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LA TEORÍA CELULAR. CONCEPTO DE CÉLULA. El desarrollo histórico de la teoría celular nos muestra que llegar a formular el concepto de célula no fue sencillo. El conocimiento de las células es algo que históricamente ha venido unido al avance de la técnica, ya que su pequeño tamaño impide que se puedan observar a simple vista; por ello, su estudio ha estado condicionado al descubrimiento primero y perfeccionamiento después del microscopio y de las técnicas microscópicas. La afirmación de que todos los seres vivos están formados por células y que éstas son las unidades que conforman su estructura y su funcionamiento, se incluye dentro de la teoría celular, para cuya formulación han tenido que producirse una serie de hechos que han sido el resultado de siglos de investigación. Citamos muy brevemente algunos de ellos: En el siglo XVII el avance de la óptica permite la construcción de lentes y microscopios que proporcionaban aumentos considerables, aunque todavía eran rudimentarios. En 1665, Robert HOOKE publicó una colección de dibujos obtenidos a partir de las observaciones realizadas a través de un microscopio que él mismo construyó. En uno de ellos reproducía la observación de una laminilla de corcho cuya estructura era similar a la de un panal de abejas. Utilizó por primera vez el término “célula” para denominar a cada una de esas cavidades o celdas que formaban dicha estructura. Aunque realmente él no había observado la célula sino las cavidades que dejaba el corcho en torno a lo que sería el propio contenido celular, la aportación de Hooke fue clave para el posterior desarrollo de la Biología y a él le debemos el nombre de célula. En la misma época, Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) descubrió todo un mundo nuevo y diminuto al observar con el microscopio, que él mismo diseñó y construyó, muestras procedentes de charcas, fuentes, líquidos corporales, etc. Leeuwenhoek hizo unos magníficos dibujos de bacterias, espermatozoides, etc., a los que él llamó animalículos (‛animalillos’). Hubo que esperar hasta el siglo XIX par a que la técnica perfeccionara los microscopios con los que se pudieron observar células en tejidos animales. El botánico escocés Robert Brown, en 1831, observó la presencia constante de un corpúsculo en el interior de las células vegetales, al que denominó núcleo, y destacó su importancia como elemento básico en la estructura celular. Los biólogos alemanes Matthias Schleiden (botánico) y Theodor Schwann (zoólogo), en 1838, hacen la primera formulación de la Teoría Celular, considerando a la célula como la unidad estructural de los seres vivos. En este mismo siglo (1855) los trabajos de Robert Virchow sirvieron para poner de manifiesto que las reacciones de los organismos, por muy complejos que éstos fueran, tenían lugar dentro de las células. Se amplía así el alcance de la Teoría Celular, al considerar ahora a las células como la unidad funcional de los seres vivos. Este mismo autor añade con la afirmación de que toda célula proviene de otra preexistente, un tercer punto a la Teoría Celular: la célula es la unidad de origen de los seres vivos. Los trabajos de Santiago Ramón y Cajal (1993), demuestran que los nervios también están formados por células independientes, las neuronas. El descubrimiento de la individualidad de la neurona concedió a la teoría celular validez universal. lo que permite generalizar la teoría celular para todo el mundo vivo. La invención del microscopio electrónico, con su alto poder de resolución, ha hecho posible conocer la arquitectura, no sólo de los orgánulos, sino también de estructuras moleculares, como es el caso de los cromosomas. Actualmente, la teoría celular se resume en los principios siguientes: La célula es la unidad anatómica o estructural de los seres vivos. Esto quiere decir que todos los seres vivos están constituidos por células. Algunos organismos son unicelulares, como las bacterias o los protozoos, y otros pluricelulares, como el ser humano. La célula es la unidad fisiológica o funcional de los seres vivos. Esto quiere decir que la célula es la estructura más pequeña que lleva a cabo las funciones vitales. La célula es la unidad de origen de los seres vivos. Esto quiere decir que todos los seres vivos proceden de una célula, que por reproducción dará lugar, en el caso de los organismos pluricelulares, a todas las que los forman. Cada nueva célula adquiere una forma característica y se especializa en una determinada función. La célula es la unidad de información de los seres vivos. Es la unidad genética, contienen el material hereditario, desde el cual se desarrollan todas las características estructurales y funcionales de la célula. Esta información genética es heredada por las células hijas. Concepto actual de célula. La célula es la unidad más pequeña de materia viva, capaz de llevar a cabo todas las actividades necesarias para el mantenimiento de la vida: obtener y asimilar nutrientes, eliminar residuos, sintetizar nuevos materiales y, ser capaz de moverse y reproducirse. Todas las células tienen tres componentes básicos comunes: membrana plasmática, citoplasma y material genético. 1- Membrana plasmática Es una delgada capa que separa la célula del exterior y la protege. La membrana ayuda a determinar cuáles moléculas pueden pasar al interior de la célula y cuáles no; también determina cuáles moléculas deben conservarse y cuáles son las sustancias de desecho o toxinas que deben salir a través de ella. Actúa como un verdadero centro de control gracias a la función conocida como «barrera de permeabilidad selectiva». En cuanto a las células que constituyen a las bacterias y a los vegetales, aparte de estar rodeadas por la membrana, están encapsuladas en una pared celular gruesa y sólida, compuesta de polisacáridos o moléculas de azúcar, (en las plantas superiores esta pared se compone de celulosa). La pared celular, que es externa a la membrana plasmática, mantiene la forma de la célula vegetal y la protege de daños estructurales, otorgando la rigidez y el sostén necesarios para el tejido vegetal. Esta pared provee a la célula vegetal de un medio poroso, que es muy útil, pues permite la circulación y distribución de agua, minerales y otros nutrientes; también, contiene ciertas proteínas que regulan el crecimiento de la planta y la protegen de las enfermedades. Pero, debido al hecho de que esta pared también limita el movimiento celular, en las células animales, esta pared celular no existe, dado que muchos de los tejidos presentes en animales, requieren cierto grado de movilidad. 2- Citoplasma El citoplasma comprende todo lo que está dentro de la célula, salvo el núcleo. El citoplasma está compuesto por una gran cantidad de agua (de un 70 a un 90 %) y sustancias disueltas en él (carbohidratos, proteínas y lípidos). Debido a las proteínas disueltas en el agua, el citoplasma, visto con un microscopio electrónico, tiene un aspecto gelatinoso, algo así como la clara de un huevo. Presenta un líquido viscoso denominado citosol, un entramado de proteínas fibrilares entrecruzadas que forman el citoesqueleto y una serie de estructuras llamadas orgánulos u organelas, dentro de los cuales se llevan a cabo las distintas reacciones químicas que constituyen el metabolismo de la célula, es decir, las diferentes funciones celulares. 3- Material genético Está formado por la molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico). Contiene la información para controlar y regular el funcionamiento de la célula, y es el material hereditario que pasa de una célula a sus células hijas. No todas las células tienen el mismo nivel de complejidad. Existen dos tipos de células: MODELOS DE CÉLULAS Los modelos son reconstrucciones ideales realizadas a partir de muchas microfotografías de diferentes células. Cada modelo muestra todos los componentes que podría tener una célula. Se reconocen dos tipos o modelos celulares: la célula procariota y la célula eucariota. • Células procariotas También llamadas procarióticas o procariontes, son las que comprenden a las bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verde azuladas). Se caracterizan por ser células pequeñas y de estructura sencilla (sólo poseen dos tipos de organelas que son los ribosomas y unas organelas exclusivas de ellas llamadas mesosomas) Presentan una pared bacteriana rígida sobre la membrana. Algunas poseen una cápsula por encima de la pared y una especie de cola o flagelo, o pequeños cilios o pili, los cuales les permiten desplazarse. La característica más representativa de este tipo de células es que el material genético está concentrado en una región de la célula, conocida como nucleoide, pero no hay ninguna membrana que separe esa zona del resto de la célula. Son más primitivas, pues aparecieron hace unos 3.500 millones de años aproximadamente. • Células eucariotas Son más grandes, evolucionadas y complejas. Tienen muchos organelas en el citoplasma. La característica más representativa de este tipo de células es que el material hereditario está rodeado de una membrana que lo aísla (membrana nuclear), constituyendo así un verdadero núcleo. Dentro de él, las moléculas de ADN forman una masa oscura llamada cromatina. Antes de producirse la división celular, el ADN da lugar a estructuras llamadas cromosomas, cuyo número es propio de cada especie. Así, en la especie humana, las células del cuerpo (somáticas) poseen 46 cromosomas y las células sexuales (óvulo y espermatozoide), exactamente la mitad, es decir, 23 cromosomas. También en el interior del núcleo se encuentra el nucléolo, que contiene gran cantidad de ácido ribonucleico (ARN), precursor de la composición de los ribosomas que hay en el citoplasma. El núcleo desempeña un rol fundamental en todos los procesos celulares, desde la regulación de entrada y salida, hasta el proceso de división celular y reproducción. Todos los organismos pluricelulares (animales, plantas, algas, hongos) y algunos unicelulares (como los protozoos y las algas microscópicas) están formados por células eucariotas. Se reconocen dos tipos de células eucariotas: la vegetal y la animal. Ambas comparten muchas características y tienen otras que las hacen diferentes. Las principales organelas de una célula eucariota son: La actividad en conjunto de todos los orgánulos permite que la célula realice todas sus funciones. Por ejemplo: Tiene adheridos RETÍCULO LISO RETICULO RUGOSO Elabora y transporta lípidos Elaboran proteínas RIBOSOMAS Transporta proteínas COMPLEJO DE GOLGI Almacena, acondiciona y provee de membrana envolvente formando: VACUOLAS SECRETORAS Eliminan lípidos y proteínas para su uso fuera de la célula LISOSOMAS Función digestiva mediante la acción de enzimas Los fósiles más antiguos que se conocen, que corresponden a microorganismos parecidos a las bacterias actuales, tienen aproximadamente 3.500 millones de años. Como las células eucarióticas no aparecieron hasta hace unos 1.000 millones de años, se entiende que la Tierra estuvo ocupada por estos microorganismos primitivos durante unos 2.500 millones de años. Durante todo este tiempo los diferentes grupos de estos seres microscópicos desarrollaron todas las estrategias bioquímicas que les permitieron vivir en las condiciones de vida que iba deparando un planeta en continuo cambio. El éxito evolutivo de estos microorganismos ha sido tan grande que les ha permitido colonizar todos los ambientes y, a pesar de su pequeño tamaño, tienen un papel clave en aspectos tan fundamentales como la salud, la agricultura y la industria. La moderna Biotecnología y sus aplicaciones no podrían concebirse sin el empleo de las bacterias. Podemos decir, sin riesgo a equivocamos, que viven con nosotros, pues se hallan presentes en la boca, en los orificios nasales, en el intestino y en otros lugares de nuestro cuerpo, en el que, la inmensa mayoría de las veces, no causan ningún daño. Todas son unicelulares, aunque algunas suelen agruparse formando colonias, y pueden presentar distintas formas (cocos, bacilos, espirilos y vibrios). Algunos datos de interés sobre las bacterias (células procariotas): En cuanto a sus formas de vida podemos decir que la diversidad presente entre las bacterias es superior a la de ningún otro reino, y esto se manifiesta fundamentalmente en su fisiología, ya que son capaces de vivir, como se ha mencionado, en una gran cantidad de ambientes (aguas dulces, saladas, suelo, glaciares, interior de otros organismos, etc.) y de utilizar muchos recursos (orgánicos o inorgánicos) como fuente de materia y energía. Pueden vivir con o sin oxígeno y muchas son fotosintéticas. Juegan un papel fundamental en el equilibrio de la biosfera al ser, junto con los hongos, los organismos descomponedores. Esto quiere decir que son los que transforman la materia orgánica muerta en inorgánica, la cual queda a disposición de los productores, que son los organismos que producen materia orgánica a partir de materia mineral. FORMA Y TAMAÑO DE LAS CÉLULAS En medio acuoso las células tienden espontáneamente a adoptar una forma aproximadamente esférica. Sin embargo, la forma de las células vivas puede ser muy variada y viene determinada por su función o por la proximidad de células vecinas. Así existen células de forma poligonal, poliédrica, prismática, cilíndrica y otras muchas. Algunas células presentan formas muy sofisticadas, de aspecto estrellado o arborescente, como es el caso de las neuronas, y otras presentan incluso la capacidad de cambiar de forma en el transcurso del tiempo. La mayor parte de las células son de tamaño microscópico, sólo se pueden observar utilizando el microscopio. La unidad de longitud que se emplea para medir el tamaño de las células es el micrómetro o micra (μm). También se utilizan el nanómetro (nm) y el angström (Å). Generalmente, las células procariotas tienen dimensiones que oscilan entre 1 y 2 μm mientras que en las células eucariotas, animales y vegetales, lo hacen entre 10 y 30 μm. En los organismos pluricelulares el tamaño global del organismo no está en función del tamaño de sus células constituyentes sino del número de éstas: un elefante tiene muchas más células que una hormiga pero estas son de tamaño similar en ambas especies; el organismo humano tiene unas 1014 células. Teoría celular 1- Relaciona con flechas. 2- Resuelve el siguiente criptograma sobre la Teoría Celular 3- Ordena los bloques de palabras para armar un texto con sentido. enormes progresos. científicos Desde consideran hoy día entonces, la Biología y la Medicina propusieron la Teoría un hecho, más que una En el siglo XIX varios Celular. Estas ideas se teoría. pudieron hacer 4- Completa el texto seleccionando la palabra adecuada en cada caso: células, descubierto, el pasado; electrónico; instrumento; la actualidad; microscopio; nosotros; observación; potentes; unidades; vivos. En sabemos que todos los seres formados por unas pequeñas , estamos vivas a las que damos el nombre de esto no se sabía en . Pero . Para descubrir las células primero se inventó un observación adecuado: el de . Desde la primera de células en el siglo XVII, se han célula gracias a la fabricación de microscopios cada vez más microscopio , incluidos . muchas cosas de la , hasta llegar al 5- Científicos y Teoría celular. En esta actividad deberás construir una línea del tiempo relacionando las fotografías de los científicos con sus respectivos nombres, las fechas y contribuciones (observaciones, ideas e invenciones) Para ello debes hacer lo siguiente: 1. En una hoja de carpeta y, horizontalmente, pon el título LINEA DEL TIEMPO HISTÓRICA DE LA TEORÍA CELULAR. 2. Traza una línea horizontal un poco más abajo del título. 3. Pega las fechas, nombre de los científicos y su contribución. 4. Recorta la fotografía de cada científico. 5. Pega cada fotografía encima de su contribución, de forma que se pueda levantar la fotografía y leer lo que pone debajo. La célula 1- Encuentra en el siguiente mensaje oculto un concepto de célula. . 2- Lee el texto y a continuación, completa el esquema conceptual. La célula es la unidad más pequeña de los seres vivos que tiene vida, es decir, realiza las funciones vitales. Tiene tres partes fundamentales: la membrana que recubre toda la célula, el citoplasma que es el interior de la célula donde se encuentran los orgánulos u organelas y el material genético que está en el interior del citoplasma. Existen dos tipos de células: procariotas y eucariotas. Las células procariotas son las que no tienen el material genético rodeado por una membrana nuclear y son las más sencillas como las bacterias. Las células eucariotas son las que tienen núcleo, es decir, el material genético rodeado por una membrana nuclear, como los animales y plantas. Los animales están formados por células animales y las plantas por células vegetales. 3- Encuentra en la sopa 12 palabras que corresponden a partes y organelas celulares. 4- Pon las palabras en su sitio: citoplasma y membrana, entran las sustancias, eucariotas o eucarióticas, líquido viscoso, material genético, procariotas o procarióticas, procesos celulares, salen las sustancias Las bacterias no tienen núcleo definido, y por eso se llaman células __________________________ (carion=núcleo; pro=antes de). Las células que forman los tejidos de plantas y animales son ______________________________, es decir, tienen un núcleo bien definido (eu= bueno, verdadero) en cuyo interior se encuentran los cromosomas. Estas células están constituidas por tres elementos básicos: núcleo, _______________________________________ El núcleo tiene el ____________________en los cromosomas, que controlan el funcionamiento de todos los _______________________ El citoplasma es un __________________________en el que flotan una serie de orgánulos, de varios tipos y que se encargan de diversas funciones. En la parte más externa hay una fina membrana por donde ______________________ que la célula necesita y ___________________________ de desecho. 5- Coloca en los recuadros vacíos las palabras adecuadas para darle sentido al texto que muestra las principales diferencias entre la célula animal y la vegetal. Hay muchas semejanzas entre la célula diferencias: animal y la vegetal, pero también algunas 1.- Sólo la célula vegetal posee, por fuera de la membrana rígida compuesta esta fundamentalmente pigmento La célula animal no tiene , orgánulos donde se realiza la fotosíntesis gracias al verde 3.- Las vacuolas de la célula 4.- La celulosa. . 2.- Únicamente la célula vegetal posee una por , una gruesa y llamado . vegetal son grandes y escasas, mientras que las de la son numerosas y pequeñas, o bien faltan. En muchas ocasiones la célula vegetal tiene gran central que relega al núcleo vegetal carece de centríolos. Este a la periferia. es exclusivo de la célula animal. 6- Imagínate a la célula como una fábrica, índica que estructura u organela cumplen con cada una de las funciones enumeradas a continuación. a- Un gran cerco rodea todas las instalaciones de la fábrica y es quien permite la entrada y salida de materiales __________________________________________ b- En ella se encuentra fábrica_________________ un director general que controla el funcionamiento de toda la c- En la zona de producción se elaboran nuevos productos __________________________________ d- En la misma fábrica se ubica energía_______________________________ una central eléctrica para la obtención de e- Una vez obtenidos los productos, deben ser empaquetados y distribuidos por fábrica________________________________________________________________________ toda la 1= 2= 3= 4= 5= 6= 7= 7- En el siguiente listado, aparecen características de la célula animal y de la vegetal. Transcribe en cada círculo, las características exclusivas o propias de cada tipo de célula y en la intersección de ambos círculos, las características comunes a ambas células. Ten en cuenta que algunas palabras son distractores. Características: con membrana plasmática; tiene cloroplastos; tiene ribosomas; con citoesqueleto; con una gran vacuola central; tiene aparato de Golgi; es eucariota; tiene centríolos; es procariota; tiene pared celular; con mitocondrias; presenta un citoplasma con orgánulos; con retículo endoplasmático; posee núcleo; poseen nucleoide. 8- Relaciona mediante la letra correspondiente, el nombre del componente celular con su correspondiente función (número) 9- Dibujos de células. Reconoce de qué tipo de célula se trata y coloca el nombre de cada parte señalada. 15 15 10- Descubre el mensaje oculto relacionando los números con las letras correspondientes. Luego deberás transcribirlo en tu carpeta. A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 3 1 19 5 11 14 18 16 21 8 17 10 24 20 7 23 13 25 15 4 22 12 26 2 6 9 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 11 20 10 3 19 11 10 22 10 3 23 25 7 19 3 25 21 7 11 10 4 3 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 24 3 18 11 20 11 4 21 19 7 20 7 11 15 4 4 11 25 21 3 10 3 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 25 7 23 7 25 22 20 3 24 11 24 1 25 3 20 3 6 5 11 3 5 7 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 15 11 11 20 19 22 11 20 4 25 3 11 20 22 20 3 __ __ __ __ 9 7 20 3 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 5 11 10 3 19 11 10 22 10 3 10 10 3 24 3 5 3 __ __ __ __ __ __ __ __ __ . __ __ __ __ __ __ __ __ , __ __ 20 22 19 10 11 7 21 5 11 11 20 19 3 24 1 21 7 10 3 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 19 11 10 22 10 3 11 22 19 3 25 21 7 4 3 __ __ __ __ __ __ __ 4 21 11 20 11 15 22 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 24 3 18 11 20 11 4 21 19 7 25 7 4 11 25 21 3 10 5 11 3 5 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ , 23 7 25 10 3 24 11 24 1 25 3 20 3 20 22 19 10 11 3 25 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 19 7 20 15 4 21 4 22 6 11 20 5 7 __ __ __ __ __ 3 15 21 22 20 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ . 12 11 25 5 20 22 19 10 11 3 5 11 25 7 7 7 11- Lee el texto y complétalo. 12- Ahora sí… A jugar!!!! Con este juego come-cocos célula procariota-eucariota puedes repasar las diferencias entre la célula procariota y la célula eucariota y practicar el idiomas inglés que es la lengua que utilizan los científicos para comunicar sus investigaciones. 13- VIAJE AL INTERIOR DE UNA CÉLULA En una hoja lisa A4, realiza el contorno delas 3 partes fundamentales de la célula eucariota. Luego, recorta todas las estructuras celulares que figuran a continuación y ubícalas en zona que corresponda. Recorta y ubica también el nombre y la función de dichas estructuras.