeras
células vivas.
http://www.vanleeuwenhoek.com/
A la Teoría Celular se llegó poco a poco:
una acumulación de pruebas hace que una hipótesis adquiera el rango de
teoría
• En 1824, René Dutrochet fue el primero en establecer
que la célula era la unidad básica de la estructura, es
decir, que todos los organismos están formados por
células.
• Para 1838 Mathias Schleiden, un botánico de origen
alemán, llegaba a la conclusión de que todos los tejidos
vegetales estaban formados por células. Al año
siguiente, otro alemán, el zoólogo Theodor Schwann
extendió las conclusiones de Schleiden hacia los
animales y propuso una base celular para toda forma de
vida.
• Finalmente, en 1858, Rudolf Virchow al hacer estudios
sobre citogénesis de los procesos cancerosos llega a la
siguiente conclusión: "las células surgen de células
preexistentes"
Teoría celular
• Los tres principios de la Teoría celular:
1. Todos los organismos están
compuestos por una o más células.
2. las células son las unidades de vida
más pequeñas.
3. todas las células provienen de células
preexistentes.
Hacia finales del siglo XIX el trabajo de muchos había ido consolidando la
Teoría Celular: Louis Pasteur con sus experimentos había demostrado la
inexistencia de la “generación espontánea” dando solidez al último
postulado de la teoría
http://biologia-sergio.blogspot.com/2011/05/son-3-videos-teoria-celular-celula-es.html
Algunas excepciones a la teoría
celular
• En diferentes organismos se dan células con varios núcleos
resultante de la fusión de varias células.
• En el caso del músculo estriado en los mamíferos, se pueden
observar células con varios núcleos en la periferia.
• Otro caso son ciertas algas y hongos con grandes células
multinucleadas.
Micrografía de un corte
transversal de músculo
esquelético estriado en
humanos.
El género de algas verdes Caulerpa, es un ejemplo de especies que están
constituidos por una única célula gigante que puede llegar a medir tres metros, lo
que las convierte en las células vivientes más grandes del mundo.
https://es.wikipedia.org/wiki/Sincitio#Algas
Mediciones microscópicas
Prefijos del SI (debajo de la unidad)
Tamaños relativos
• Célula (eucariota): 100
micras
• Organelos: hasta 10
micras
• Bacteria (procariota): 1
micra
• Virus: 100 nm
• Membranas: 10 nm
• Moléculas: 1 nm
Dimensiones de algunas células como el
óvulo humano y un Protista (Paramecium)
¿Qué tan pequeña es una célula
o un virus?
http://www.cellsalive.com/howbig.htm
Células y tamaños
• Las células están hechas de diferentes
subunidades, que son microscópicas.
• Se necesitan microscopios con alta
magnificación y resolución para observar
las células y sus subunidades.
microscopio óptico vrs. electrónico
• Microscopio óptico
• Aum: 2000 X
• muestras vivas
• Microscopio electrónico
• Aum. 100,000X o más
Tipos de microscopios
trabajando con imágenes.
magnificación y barras de escala
• El tamaño de un
organismo se refiere
a sus medidas reales.
• El tamaño de una
imagen son las
medidas con que
aparece el organismo
en una fotos o
diagrama.
• La magnificación de
la imagen es cuanto
más grande es la
imagen con respecto
al tamaño real del
organismo
• Formula:
Magnificación =
tamaño imagen/tamaño
real
Ejercicio
Magnificación = tamaño imagen/tamaño real
• Si el largo de una imagen es 30 mm, y
representa una estructura con tamaño real
de 3 micras. ¿Cuál será la magnificación
de la imagen?
Ejercicio
Magnificación = tamaño imagen/tamaño real
• Si el largo de una imagen es 30 mm, y
representa una estructura con tamaño real
de 3 micras. ¿Cuál será la magnificación
de la imagen?
• resolución: lo primero reducir la imagen a micras:
30 mm x (1000 micras/1mm)
= 30,000 micras
Magnificación = tamaño imagen/tamaño real
Magnificación = 30,000 micras/ 3 micras
= 10,000X
Limitaciones al tamaño
• relación area/volumen • El grado de
almacenamiento de
• http://click4biology.inf
calor, consumo y
o//c4b/2/cell2.1.htm#s
producción de
ize
desechos
depende
• La relación
del volumen.
área/volumen limita el
• La superficie controla
tamaño de las
el movimiento de
células.
materiales hacia
dentro y fuera, y la
pérdida de calor.
Limitaciones al tamaño
A medida que aumenta el radio de la célula,
la relación área:volumen se hace más
pequeña.
Así, una célula más grande tiene menos
área en proporción a su volumen. Tendrá
pues menos área de intercambio de
materiales y calor con el medio ambiente
que la rodea.
• Ejemplo: elefante vs. colibrí ....¿A cuál le cuesta más enfriarse o
calentarse?
Imagina que las siguientes cubos son células.
¿Cuál tendría la menor razón área de superficie a
volumen? = área/volumen
http://glencoe.mcgraw-hill.com/sites/0078802849/student_view0/unit2/chapter9/section1/self-check_quizzesspanish.html
La razón o relación superficievolumen está en función del
tamaño celular. Si las células
fueran “cubos” de tres
tamaños diferentes, mientras
el volumen aumenta, la
superficie será
proporcionalmente menor, y
por tanto menos contacto
directo con el medio exterior.
http://mathbench.umd.edu/modules/misc_scaling/page15.htm
Diferenciación celular
Diferenciación celular
• Distinta expresión genética en las distintas
células de un organismo. Se “expresa”
solo una pequeña parte del ADN, pues
cada célula posee todo el ADN de ese ser
vivo.
• Diferenciación significa que las células en
los organismos multicelulares para realizar
funciones especializadas sintetizan
proteínas a partir de algunos de sus genes
pero no otros.
Propiedades emergentes:
el todo es más que la suma de sus partes
• Las propiedades emergentes surgen de la
interacción entre las distintas partes
componentes.
• La vida misma puede ser considerada una
“propiedad emergente”
Células madre o tronco
• Poblaciones de células dentro de los
organismos que mantienen la capacidad
de diferenciarse.
• Ejemplo: meristemos vegetales, son
totipotenciales.
• Células animales: adultas o embrionarias.
• Implicaciones éticas en el hombre.
Valoración moral
Ultraestructura de células
procariotas y eucariotas
Ver animación:
http://www.cellsalive.com/cells/3dcell.htm
Comparando las células procariotas
(más pequeñas y primitivas, como
las bacterias) con las eucariotas
(más evolucionadas como las células
de los protistas, animales, las
plantas o los hongos)
Célula de una bacteria como ejemplo de
célula procariota
Célula procariótica
Son células primitivas que no poseen núcleo ni organelos. Se dan solo
en el reino Monera: bacterias y algas azul-verde.
Célula procariota: se refiere principalmente a
las bacterias (Reino Monera)
•
•
•
•
En general el tamaño es 1-2 um (micras)
No existen organelos rodeados de membranas
No hay un verdadero núcleo con membrana nuclear
Los ribosomas son más pequeños que los de las células
eucariotas.
• Algunas poseen una cápsula de protección que facilita
su adherencia a superficies.
• Las bacteria flageladas poseen flagelos.
• Los plásmidos son trocitos circulares de ADN que se
pueden transferir a otras bacterias.
Una bacteria como
los bacilos es un
ejemplo de célula
procariota
Estructuras de la célula procariota
• Pared celular: protege y mantiene la forma de la célula. En la mayor
parte de procariotas está compuesta de un complejo de proteína y
carcarbohidrato llamado peptidoglicano.
Diferencias en la pared hacen que las bacterias se clasifiquen en
Gram negativas cuando se decoloran a rojo, o Gram positivas
cuando permanecen de color morado.
• Citoplasma: contiene enzimas y al ADN en la región llamada
nucleoide.
• Pili y flagelos: los pili son estucturas como pelos que atraviesan la
pared celular y tienen función de adherencia al sustrato o a otras
bacterias para facilitar transferencia de ADN. Los flagelos dan
movilidad a la célula
• Membrana plasmática: controla la entrada y salida de sustancias.
Puede facilitar o “bombear” sustancias al interior de la célula.
Estructuras de la célula procariota
• Citoplasma: contiene enzimas necesarias para el
metabolismo ya que no hay organelos.
• Ribosomas: de tipo 70S, se encuentran libres en el
citoplasma. Su rol es la síntesis de proteínas como parte
de la “expresión genética”
• Región nucleoide: contiene una larga, continua y circular
molécula de ADN. Está relacionada con el control de las
funciones de la célula y la reproducción (fisión binaria).
Pueden existir trozos libres de ADN llamados plásmidos.
• El proceso de la “fisión binaria”: mecanismo simple de
reproducción y división celular. El DNA es copiado
(replicación) y se produce división en dos nuevas
células.
Ejercicio célula procariota
• Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de
Escherichia coli (E. coli) como ejemplo de procariota.
• El diagrama debe mostrar la pared celular, la membrana
plasmática, el citoplasma, los pili, los flagelos, los
ribosomas y el nucleoide (región que contiene el ADN
desnudo).
• Anote las funciones de cada una de las estructuras
nombradas en el diagrama.
• Identifique las estructuras citadas en micrografías
electrónicas de E. coli.
http://www.ibguides.com/biology/notes/2.2-prokaryotic-cells
http://bigpictureeducation.com/all-small-things
http://www.jordandesajonia.edu.co/blogger/ciencias/?p=273
Comparación células procariotas y eucariotas
• ADN desnudo vs. ADN asociado a proteínas
• •ADN en el citoplasma vs. al ADN incluido dentro de una
envoltura nuclear
• Ausencia de mitocondrias vs. a la presencia de
mitocondrias
• Ribosomas 70S vs ribosomas 80S
• Las células eucarióticas tienen membranas internas que
permiten compartimentar sus funciones.
Célula animal como ejemplo de célula
eucariota
videos
• La célula como un universo:
http://www.youtube.com/watch?v=yKW4F
0Nu-UY&feature=related
• Organelos célula animal:
http://www.youtube.com/watch?v=a6boqE
bcJWI&feature=related
• Organelos:
http://www.youtube.com/watch?v=Q7_Kw4bpAI
Célula vegetal
Son también eucarióticas, y se diferencian de las células animales en
que poseen una pared celular rígida (de celulosa), grandes vacuolas y
cloroplastos para la fotosíntesis.
http://www.cienciasnaturalesonline.com/celula-vegetal-y-sus-partes/2012/
http://biolemadutra.blogspot.com/2008_05_01_archive.html
Membrana plasmática
• Estructura formada por una bicapa de lípidos,
formada por fosfolípidos dispuestos uno al lado
de otro, formando una superficie continua, con
proteínas insertadas y otras sustancias.
Membrana plasmática
• Su función es controlar la entrada y salida
de sustancias de la célula.
Núcleo
Cromatina (ADN) y ARN en el nucleolo
Aquí se custodia la información, su replicación y distribución al
citoplasma. La membrana nuclear posee poros para el paso de
materiales
http://www.iprase.tn.it/natura/atlante/CELLULA/Cell_4.htm
Núcleo
• Contiene el ADN y está rodeado por una
membrana doble, que posee poros de
comunicación.
• Aisla al ADN para que pueda desarrollar sus
funciones fuera de todas las reacciones del
citoplasma.
• El ADN se encuentra en “paquetes” llamados
cromosomas, junto a proteínas llamadas
histonas.
• Cuando el ADN cromosoma está
“desenrrollado” se conoce como cromatina, de
es forma es funcional y puede ser transcrito por
el ARNm
Núcleo
• Hay células con varios núcleos, y otras tan
especializadas que no lo necesitan, como los
glóbulos rojos.
• El núcleo posee una zona más oscura, el
nucléolo, donde se produce ARN para formar
los ribosomas.
Mitocondria
Metabolismo, ADN mitocondrial
Aquí se produce el ATP en la respiración aeróbica
http://www.click4biology.info//c4b/
2/cell2.3.htm#ultra
Mitocondria
• Función: producción de ATP
para la célula a partir de la
respiración aeróbica.
• De forma variable, suelen ser
esféricas u ovoides.
• Poseen una doble membrana
exterior.
• La membranas interiores son
plegadas y formas las crestas.
• Rellenas de líquido llamado
matriz.
• Poseen una pequeña cantidad de
ADN = “ADN mitocondrial”
http://www.click4biology.info//c4b/
2/cell2.3.htm#ultra
El aparato de Golgi
Prepara materiales de secreción
http://ctaiepv.blogspot.com/p/sesionn-16.html
http://www.click4biology.info//c4b/2/
cell2.3.htm#ultra
Aparato de Golgi
• Función: procesa proteínas para
secreción. En el proceso generalmente se
le agregan sustancias no proteicas.
• Compuesto, al igual que el REr, por sacos
planos de membranas llamados cisternas.
Retículo endoplásmico
Membranas donde circulan sustancias y hay ribosomas en
el rugoso. Aquí se sintetizan muchas proteínas
Retículo endoplásmico rugoso
REr
• Es una red de sacos planos delimitados
por una membrana, cuya rugosidad se
debe a la presencia de ribosomas en su
superficie (ribosomas 80S). Su función es
recibir en su interior las proteínas recién
fabricadas por los ribosomas y permite
plegarlas. Normalmente este organelo es
muy abundante en células secretoras.
Retículo endoplásmico liso
REL
• Red de sacos aplanados, como los del
REr pero sin los ribosomas en su
superficie, lo que le da un aspecto liso y
no rugoso. Zona rica en enzimas. Su
función es sintetizar lípidos (colesterol,
esteroides y fosfolípidos). En el hígado su
función es destoxificar la célula de drogas
y toxinas como el alcohol.
Citoplasma de células de
hígado mostrando
-
Mitocondrias: las
estructuras redondas y
ovaladas con
membranas interiores.
-
RER: líneas en el
centro de la foto, con
puntitos oscuros
(ribosomas)
-
REL: líneas en la parte
baja de la foto, sin
puntitos.
Credit: University of Edinburgh,
Wellcome Images
Cloroplastos
Plastidios donde se da la fotosíntesis
http://cmap.udg.co.cu:8001/rid=1G90BZS0YJYWH6FGTZ/Micrograf%C3%ADa%20electronica%20d
e%20cloroplastos%20IV.jpg
Pared celular
Da rigidez y está formada por celulosa y otras sustancias. Su función
es dar rigidez e impedir que la célula vegetal estalle por la presión de
la acumulación de agua en su interior.
Centriolos
Se encuentran en una región llamada centrosoma
Formación del huso mitótico durante la
reproducción celular
Huso mitótico
Microtúbulos
Esqueleto de la célula (citoesqueleto) y
movimiento: flujo citoplásmico, cilios y flagelos
http://prom11hack.wordpress.com/2010/04/23/estructura_celula/
Los microtúbulos son vitales para la célula: en la
enfermedad de Alzheimer, los cambios en la proteína tau
producen la desintegración de los microtúbulos en las
células cerebrales
http://es.wikipedia.org/wiki/Enfermedad_de_Alzheimer
Lisosomas
Vesículas digestivas con enzimas
Son vesículas delimitadas por una membrana, que contienen
grandes cantidades de enzimas hidrolíticas y cuyo pH óptimo es
ácido. Su pH ácido se debe a una bomba de protones existente en
su membrana. Su función es la de digestión intracelular. incluyendo
bacterias y virus. Participan también en la autofagia, es decir, rodea
a los organelos envejecidos en grandes vacuolas y son hidrolisados.
Participan en la Autólisis, es decir, autodestrucción de la célula,
como ocurre en la cola de los renacuajos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Biological_cell.svg
Estructura de una célula animal típica:
1. Nucléolo
2. Núcleo celular
3. Ribosoma
4. Vesículas de secreción
5. Retículo endoplasmático rugoso
6. Aparato de Golgi
7. Citoesqueleto
8. Retículo endoplasmático liso
9. Mitocondria
10. Vacuola (pequeñas)
11. Citosol (o citoplasma)
12. Lisosoma
13. Centriolo
ejercicio célula eucariota
• Dibuje y rotule un diagrama de la
ultraestructura de una célula del hígado
como ejemplo de célula animal.
• El diagrama debe mostrar ribosomas
libres, el retículo endoplasmático rugoso,
lisosomas, el aparato de Golgi,
mitocondrias y el núcleo.
• Anote las funciones de cada una de las
estructuras nombradas en el diagrama.
Estructura de una célula vegetal
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.
j.
k.
l.
m.
n.
o.
p.
q.
r.
Plasmodesmos
Membrana plasmática
Pared celular
Cloroplasto: tilacoides, estroma.
Gránulos de almidón: leucoplasto
Vacuola
Vacuola
Mitocondria
Citoplasma
Pequeñas vesículas membranosas
Retículo endoplásmico rugoso Rer
Núcleo
Poro nuclear
Envoltura nuclear
Nucléolo
Ribosomas
Retículo endoplásmico liso (REL)
Aparato de Golgi
s.
Citoesqueleto filamentoso.
• Test on-line sobre la estructura de las
células:
• célula vegetal:
http://www.lourdesluengo.org/actividades/6-2cvegetal.htm
• Célula animal:
http://www.lourdesluengo.org/actividades/6-3canimal.htm
•
Células eucarióticas
comparación entre células
animales y vegetales
http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm
http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/celula_animal_y_vegetal.htm
http://hazell11bio.blogspot.com/2013/02/cell-organelles-and-their-function.html
http://prom11hack.files.wordpress.com/2010/04/biologia_diferenciascelulas.jpg
ANEXO:
Bioética del uso y potencialidades
de las células madre o células
tronco.
Clasificación
• Células Madre Embrionarias: proceden de
embriones que se destruyen (se matan).
• Células Madre Adultas: presentes en tejidos del
cuerpo de la persona ya desarrollada.
• Células procedentes del cordón umbilical
• Células Pluripotentes inducidas (iPS): células
adultas somáticas reprogramadas.
Términos
• Totipotencialidad: da lugar a todo un organismo.
– Células madre embrionarias
• Pluripotencialidad: Capacidad de diferenciarse
en células de cualquier tejido.
– Células madre embrionarias
• Multipotencialidad: Dan lugar a algunos tejidos,
no todos.
– Células madre adultas
Valoración moral
• Para la valoración ética hay que considerar tanto los
métodos de recolección de células troncales como los
riesgos de su utilización clínica o experimental.
• Se deben considerar lícitos los métodos que no
procuran grave daño al sujeto del que se extraen:
• a) Extracción de células de tejidos de un organismo
adulto.
• b) De la sangre del cordón umbilical en el momento
del parto.
• c) De los tejidos de fetos muertos de muerte natural.
El uso de células troncales embrionarias o de células
diferenciadas derivadas de ellas, que han sido
eventualmente provistas por otros investigadores
mediante la supresión de embriones o que están
disponibles en comercio, pone serios problemas
desde el punto de vista de la cooperación al mal y del
escándalo. (DP n. 32)
«¿Es moralmente lícito producir y/o utilizar
embriones humanos vivos para la preparación
de células madre?»
(Pontificia Academia para la Vida, DECLARACIÓN
SOBRE LA PRODUCCIÓN Y USO CIENTÍFICO
Y TERAPÉUTICO DE LAS CÉLULAS ESTAMINALES EMBRIONARIAS HUMANAS , 25-ago-200)
• # 1 Sobre la base de un análisis
biológico completo, el embrión humano
vivo es, a partir de la fusión de los
gametos, un sujeto humano con una
identidad bien definida, el cual comienza
desde ese momento su propio desarrollo,
coordinado, continuo y gradual, de tal
modo que en ningún estadio sucesivo
puede ser considerado como una simple
masa de células....
• #5... al fruto de la generación humana, desde el primer
momento de su existencia, se ha de garantizar el respeto
incondicional que moralmente se le debe al ser humano en su
totalidad y unidad corporal y espiritual: "El ser humano debe
ser respetado y tratado como persona desde el instante de su
concepción y, por eso, a partir de ese mismo momento se le
deben reconocer los derechos de la persona, principalmente
el derecho inviolable de todo ser humano inocente a la vida"»
• # 4. Ningún fin considerado bueno, como la
utilización de las células estaminales que podrían
obtenerse para la preparación de otras células
diferenciadas con vistas a procedimientos
terapéuticos de grandes expectativas, puede
justificar esa intervención. Un fin bueno no hace
buena una acción en sí misma mala.
FIN