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Presentación
El presente trabajo monográfico Titulado “La célula” ponemos a manifiesto a los
estudiantes de nivel secundario de nuestra institución educativa, así como para docentesque desea hacer una consulta, sobre el estudio y tratado de La Célula, el cual nos nutre
en el conocimiento de la unidad fundamental de todo ser vivo, así mismo esto
acrecentara los conocimientos en nuestra formación académica.
En tal sentido se pone a su disposición este trabajo que fue realizado con mucho esmero
y responsabilidad, esperando alcanzar los objetivos trazados.
Introducción
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El presente trabajo es una recopilación de temas muy importantes que competen al curso
al que se le adjunta amplias terminologías más usuales que nos brindara un marco teórico
conceptual para incluirnos en esta interesante área; consta de dos capítulos el cual esta
realizado de la siguiente manera, Capítulo I Marco Metodológico, planteamiento del
problema, objetivos, hipótesis, etc; capítulo II, Marco Teórico, donde damos sustento
teórico a nuestro tema de estudio, así mismo adjuntamos en los anexos las evidencias de
nuestro estudio e recopilación de información.
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CAPITULO I: EL PROBLEMA
1.1 Caracterización del Problema
Con el propósito de conocer La célula como unidad fundamental de la materia, viva
o del ser vivo en la actualidad es un tema de estudio e investigación por muchascientíficos, para determinar las causales de las enfermedades que generan el mal
funcionamiento de éste, conociendo a profundidad sobre su función, estructura,
éste conocimiento permitirá poder curar las enfermedades que actualmente
agobian a la población tal es el caso del cáncer, los método empleados en la
investigación se utilizan para el aislamiento, localización e identificación de las
sustancias que constituyen la materia viva, que por medio de este podremos
conocer a profundidad el comportamiento y como un mal funcionamiento puedecausar incluso la muerte en las personas.
1.2 Formulación de problema
¿Qué es la célula?, ¿cuáles son sus funciones, estructura, de qué manera influye
en la salud o bienestar de los seres bióticos?
1.3 Objetivos
Identificar las partes y funciones de la célula.
Clasificar las partes funciones de los seres bióticos.
Comparar los distintos tipos de células.
Valorar la importancia de los seres bióticos celulares.
1.4 Hipótesis
La célula como unidad fundamental de todo ser viviente permite que todoser vivo es dependiente de ella.
El mal funcionamiento celular puede causar la muerte
Todos los seres bióticos poseen célula.
1.5 Metodología
Descriptivo
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CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1 Etimología
Una célula (del latín cellula, diminutivo de cellam, celda, cuarto pequeño) es la
unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento
de menor tamaño que puede considerarse vivo.
2.2 Historia de la Biología celular
La historia de la biología celular ha estado ligada al desarrollo tecnológico que
pudiera sustentar su estudio. De este modo, el primer acercamiento a su
morfología se inicia con la popularización del microscopios rudimentarios de lentescompuestas en el siglo XVII, se suplementa con diversas técnicas histológicas para
microscopía óptica en los siglos XIX y XX y alcanza un mayor nivel resolutivo
mediante los estudios de microscopía electrónica, de fluorescencia y confocal,
entre otros, ya en el siglo XX. El desarrollo de herramientas moleculares, basadas
en el manejo de ácidos nucleicos y enzimas permitieron un análisis más exhaustivo
a lo largo del siglo XX.
2.3 Teoría celular
El concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió
entre los años 1830 y 1880, aunque fue en el siglo XVII cuando Robert Hooke
describió por vez primera la existencia de las mismas, al observar en una
preparación vegetal la presencia de una estructura organizada que derivaba de la
arquitectura de las paredes celulares vegetales. En 1830 se disponía ya de
microscopios con una óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores comoTheodor Schwann y Matthias Schleiden definir los postulados de la teoría celular, la
cual afirma, entre otras cosas:
Que la célula es una unidad morfológica de todo ser vivo: es decir, que en
los seres vivos todo está formado por células o por sus productos de
secreción.
Este primer postulado sería completado por Rudolf Virchow con la
afirmación Omnis cellula ex cellula, la cual indica que toda célula deriva de
una célula precedente (biogénesis).
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Un tercer postulado de la teoría celular indica que las funciones vitales de
los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, y
son controladas por sustancias que ellas secretan. Cada célula es un
sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una
célula ocurren todas las funciones vitales, de manera que basta una sola deellas para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la
célula es la unidad fisiológica de la vida.
Finalmente, el cuarto postulado de la teoría celular expresa que cada célula
contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo
y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para
la transmisión de esa información a la siguiente generación celular.
2.4 Descubrimiento
Las primeras aproximaciones al estudio de la célula surgieron en el siglo XVII; tras
el desarrollo a finales del siglo XVI de los primeros microscopios. Estos permitieron
realizar numerosas observaciones, que condujeron en apenas doscientos años a
un conocimiento morfológico relativamente aceptable. A continuación se enumera
una breve cronología de tales descubrimientos:
1665: Robert Hooke publicó los resultados de sus observaciones sobre
tejidos vegetales, como el corcho, realizadas con un microscopio de 50
aumentos construido por él mismo. Este investigador fue el primero que, al
ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un
panal, las bautizó como elementos de repet ición, “células” (del latín cellulae,
celdillas). Pero Hooke sólo pudo observar células muertas por lo que no
pudo describir las estructuras de su interior.
Década de 1670: Anton van Leeuwenhoek, observó diversas células
eucariotas (como protozoos y espermatozoides) y procariotas (bacterias).
1745: John Needham describió la presencia de “animálculos” o “infusorios”;
se trataba de organismos unicelulares.
Década de 1830: Theodor Schwann estudió la célula animal; junto con
Matthias Schleiden postularon que las células son las unidades elementales
en la formación de las plantas y animales, y que son la base fundamental del
proceso vital.
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1831: Robert Brown describió el núcleo celular.
1839: Purkinje observó el citoplasma celular.
1850: Rudolf Virchow postuló que todas las células provienen de otras
células.
1857: Kölliker identificó las mitocondrias.
1860: Pasteur realizó multitud de estudios sobre el metabolismo de
levaduras y sobre la asepsia.
1880: August Weismann descubrió que las células actuales comparten
similitud estructural y molecular con células de tiempos remotos.
1931: Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico de
transmisión en la Universidad de Berlín. Cuatro años más tarde, obtuvo un
poder de resolución doble a la del microscopio óptico.
1981: Lynn Margulis publica su hipótesis sobre la endosimbiosis serial, que
explica el origen de la célula eucariota.
2.5 Características Estructurales
Las células, como sistemas termodinámicos complejos, poseen una serie de
elementos estructurales y funcionales comunes que posibilitan su supervivencia;
no obstante, los distintos tipos celulares presentan modificaciones de estas
características comunes que permiten su especialización funcional y, por ello, la
ganancia de complejidad. De este modo, las células permanecen altamente
organizadas a costa de incrementar la entropía del entorno, uno de los requisitos
de la vida.
▪ Todas las células están rodeadas de una envoltura (que puede ser una
bicapa lipídica desnuda, en células animales; una pared de polisacárido, en
hongos y vegetales; una membrana externa y otros elementos que definen
una pared compleja, en bacterias Gram negativas; una pared de
peptidoglicano, en bacterias Gram positivas; o una pared de variada
composición, en arqueas) que las separa y comunica con el exterior, que
controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial de
membrana.
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▪ Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte del
volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares.
▪ Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los
genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular, asícomo ARN, a fin de que el primero se exprese.
▪ Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras
biomoléculas, un metabolismo activo.
2.6 Características funcionales
Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las características que
permiten diferenciar las células de los sistemas químicos no vivos son:
2.6.1 Nutrición.
Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra,
liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo.
2.6.2 Crecimiento y multiplicación.
Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de losprocesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células,
en una célula idéntica a la célula original, mediante la división celular.
2.6.3 Diferenciación.
Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso
llamado diferenciación celular. Cuando una célula se diferencia, se forman
algunas sustancias o estructuras que no estaban previamente formadas yotras que lo estaban dejan de formarse. La diferenciación es a menudo parte
del ciclo celular en que las células forman estructuras especializadas
relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia.
2.6.4 Señalización.
Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio
externo como de su interior y, en el caso de células móviles, haciadeterminados estímulos ambientales o en dirección opuesta mediante un
proceso que se denomina quimiotaxis. Además, frecuentemente las células
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pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por
medio de señales o mensajeros químicos, como hormonas,
neurotransmisores, factores de crecimiento... en seres pluricelulares en
complicados procesos de comunicación celular y transducción de señales.
2.6.5 Evolución.
A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y
pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que
ocurren a baja frecuencia en todas las células de modo regular) que pueden
influir en la adaptación global de la célula o del organismo superior de modo
positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos
organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular.
Las propiedades celulares no tienen por qué ser constantes a lo largo del
desarrollo de un organismo: evidentemente, el patrón de expresión de los genes
varía en respuesta a estímulos externos, además de factores endógenos. Un
aspecto importante a controlar es la pluripotencialidad, característica de algunas
células que les permite dirigir su desarrollo hacia un abanico de posibles tipos
celulares. En metazoos, la genética subyacente a la determinación del destino de
una célula consiste en la expresión de determinados factores de transcripciónespecíficos del linaje celular al cual va a pertenecer, así como a modificaciones
epigenéticas. Además, la introducción de otro tipo de factores de transcripción
mediante ingeniería genética en células somáticas basta para inducir la
mencionada pluripotencialidad, luego este es uno de sus fundamentos moleculares.
2.7 Tamaño, forma.
2.7.1 Tamaño
El tamaño y la forma de las células depende de sus elementos más
periféricos (por ejemplo, la pared, si la hubiere) y de su andamiaje
interno (es decir, el citoesqueleto). Además, la competencia por el
espacio tisular provoca una morfología característica: por ejemplo, las
células vegetales, poliédricas in vivo, tienden a ser esféricas in vitro.
Incluso pueden existir parámetros químicos sencillos, como los
gradientes de concentración de una sal, que determinen la aparición de
una forma compleja.
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En cuanto al tamaño, la mayoría de las células son microscópicas, es
decir, no son observables a simple vista. A pesar de ser muy pequeñas
(un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones de
células), el tamaño de las células es extremadamente variable. La célula
más pequeña observada, en condiciones normales, corresponde aMycoplasma genitalium, de 0,2 μm, encontrándose cerca del límite
teórico de 0,17 μm.20 Existen bacterias con 1 y 2 μm de longitud. Las
células humanas son muy variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos
con 20 micras, espermatozoides de 53 μm, óvulos de 150 μm e, incluso,
algunas neuronas de en torno a un metro. En las células vegetales los
granos de polen pueden llegar a medir de 200 a 300 μm y algunos
huevos de aves pueden alcanzar entre 1 (codorniz) y 7 cm (avestruz) dediámetro. Para la viabilidad de la célula y su correcto funcionamiento
siempre se debe tener en cuenta la relación superficie-volumen. Puede
aumentar considerablemente el volumen de la célula y no así su
superficie de intercambio de membrana lo que dificultaría el nivel y
regulación de los intercambios de sustancias vitales para la célula.
2.7.2 Forma
Respecto de su forma, las células presentan una gran variabilidad, e
incluso, algunas no la poseen bien definida o permanente. Pueden ser:
fusiformes (forma de huso), estrelladas, prismáticas, aplanadas,
elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida
y otras no, lo que les permite deformar la membrana y emitir
prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse o
conseguir alimento. Hay células libres que no muestran esas estructuras
de desplazamiento pero poseen cilios o flagelos, que son estructuras
derivadas de un orgánulo celular (el centrosoma) que dota a estas
células de movimientos.
2.7.3 Funciones
Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las fibras
musculares.
Células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el
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impulso nervioso.
Células con microvellosidades o con pliegues, como las del intestino
para ampliar la superficie de contacto y de intercambio de sustancias.
Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las epiteliales que
recubren superficies como las losas de un pavimento.
2.8 Concepto.
“La célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la
célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Como tal
posee una membrana de fosfolípidos con permeabilidad selectiva que mantiene
un medio interno altamente ordenado y diferenciado del medio externo encuanto a su composición, sujeta a control homeostático, la cual consiste en
biomoléculas y algunos metales y electrolitos. La estructura se automantiene
activamente mediante el metabolismo, asegurándose la coordinación de todos
los elementos celulares y su perpetuación por replicación a través de un
genoma codificado por ácidos nucleicos. La parte de la biología que se ocupa
de ella es la citología”.1
“La célula es una unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera
autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en
general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos
de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos,
son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por
muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus
y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula
viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducciónpropias de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología
estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que
cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser
humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo
se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible
1 http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula#Historia_y_teor.C3.ADa_celular
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conocer las células que lo constituyen.”2
La célula es considerada como la unidad fundamental tanto estructural como de
funcionamiento en los seres vivos. Es decir, la célula es la mínima parte en que
se puede dividir a un organismo y es la entidad más pequeña que reúne el
conjunto de propiedades que se pueden asociar con la materia viviente. Dicho
de otra manera, la célula tiene la capacidad de nutrirse, de aprovechar
substancias extrañas y de transformarlas realizando la síntesis de su propio
citoplasma, además es capaz de reproducirse para asegurar la supervivencia
de la especie.3
“La célula es la unidad mínima de vida, morfológica, funcional, estructural,
termodinámicamente activa, es un organismo capaz de actuar de maneraautónoma, está presente en los organismos superiores en la mayoría de los
organismos inferiores, gracias a esta se puede generar la vida.”
2.9 Composición química
La química de los seres vivos, objeto de estudio de la bioquímica, está dominada
por compuestos de carbono y se caracteriza por reacciones acaecidas en solución
acuosa y en un intervalo de temperaturas pequeño. La química de los organismos
vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro sistema químico conocido.
Está dominada y coordinada por polímeros de gran tamaño, moléculas formadas
por encadenamiento de subunidades químicas; las propiedades únicas de estos
compuestos permiten a células y organismos crecer y reproducirse. Los tipos
principales de macromoléculas son las proteínas, formadas por cadenas lineales
de aminoácidos; los ácidos nucleicos, ADN y ARN, formados por bases
nucleotídicas, y los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares.
Las proteínas son compuestos químicos muy complejos que se encuentran en
todas las células vivas: en la sangre, en la leche, en los huevos y en toda clase de
semillas y pólenes. Hay ciertos elementos químicos que todas ellas poseen, pero
2 http://www.monografias.com/trabajos/celula/celula.shtml
3 http://apuntes.infonotas.com/pages/biologia/la-celula.php
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los diversos tipos de proteínas los contienen en diferentes cantidades. En todas se
encuentran un alto porcentaje de nitrógeno, así como de oxígeno, hidrógeno y
carbono. En la mayor parte de ellas existe azufre, y en algunas fósforo y hierro.
De todos los elementos químicos conocidos, sólo algunos forman parte de la
materia viviente. El C está en ella en forma abundante, estos suelen llamarse
elementos bioquímicos. Los más frecuentes son: C, N, O, H, S, P, K, Mg, Na, Si, Cl,
Ca, Mn, Fe, F, Al, Cu, Br, I.
El 99% del peso de una célula está dominado por 6 elementos químicos:
carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre.
La química de los seres vivos, objeto de estudio de la bioquímica, está
dominada por moléculas de carbono.
2.10 Función de la célula
2.10.1 Función de nutrición
La membrana de la célula pone en comunicación a ésta con el medio
exterior, con el que intercambia sustancias: moléculas inorgánicas sencillas
(agua, electrólitos,...), monómeros esenciales (monosacáridos,
aminoácidos,...) y aun otras moléculas orgánicas (glúcidos, lípidos y
proteínas) más complejas. El transporte de estas sustancias puede ser
pasivo, por difusión u ósmosis, o activo, por permeabilidad selectiva de la
membrana. En este último caso (imprescindible tratándose de moléculas
complejas de tamaño medio o grande) el paso de sustancias requiere un
gasto de energía . Otros mecanismos de transporte de sólidos o líquidos a
través de la membrana son la fagocitosis y la pinocitosis.
Nutrición autotrofa (vegetal).
Los vegetales toman materia inorgánica del medio externo, es decir,
agua, dióxido de carbono y sales minerales. Estas sustancias se dirigen
a las partes verdes de la planta. Allí las sustancias entran en los
cloroplastos y se transforman en materia orgánica. Para ello se utiliza la
energía procedente de la luz que ha sido captada por la clorofila. Este
proceso recibe el nombre de fotosíntesis. Además de la materia orgánica,
se obtiene oxígeno. Una parte de éste es desprendida por la planta y el
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resto pasa a las mitocondrias junto una parte de materia orgánica. Allí se
realiza la respiración celular y se obtiene ATP necesario para todas las
actividades de la célula. Además, se produce dióxido de carbono que en
parte se utiliza para la fotosíntesis, juntamente con el que la planta toma
del exterior.
Nutrición heterótrofa (animal).
Los animales no pueden transformar materia inorgánica en materia
orgánica. Tampoco pueden utilizar la energía precedente de la luz. Por
ello se alimentan siempre de otros seres vivos y así se obtienen la
materia orgánica que precisan para crecer y construir su cuerpo. Al igual
que en las células vegetales, una parte de esta materia orgánica esutilizada en las mitocondrias, se realiza la respiración celular y se obtiene
ATP y dióxido de carbono. Éste es eliminado fuera del cuerpo del animal.
2.10.2 Función de reproducción
Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células
individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones
específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a
partir de una única célula inicial (célula madre) por un proceso de división,
por el que se obtienen dos células hijas. Existen dos procesos de división;
mitosis y meiosis, según el tipo de célula: somáticas y sexuales
respectivamente. En el primer caso las células resultantes son idénticas a
las célula madre y tienen el mismo número de cromosomas que ésta; en la
meiosis, las células hijas son diferentes genéticamente a la madre ya que
poseen la mitad de cromosomas.
2.10.3 Función de relación
Como manifestación de la función de relación, existen muchas células que
pueden moverse. Este movimiento puede ser vibrátil o ameboide.
La motilidad de los organismos depende en última instancia de
movimientos o cambios de dimensión en las células. Las células móviles
pueden desplazarse emitiendo seudópodos (mediante movimientos
amebóides) debidos a cambios de estructura en las proteínas plasmáticas,
o bien mediante movimiento vibrátil a través de la acción de cilios y flagelos.
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Los cilios son filamentos cortos y muy numerosos que rodean la célula,
además de permitir el desplazamiento de la célula, remueven el medio
externo para facilitar la captación del alimento; los flagelos son filamentos
largos y poco numerosos que desplazan la célula. Las células musculares
(fibras musculares) están especializadas en la producción de movimiento,acortándose y distendiéndose gracias al cambio de estructura de proteínas
especiales.
En la célula el movimiento se suele producir como respuesta a diversos
estímulos; es decir, cambios en el medio externo (cambios en la intensidad
de la luz o la presencia de una sustancia tóxica). La célula puede moverse
para acercarse o alejarse, según el estímulo le resulte favorable o
perjudicial. Esta respuesta en forma de movimiento recibe el nombre de
tactismo.
Cuando el movimiento consiste en aproximarse al estímulo, decimos que la
célula presenta tactismo positivo. Si la respuesta es alejarse del estímulo,
se dice que la célula presenta tactismo negativo.
2.11 Reproducción celular
La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una
célula célula inicial se divide para formar células hijas. Gracias a la división celular
se produce el crecimiento de los Ser vivo organismos pluricelulares con el
crecimiento de los Tejidos y la reproducción vegetativa en seres unicelulares.
Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular
y suele estar asociada con la diferenciación celular. En algunos animales la división
celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Lascélulas senescentes se deterioran y mueren debido al envejecimiento del cuerpo.
Las células dejan de dividirse porque los telómeros se vuelven cada vez más
cortos en cada división y no pueden proteger a los cromosomas como tal.
Bipartición la división de la célula madre en dos células hijas, cada nueva célula es
un nuevo individuo con estructuras y funciones idénticas a la célula madre. Este
tipo de reproducción la presentan organismos como bacterias, amebas y algas.
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2.11.1 Gemación
Se presenta cuando unos nuevos individuos se producen a partir de yemas.
El proceso de gemación es frecuente en esponjas, celentereos, briozoos. En
una zona o varias del organismo progenitor se produce una envaginación o
yema que se va desarrollando y en un momento dado sufre una constricción
en la base y se separa del progenitor comenzando su vida como nuevo ser.
Las yemas hijas pueden presentar otras yemas a las que se les denomina
yemas secundarias. En algunos organismos se pueden formar colonias
cuando las yemas no se separan del organismo progenitor. En las formas
más evolucionadas de briozoos se observa en el proceso de gemación que
se realiza de forma más complicada.
El número de individuos de una colonia, la manera en que están agrupados
y su grado de diferenciación varía y a menudo es característica de una
especie determinada. Los briozoos pueden originar nuevos individuos sobre
unas prolongaciones llamados estolones y al proceso se le denomina
estolonización.
Ciertas especies de animales pueden tener gemación interna, yemas que
sobreviven en condiciones desfavorables gracias a una envoltura protectora.En el caso de las esponjas de agua dulce, las yemas tienen una cápsula
protectora y en el interior hay sustancia de reserva. Al llegar la primavera se
pierde la cápsula protectora y a partir de la yema surge la nueva esponja. En
los briozoos de agua dulce se produce una capa de quitina y de calcio y no
necesitan sustancia de reserva pues se encuentra en estado de hibernación.
2.11.1 Esporulación.
Es lo que se encuentra debajo de los frondes en los helecho(fecundación)
esputación o esporogénesis consiste en un proceso de diferenciación celular
para llegar a la producción de células reproductivas dispersivas de
resistencia llamadas esporas. Este proceso ocurre en hongos, amebas,
líquenes, algunos tipos de bacterias, protozoos, esporozoos (como el
Plasmodium causante de malaria), y es frecuente en vegetales
(especialmente algas, musgos y helechos), grupos de muy diferentesorígenes evolutivos, pero con semejantes estrategias reproductivas, todos
ellos pueden recurrir a la formación células de resistencia para favorecer la
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dispersión. Durante la esporulación se lleva a cabo la división del núcleo en
varios fragmentos, y por una división celular asimétrica una parte del
citoplasma rodea cada nuevo núcleo dando lugar a las esporas.
Dependiendo de cada especie se puede producir un número parciable de
esporas y a partir de cada una de ellas se desarrollará un individuoindependiente.
2.11.1 Fisión binaria
Es la forma de división celular de las células procariotas.
2.11.2 Mitosis
La división de las células eucarióticas es parte de un ciclo vital continuo, elciclo celular, en el que se distinguen dos períodos mayores, la interfase,
durante la cual se produce la duplicación del ADN, y la mitosis, durante la
cual se produce el reparto idéntico del material antes duplicado. La mitosis
es una fase relativamente corta en comparación con la duración de la
interfase.
2.11.2.1 Interfase
La célula está ocupada en la actividad metabólica preparándose
para la mitosis (las próximas cuatro fases que conducen e incluyen
la división celular). Los cromosomas no se distingen claramente en
el núcleo, aunque una mancha oscura llamada nucleolo, puede ser
visible. La célula puede contener un centrosoma con un par de
centriolos (o centros de organización de microtúbulos en los
vegetales) los cuales son sitios de organización para los
microtúbulos.
Se produce en ella la condensación del material genético (ADN,
que en interfase existe en forma de cromatina), para formar unas
estructuras altamente organizadas, los cromosomas. Como el
material genético se ha duplicado previamente durante la fase S de
la Interfase, los cromosomas replicados están formados por dos
cromátidas, unidas a través del centrómero por moléculas de
cohesinas.
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Profase
Uno de los hechos más tempranos de la profase en las
células animales es la duplicación del centrosoma; los dos
centrosomas hijos (cada uno con dos centriolos) migran
entonces hacia extremos opuestos de la célula. Los
centrosomas actúan como centros organizadores de
microtúbulos, controlando la formación de unas estructuras
fibrosas, los microtúbulos, mediante la polimerización de
tubulina soluble. De esta forma, el huso de una célula
mitótica tiene dos polos que emanan microtúbulos.
Metafase
A medida que los microtúbulos encuentran y se anclan a los
cinetocoros durante la prometafase, los centrómeros de los
cromosomas se congregan en la "placa metafásica" o "plano
ecuatorial", una línea imaginaria que es equidistante de los
dos centrosomas que se encuentran en los dos polos del
huso. Este alineamiento equilibrado en la línea media del
huso se debe a las fuerzas iguales y opuestas que segeneran por los cinetocoros hermanos.
Anafase
Cuando todos los cromosomas están correctamente
anclados a los microtúbulos del huso y alineados en la placa
metafásica, la célula procede a entrar en anafase Es la fase
crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribuciónde las dos copias de la información genética original.
Entonces tienen lugar dos sucesos. Primero, las proteínas
que mantenían unidas ambas cromatidas hermanas (las
cohesinas), son cortadas, lo que permite la separación de las
cromátidas. Estas cromátidas hermanas, que ahora son
cromosomas hermanos diferentes, son separados por los
microtúbulos anclados a sus cinetocoros al desensamblarse,dirigiéndose hacia los centrosomas respectivos.
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Telofase
La telofase es la reversión de los procesos que tuvieron
lugar durante la profase y prometafase. Durante la telofase,
los microtúbulos no unidos a cinetocoros continúan
alargándose, estirando aún más la célula. Los cromosomas
hermanos se encuentran cada uno asociado a uno de los
polos. La membrana nuclear se reforma alrededor de ambos
grupos cromosómicos, utilizando fragmentos de la
membrana nuclear de la célula original. Ambos juegos de
cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se
descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha
terminado, pero la división celular aún no está completa.
Citocinesis
La citocinesis es un proceso independiente, que se inicia
simultáneamente a la telofase. Técnicamente no es parte de
la mitosis, sino un proceso aparte, necesario para completar
la división celular. En las células animales, se genera un
surco de escisión (cleavage furrow) que contiene un anillocontráctil de actina en el lugar donde estuvo la placa
metafásica, estrangulando el citoplasma y aislando así los
dos nuevos núcleos en dos células hijas. Tanto en células
animales como en plantas, la división celular está dirigida
por vesículas derivadas del aparato de Golgi, que se
mueven a lo largo de los microtúbulos hasta la zona
ecuatorial de la célula.
2.11.3 Errores en la mitosis
Aunque los errores en la mitosis son bastante poco frecuentes, este
proceso puede fallar, especialmente durante las primeras divisiones
celulares en el cigoto. Los errores mitóticos pueden ser
especialmente peligrosos para el organismo, porque el descendiente
futuro de la célula madre defectuosa mantendrá la misma anomalía.
Un cromosoma puede no separarse durante la anafase. Este
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fenómeno se denomina "no-disyunción". Si esto ocurre, una célula
hija recibirá dos cromosomas hermanos y la otra se quedará sin
ninguno. Esto da lugar a que una célula tenga tres cromosomas que
codifiquen la misma información genética (dos hermanos y un
homólogo), una condición conocida como trisomía, y la otra célula,que solamente tiene un cromosoma (el cromosoma homólogo), tendrá
monosomía. Estas células se consideran aneuploides, y la
aneuploidía puede causar inestabilidad genética, un hecho frecuente
en cáncer.
La mitosis es un proceso traumático. La célula pasa por cambios
drásticos en su estructura, algunos orgánulos se desintegran y se
reconstruyen en cuestión de horas, y los microtúbulos tiran
constantemente de los cromosomas. Por tanto, en ocasiones los
cromosomas pueden dañarse. Un brazo del cromosoma se puede
romper y perder un fragmento, causando deleción. El fragmento
puede incorporarse incorrectamente a otro cromosoma no homólogo,
causando translocación. Se puede integrar de nuevo al cromosoma
original, pero en una orientación inversa, causando inversión. O se
puede tratar erróneamente como un cromosoma separado, causandoduplicación cromosómica.
Una parte de estos errores pueden detectarse por alguno de los
puntos de control existentes a través del ciclo celular, lo cual produce
una parada en la progresión celular, dando tiempo a los mecanismos
reparadores a corregir el error. Si esto no ocurre, el efecto de estas
anormalidades genéticas dependerá de la naturaleza específica del
error. Puede variar de una anomalía imperceptible, a carcinogénesis o
a la muerte del organismo.
2.11.2 Meiosis
Meiosis es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se
realiza en las glándulas sexuales para la producción de gametos. Es un
proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta
dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células
haploides (n). En los organismos con reproducción sexual tiene importancia
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ya que es el mecanismo por el que se producen los óvulos y
espermatozoides (gametos). Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones
nucleares y citoplasmáticas, llamadas primera y segunda división meiótica o
simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas comprenden profase, metafase,
anafase y telofase.
2.11.2 Meiosis y ciclo vital
La reproducción sexual se caracteriza por la fusión de dos células sexuales
haploides para formar un cigoto diploide, por lo que se deduce que, en un
ciclo vital sexual, debe ocurrir la meiosis antes de que se originen los
gametos.
En los animales y en otros pocos organismos, la meiosis precede de manera
inmediata a la formación de gametos. Las células somáticas de un
organismo individual se multiplican por mitosis y son diploides; las únicas
células haploides son los gametos. Estos se forman cuando algunas células
de la línea germinal experimentan la meiosis. La formación de gametos
recibe el nombre de gametogénesis. La gametogénesis masculina,
denominada espermatogénesis, conduce a la formación de cuatro
espermatozoides haploides por cada célula que entra en la meiosis.
En contraste, la gametogénesis femenina, llamada ovogénesis, genera un
solo óvulo por cada célula que entra en la meiosis, mediante un proceso que
asigna virtualmente todo el citoplasma a uno solo de los dos núcleos en
cada división meiótica. Al final de la primera división meiótica se retiene un
núcleo; el otro, llamado primer cuerpo polar, se excluye de la célula y por
último degenera. De modo similar, al final de la segunda división un núcleo
se convierte en el segundo cuerpo polar y el otro núcleo sobrevive. De esta
forma, un núcleo haploide pasa a ser el receptor de la mayor parte del
citoplasma y los nutrimentos acumulados de la célula meiótica original.
Sin embargo, aunque la meiosis se realiza en algún punto de los ciclos
vitales sexuales, no siempre precede directamente a la formación de
gametos. Muchos eucariontes sencillos (incluso algunos hongos y algas)
permanecen haploides (sus células se dividen por mitosis) la mayor parte desu vida, y los individuos pueden ser unicelulares o pluricelulares. En ellos,
dos gametos haploides (producidos por mitosis) se fusionan para formar un
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cigoto diploide, que experimenta la meiosis para volver al estado haploide.
Los ciclos vitales más complejos se encuentran en vegetales y en algunas
algas. Estos ciclos vitales, que se caracterizan por alternancia de
generaciones, consisten en una etapa diploide multicelular, denominada
generación esporófita, y una etapa haploide multicelular, a la que se llama
generación gametófita. Las células esporofitas diploides experimentan la
meiosis para formar esporas haploides, cada una de las cuales se divide en
forma mitótica para producir un gametofito haploide multicelular. Los
gametofitos producen gametos por mitosis. Los gametos femeninos y
masculinos (óvulos y espermatozoides) se fusionan entonces para formar un
cigoto diploide, el cual se divide de manera mitótica para producir un
esporofito diploide multicelular.
2.11.3 Meosis I
En meiosis 1, los cromosomas en una célula diploide se dividen
nuevamente. Este es el paso de la meiosis que genera diversidad
genética.
2.11.3.2 Profase I
La Profase Ide la primera división meiótica es la etapa
más compleja del proceso y a su vez se divide en 5
subetapas, que son:
Leptonema
La primera etapa de Profase I es la etapa del
leptoteno, durante la cual los cromosomasindividuales comienzan a condensar en filamentos
largos dentro del núcleo. Cada cromosoma tiene un
elemento axial, un armazón proteico que lo recorre a
lo largo, y por el cual se ancla a la envuelta nuclear.
A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos
pequeños engrosamientos denominados
cromómeros la masa cromatica es 4c y es diploide
2n.
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Cigonema
Los cromosomas homólogos comienzan a
acercarse hasta quedar recombinados en toda su
longitud. Esto se conoce como sinapsis (unión) y el
complejo resultante se conoce como bivalente o
tétrada (nombre que prefieren los citogenetistas),
donde los cromosomas homólogos (paterno y
materno) se aparean, asociándose así cromátidas
homólogas. Producto de la sinapsis, se forma una
estructura observable solo con el microscopio
electrónico, llamada complejo sinaptonémico, unas
estructuras, generalmente esféricas, aunque en
algunas especies pueden ser alargadas.
La disposición de los cromómeros a lo largo del
cromosoma parece estar determinado
genéticamente. Tal es así que incluso se utiliza la
disposición de estos cromómeros para poder
distinguir cada cromosoma durante la profase I
meiótica.
Además el eje proteico central pasa a formar los
elementos laterales del complejo sinaptonémico,
una estructura proteica con forma de escalera
formada por dos elementos laterales y uno central
que se van cerrando a modo de cremallera y que
garantiza el perfecto apareamiento entrehomólogos. En el apareamiento entre homólogos
también está implicada la secuencia de genes de
cada cromosoma, lo cual evita el apareamiento
entre cromosomas no homólogos. Además durante
el zigoteno concluye la replicación del ADN (2%
restante) que recibe el nombre de zig-ADN.
Paquinema
Una vez que los cromosomas homólogos están
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perfectamente apareados formando estructuras
que se denominan bivalentes se produce el
fenómeno de entrecruzamiento (crossing-over) en
el cual las cromatidas homólogas no hermanas
intercambian material genético. La recombinacióngenética resultante hace aumentar en gran medida
la variación genética entre la descendencia de
progenitores que se reproducen por vía sexual.
La recombinación genética está mediada por la
aparición entre los dos homólogos de una
estructura proteica de 90 nm de diámetro llamada
nódulo de recombinación. En él se encuentran las
enzimas que medían en el proceso de
recombinación.
Durante esta fase se produce una pequeña síntesis
de ADN, que probablemente está relacionada con
fenómenos de reparación de ADN ligados al
proceso de recombinación.
Diplonema
Los cromosomas continúan condensándose hasta
que se pueden comenzar a observar las dos
cromátidas de cada cromosoma. Además en este
momento se pueden observar los lugares del
cromosoma donde se ha producido la
recombinación. Estas estructuras en forma de X
reciben el nombre quiasmas. Cada quiasma se
origina en un sitio de entrecruzamiento, lugar en el
que anteriormente se rompieron dos cromatidas
homólogas que intercambiaron material genético y
se reunieron.
En este punto la meiosis puede sufrir una pausa,como ocurre en el caso de la formación de los
óvulos humanos. Así, la línea germinal de los
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óvulos humanos sufre esta pausa hacia el séptimo
mes del desarrollo embrionario y su proceso de
meiosis no continuará hasta alcanzar la madurez
sexual. A este estado de latencia se le denomina
dictioteno.
Diacinesis
Esta etapa apenas se distingue del diplonema.
Podemos observar los cromosomas algo más
condensados y los quiasmas. El final de la
diacinesis y por tanto de la profase I meiótica viene
marcado por la rotura de la membrana nuclear.Durante toda la profase I continuó la síntesis de
ARN en el núcleo. Al final de la diacinesis cesa la
síntesis de ARN y desaparece el nucléolo.
Anotaciones de la Profase I
La membrana nuclear desaparece. Un cinetocoro
se forma por cada cromosoma, no uno por cada
cromátida, y los cromosomas adosados a fibras del
huso comienzan a moverse. Algunas veces las
tétradas son visibles al microscopio. Las
cromatidas hermanas continúan estrechamente
alineadas en toda su longitud, pero los
cromosomas homólogos ya no lo están y sus
centrómeros y cinetocoros se encuentran
separados.
2.11.3.3 Metafase I
El huso cromático aparece totalmente desarrollado, los
cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial y unen sus
centromeros a los filamentos del huso.
2.11.3.4 Anafase I
Los quiasmas se separan de forma uniforme. Los
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microtúbulos del huso se acortan en la región del
cinetocoro, con lo que se consigue remolcar los
cromosomas homólogos a lados opuestos de la célula,
junto con la ayuda de proteínas motoras. Ya que cada
cromosoma homólogo tiene solo un cinetocoro, se formaun juego haploide (n) en cada lado. En la repartición de
cromosomas homólogos, para cada par, el cromosoma
materno se dirige a un polo y el paterno al contrario. Por
tanto el número de cromosomas maternos y paternos
que haya a cada polo varía al azar en cada meiosis. Por
ejemplo, para el caso de una especie 2n = 4 puede
ocurrir que un polo tenga dos cromosomas maternos y elotro los dos paternos; o bien que cada polo tenga uno
materno y otro paterno.
2.11.3.5 Telofase I
Cada célula hija ahora tiene la mitad del número de
cromosomas pero cada cromosoma consiste en un par
de cromátidas. Los microtubulos que componen la red
del huso mitótico desaparece, y una membrana nuclear
nueva rodea cada sistema haploide. Los cromosomas se
desenrollan nuevamente dentro de la carioteca
(membrana nuclear). Ocurre la citocinesis (proceso
paralelo en el que se separa la membrana celular en las
células animales o la formación de esta en las células
vegetales, finalizando con la creación de dos células
hijas). Después suele ocurrir la intercinesis, parecido a
una segunda interfase, pero no es una interfase
verdadera, ya que no ocurre ninguna réplica del ADN.
No es un proceso universal, ya que si no ocurre las
células pasan directamente a la metafase II.
2.11.3 Meiosis II
La meiosis II es similar a la mitosis. Las cromatidas de cada
cromosoma ya no son idénticas en razón de la recombinación. La
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meiosis II separa las cromatidas produciendo dos células hijas, cada
una con 23 cromosomas (haploide), y cada cromosoma tiene
solamente una cromatida.
2.11.4 Profase
2.11.4.1 Profase Temprana
Comienza a desaparecer la envoltura nuclear y el
nucleolo. Se hacen evidentes largos cuerpos
filamentosos de cromatina, y comienzan a
condensarse como cromosomas visibles.
2.11.4.2 Profase Tardía II
Los cromosomas continúan acortándose y
engrosándose. Se forma el huso entre los centríolos,
que se han desplazado a los polos de la célula.
2.11.4 Metafase II
Las fibras del huso se unen a los cinetocóros de loscromosomas. Éstos últimos se alinean a lo largo del plano
ecuatorial de la célula. La primera y segunda metafase pueden
distinguirse con facilidad, en la metafase I las cromatides se
disponen en haces de cuatro (tétrada) y en la metafase II lo
hacen en grupos de dos (como en la metafase mitótica). Esto no
es siempre tan evidente en las células vivas.
2.11.4 Anafase II
Las cromátidas se separan en sus centrómeros, y un juego de
cromosomas se desplaza hacia cada polo. Durante la Anafase II
las cromatidas, unidas a fibras del huso en sus cinetocóros, se
separan y se desplazan a polos opuestos, como lo hacen en la
anafase mitótica. Como en la mitosis, cada cromátida se
denomina ahora cromosoma.
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2.11.5 Telofase II
En la telofase II hay un miembro de cada par homólogo en cada
polo. Cada uno es un cromosoma no duplicado. Se
reensamblan las envolturas nucleares, desaparece el husoacromático, los cromosomas se alargan en forma gradual para
formar hilos de cromatina, y ocurre la citocinesis. Los
acontecimientos de la profase se invierten al formarse de nuevo
los nucleolos, y la división celular se completa cuando la
citocinesis ha producidos dos células hijas. Las dos divisiones
sucesivas producen cuatro núcleos haploide, cada uno con un
cromosoma de cada tipo. Cada célula resultante haploide tieneuna combinación de genes distinta. Esta variación genética
tiene dos fuentes: Durante la meiosis, los cromosomas
maternos y paternos se barajan, de modo que cada uno de
cada par se distribuye al azar en los polos de la anafase I. Se
intercambian segmentos de ADN.
2.11.4 Variabilidad genética
El proceso de meiosis presenta una vital importancia, ya que hay una
reducción del número de cromosomas a la mitad, es decir, de una célula
diploide (ej: 46 cromosomas en el ser humano) se forman células haploides
(23 cromosomas). Esta reducción a la mitad permite que en la fecundación
se mantenga el número de cromosomas de la especie. Por lo tanto el nuevo
individuo hereda información genética única y nueva, y no un cromosoma
íntegro de uno de sus parientes. Otra característica importante en la
significación de la meiosis para la reproducción sexual, es la segregación al
azar de cromosomas maternos y paternos. La separación de los
cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II,
se realiza completamente al azar, hecho que contribuye al aumento de la
diversidad genética. En la anafase I, por cada par de homólogos existen dos
posibilidades: un cromosoma puede ir a un polo mitótico o al otro.
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2.12 Membrana celular
La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la
función o del tejido en la que se encuentre, pero posee elementos comunes. Está
compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no
covalentemente a esa bicapa, y por glúcidos unidos covalentemente a lípidos o
proteínas. Generalmente, las moléculas más numerosas son las de lípidos; sin
embargo, la proteínas, debido a su mayor masa molecular, representan
aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.
Dicha estructura de membrana sustenta un complejo mecanismo de transporte,
que posibilita un fluido intercambio de masa y energía entre el entorno intracelular
y el externo.37 Además, la posibilidad de transporte e interacción entre moléculasde células aledañas o de una célula con su entorno faculta a estas poder
comunicarse químicamente, esto es, permite la señalización celular.
Neurotransmisores, hormonas, mediadores químicos locales afectan a células
concretas modificando el patrón de expresión génica mediante mecanismos de
transducción de señal
2.13 Citoplasma
El citoplasma consiste en una estructura celular cuya apariencia es viscosa. Se
encuentra localizada dentro de la membrana plasmática pero fuera del núcleo de la
célula. Hasta el 85% del citoplasma está conformado por agua, proteínas, lípidos,
carbohidratos, ARN, sales minerales y otros productos del metabolismo. Además
en su interior están localizados ciertos orgánulos como mitocondrias, plastidios,
lisosomas, ribosomas, centrosomas, esferosomas, microsomas, diferenciaciones
fibrilares y las inclusiones.
Al citoplasma también se le conoce como la matriz citoplasmática, y su apariencia
es la de sustancia viscosa.
En la célula animal encontramos lo siguiente.
2.13.1 Ribosoma:
Los ribosomas, visibles al microscopio electrónico como partículas
esféricas,son complejos supramoleculares encargados de ensamblar
proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN
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transcrita en forma de ARN mensajero. Elaborados en el núcleo,
desempeñan su función de síntesis de proteínas en el citoplasma. Están
formados por ARN ribosómico y por diversos tipos de proteínas.
Estructuralmente, tienen dos subunidades. En las células, estos orgánulos
aparecen en diferentes estados de disociación. Cuando están completos,pueden estar aislados o formando grupos (polisomas). También pueden
aparecer asociados al retículo endoplasmático rugoso o a la envoltura
nuclear.
2.13.2 Retículo endoplasmático:
El retículo endoplasmático es orgánulo vesicular interconectado que forma
cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí. Intervienen enfunciones relacionadas con la síntesis proteica, glicosilación de proteínas,
metabolismo de lípidos y algunos esteroides, detoxificación, así como el
tráfico de vesículas. En células especializadas, como las miofibrillas o
células musculares, se diferencia en el retículo sarcoplásmico, orgánulo
decisivo para que se produzca la contracción muscular.
2.13.3 El aparato de Golgi:
Es un orgánulo formado por apilamientos de sáculos denominados
dictiosomas, si bien, como ente dinámico, estos pueden interpretarse como
estructuras puntuales fruto de la coalescencia de vesículas. Recibe las
vesículas del retículo endoplasmático rugoso que han de seguir siendo
procesadas. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se
encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación,
glicosilación de lípidos y la síntesis de polisacáridos de la matriz
extracelular.
2.13.4 Lisosoma:
Son orgánulos que albergan multitud de enzimas hidrolíticas. De morfología
muy variable, no se ha demostrado su existencia en células vegetales. Una
característica que agrupa a todos los lisosomas es la posesión de
hidrolasas ácidas: proteasas, nucleasas, glucosidasas, lisozima,
arilsulfatasas, lipasas, fosfolipasas y fosfatasas. Procede de la fusión de
vesículas procedentes del aparato de Golgi, que, a su vez, se fusionan en
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un tipo de orgánulo denominado endosoma temprano, el cual, al
acidificarse y ganar en enzimas hidrolíticos, pasa a convertirse en el
lisosoma funcional. Sus funciones abarcan desde la degradación de
macromoléculas endógenas o procedentes de la fagocitosis a la
intervención en procesos de apoptosis.
2.13.4 Mitocondria:
Las mitocondrias son orgánulos de aspecto, número y tamaño variable que
intervienen en el ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa y en la cadena de
transporte de electrones de la respiración. Presentan una doble membrana,
externa e interna, que dejan entre ellas un espacio perimitocondrial; la
membrana interna, plegada en crestas hacia el interior de la matrizmitocondrial, posee una gran superficie. En su interior posee generalmente
una sola molécula de ADN, el genoma mitocondrial, típicamente circular,
así como ribosomas más semejantes a los bacterianos que a los
eucariotas.11 Según la teoría endosimbiótica, se asume que la primera
protomitocondria era un tipo de proteobacteria.
2.13.5 Peroxisoma:
Los peroxisomas son orgánulos muy comunes en forma de vesículas que
contienen abundantes enzimas de tipo oxidasa y catalasa; de tan
abundantes, es común que cristalicen en su interior. Estas enzimas
cumplen funciones de detoxificación celular. Otras funciones de los
peroxisomas son: las oxidaciones flavínicas generales, el catabolismo de
las purinas, la beta-oxidación de los ácidos grasos, el ciclo del glioxilato, el
metabolismo del ácido glicólico y la detoxificación en general.Se forman de
vesículas procedentes del retículo endoplasmático.
En la célula vegetal encontramos lo siguiente.
2.13.6 La vacuola:
Regula el estado de turgencia de la célula vegetal.
Vacuola vegetal: Las vacuolas vegetales, numerosas y pequeñas en
células meristemáticas y escasas y grandes en células diferenciadas, son
orgánulos exclusivos de los representantes del mundo vegetal. Inmersas
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en el citosol, están delimitadas por el tonoplasto, una membrana lipídica.
Sus funciones son: facilitar el intercambio con el medio externo, mantener
la turgencia celular, la digestión celular y la acumulación de sustancias de
reserva y subproductos del metabolismo.
2.13.7 Cloroplasto:
Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos
eucariotas fotosintéticos se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por
una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen
vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y
demás moléculas implicadas en la conversión de la energía luminosa en
energía química. Además de esta función, los plastidios intervienen en elmetabolismo intermedio, produciendo energía y poder reductor, sintetizando
bases púricas y pirimidínicas, algunos aminoácidos y todos los ácidos
grasos. Además, en su interior es común la acumulación de sustancias de
reserva, como el almidón. Se considera que poseen analogía con las
cianobacterias.
2.13 Núcleo celular
Es un orgánulo membranoso que se encuentra en las células eucariotas. Contiene
la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples moléculas
lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una gran variedad de
proteínas como las histonas para formar los cromosomas. El conjunto de genes de
esos cromosomas se denomina genoma nuclear. La función del núcleo es
mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares
regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control
de la célula.
Las principales estructuras que constituyen el núcleo son la envoltura nuclear, una
doble membrana que rodea completamente al orgánulo y separas contenido del
citoplasma, además de contar con poros nucleares que permiten el paso a través
de la membrana para la expresión génetica y el mantenimiento cromosómico.
2.13.1 Envoltura y poros nucleares
La envoltura nuclear, también conocida como membrana nuclear se
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compone de dos membranas, una interna y otra externa, dispuestas
en paralelo la una sobre la otevita que las macromoléculas difundan
libremente entre el nucleoplasma y el citoplasma. La membrana
nuclear externa es continua con la membrana del retículo
endoplásmico rugoso.
2.13.2 Lámina nuclear
En las células animales existen dos redes de filamentos intermedios
que proporcionan soporte mecánico al núcleo: la lámina nuclear forma
una trama organizada en la cara interna de la envoltura, mientras que
en la cara externa este soporte es menos organizado. Ambas redes
de filamentos intermedios también sirven de lugar de anclaje para loscromosomas y los poros nucleares.
2.13.3 Cromosoma
El núcleo celular contiene la mayor parte del material genético celular
en forma de múltiples moléculas lineales de ADN conocidas como
cromatina, y durante la división celular ésta aparece en la forma bien
definida que se conoce como cromosoma. Una pequeña fracción delos genes se sitúa en otros orgánulos, como las mitocondrias o los
cloroplastos de las células vegetales.
2.13.3 Nucléolo
El nucléolo es una estructura discreta que se tiñe densamente y se
encuentra en el núcleo. No está rodeado por una membrana, por lo
que en ocasiones se dice que es un suborgánulo. Se forma alrededor
de repeticiones en tándem de ADNr, que es el ADN que codifica el
ARN ribosómico (ARNr). Estas regiones se llaman organizadores
nucleolares. El principal papel del nucléolo es sintetizar el ARNr y
ensamblar los ribosomas. La cohesión estructural del nucléolo
depende de su actividad, puesto que el ensamblaje ribosómico en el
nucléolo resulta en una asociación transitoria de los componentes
nucleolares, facilitando el posterior ensamblaje de otros ribosomas.
Este modelo está apoyado por la observación de que la inactivación
del ARNr da como resultado en la "mezcla" de las estructuras
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nucleolares.
2.14 Células eucariota y celular procariota
2.14.1 La célula procariota
La palabra procariota viene del griego ('pro' = previo a, 'karyon = núcleo) y
significa pre-núcleo. Los miembros del mundo procariota constituyen un
grupo heterogéneo de organismos unicelulares muy pequeños, incluyendo a
las eubacterias (donde se encuentran la mayoría de las bacterias) y las
archaeas (archaeabacteria).
Una típica célula procariota está constituida por las siguientes estructuras
principales: pared celular, membrana citoplasmática, ribosomas, inclusionesy nucleoide.
Las células procariotas son generalmente mucho más pequeñas y más
simples que las Eucariotas.
2.14.1 La célula eucariota
El término eucariota hace referencia a núcleo verdadero (del griego: 'eu' =
buen, 'karyon = núcleo). Los organismos eucariotas incluyen algas,protozoos, hongos, plantas superiores, y animales. Este grupo de
organismos posee un aparato mitótico, que son estructuras celulares que
participan de un tipo de división nuclear denominada mitosis; tal como
imnúmeras organelas responsables de funciones específicas, incluyendo
mitocondrias, retículo endoplasmático, y cloroplastos.
2.14 Células animal y célula vegetal
2.14.1 Célula animal
Las células adultas de las plantas se distinguen por algunos rasgos de otras
células eucariotas, como las células típicas de los animales o las de los
hongos, por lo que son descritas a menudo de manera específica. Suele
describirse con los rasgos de una célula del parénquima asimilador de una
planta vascular; pero sus características no pueden generalizarse sin más al
resto de las células, meristemáticas o adultas, de una planta, y menos aún alas de los muy diversos organismos llamados imprecisamente vegetales.
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2.14.2 Célula vegetal
La célula animal se diferencia de otras eucariotas, principalmente de las
células vegetales, en que carece de pared celular y cloroplastos, y que
posee vacuolas más pequeñas. Debido a la ausencia de una pared celular
rígida, las células animales pueden adoptar una gran variedad de formas, e
incluso una célula fagocitaria puede de hecho rodear y engullir otras
estructuras.
2.14.3 Diferencia en célula animal y vegetal
Célula animal Célula vegetal
1. Presenta una membrana celularsimple.
2. La célula animal no llevaplastidios.
3. El número de vacuolas es muyreducido.
4. Tiene centrosoma.
5. Presenta lisosomas
6. No se realiza la función defotosíntesis
7. Nutrición heterótrofa
8.
1. Presenta una membranacelulósica o pared celular,rígida que contienecelulosa.
2. Presenta plástidios oplastos como elcloroplasto.
3. Presenta numerososgrupos de vacuolas.
4. No tiene centrosoma.
5. No carece de lisosomas.
6. Realiza función defotosíntesis.
7. Su nutrición es autótrofa.
2.15 Respiración Celular
La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales
determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por
oxidación, hasta su conversión en sustancias inorgánicas, proceso que rinde
energía aprovechable por la célula. Los substratos habitualmente usados en el
proceso son la glucosa, otros hidratos de carbono, ácidos grasos, incluso
aminoácidos, cuerpos cetónicos u otros compuestos orgánicos. En los animales
estos combustibles pueden provenir del alimento, de los que se extraen durante la
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digestión, o de las reservas corporales. En las plantas su origen pueden ser
asimismo las reservas, pero también el almidón obtenido durante la fotosíntesis.
La respiración celular, como componente del metabolismo, es un proceso
catabólico, en el cual la energía contenida en los substratos usados como
combustible es liberada de manera controlada. Durante la misma, buena parte de
la energía libre desprendida en estas reacciones exotérmicas es incorporada a la
molécula de ATP (o de nucleótidos trifosfato equivalentes), que puede ser a
continuación utilizada en los procesos endotérmicos, como son los de
mantenimiento y desarrollo celular (anabolismo).
2.15.1 Etapas
La oxidación de los diferentes compuestos utilizados sigue rutas metabólicas
que suelen confluir en el Acetil-CoA, para continuar degradándose en la
mitocondria (en las células eucariotas) mediante los siguientes procesos
clave:
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs.
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del ADP a ATP.
Como consecuencia de los procesos mencionados, los electrones cedidos
por los sustratos oxidados son recibidos por una substancia que actúa como
aceptor de dichos electrones.
2.15.2 Tipos
Según la substancia que intervenga como aceptor de los electrones cedidos,
podemos distinguir dos clases de respiración celular:
Respiración aeróbica: Hace uso del O2 como aceptor último de los
electrones desprendidos de las sustancias orgánicas oxidadas. Por
ejemplo, a partir de la glucosa o de ácidos grasos, los productos
resultantes consiten, exclusivamente, en H2O, formada a expensas del
O2 aceptor, y en CO2, ambos compuestos inorgánicos. Es la forma más
extendida, propia de una parte de las bacterias y de los organismos
eucariontes, cuyas mitocondrias derivan de aquéllas. Se llama aerobios
a los organismos que, por este motivo, requieren O2.
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Respiración anaeróbica: No interviene el oxígeno, sino que se
emplean otros aceptores finales de electrones, muy variados,
generalmente minerales y, a menudo, subproductos del metabolismo
de otros organismos. Un ejemplo de aceptor es el SO42- (anión sulfato),
que en el proceso queda reducido a H2S:
La respiración anaeróbica es propia de procariotas diversos,
habitantes sobre todo de suelos y sedimentos, y algunos de estos
procesos son importantes en los ciclos biogeoquímicos de los
elementos. No debe confundirse la respiración anaerobia con la
fermentación, que es una oxidación-reducción interna a la molécula
procesada, en la que los electrones que ceden energía quedan
albergados, finalmente, en un compuesto todavía orgánico, como
puede ser el caso del ácido láctico durante la fermentación láctica.
2.15 Nutrición Celular
La nutrición celular comprende el conjunto de procesos mediante los cuales las
células intercambian materia y energía con su medio.
Las partículas sólidas que han ingresado en la célula por endocitosis están
formadas por moléculas cuyos átomos están unidos entre sí por enlaces químicos.
Las moléculas y los átomos constituyen la materia en enlaces químicos. En éstos
queda retenida la energía.
Para que la materia y la energía puedan ser aprovechadas por la célula, es
necesario que ésta rompa las moléculas de menor tamaño. Este proceso se llama
digestión, y se produce por acción de las enzimas contenidas en los lisosomas.
Las partes útiles de la partícula pasan al citoplasma y se incorporan a él
(asimilación). Las partes que no son útiles son eliminadas fuera de la célula
(egestión).
Las sustancias asimiladas tienen distintos fines: la materia se usa para elaborar
otras moléculas, para reponer partes destruidas de la estructura celular y para
liberar energía; este último proceso se denomina respiración celular.
2.15 Ciclo de Khebs
El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos
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tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones
químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas.
En células eucariotas se realiza en la mitocondria. En las procariotas, el ciclo de
Krebs se realiza en el citoplasma, específicamente en el citosol.
En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza
la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2,
liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).
El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide
en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera
etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA
de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej.desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La
tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y
FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del
acomplamiento quimiosmótico.
2.16 Célula madre
Una célula madre es una célula que tiene la capacidad de autorrenovarse mediante
divisiones mitóticas o bien de continuar la vía de diferenciación para la que está
programada y, por lo tanto, producir células de uno o más tejidos maduros,
funcionales y plenamente diferenciados en función de su grado de
multipotencialidad. Por ende estas células tienen la capacidad de dividirse sin
perder sus propiedades y pueden diferenciarse en otras células.
2.16.1 Tipos de celula madre
Existen cuatro tipos de células madre:
Las células madre totipotentes: pueden crecer y formar un organismo
completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las
tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darán lugar al
saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta). Es decir,
pueden formar todos los tipos celulares.
Las células madre pluripotentes: no pueden formar un organismocompleto, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres
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linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), así como el
germinal y el saco vitelino. Pueden, por tanto, formar linajes celulares.
Las células madre multipotentes: son aquellas que sólo pueden
generar células de su misma capa o linaje de origen embrionario (por
ejemplo: una célula madre mesenquimal de médula ósea, al tener
naturaleza mesodérmica, dará origen a células de esa capa como
miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras).
Las células madre unipotentes: pueden formar únicamente un tipo de
célula en particular.
2.16.1 Fuentes de células madre
Existen diferentes tipos de células madre, aunque las más empleadas en
biología son las células madre embrionarias y las adultas:
◦ Células madre embrionarias (pluripotentes): Generalmente se obtienen de la
masa celular interna del blastocisto. El blastocisto está formado por una capa
externa denominada trofoblasto, formada por unas 70 células, y una masa
celular interna constituida por unas 30 células que son las células madre
embrionarias que tienen la capacidad de diferenciarse en todos los tipos
celulares que aparecen en el organismo adulto, dando lugar a los tejidos y
órganos. En la actualidad se utilizan como modelo para estudiar el desarrollo
embrionario y para entender cuáles son los mecanismos y las señales que
permiten a una célula pluripotente llegar a formar cualquier célula plenamente
diferenciada del organismo. Asimismo, están comenzando a ser utilizadas con
éxito en terapias biomédicas.
◦ Células madre germinales: Se trata de células madre embrionarias
pluripotenciales que se derivan de los esbozos gonadales del embrión. Estos
esbozos gonadales se encuentran en una zona específica del embrión
denominada cresta gonadal, que dará lugar a los óvulos y espermatozoides.
Tienen una capacidad de diferenciación similar a las de las células madre
embrionarias, pero su aislamiento resulta más difícil.
◦ Células madre fetales: Estas células madre aparecen en tejidos y órganos
fetales como sangre,hígado, pulmón y poseen características similares a sus
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homólogas en tejidos adultos, aunque parecen mostrar mayor capacidad de
expansión y diferenciación. Su procedencia no está del todo clara. Podrían
tener origen embrionario o bien tratarse de nuevas oleadas de progenitores sin
relación con las células madre embrionarias.
◦ Células madre adultas: Son células no diferenciadas que se encuentran en
tejidos y órganos adultos y que poseen la capacidad de diferenciarse para dar
lugar a células adultas del tejido en el que se encuentran, por lo tanto se
consideran células multipotenciales. En un individuo adulto se conocen hasta
ahora alrededor de 20 tipos distintos de células madre, que son las encargadas
de regenerar tejidos en continuo desgaste (como la piel o la sangre) o dañados
(como el hígado). Su capacidad es más limitada para generar células
especializadas.
2.17 El Cáncer
El cáncer es el crecimiento tisular producido por la proliferación continua de células
anormales con capacidad de invasión y destrucción de otros tejidos. El cáncer que
puede originarse a partir de cualquier tipo de célula en cualquier tejido corporal, no
es una enfermedad única sino un conjunto de enfermedades que se clasifican en
función del tejido y célula de origen. Existen varios cientos de formas distintas,
siendo tres los principales subtipos: los sarcomas proceden del tejido conectivo
como huesos, cartílagos, nervios, vasos sanguíneos, músculos y tejido adiposo.
Los carcinomas proceden de tejidos epiteliales como la piel o los epitelios que
tapizan las cavidades y órganos corporales, y los tejidos glandulares de la mama y
próstata. Los carcinomas incluyen algunos de los cánceres más frecuentes. Los
carcinomas de estructura similar a la piel se denominan carcinomas de células
escamosas. Los que tienen una estructura glandular se denominanadenocarcinomas. En el tercer subtipo se encuentran las leucemias y linfomas que
incluyen los cánceres de los tejidos formadores de las células sanguíneas.
Producen inflamación de los ganglios linfáticos, invasión del bazo y médula ósea, y
sobreproducción de células blancas inmaduras. Estos factores ayudan a su
clasificación.
2.18 Clonación de genes
Es el proceso mediante el cual puede aislarse un gen de entre todos los genes
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diferentes que existen en un organismo, lo que permite realizar su caracterización.
Esto se consigue con la preparación de una batería de bacterias que contienen
todos los genes distintos presentes en un organismo de manera que cada una de
ellas contiene un solo gen. Esto se lleva a cabo efectuando cortes del ADN de un
individuo. Otra alternativa es la de crear un conjunto de todas las secuencias deADN expresadas en una célula específica mediante la producción de copias
complementarias de ADN a partir del ARNm hallado en dichas células. En ambos
casos, los fragmentos de ADN se unen a un vector, un virus bacteriano conocido
como bacteriófago o a un ADN circular denominado plásmido, que se introduce en
una bacteria de forma que cada una adquiere sólo una copia del vector y por tanto
recibe sólo un fragmento de ADN.
2.18 La célula sintética: un avance científico poderoso e imprevisible
La creación de la primera célula sintética, anunciada por el científico y empresario
Craig Venter (uno de los padres del genoma humano), ha causado una perplejidad
extendida. Los bioéticos saludan en general las posibilidades que abre la técnica,
pero niegan que suponga la creación de "vida artificial". El Vaticano se ha puesto
"en guardia contra un salto a lo desconocido". Muchas voces han mencionado los
riesgos bioterroristas y de seguridad pública. El presidente Obama ha encargado
un informe a sus propios asesores. Y casi todos los sectores -empezando por el
propio Venter- piden regulaciones legales de una técnica poderosa e impredecible.
Su genoma está copiado de un genoma natural, el de la bacteria Mycoplasma
mycoides, pero ha sido sintetizado por métodos químicos de la primera a la última
letra.
La célula sintética es idéntica a su modelo natural, y por tanto no es útil en sí
misma, sino como prueba de principio: la técnica funciona, sirve para generar
células vivas a partir de una mera secuencia genética guardada en un ordenador, y
a partir de ahora podrá usarse para crear otros organismos con genomas más
inventivos.
Los principales objetivos de Venter son energéticos, como diseñar bacterias que
produzcan combustible a partir de la energía solar y el CO2 atmosférico. Pero su
trabajo agita el fondo de mares filosóficos muy hondos.2.19 Factores o seres Bióticos
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Los factores bióticos o componentes bióticos son los organismos vivos que
interactúan con otros seres vivos, se refieren a la flora y faunade un lugar y a sus
interacciones. Dicese factores bióticos ó FB a las relaciones asexuales que se
establecen entre los seres vivos de un ecosistema y que condicionan su existencia
de vida.
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Conclusiones
La célula es la unidad mínima de vida, morfológica, funcional, estructural,
termodinámicamente activa, es un organismo capaz de actuar de maneraautónoma, está presente en los organismos superiores en la mayoría de los
organismos inferiores, gracias a esta se puede generar la vida.
De todos los elementos químicos conocidos, sólo algunos forman parte de la
materia viviente. El Carbono está en ella en forma abundante, estos suelen
llamarse elementos bioquímicos. Los más frecuentes son: C, N, O, H, S, P, K, Mg,
Na, Si, Cl, Ca, Mn, Fe, F, Al, Cu, Br, I.
Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las características que
permiten diferenciar las células de los sistemas químicos no vivos son: Nutrición.
Crecimiento y multiplicación. Diferenciación. Señalización. Evolución.
El tamaño y la forma de las células depende de sus elementos más periféricos (por
ejemplo, la pared, si la hubiere). En cuanto al tamaño, la mayoría de las células son
microscópicas, es decir, no son observables a simple vista. A pesar de ser muy
pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones decélulas), el tamaño de las células es extremadamente variable. Puede aumentar
considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio de
membrana lo que dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de sustancias
vitales para la célula. Respecto de su forma, las células presentan una gran
variabilidad, e incluso, algunas no la poseen bien definida o permanente.
La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una
célula. Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los Ser vivo
organismos pluricelulares con el crecimiento de los Tejidos y la reproducción
vegetativa en seres unicelulares.
(Mitosis) La división de las células eucarióticas es parte de un ciclo vital continuo,
durante la cual se produce el reparto idéntico del material antes duplicado.
(Meiosis) La reproducción sexual se caracteriza por la fusión de dos células
sexuales haploides para formar un cigoto diploide, por lo que se deduce que, en unciclo vital sexual, debe ocurrir la meiosis antes de que se originen los gametos. En
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los animales y en otros pocos organismos, la meiosis precede de manera
inmediata a la formación de gametos.
La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la
función o del tejido en la que se encuentre, pero posee elementos comunes, este
cubre a la célula y comunica con e exterior.
El citoplasma consiste en una estructura celular cuya apariencia es viscosa. Se
encuentra localizada dentro de la membrana plasmática pero fuera del núcleo de la
célula.
El Nucleolo es un orgánulo membranoso que se encuentra en las células
eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en
múltiples moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos con una
gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas.
Una célula madre es una célula que tiene la capacidad de autorrenovarse mediante
divisiones mitóticas Por ende estas células tienen la capacidad de dividirse sin
perder sus propiedades y pueden diferenciarse en otras células.
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Estructura de la célula animal
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Diferencia entre célula animal y célula vegetal
Respiración celular
Nutrición celular
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Mitosis
Profase Metafase
Anafase Telofase
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Ciclo de Kreps
Célula Madre
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Clonación