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Facultad de Farmacia y BioquímicaFacultad de Farmacia y Bioquímica

Mg. RAÚL SORIA LÓPEZ

CITOLOGÍA VEGETALCITOLOGÍA VEGETAL

Introducción: EL COMIENZO DE Introducción: EL COMIENZO DE LA VIDA Y EVOLUCIÓN CELULARLA VIDA Y EVOLUCIÓN CELULAR

Definición de Vida: La vida es la forma de existencia de los cuerpos que contienen proteínas y ácidos nucleicos y su esencia consiste en el recambio continuo de sustancia, energía e información con el medio natural fuera de ellos al que denominamos metabolismo, cesando (la vida) al cesar este recambio lo que causa la descomposición de las proteínas y ácidos nucleicos.

Teoría del Big BangTeoría del Big Bang

Según los cálculos más modernos, la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años y un millón de años después aparecería la vida.

La explicación de cómo apareció es especulativa, ya que las condiciones reinantes en aquella primitiva atmósfera no son exactamente reproducibles en un laboratorio.

De todas formas, se han diseñado experimentos que pueden ayudar a explicar los distintos pasos ocurridos hasta que surgió la vida.

Evolución Celular

En 1922, el bioquímico A. Oparin formuló su hipótesis sobre los procesos de evolución química que debieron producirse durante el origen de la vida.

Según él, las moléculas orgánicas podrían formarse con los gases de la atmósfera, sometidos a grandes descargas eléctricas que ocurrían durante grandes tormentas.

Estas moléculas se irían concentrando en los mares y lagos terrestres, formando lo que denominó como una "rica sopa". La comunidad científica de entonces ignoró sus ideas.

Sin embargo, en 1950 un estudiante de la Universidad de Chicago, Stanley Miller, probó la hipótesis de Oparín.

Miller demostró en el laboratorio, utilizando un aparato diseñado por él, similar al que verás en el siguiente dibujo, la posibilidad de que se formaran espontáneamente moléculas orgánicas...

Para ello, hizo pasar vapor de agua a través de un recipiente de cristal que contenía una mezcla de gases como metano (CH4),amoníaco (NH3), hidrógeno (H2)entre otras moléculas que se suponía serían las más abundantes en la primitiva atmósfera reductora. Al mismo tiempo, las sometía a descargas eléctricas.

El resultado fue la formación de una serie de moléculas orgánicas como ácido aspártico, ácido glutámico, ácido acético, ácido fórmico, urea, alanina y glicocola entre otras moléculas.

Carl Woese (1980) denominó protobionte o progenote al antepasado común de todos los organismos y representaría la unidad viviente más primitiva, pero dotada ya de la maquinaria necesaria para realizar la transcripción y la traducción genética. De este tronco común surgirían en la evolución tres modelos de células procariotas:

•arqueas •urcariotas •bacterias

Durante un período de más de 2000 millones de años, solamente existieron estas formas celulares, por lo que se puede pensar que se adaptaron a vivir en todos los ambientes posibles y "ensayarían" todos los posibles mecanismos para realizar su metabolismo.

La evolución celular se produjo en estrecha relación con la evolución de la atmósfera y de los océanos. La teoría más aceptada es que :

1. Las primeras células serían heterótrofas anaerobias, utilizarían como alimento las moléculas orgánicas presentes en el medio.

Como estas moléculas terminarían por agotarse, podría haber ocurrido una primera crisis ecológica, si no hubiera sido porque en algún momento de la evolución celular...

2. algunas células aprendieron a fabricar las moléculas orgánicas mediante la fijación y reducción del CO2.

Se iniciaba así la fotosíntesis, como un proceso de nutrición autótrofa. El empleo del agua en la fotosíntesis como donante de electrones, tuvo como origen la liberación de O2 y por tanto la transformación de la atmósfera reductora en la atmósfera oxidante que hoy conocemos.

Empezó una revolución del oxígeno que causaría la muerte de muchas formas celulares para las que fue un veneno, otras se adaptarían a su presencia y ...

3. algunas células aprendieron a utilizarlo para sus reacciones metabólicas, lo que dio lugar a la respiración aerobia, realizando una nutrición heterótrofa aerobia.

Estas formas celulares tienen organización procariota y son de pequeño tamaño. A partir de ellas, se piensa que evolucionaron las células eucariotas.

El siguiente paso en la evolución celular fue la aparición de las eucariotas hace unos 1.500 millones de años.

Lynn Margulis, enunció su teoría endosimbiótica

La incorporación intracelular de organismos procarióticos a la primitiva célula, proporcionó a ésta dos características fundamentales de las que carecía:

1.La capacidad de un metabolismo oxidativo, con lo cual la célula anaerobia pudo convertirse en aerobia. 2.La posibilidad de realizar la fotosíntesis y por tanto ser un organismo autótrofo capaz de utilizar como fuente de carbono el CO2 para producir moléculas orgánicas.

Asimismo, la célula primitiva le proporcionaba a las procariotas simbiontes un entorno seguro y alimento para su supervivencia. Se trataría de una endosimbiosis altamente ventajosa para los organismo implicados, ya que todos ellos habrían adquirido particularidades metabólicas que no poseían por sí mismos separadamente, ventaja que sería seleccionada en el transcurso de la evolución.

En el siguiente dibujo, puede verse esquematizada esta teoría endosimbiótica:

Como se mencionó anteriormente, el establecimiento de la estructura y función de la célula, es producto del trabajo de muchos investigadores a lo largo de unos 200 años.

Quienes postularon la Teoría celular formaron parte de este grupo y entre ellos podemos mencionar a Robert Hooke, René Dutrochet, Theodor Schwann, Mathias Schleiden y Rudolph Virchow.

Es importante mencionar que el estudio de la célula fue posible gracias al microscopio, el cual se inventó entre los años 1550 y 1590; algunos dicen que lo inventó Giovanni Farber en 1550,mientras que otros opinan que lo hizo Zaccharias Jannsen hacia 1590.

TEORÍA CELULAR

A Robert Hooke lo mencionamos porque fue el primero en utilizar la palabra "celula", en 1665.

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 zoologo 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" o como lo decía en su axioma "ommni cellula e cellula".

Todo lo anterior, lo podemos resumir en tres postulados, los cuales fundamentan a la moderna Teoría celular, estos son:

1). La célula es la unidad de estructura. 2). La célula es la unidad de función. 3). La célula es la unidad de origen.

Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es la unidad de función, porque de ella depende nuestro funcionamiento como organismo y es la unidad de origen porque no se puede concebir a un organismo vivo si no esta presente al menos una célula.Por sus aportes, Theodor Schwann y Mathias Schleiden son considerados los fundadores de la: Teoría Celular Moderna

Importantes eventos en el desarrollo de la biología celular

CELULA PROCARIOTA

Estructura/Proceso 

EUCARIOTAS PROCARIOTAS

Membrana nuclear

Presente  AusenteADN Combinado con proteínas

(histonas)Desnudo y circular

Cromosomas Múltiples Único 

División celular Mitosis o Meiosis   Fisión binaria

Mitocondria Presentes (con ribosomas 70S)

Ausente. Los procesos bioquímicos equivalentestienen lugar en la membrana citoplasmática.

Cloroplasto Presentes en células vegetales (con ribosomas 70S)

Ribosomas 80S (a 60S y 40S sus subunidades)

70S (a 50S y 30S sus subunidades)

Pared celular Presente en vegetales, constituida por celulosa

Presente, constituida por mureína

Nucléolos Presentes AusentesRetículo endoplásmico

Presente Ausente

Órganos de locomoción

Cilios y flagelos que al corte transversal presentan una distribución característica de microtúbulos: 9 + 2

Flagelos sin estructura 9+2

Estructura/Proceso 

EUCARIOTAS PROCARIOTAS

Es la unidad vital de todo ser vivo, que funciona como un sistema individual, con un conjunto de componentes que le permiten una funcionalidad propia para realizar procesos y funciones , entre ellos la replicación, para poder así perpetuarse y mantenerse como unidad.

La Célula

Funciones Celulares1. Funciones de relación2. Funciones de nutrición3. Funciones de reproducción

CELULA EUCARIOTA VEGETAL

MEMBRANA CELULAR

•Constituida por proteínas globulares (incluye enzimas de membranas) y lípidos (fosfolipidos y esteroides).•Mosaico fluído: bicapa lipídica con proteínas.•Límite de la célula y permeabilidad selectiva

MEMBRANA CELULAR

•Pared primaria (celulosa) y pared secundaria (lignina- pectinas) de fibras de celulosa•Laminilla media (pectatos de calcio y magnesio)

•Responsable de la forma de las células; le da soporte mecánico, protección y mantiene el balance osmótico

PARED CELULAR

Pared primar

ia  Pared

secundaria

HIALOPLASMA O CITOSOL•Solución acuosa con alta concentración de proteínas, esencialmente enzimas.•Participación en procesos metabólicos

MICROTÚBULOS

•Red tridimensional formada por filamentos proteicos.•Organización y control del espacio interior. Involucrado en la forma, y división celular.

RIBOSOMAS

•Dos subunidades formadas por ARN y proteínas•Síntesis de proteínas

R.E. Rugoso

Cisternas membranales intercomunicadas con ribosomas adheridos.

Síntesis, procesamiento y almacenamiento de proteínas.

R.E. Liso

Cisternas de membrana intercomunicadas

Síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos. Tratamiento y eliminación de sustancias tóxicas.

                                                                             

APARATO DE GOLGI

• Sistema de cisternas de membrana aplanadas,en relación con vesículas.

• Maduración, almacenamiento y transferencia de glucoproteínas.

• Formación de membranas, y pared celular.

VACUOLAS

Las vacuolas son sacos limitados por membrana, llenos de agua con varios azúcares, sales, proteínas, y otros nutrientes disueltos en ella. Cada célula vegetal contiene una sola vacuola de gran tamaño que usualmente ocupa la mayor parte del espacio interior de la célula

MITOCONDRIAS•Orgánulos con doble membrana. Presentan gran cantidad de enzimas,ADN y ribosomas.

•Centrales energéticas de la célula: llevan a cabo la respiración celular,consistente en la oxidación de nutrientes para obtener ATP.

CLOROPLASTO•Orgánulos con doble membrana, mas una tercera en su interior (tilacoidal). Contiene enzimas, ADN y ribosomas.

•Responsables de la fotosíntesis

Orgánulo celular embebido en el citoplasma tiene doble Membrana nuclear con poros, la externa continua en el R.E. El contenido nuclear es el Carioplasma o núcleo plasma en el que esta suspendido el nucleolo y la cromatinaEl Nucleolo, cuerpo esférico cargado de RNA La Cromatina compuesta por filamentos de DNA que en la división celular se condensan y engruesan formando los Cromosomas cuyo numero es fijo para cada especie.Los genes se reúnen en un numero determinado de cromosomas denominados genoma o dotación cromosómica.

Las funciones del núcleo es muy importante: - los genes controlan los caracteres hereditarios de la célula- el DNA gobierna la formación de moléculas de RNA que migran al citoplasma donde dirigen la síntesis de enzimas citoplasmáticas.

NÚCLEO

La mayoría de las células tiene un núcleo con los cromosomas, moléculas de ADN con todas las instrucciones para la vida y reproducción de la células. Cada vez que se dividen, las células deben duplicar sus componentes, especialmente sus cromosomas, para luego repartirlos entre sus dos células hijas en un proceso altamente regulado llamado ciclo de división celular o simplemente ciclo celular .

Ciclo Celular

Este proceso tiene duración variable.La duplicación de los cromosomas ocurre durante un periodo de tiempo llamado fase S y la segregación del ADN replicado durante la fase M o mitosis (División Celular).

Ciclo Celular

G1

G2

S

M

Ciclo Celular

Gracias