LA TEORÍA CELULAR

Antecedentes.Antecedentes. En 1665 un biólogo llamado Robert Hooke observó a través de su microscopio que los tejidos de la planta estaban divididos en compartimientos diminuto que él acuñó con el término "cellulae" o célula.

En 1838 los alemanes Mathias Shleiden y Theodor Schwann,ellos propusieron que todas las cosas vivientes se componen de células, con esta teoría se dio lugar a la biología moderna. Ambos concluyeron que:• La unidad estructural básica de todos los organismos.La unidad estructural básica de todos los organismos.• La célula constituye la unidad fundamental de los seres vivos.La célula constituye la unidad fundamental de los seres vivos.• Todo organismo vivo está constituido por una o por una Todo organismo vivo está constituido por una o por una multitud de células. multitud de células. El alemán Rudolf Virchow, fue quien postuló omnis cellula e cellula (toda célula procede de otra célula).

• En principio, todos los organismos están compuestos de células.

• En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo.

• Las células provienen tan solo de otras células preexistentes.

• Las células contienen el material hereditario.

La Teoría Celular puede resumirse en La Teoría Celular puede resumirse en cuatro postulados:cuatro postulados:

Es la unidad básica y funcional y estructural más pequeña de los organismos vivos. Se compone de partes características, cuyo

trabajo esta coordinado de tal manera que cada tipo de célula, lleva a acabo una

función estructural o bioquímica única.

Los organismos vivos están conformados por diferentes tipos de células

• Células Procariontas.-Células Procariontas.- estas conforman el grupo de los organismos unicelulares (bacterias, protozoarios), es decir, tienen un solo tipo de células.

• Células Eucariontas.- estas conforman un grupo de organismos pluricelulares (plantas superiores, animales, peces, humanos, etc.), es decir tienen diferentes tipos de células especializadas.

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS ESTRUCTURA PROCARIÒTICAS EUCARIÓTICAS

MEMBRANA NUCLEAR AUSENTE AUSENTE

ORGANELOS SUJETOS A LA MEMBRANA (MITOCONDRIA,

CUERPOS DE GOLGI, ETC.

AUSENTES PRESENTES

CLOROFILA NO EN CLOROPLASTOS EN LOS CLOROPLASTOS

PARED CELULAR CONTIENE AMINOÁCIDOS Y

AZÚCARES

NO CONTIENE AMINOÁCIDOS NI

AZÚCARES (CUANDO HAY PARED)

VELLOS PRESENTES AUSENTES

CROMOSOMAS COMPUESTOS POR COMPLETO DE ÁCIDOS

NUCLÉICOS

INCLUYE ÁCIDOS NUCLÉICOS Y PROTEÍNAS.

La Célula Animal

Las células animales pueden ser geométrica, como las células planas del epitelio; esféricas, como los glóbulos rojos; estrelladas, como las células nerviosas, o alargadas, como las células musculares. La diversidad también se extiende a los tamaños: varían entre los 7,5 micrómetros de un glóbulo rojo humano, hasta unos 50 centímetros, como ocurre con las células musculares.

Estructura de la célula

Todas las células eucarótidas tienen una estructura general que esta conformada por:

• MEMBRANA• CITOPLASMA • NÚCLEO

La membrana plasmática

La célula está rodeada por una membrana, denominada "membrana plasmática". La membrana delimita el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula. La membrana plasmática representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular.

En la composición química de la membrana consta de lípidos, proteínas y carbohidratos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.

• Protegen la célula• Regulan el transporte hacia adentro o

hacia afuera de la célula • Permiten la selección de determinadas

sustancias químicas a través de receptores lo que se traduce finalmente en la transducción de una señal

• Permiten el reconocimiento celular • Suministran unos puntos de anclaje

para filamentos citoesqueléticos o componentes de la matriz extracelular lo que permite mantener una forma

• Permiten la compartimentación de dominios subcelulares donde pueden tener lugar reacciones enzimáticas de una forma estable

• Regulan la fusión con otras membranas • Permiten el paso de ciertas moléculas a

través de canales• Permite la motilidad de algunas células

Citoplasma

Comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleoy en él se encuentran los organelos membranosos y no membranosos. En toda su extensión y volumen podemos encontrar el citoesqueleto.

ORGANELOS Mitocondria: diminuta

estructura celular de doble membrana responsable de la conversión de nutrientes en el compuesto rico en energía trifosfato de adenosina (ATP), que actúa como combustible celular. Por esta función que desempeñan, llamada respiración, se dice que las mitocondrias son el motor de la célula.

• Cromatina: complejo macromolecular formado por la asociación de ácido desoxirribonucleico o ADN y proteínas básicas.

Lisosoma: Saco delimitado por una membrana que se encuentra en las células con núcleo (eucarióticas) y contiene enzimas digestivas que degradan moléculas complejas. Los lisosomas abundan en las células encargadas de combatir las enfermedades, como los leucocitos, que destruyen invasores nocivos y restos celulares.

• Aparato de Golgi: Parte diferenciada del sistema de membranas en el interior celular.

• Nucleoplasma: membrana nuclear de doble capa y contiene un material llamado nucleoplasma. La membrana nuclear está perforada por poros que permiten el intercambio de material celular entre nucleoplasma y citoplasma.

• Centríolos: Cada una de las dos estructuras de forma cilíndrica que se encuentran en el centro de un orgánulo de las células eucarióticas denominado centrosoma.

• Ribosoma: Corpúsculo celular que utiliza las instrucciones genéticas contenidas en el ácido ribonucleico (ARN) para enlazar secuencias específicas de aminoácidos y formar así proteínas. Casi todos flotan libremente en el citoplasma

Retículos Endoplasmáticos (RE):extensa red de tubos que fabrican y transportan materiales dentro de las células con núcleo (células eucarióticas). El RE está formado por túbulos ramificados limitados por membrana y sacos aplanados que se extienden por todo el citoplasma (contenido celular externo al núcleo) y se conectan con la doble membrana que envuelve al núcleo. Hay dos tipos de RE: liso y rugoso.

• RE Rugoso: La superficie externa del RE rugoso está cubierta de diminutas estructuras llamadas ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas. Transporta las proteínas producidas en los ribosomas hacia las regiones celulares en que sean necesarias o hacia el aparato de Golgi, desde donde se pueden exportar al exterior.

• RE Liso: El RE liso desempeña varias funciones. Interviene en la síntesis de casi todos los lípidos que forman la membrana celular y las otras membranas que rodean las demás estructuras celulares, como las mitocondrias. Las células especializadas en el metabolismo de lípidos, como las hepáticas, suelen tener más RE liso.

• El RE liso también interviene en la absorción y liberación de calcio para mediar en algunos tipos de actividad celular.

El Núcleo • Está rodeado de forma característica por una membrana, es esférico y mide unas 5 µm de diámetro. Dentro del núcleo, las moléculas de ADN y proteínas están organizadas en cromosomas que suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Los cromosomas están muy retorcidos y enmarañados y es difícil identificarlos por separado.

• Nucleolo: Estructura situada dentro del núcleo que interviene en la formación de los ribosomas. El núcleo contiene típicamente uno o varios nucleolos, que aparecen como zonas densas de fibras y gránulos de forma irregular. No están separados del resto del núcleo por estructuras de membrana.

A pesar de las diferencias entre procariotas y eucariotas, existen numerosos puntos en común entre la división celular de ambos tipos de células.

• Debe ocurrir la duplicación del ADN. • Debe separarse el ADN "original" de su "réplica" • Deben separarse las dos células "hijas"( Citocinesis) con lo que finaliza

la división celular. • Estos procesos básicos deben ocurrir en ambos tipos de células.

Etapas del Ciclo Celular

• El ciclo celular es un conjunto ordenado de eventos en la vida de la célula que culmina con el crecimiento de la misma y la división en dos células hijas. Las etapas, mostradas a la izquierda, son G1-S-G2-M y, muchas veces erróneamente incluido dentro de la Mitosis: la Citocinesis o división del citoplasma.

Etapas del Ciclo Celular• Comenzando a partir de la citocinésis

la célula hija resulta pequeña y posee un bajo contenido de ATP resultante del gasto experimentado en el ciclo anterior. La acumulación del ATP necesario y el incremento de tamaño acontecen durante el intervalo (en inglés: gap) G1 de la interfase, la parte más larga del ciclo celular. Cuando adquiere el tamaño suficiente y el ATP necesario comienza la fase S, la célula sintetiza ADN (replicación del ADN) proceso que da como resultado final "un original y una copia" del ADN, destinadas a las dos células que se originan del proceso. Dado que el proceso de síntesis consume una gran cantidad de energía la célula entra nuevamente en un proceso de crecimiento y adquisición de ATP la fase G2. La energía adquirida durante la fase G2 se utiliza para el proceso de mitósis.

•La regulación del ciclo ocurre de diferentes formas en las distintas

células. Algunas de se dividen rápidamente, otras como la mayor

parte de las células nerviosas pierden la capacidad de dividirse una vez que llegan a la madurez.

Algunas, como las células hepáticas, conservan, aunque no la utilizan, su capacidad de división. Las células del hígado se dividen si se remueve

parte del hígado y su división continúa hasta que el hígado retorna

a su tamaño normal. •Factores ambientales tales como

cambios en la temperatura y el pH, disminución de los niveles de

nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular. Cuando las células detienen su

división generalmente lo hacen en una fase tardía de la G1 denominado

el punto R (por restricción).

MITOSIS

El mecanismo de replicación celular en todas las células, excepto en las

germinales masculinas y femeninas se conoce como mitosis.

Interfase (o fase de reposo)Se puede dividir en tres períodos: • fase G1• fase S o de síntesis• fase G2

Las células terminalmente diferenciadas abandonan el ciclo celular tras la mitosis

y entran en un estadio de función diferenciada continua (fase G0); en

cambio, las proliferantes facultativas entran en fase G0 pero mantienen la

capacidad para reincorporarse en el ciclo celular si se las estimula adecuadamente.

Por lo general, las fases S, G2 y M (mitosis) suelen tener una duración bastante constante de varias horas, mientras que la fase G1 es la más

variable, y a veces dura días o más tiempo. Respecto a la fase G0, puede

llegar a durar toda la vida del organismo.

Profase• Marca el comienzo de la

mitosis, y en él los cromosomas (que previamente se habían duplicado durante la fase S) se hacen visibles dentro del núcleo. Conforme progresa los cromosomas se condensan y acortan más, y desaparece el nucleolo.

Al mismo tiempo, el par de centriolos del centrosoma se ha duplicado y emigran hacia polos opuestos de la célula, mientras que al mismo tiempo se forman entre ellos un huso de microtúbulos.

Prometafase • La membrana nuclear se disgrega permitiendo que los haces del uso interaccionen con los cromosomas. Cada cromosoma duplicado se fija en el cinetocoro (que es una zona de cada cromosoma localizada en el centrómero) a los microtúbulos del huso mitótico.

Metafase • El movimiento de los cromosomas a lo largo de los microtúbulos permite su alineamiento en el ecuador del huso formando la placa ecuatorial o metafásica.

Anafase

• Se forma la membrana nuclear alrededor de los cuatro núcleos diploides, y comienza la citocinesis.

• Se separan las cromátidas de cada cromosoma.

Telofase

Meiosis

• La meiosis es un tipo especial de división celular que origina gametos o células germinales masculinas y femeninas (espermatozoides y óvulos, respectivamente) cada una de las cuales contiene la mitad de la dotación cromosómica normal. A esa media dotación de cromosomas de cada gameto se le conoce como número haploide (n). Por tanto, esta división, también conocida como gametogénesis, termina produciendo cuatro células hijas (gametos) que más tarde se fusionarán para formar cigotos, que ya tienen el número diploide de cromosomas.

La meiosis se divide en dos fases separadas:

Meiosis I (o división reductora)

En ella tienen lugar algunos sucesos importantes: a diferencia de la mitosis, no ocurre separación de

cromátidas, sino que cada cromosoma duplicado de cada par homólogo emigra a cada polo del huso.

Durante esta primera división meiótica hay un intercambio de alelos (genes alternos que representan el código para

una misma característica) entre las cromátidas de los pares homólogos de los cromosomas duplicados. Este

intercambio va a suponer la formación de cromátidas con diferente constitución genética que en la célula madre.

Meiosis II (o división ecuatorial)

• Tan sólo tiene lugar la separación por el centrómero de cada cromosoma, para liberar las cromátidas que emigran a cada polo opuesto del huso.

En el hombre, cada uno de los cuatro gametos resultantes sufre una transformación hasta espermatozoide maduro. En la mujer el citoplasma se distribuye de desigual manera entre los cuatro gametos resultantes: uno de ellos lo gana casi todo (óvulo), mientras que los otros tres (cuerpos residuales) degeneran.

Meiosis I (división reductora) Profase I

Esta es la fase más larga de la meiosis, y en ella los cromosomas homólogos intercambian fragmentos de material genético. Se divide en cinco subfases:

Leptoteno

Cigoteno

Paquiteno

Diplotene

Diacinesis

Metafase I • Durante esta fase los

cromosomas homólogos se alinean en el plano ecuatorial completamente al azar, lo que garantiza la reunión de los cromosomas maternos y paternos.

• Anafase IDurante esta fase los cromosomas homólogos se alinean en el plano ecuatorial completamente al azar, lo que garantiza la reunión de los cromosomas maternos y paternos.

• Telofase IEsta fase es parecida a la de la mitosis: los cromosomas llegan hasta los polos opuestos, se vuelven a formar los núcleos y comienza la citocinesis. Cada célula hija recibe 23 cromosomas (número haploide - n), pero como cada cromosoma está compuesto por dos cromátidas, el contenido de DNA todavía es diploide. Cada una de las células hijas recién formadas entra en la meiosis II.

Meiosis II (división ecuatorial) Esta división no va precedida por una fase S; por lo demás, resulta bastante

similar a la mitosis:

Profase IIEs muy corta; se rompe la membrana nuclear y se forma el nuevo huso.

Metafase IILos n cromosomas, cada uno de ellos formado por dos cromátidas, se alinean en el plano ecuatorial.

Anafase IISe separan las cromátidas de cada cromosoma.

Telofase IISe forma la membrana nuclear alrededor de los cuatro núcleos haploides, y comienza la citocinesis.

El resultado final son cuatro células hijas que, a diferencia de lo que ocurre en la mitosis (cada una de ellas contiene el número diploide de cromosomas, y es una copia idéntica de la otra), contienen el número haploide de cromosomas y son distintas desde el punto de vista de su dotación genética. Lo que significa que cada gameto contienen su propio complemento genético único.

La célula vegetal es la célula de las plantas; ya que estas llevan a cabo el proceso de la fotosíntesis. La célula vegetal y la célula animal no son exactamente iguales, aunque coinciden en algunos organelos, la célula vegetal tiene partes que la animal no tiene.

 

Tanto las células de las plantas como las de los animales son eucarióticas, sin embargo presentan algunas diferencias :

•Las células vegetales presentan una pared celular celulósica, rígida que evita cambios de forma y posición. •Las células vegetales contienen plastidios, estructuras rodeadas por una membrana, que sintetizan y almacenan alimentos. Los más comunes son los cloroplastos. •Casi todas las células vegetales poseen vacuolas, que tienen la función de transportar y almacenar nutrientes, agua y productos de desecho. Las células vegetales complejas, carecen de ciertos organelos, como los centriolos y los lisosomas.

La pared celular encierra la membrana celular de una célula vegetal, es un material orgánico que se llama celulosa, a al planta le proporciona rigidez y forma.

Los cloroplastos se encuentran en el citoplasma vegetal, contienen una sustancia verde llamada clorofila, que se utiliza en la fotosíntesis. La mayor cantidad de clorofila se encuentra en las hojas de las plantas.

Las vacuolas son sacos limitados por membrana, llenos de agua con varios azúcares, sales, proteínas, y otros nutrientes disueltos en ella. Aunque la célula animal también tiene vacuolas, la célula vegetal solo tiene una o dos mucho más grandes.

El almidón  es la forma principal de almacenamiento de glucosa en la mayoría de las plantas. Es fabricado por las plantas verdes durante la fotosíntesis. Forma parte de las paredes celulares de las plantas y de las fibras de las plantas rígidas. A su vez sirve de almacén de energía en las plantas, liberando energía durante el proceso de oxidación en dióxido de carbono y agua. Los gránulos de almidón de las plantas presentan un tamaño, forma y características específicos del tipo de planta en que se ha formado el almidón

Granos de almidón en

célula vegetal de una semilla de

lenteja