BIOLOGÍA

Universidad Nacional “Daniel Alcides Carrión”

Ing. Lucio Rojas Vitor

BIOLOGÍA

1. Definición de Biología:

La biología proviene etimológicamente del griego:

Bios: Vida Logos: Tratado, estudio o ciencia. Es la ciencia que tiene como objeto el estudio a los seres vivos o estudio de la vida y, más específicamente, su origen, su evolución y sus propiedades: nutrición, reproducción, patogenia, etc.

Por lo tanto la biología se encarga de estudiar todos los aspectos relacionados con la vida: tanto los mecanismos de funcionamiento del interior de los propios organismos, tanto

animales, como vegetales, como humanos; como la relación de los organismos entre sí y con el medio. La biología es una rama de las ciencias naturales que estudia las leyes de la vida. La palabra biología fue incorporada al lenguaje a partir de los trabajos simultáneos de de Jean-Baptiste Lamarck, en Francia, y Gottfried R. Treviranus, en Alemania en 1802, pero en la historia de esta ciencia se les considera más precursores que fundadores.

2. Ciencia: Se denomina ciencia a ese conjunto de técnicas y métodos que se utilizan para

alcanzar un conocimiento en base a la observación, razonamiento y experimentación. La aplicación de esos métodos y técnicas genera conocimiento.

Mario Bunge1, clasificó la ciencia en función del enfoque que se le da al conocimiento científico:

a. Ciencia Formal: Las ciencias formales son aquellas ciencias que establecen el razonamiento lógico y trabajan con ideas creadas por la mente.

1 Físico y fi lósofo de la ciencia, Interesado principalmente por la lógica de la ciencia y los problemas del

conocimiento científico.

b. Ciencia Fáctica (Factual): Las ciencias fácticas son las que

estudian los hechos, son la necesidad de observar los fenómenos naturales y de experimentar.

CARACTERÍSTICAS

CIENCIA FORMAL CIENCIA FÁCTICA

1. Objeto de estudio:

relaciones abstractas2

entre signos (ideas).

1. Objeto de estudio: las

cosas, los hechos de la

realidad y los procesos

2. Su método de estudio es

la deducción.

2. Estudian hechos

auxiliándose de la

observación y la experimentación.

3. Su criterio de verdad: la consistencia y no

contradicción de los

resultados

3. Se verifican y esta es incompleta y

temporaria

2 Lo podemos entender por "abstracta" una representación intelectual a la que no corresponde ningún dato sensible, ninguna

intuición sensible, y que, por ello, sólo se puede conocer mediante el intelecto, dado que el objeto al que se refiere no tiene realidad en la sociedad.

CLASIFICACIÓN DE LAS CIENCIAS:

CIENCIAS FORMALES

Lógica

Matemática Aritmética

Teoría de conjuntos

Geometría

Álgebra

CIENCIAS

FACTICAS

Ciencias

Naturales

Ciencias

Físicas

Física

Química

Geología

Astronomía

Geografía

Física

Ciencias

Biológicas

Biología

Fisiología

Botánica

Genética

Zoología

Ciencias sociales

Economía

Sociología

Antropología

Psicología

Politología

Geografía Humana

La biología es una ciencia de la naturaleza, como todas las ciencias utilizan un método, es

decir un conjunto de técnicas y procedimientos que permiten el estudio e interpretación de los fenómenos biológicos a este método los llamamos método científico.

3. Método científico.

El método científico es un conjunto de procedimientos y técnicas ordenados que se sigue en una investigación. Al igual que otras ciencias, la biología se construyo basada en suposiciones, que al ser demostradas y probadas, se convirtió en principios científicos. Tales principios son: la casualidad natural que se basa en que todos los hechos pueden investigarse hasta llegar a sus causas naturales que potencialmente tenemos la capacidad de comprender; la uniformidad en el tiempo y el espacio, que parte de que las leyes naturales que rigen los

hechos se aplican en cualquier lugar y momento; y la percepción común, que se fundamenta en la suposición común, que se fundamenta en suposición de que toda la

gente percibe los hechos de manera parecida. Apoyados en estos principios, los científicos estudian fenómenos específicos para buscar el orden que los sostiene, con un

método riguroso.

El criterio particular a la hora de decidir ¿qué investigar?, depende gran medida de la

visión de cada persona o investigador. Hay quienes prefieren realizar una investigación para satisfacer inquietudes personales, otros por el contrario, buscan investigar en función a la necesidad de resolver problemas que atañen a la colectividad o a la

humanidad.

En una investigación ligada a la biología puede plantearse las siguientes etapas:

1. Observación: La capacidad para captar información del mundo interno o externo a través de los sentidos a un objeto o a un fenómeno que suscita interés y requiere ser interpretado o utilizado para algún fin. (Planteamiento de problema).

Búsqueda de Información: Consiste en la búsqueda de

información acerca de lo observado (problema planteado) la búsqueda de información tiene que ver necesariamente con

otros trabajos realizados sobre el mismos asunto o similares.

Luego de ello podemos plantear las hipótesis posibles así como determinar lo que se requiere para la comprobación.

2. Hipótesis: Una hipótesis es una proposición o respuesta anticipada que ha sido formulada a

través de la recolección de información y datos, aunque no esté confirmada, sirve para responder

de forma alternativa a un problema. La hipótesis es una declaración que puede ser

falsa o verdadera y que debe ser sometida a comprobación (experimentación). Coliforme Fecal

3. Experimentación: Las actividades para la comprobación de una hipótesis, se recurre a

conjunto de métodos, procedimientos o técnicas para comprobar la hipótesis. En biología

generalmente se utiliza el laboratorio experimental.

4. Conclusiones: Con los resultados obtenidos correctamente analizados e

interpretados se redacta las conclusiones que comprobaran la veracidad o la falsedad de las hipótesis. En base a este proceso elaboras el informe.

Ejemplo:

1. Observación: Planteamiento de Problema:

¿Cuál es la causa por la cual las plantas verdes se marchitan en la obscuridad?

2. Hipótesis:

“Probablemente durante la fotosíntesis las plantas crean su propio alimento”

3. Experimentación: Colocamos una planta en la obscuridad y otra sobre la luz y como conclusión diremos.

“Las plantas con clorofila y con la presencia de luz, fabrican su propio alimento

durante la fotosíntesis”.

4. Conclusión:

“Las plantas con clorofila y con la presencia de luz, fabrican su propio alimento

durante la fotosíntesis y aquellas que están en la obscuridad por la falta de luz se marchitan porque no hay producción de alimento”

4. Relaciones con otras ciencias:

a. bioquímica: Aplicación de la biología y la química

ambas ciencias aporta las bases para el conocimiento, en este punto la biología se une con la química para el estudio de los elementos y sustancias químicas presentes en los organismos vivos y a las reacciones

químicas que estas generan dentro del organismo.

b. biofísica: Parte de la biología y de la física que estudia los fenómenos físicos ligados a los sistemas biológicos y el

modo en que los seres vivos utilizan y transforman la energía que ellos mismos producen: ejm: los lípidos,

carbohidratos, son generación de energía para el hombre.

La transformación de la energía química a energía eléctrica para generar un impulso nervioso

c. Biogeografía: Es la ciencia que estudia

la distribución de los seres vivos (plantas, animales) sobre la Tierra, así

como los procesos que la han originado, que la modifican y que la

pueden hacer desaparecer.

5. Ramas de la biología:

La biología estudia a los seres vivos y lo que con ellos se relaciona, por lo que el caudal de conocimiento biológicos es tan extenso que ha sido necesario crear varias ramas o divisiones dentro de esta, independiente de que el constante progreso que normalmente tienen los conocimientos científicos vayan desplazando los límites de la biología, propiciándose con cierta frecuencia, la aparición de nuevas ramas de ésta (como en el caso de la ingeniería genética que surgió gracias al avance que tuvieron los conocimientos, principalmente de genética, biología molecular y biofísica).

A continuación estudiaremos los campos de la biología a los que dividimos bajos los siguientes criterios:

a. De acuerdo al tipo de organismo estudiado.

b. De acuerdo a la materia estudiada. c. De acuerdo al nivel que se estudia la materia viva.

a. De acuerdo al tipo de organismo estudiado.

Tomando en cuenta la particularidad de las especies de organismos tenemos:

1. Microbiología: Es la ciencia que estudia los microorganismos, seres vivos que solo son visibles con un microscopio.

o Virología: Esta rama de la Biología y

microbiología se dedica al estudio de los virus. Los virus pueden afectar a todas las clases de

seres vivientes, sean bacterias, protozoarios,

hongos, algas, plantas o animales. o Bacteriología: La Bacteriología es la rama de la

Biología y microbiología que estudia la morfología, ecología, genética y bioquímica de las

bacterias así como otros muchos aspectos

relacionados con ellas.

o Micología: ciencia que se dedica al estudio de los hongos. Es una de

las ramas de la ciencia más extensas y diversificadas con avances significativos en la

investigación y desarrollo tecnológico.

o La protozoología: es el estudio de los protozoos.

2. Zoología: Estudio de los animales.

o Ictiología: Es una rama de la zoología dedicada al

estudio de los peces.

o Helmintologia: Estudio de gusanos.

o Ornitología: Estudio de aves.

o Anfiologia: Estudios de los anfibios.

c. Botánica: La botánica, es una rama de la biología que trata del estudio

de las plantas desde el nivel celular, estableciendo las relaciones entre

estructura y función, pasando por el individuo, hasta su distribución geográfica, en los distintos ecosistemas terrestres.

b. De acuerdo a las propiedades de la materia estudiada.

Morfología: Estudia la forma de los

seres vivos y las diversas estructuras que los están constituidos.

Fisiología: Estudia el funcionamiento de los seres

vivos, las funciones de nutrición, de relación y de reproducción.

Genética: Estudia la herencia biológica.

Evolución: Estudia los procesos de transformación de los seres vivos.

Taxonomía: Se encarga de la clasificación de los seres vivos así como de la nomenclatura.

Ecología: Estudia la relación de los seres vivos con el medio y con otros seres vivos.

c. De acuerdo al nivel que se estudia la materia viva

Tomando en cuenta los niveles de organización de los seres vivos tenemos:

Biología Molecular: Estudia principalmente la estructura, expresión y

regulación del gen.

Biología Celular: Estudio de la célula, sus características, estructura y fisiología.

Histología: Estudio de los tejidos.

6. Aplicaciones de la biología.

Dentro de la aplicación de la biología tenemos a la:

La agronomía: Esto aplicado en la agricultura permite

que se desarrollen técnica para la reproducción y mejoramiento en los cultivos de esta planta.

La ganadería: En la Ganadería, desde el

estudio de los animales (vacunos, ovinos, etc.) sus ciclos de vida, enfermedades etc.,

los que permiten que los ganaderos optimicen sus ganados.

La medicina humana: la biología en el desarrollo de medicinas y en investigaciones de terapias génicas

para el tratamiento de cáncer y otras enfermedades.

La biotecnología moderna:

manipulación de genes de los seres vivos.

A la Ingeniería Ambiental: Las ciencias biológicas en el campo de la biológica ambiental es de orden primario.

La relación vida-ambiente esta tan definida que no puede pasarse por alto. La biología cuida de mantener el equilibrio dinámico y armónico entre las partes de todas las especie con el medio ambiente.

7. Características de los seres vivos

a. ¿Qué es un ser vivo?

Los seres vivos son seres complejos, formados por una a más células, que realizan tres funciones vitales (nutrición, relación y reproducción). El significado de todos los términos que aparecen en esta definición es: a. Seres complejos. Todos los seres vivos son muy complejos, debido a que

contienen un elevado número de moléculas diferentes para realizar sus funciones y regular dicho funcionamiento.

b. Celulares. Todos los seres vivos está constituidos por células. En unos todo el organismo se reduce a una sola célula, por ello se denominan

seres unicelulares; en otros, en cambio, su organismo se compone de muchas células, por lo que se le denomina seres pluricelulares.

c. Se nutren. La nutrición es la capacidad que tiene el ser vivo de captar materia y energía del medio y utilizarla para crecer y desarrollarse o para mantener su estructura y realizar otras funciones vitales.

d. Se relacionan. La relación es la capacidad de captar estímulos del exterior y emitir respuestas adecuadas a los mismos. Sin esta función, los seres vivos serían incapaces de sobrevivir en el medio. Gracias a la función de relación los seres vivos se adaptan a las condiciones ambientales y han

sido capaces de evolucionar. e. Se reproducen. La reproducción es la capacidad de originar nuevos

individuos, iguales o diferentes a los progenitores. Mediante la reproducción los seres vivos transmiten sus características a los

descendientes y así las especies pueden perpetuarse en el tiempo.

b. Características El objeto de estudio de la BIOLOGIA es el estudio del ser vivo. Así es que hablaremos

de un ser vivo cuando esté presente las siguientes características:

1. NUTRICION. De acuerdo a la naturaleza de los nutrientes principales que

requiere un individuo, éste puede ser catalogado como AUTOTROFO o

HETEROTROFO.

Los autótrofos son aquellos capaces de fabricar su

propia materia orgánica a partir de compuestos

inorgánicos principalmente. Todos los vegetales

son autótrofos, parte de moneras y parte de

protistas.

Los organismos heterótrofos son aquellos que se

alimentan principalmente de materia orgánica ya

formada. Los animales, los hongos, gran parte de los

moneras y protistas son también heterótrofos.

2. COMPOSICION QUIMICA DEFINIDA. Todo ser

vivo está formado principalmente por 4

elementos químicos, que en orden de

abundancia son: CHON (carbono, hidrógeno,

oxígeno y nitrógeno).

3. REPRODUCCION. Capacidad que presentan los organismos para formar otros organismos similares.

4. CICLO BIOLOGICO: Todo ser vivo nace, crece,

se desarrolla y finalmente completa el ciclo con su muerte o "desaparición" al dividirse, como ocurre

con Bacterias por ejemplo.

5. CRECIMIENTO. Se le define como el aumento en la cantidad de materia

orgánica o de la masa corporal que presenta un organismo. Este

crecimiento puede deberse a: a. Aumento en el número de células (forma

básica de crecimiento en pluricelulares) b. Aumento en el volumen celular (forma básica

de crecimiento en unicelulares)

c. Aumento en el número de células y aumento

de su volumen.

En los seres vivos, el crecimiento es de adentro hacia fuera. El no vivo no

crece.

6. IRRITABILIDAD: Todo ser vivo es capaz

de responde a cambios en el medio

ambiente. Esta capacidad se denomina irritabilidad. Los organismos vivos

responden a estímulos (cambios en la

intensidad de luz, ruidos, sonidos, aromas, cambios de temperatura, variación en la

presión, etc.).

7. MOVIMIENTO: Todo ser vivo experimenta cambios de posición de al menos alguna

de sus partes. En vegetales, sus raíces,

sus arborizaciones, e incluso al nivel celular se observa CICLOSIS3, movimiento

protoplasmático.

8. ADAPTACIÓN: Capacidad de los seres

vivos para reacondicionarse o los factores del medio. Es progresiva y se manifiesta

mediante cambios en sus estructuras,

tamaños, colores, comportamientos.

9. HOMEOSTASIS: Mantiene estables las

condiciones internas de los organismos.

La homeostasis es el estado de equilibrio

dinámico o el conjunto de mecanismos por los que todos los seres vivos tienden a

alcanzar una estabilidad en las

propiedades de su medio interno y por tanto de la composición bioquímica de los líquidos, células y tejidos, para mantener la vida.

3 La ciclosis es un permanente movimiento giratorio, de corri ente regular o irregular del citoplasma y los

componentes celulares vegetales . Su función es la de facil itar el intercambio de sustancias intracelularmente o entre la célula y el exterior.

Mantenimiento de la temperatura, mantenimiento de pH del cuerpo.

Este equilibrio se logra a través del proceso de homeostasis. Por ejemplo, nuestra temperatura debe ser del orden de los 37ºC; por esta razón,

cuando hace mucho calor comenzamos a transpirar. La transpiración es

una forma de deshacerse de la energía, o disipar el calor que hemos absorbido desde el medio, de modo que nuestra temperatura permanezca

constante. Asimismo, cuando hace mucho frío no transpiramos, sino que

tendemos a apretarnos y encogernos, para así disminuir el área de contacto con el aire que nos rodea y de esta forma disipar la menor

cantidad de calor posible, conservando nuestra temperatura constante.

Así como con la temperatura, nuestro cuerpo también debe equilibrar la

presión externa con la interna del cuerpo. Si esto no sucediese, corremos el riesgo de morir constreñidos o reventados.

10. METABOLISMO. Es la característica más exclusiva de los seres vivos, y

corresponde al conjunto de reacciones fisicoquímicas que ocurren en la materia viva, y que le permite

mantenerse, seguir existiendo.

Dentro del metabolismo,

encontramos 2 grandes tipos de

reacciones: anabólicas y catabólicas.

Catabolismo: Es el proceso que

transforma sustancias más complejas en sustancias más simples.

Va de más a menos. (Degrada sustancias y

liberan energía)

Por ejemplo: En la digestión, los alimentos se

degradan en compuestos sencillos como

azucares simples, aminoácidos o ácidos

grasos).

Anabolismo: Es el proceso por el cual las sustancias más simples se

convierten en otras más complejas.

Va de menos a más. (Sintetiza sustancias y utilizan

energía).

Ejemplo: La síntesis de carbohidratos, lípidos,

proteínas, que a su vez forman células y tejidos y

que ayudan a crecer.

11.Organización: Estos incluyen un tipo preciso de organización, como se puede ver cada organismo particular no es homogéneo, sino que está constituido por distintas partes cada una con funciones especializadas.

8. Niveles de organización biológica o organización viva

La materia se encuentra organizada en diferentes estructuras, desde las más pequeñas hasta las

más grandes, desde las más complejas hasta las más simples. Esta organización determina niveles

que facilitan la comprensión de nuestro objeto de estudio: la vida.

Cada nivel de organización incluye a los niveles inferiores y constituye, a su vez, los niveles

superiores. Y lo que es más importante, cada nivel se caracteriza por poseer propiedades que

emergen en ese nivel y no existen en el anterior: las propiedades emergentes. Así, una molécula

de agua tiene propiedades diferentes de la suma de las propiedades de sus átomos constitutivos -

hidrógeno y oxígeno-. De la misma manera, una célula cualquiera tiene propiedades diferentes de

las de sus moléculas constitutivas, y un organismo multicelular dado tiene propiedades nuevas y

diferentes a las de sus células. De todas las propiedades emergentes, sin duda, la más maravillosa

es la que surge en el nivel de una célula individual, y es nada menos que la vida

En la organización de la materia viva se distinguen dos niveles jerárquicos: químicos y biológicos.

El nivel químico tenemos a los biolementos, biomoleculas simples, las macromoléculas y los

complejos macromoléculas. En el nivel biológico tenemos la célula, los tejidos, los órganos, los

sistemas, los individuos pluricelulares, la población, la comunidad y la biosfera.

Cabe mencionar que el nivel fundamental de un ser vivo es la célula.

a. Nivel de organización química

1. Bioelemento - Átomos y partículas subatómicas

Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se denominan

bioelementos, que, en los seres vivos.

Estos bioelementos está formado por el núcleo atómico está constituido por protones

(con carga positiva) y neutrones (sin carga). La carga total del núcleo atómico (positiva)

es igual a la carga negativa de los electrones. Un átomo en su estado natural es neutro y

tiene número igual de electrones y protones

Ejm: carbono: El carbono tiene un número atómico (Z) de seis, lo que significa que tiene seis

protones en el núcleo y seis electrones en la corteza, que se distribuyen en dos electrones en la

primera capa y cuatro en la segunda.

Este número es un entero, que se denomina número atómico y se designa por la letra "Z". En el caso

del carbono como dijimos es Z= 6

La suma del número de protones y neutrones en el núcleo se denomina número

másico del átomo y se designa por la letra, "A". En el carbono la suma de protones

más neutrones nos darán 12.

2. Moléculas Simples(biomoleculas)

La unión de dos bioelementos constituye las moléculas

simples. El modo particular de interacción entre los distintos

bioelementos, los enlaces que forman entre ellos, dan lugar a

una gran variedad de biomoleculas. Las más importantes son

el agua, sales minerales, moléculas orgánicas simples como

aminoácidos, monosacáridos, bases nitrogenadas y ácidos

grasos.

3. Macromoléculas Están constituidas de la unión de moléculas simples. Las biomoleculas que tienen las

propiedades de unirse entre sí, se convierten en unidades de moléculas más grandes.

Las macromoléculas. Las más importantes son las proteínas, compuesta por

aminoácidos, los carbohidratos constituida de monosacáridos; los ácidos nucleicos,

constituido de nucleótidos o bases nitrogenadas y ácidos grasos forman los lípidos.

4. Complejos de macromoléculas

Las células contienen numerosos complejos macromoleculares. Las macromoléculas constituyen estructuras complejas tales como las membranas y las organelas. Algunas estructuras están presentes tanto en

procariotas como en eucariotas, pero difieren en

ambos tipos de organismos. Un complejo de

macromoléculas que se encuentra en todas las células es la membrana plasmática.

b. Nivel de organización biológica

5. Células

La célula es la unidad estructural y funcional de los seres

vivos. Las células se forman a partir de complejos macromoléculas. Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia este nuevo nivel de

organización: la célula viva. Sin embargo, cada vez son más

las evidencias en favor de la hipótesis que postula que las células vivas se autoensamblaron espontáneamente a partir de moléculas más

simples.

6. Tejidos

Está constituido por asociación e integración funcional de células con características

semejantes o de la misma condición. Cada célula conservando su individualidad, se une

a otras dando un conjunto que adquiere

propiedades específicas. Tenemos diferentes

tejidos animal y vegetal.

Tejidos Animales

Dentro del tejido animal podemos mencionar: el

epitermal4, conectivo o conjuntivo, muscular y

nervioso.

El óseo, sanguíneo, adiposo, cartilaginoso son

variedades del tejido conectivo.

El tejido epitelial y el conjuntivo están formados por células poco transformadas y

escasa sustancia intercelular de tipo sólida o líquida, en cambio, el muscular y el

nervioso están formados por células

altamente transformadas y abundante

sustancia intercelular de tipo, esta es la

principal diferencia entre los 4 tejidos

animales.

Tejidos Vegetales

En los vegetales superiores las células se agrupan

para construir tejidos que desempeñan diversas

funciones. Estos pueden dividirse en tejidos

meristemáticos5 y en tejidos adultos o definitivos.

4 tejido epitelial: Está formado por células especializadas que forman una capa continua que cubre la superficie

corporal. Puede tener una o varias de las siguientes funciones: protección, absorción, secreción y sensación. Los epitelios del cuerpo protegen las células profundas contra lesiones mecánicas, sustancias químicas nocivas,

cuerpos extraños y la desecación. 5 tejido meristemático: Está formado por células pequeñas. Su principal función consiste en crecer, dividirse y

diferenciarse, dando origen a los tejidos adultos.

7. Órganos

Los órganos están formados por la unión de diferentes tejidos. Cada tejido aporta sus características particulares. Los resultados son cuerpos con funciones integrales. En los animales son órganos características ejm: uno de los órganos del sistema circulatorio es el corazón. En las plantas destacan la raíz, el tallo, las hojas, las flores, las semillas y los frutos.

8. Nivel sistémico

El conjunto de órganos forma los sistemas de órganos. Los sistemas de órganos trabajan en forma integrada y desempeñan una función particular. Ejm. Sistema circulatorio, respiratorio, nervioso, reproductor, etc. En las plantas distinguimos el sistema radicular y vegetativo. El sistema radicular está formado por un conjunto de raíces y el sistema vegetativo por el tallo y las hijas.

9. Individuos

El conjunto de sistemas nos formara un individuo.

En los individuos más simples un individuo es una

célula y por ende se llama unicelular.

Los individuos multicelulares está formado por 2 o

más células.

10.Poblaciones

Las poblaciones son grupos de individuos de la

misma especie que se ubican en el área y tiempo

determinado, es decir un individuo se reproducen entre si originado desencintes

de su misma especie.

11.Comunidad

Poblaciones de especies distintas que comparten un área geográfica común. En

términos ecológicos, las comunidades incluyen a

todas las poblaciones que habitan un ambiente

común y que interactúan entre sí. Estas

interacciones son las fuerzas principales de la

selección natural.

12.Ecosistemas

Los ecosistemas están formados por componentes o

comunidades bióticas y abióticas que interactúan entre

sí.

13.Biomas

Conjunto de ecosistemas que comparten

características en común. Ejm, Sierra, Selva y Costa.

14.Biosfera

Todos los organismos que habitan la Tierra

constituyen la biosfera. La biosfera es la parte de la

Tierra en la que existe vida; es sólo una delgada

película de la superficie de nuestro planeta. La Tierra

es el único planeta conocido en el que hay vida.

El análisis de las jerarquías en la organización de la materia viva nos permite reconocer una serie de

características:

a. Cada nivel superior de organización incluye menos unidades que el nivel inferior.

Es decir: existen menos comunidades que poblaciones, menos poblaciones que

especies, etc.

b. Cada nivel superior posee una estructura más compleja que los niveles inferiores.

Un nivel determinado es la combinación de las complejidades de los niveles

inferiores, además de una complejidad que le es propia.

c. Cada nivel superior requiere de un aporte de energía mucho mayor que el nivel

inferior.

Fig: Resumen de los Niveles de Organización biológica.

9. Bioelementos, las biomoléculas.

1. Bioelementos

Se denominan elementos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de

los seres vivos. De los 109 elementos que existen en la naturaleza solo se encuentra inmersa

27 de ellos en la diversidad del organismo.

Clasificación

1. Elementos mayoritarios

Están presentes en porcentajes superiores al 0,1 % y aparecen en todos los seres vivos.

a. Bioelementos primarios (C, H, O, N, P, S)

Principales constituyentes de las biomoléculas. En conjunto 95% de la materia viva ( C 20 %,

H 9.5 %, O 62 % y N 2,5 %).

b. Bioelementos secundarios (Na, K, Ca, Mg, Cl)

En conjunto 4,5% de la materia viva.

2. Elementos minoritarios o Oligoelementos (Fe, Mn, I, F, Co, Si, Cr, Zn, Li, Mo)

Presentes en porcentajes inferiores al 0,1%, no son los mismos en todos los seres vivos. Son

indispensables para el desarrollo armónico del organismo.

2. BIOMOLÉCULAS

Las biomoléculas o principios inmediatos, son las moléculas que forman parte de los seres

vivos que se forman a partir de la unión entre átomos de de 2 o más bioelementos.

El agua y sales proporcionan para llevar acabo reacciones bioquímicas; otros como

generadores de energía: glúcidos y lípidos; el papel estructural le corresponde principalmente

a las proteínas; la conservación y transformación de información hereditaria le corresponde a

los ácidos nucleicos.

3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

a. El agua

Molécula inorgánica binaria, compuesta por dos átomos de hidrogeno y uno de oxigeno.

El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y representa entre el 70 y 90% del

peso de la mayoría de los organismos. El contenido varía de una especie a otra,

dependiendo también de la edad del individuo (su % disminuye al aumentar la edad).

Estructura El agua está compuesta por dos átomos de hidrogeno y un

átomo de oxigeno. Entre el oxigeno y cada uno de los hidrógenos se establece un enlace covalente, un par de electrones compartiendo, pero el oxigeno por ser mas

electronegativo y el hidrogeno electropositivo, el oxigeno termina concentrando los electrones en su zona, esto determina una región dipolar

6.

Las moléculas adyacentes se produce por una fuerte atracción electromagnética (dipolo-dipolo) denominado puente de

hidrogeno. .

6 Dipolo Molécula en la cual se genera una molécula con dos polos, uno positivo y otro negativo.

Propiedades y funciones biológicas

1. Hace del agua el medio ideal para que se desarrollen las reacciones del metabolismo en

el interior celular actuando como disolvente. 2. Se constituye como un eficaz medio de transporte de sustancias, aporte de nutrientes y

eliminación de desechos.

b. Las sales minerales

Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos en dos formas: Sustancias minerales precipitadas: constituyen estructuras sólidas, insolubles, con naturaleza esquelética, formando tanto exoesqueletos7 como endoesqueletos. Por ejemplo, el carbonato de calcio, fosfato de calcio, la sílice, etc.

Sales minerales disueltas: Las sustancias minerales al disolverse mantienen constante el grado de salinidad dentro del organismo y ayudan a mantener el grado de acidez (pH), lo que es imprescindible para el correcto desarrollo de las reacciones metabólicas celulares. El medio interno de los organismos presenta unas concentraciones iónicas constantes, de hecho, cualquier variación provoca alteraciones importantes en la dinámica celular. La mayor o menor presencia de sales en el medio interno celular, determina que se produzcan fenómenos osmóticos que regulen las concentraciones a ambos lados de la membrana celular, con lo que se regula la presión osmótica y el volumen celular.

Propiedades y funciones biológicas

1. Constitución de estructuras de sostén y protección. Las sales precipitadas (como el carbonato cálcico (CaCO3), fosfato cálcico8 (Ca3(PO4)2,) forman estructuras tan importantes como los caparazones o las conchas de muchos organismos y los huesos respectivamente.

.

2. Las funciones biológicas requieren de la presencia de sales minerales en forma de iones como los cloruros, los carbonatos y los sulfatos para realizar diversas funciones específicas como: Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto amortiguador. El sodio (Na), el potasio (K) y el calcio (Ca) son fundamentales para el buen funcionamiento del sistema nervioso.

7 El exoesqueleto es el esqueleto externo continuo que recubre toda la superficie de los animales del fi lo

artrópodos (arácnidos, insectos ), donde cumple una función protectora y El endoesqueleto es una estructura

interna de soporte de un animal. 8 El fosfato de calcio. El setenta por ciento del hueso está constituido por hidroxiapatita, un mineral de fosfato

de calcio (denominado mineral de hueso). Una gran proporción del esmalte dental también es fosfato de calcio.

4. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

1. Glúcidos o Carbohidratos

Los glúcidos también se l laman carbohidratos, azucares,

hidratos de carbono.

Biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O los

glúcidos son moléculas energéticas esto significa que

aporta energía a los seres vivos. Su fórmula general es

Cn(H20)n es decir, hay una molécula de agua por átomo

de carbono que motivó la denominación de hidratos de

carbono o carbohidratos .

Están distribuidos ampliamente en la naturaleza, La glucosa

constituye el carbohidrato más importante. En los vegetales se sintetiza la glucosa por fotosíntesis a partir de dióxido de carbono, agua y luz, luego se almacena

como almidón o forma parte de la estructura de soporte vegetal como celulosa. Aunque el hombre puede sintetizar la mayor parte de carbohidratos, una buena parte los obtiene

en fuentes vegetales.

Funciones de los carbohidratos

Sirven como combustible y como fuente de carbono en las células no fotosintéticas de los

animales y microorganismos

Sirven como una forma de almacenamiento de energía química.

Clasificación

Los glúcidos han sido clasificados en tres grupos, de acuerdo a su tamaño y estructura molecular:

1. Monosacáridos

2. Oligosacáridos

3. Polisacáridos.

Monosacáridos (1): Son aquellos que están formados de una sola molécula, que no

pueden ser hidrolizados a otros más simples Ejm: Molécula de glucosa

Oligosacáridos (2-10) Son polímeros de varios monosacáridos (usualmente de 2 a 10)

Disacáridos (2): Se forman mediante la unión de 2 monosacáridos.

Ejemplo: Sacarosa = glucosa + fructosa; lactosa = glucosa + galactosa; maltosa =

glucosa + glucosa.

Polisacáridos (mayor de 10) Están formados por un gran número de monosacáridos

formando una molécula polimérica de elevado peso molecular.

No son dulces

Los Polisacáridos de mayor significación biológica son el ALMIDÓN y el GLUCÓGENO, que representan SUSTANCIAS de RESERVA en células vegetales y animales respectivamente.

Almidón este es un polisacárido de reserva de los vegetales; está formado por miles de moléculas de glucosa. El almidón es sintetizado por las plantas como su principal reserva energética y se deposita en forma de gránulos, en tubérculos, raíces reservantes, granos de cereal y semillas, como las leguminosas. El tamaño de los gránulos y el peso molecular del almidón son muy variables, pues dependen de la actividad metabólica y las necesidades de la planta. El glucógeno, llamado almidón animal, aunque sus cadenas son más cortas y ramificadas.

Es un polisacárido de reserva y se encuentra principalmente sangre, en el hígado y el

músculo, a concentraciones del 10

y 2%, respectivamente. Si la

concentración de glucosa en

sangre disminuye, el glucógeno

hepático es hidrolizado para

aportar glucosa a la sangre y así

suministrar este combustible a las

células. La reserva de glucógeno

muscular, en cambio, es

consumida por este tejido durante la actividad física. Una sola molécula de glucógeno

puede contener más de 120.000 moléculas de glucosa.

2. Lípidos

Biomolécula orgánica de origen biológico compuestos por C, O, H, N y P. grupo

químicamente diverso de compuestos caracterizados por su insolubilidad en agua y su

solubilidad en compuestos orgánicos como éter, benceno y cloroformo. Los lípidos

presentes en la alimentación se encuentran generalmente en mayor concentración en

aceites, manteca, yema de huevo.

En cuanto a su estado al que se encuentra existen tres tipos de lípidos:

1. Líquidos. Llamados aceites, de peso molecular pequeño con ácidos grasos cortos o

insaturados que son almacenados en los vegetales.

2. Semilíquidos. Grasas con ácidos grasos largos e insaturados que almacenan los

animales.

3. Sólidos. Llamadas ceras, que contienen ácidos grasos largos y saturados.

Funciones de los lípidos

Constituyen las principales reservas energéticas de los seres vivos.

Forman las bicapas lipídicas de las membranas celular.

Recubren órganos y le dan consistencia, o los protegen mecánicamente, como el

tejido adiposo de riñón, pies y manos.

Aísla al cuerpo, preservando su calor y manteniendo su temperatura.

¿Qué tipos de grasas intervienen en la alimentación?

Los ácidos grasos son los componentes característicos de muchos lípidos y rara vez se encuentran libres en las células. Son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo ( -COOH).

Los ácidos grasos se pueden clasificar en dos grupos

Grasas saturadas: Son aquellas grasas que están formadas por ácidos grasos saturados (tienen todos los enlaces completos por H). Aparecen por e jemplo carne de cerdo, en el sebo, etcétera. Este tipo de grasas es sólido a temperatura ambiente. Son las grasas más perjudiciales para el organismo. suelen ser SÓLIDOS o SEMISOLIDOS a temperatura ambiente.

Grasas insaturadas: Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles. Son ejemplos el oléico (18 átomos de C y un doble enlace) y el linoleíco (18 átomos de C y dos dobles enlaces) suelen ser LÍQUIDOS a temperatura ambiente.

Los lípidos se pueden agrupar en los siguientes grupos:

1. Los ácidos grasos. Se subdivide en dos tipos, los saturados y los insaturados. 2. Los triacilgliceroles. También llamados triglicéridos o grasas. 3. El colesterol 4. Los Lipoproteínas. 5. Los fosfolípidos. 6. Glucolípidos

1. Los ácidos grasos.

Como ya hemos apuntado más arriba, este grupo se subdivide en dos tipos diferentes, los ácidos grasos saturados y los ácidos grasos insaturados.

Ácidos grasos saturados.

Este tipo de ácido graso solamente tiene enlaces simples. Son sólidos y semi sólidos

Ácidos grasos insaturados.

Los ácidos grasos insaturados, que poseen enlaces dobles. Son líquidos.

2. Triglicéridos o grasas

Los triglicéridos son un tipo de lípidos que se encuentran en la sangre , lo forman tres moléculas de ácido graso, 3 moléculas de carbonos unidad a un alcohol denominado

glicerina9. Se encuentran normalmente en la sangre, los triglicéridos se acumulan en el organismo en forma de tejido adiposo, para ser utilizados en caso de necesidad. Cuando el glicerol se une con dos ácidos grasos, se forman los diacilgliceroles o diglicéridos. Cuando el glicerol solamente se une a un ácido graso, se forman los monoacilgliceroles o monoglicéridos.

Cuando se consume un exceso de calorías aumentan los depósitos de triglicéridos y/o sus niveles sanguíneos. Para evitar que esto suceda, debe disminuirse el consumo de grasas, azúcares y alcohol, además de mantener una actividad física alta.

Los triglicéridos o grasas son, por lo explicado hasta ahora, las reservas energéticas de nuestro organismo. Su valor energético supera al valor del glucógeno, básicamente porque el glucógeno lleva hasta un 50% de agua y el triglicérido solamente un 20%. Así tenemos que él glucógeno pesa más que el triglicérido cuando

tienen el mismo valor energético.

3. Colesterol.

El Colesterol es una sustancia grasa producida por el hígado a partir de ácidos grasos ingeridos y se encuentra en todas las partes del organismo, y su función principal es proteger a las membranas de las células de todo el cuerpo. El riesgo de incrementar la cantidad de colesterol en la sangre se inicia cuando ingerimos excesivamente alimentos que lo contienen, principalmente carne, huevo y algunos derivados lácteos.

Ahora bien, cuando la cantidad de colesterol es alta tiende a adherirse a las paredes de las arterias volviéndolas estrechas, por lo que el flujo de sangre se limita y provoca que llegue en menor cantidad a órganos como el cerebro.

Para reducir el nivel de colesterol en el organismo es necesario mantenerse en un peso adecuado, realizar suficiente actividad física y disminuir el consumo de alimentos ricos en grasas y colesterol, como carne de cerdo, piel de pollo, vísceras, alimentos fritos, huevos, leche entera, mantequilla, etc. El colesterol es una sustancia blanca y cerosa

9 Es un alcohol con tres grupos hidroxilos (–OH). Se trata de uno de los principales productos de la degradación

digestiva de los l ípidos. Además junto con los ácidos grasos, es uno de los componentes de lípidos como los triglicéridos y los fosfolípidos.

De dónde procede el colesterol?

Los niveles del colesterol en la sangre aumentan según la cantidad de grasas saturadas ingeridas. El hígado produce casi todo el colesterol necesario mediante la metabolización de las grasas digeridas.

1. El alimento llega al estómago 2. La digestión de los alimentos que contienen grasas y colesterol se inicia en el

estómago y continúa en el intestino. 3. De los intestinos al hígado 4. Los ácidos grasos y el glicerol, procedentes de los alimentos grasos, y el colesterol,

son absorbidos por las paredes intestinales, posteriormente a la corriente sanguínea y, finalmente, al hígado.

5. El hígado produce colesterol

¿Cuál es la diferencia entre el colesterol y los triglicéridos?

Su fuente de origen. El colesterol podemos encontrarlo en alimentos de origen animal, como leche entera, piel del pollo y pavo, yema de huevo, manteca de cerdo, chorizo, mollejas, hígado, mantequilla y quesos. Los triglicéridos no vamos a encontrarlos como tal en los alimentos, sino que nuestro organismo los forma a partir del almacenamiento extra de energía derivado del consumo en exceso de azúcares (dulces, miel, mermelada, refrescos embotellados, azúcar de mesa, etcétera).

4. Los Lipoproteínas.

Las lipoproteínas están formadas por una parte lipídica y una proteica, cuya función es empaquetar los lípidos insolubles de la sangre y transportarlos desde el intestino y el hígado a los tejidos periféricos y viceversa, asimismo es un componente de membranas celulares.

5. Los Fosfolípidos.

Los fosfolípidos son un tipo de lípidos compuestos por una molécula de glicerol, a la que se unen dos ácidos grasos (diacilglicerol) y un grupo fosfato. Los fosfolípidos son los principales constituyentes lipídicos de las membranas biológicas, donde forman estructuras en bicapa, los fosfolípidos se van a encontrar presentes en la mayoría de los alimentos complejos, en los que exista material celular. Los fosfolípidos son lípidos anfipáticos es decir que una parte de ellos son solubles en agua y otra región la rechaza.

6. Glucolípidos

Los glucolípidos son biomoléculas compuestas por un lípido y un grupo glucídico o hidrato de carbono.

Los glucolípidos forman parte de los carbohidratos de la membrana celular, que están unidos a lípidos únicamente en el exterior de la membrana plasmática y en el interior de algunos organelos. Las principales funciones de los glucolípidos son la del reconocimiento célular. Se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo receptores de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares.

3. Proteínas

Las proteínas son compuestos que contienen carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y

azufre. Son muy importantes como sustancias nitrogenadas necesarias para el crecimiento

y reparación de los tejidos corporales. Las proteínas son el principal componente

estructural de las células y los tejidos.

Funciones de las Proteínas Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más variables y diversas. Son imprescindibles para el crecimiento y protección del organismo y realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:

1. Estructural. Esta es la función más importante de una proteína (Ej: colágeno), Inmunológica (anticuerpos),

2. Homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH 3. En el crecimiento.

Quicamente las proteínas son polímeros10 lineales de aminoácidos unidos mediante enlace

peptídico.

Aminoácidos

Los aminoácidos son las moléculas simples, los monómeros de las proteínas. Todos los

aminoácidos tienen una estructura común, que consiste en un átomo de carbono, el

carbono unido a un grupo carboxilo11, un grupo amino12 y un átomo de Hidrógeno. La

cuarta valencia del carbono se completa con un grupo atómico de estructura variable, al

que identificaremos como R (por Radical). Donde en radical R cambia cuando es el

aminoácido es diferente.

10

Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas l lamadas moléculas simples o biomoleculas (monómeros). 11

Los carboxílicos constituyen un grupo de compuestos, caracterizados porque poseen un grupo funcional

l lamado grupo carboxilo o grupo carboxi (–COOH); se produce cuando coinciden sobre el mismo carbono un grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo (C=O). Se puede representar como COOH ó CO2H. un grupo carbonilo es un grupo funcional que consiste en un átomo de carbono con un doble enlace a un átomo de oxígeno. La palabra carbonilo puede referirse también al monóxido de carbono. 12

En química orgánica, un grupo amino es un grupo funcional derivado del amoníaco o alguno de sus derivados alquilados por eliminación de uno de sus átomos de hidrógeno. Se formula según s u procedencia como -NH2, -NRH o -NR2.

De los más de 300 aminoácidos que existen de manera

natural, 20 constituyen principales para la vida.

De esos 20 aminoácidos existentes algunos pueden ser

sintetizados en los tejidos a partir de otro aminoácido y son

llamados no esenciales.

Otros por el contrario, no pueden ser sintetizados o no en

la calidad necesaria, por lo que tienen que ser absorbidos

ya sintetizados y son denominados aminoácidos

esenciales.

1. Isoleucina: Función: Intervienen en la formación y reparación del tejido

muscular.

2. Lisina: Función: Es uno de los más importantes aminoácidos porque, en

asociación con varios aminoácidos más, interviene en diversas funciones,

incluyendo el crecimiento, reparación de tejidos, anticuerpos del sistema

inmunológico y síntesis de hormonas.

Clasificación según el número de aminoácidos

Péptido: hasta 50 aminoácidos

Oligopéptidos: Si el n º de aminoácidos es menor de 20.

Dipéptidos: si el n º de aminoácidos es 2.

Tripéptidos: si el n º de aminoácidos es 3.

Tetrapéptidos: si el n º de aminoácidos es 4.

Polipéptidos: Si el n º de aminoácidos está entre 21 a 50 aminoácidos.

Ejm

El colágeno es una molécula proteína que forma las fibras colágenas. Estas se encuentran en todos

los animales. Son secretadas por las células del tejido conjuntivo. Es el componente más abundante

de la piel y de los huesos.

El colágeno es la proteína estructural fibrosa que compone las fibras blancas ( fibras de colágeno) de

la piel, de los tendones, de los huesos, de los cartílagos y de todos los demás tejidos conectivos.

También se encuentra muy difundido en las substancias gelatinosas del cuerpo como el humor vítreo

del ojo, para proporcionarles fuerza. En otras palabras, el colágeno e s la proteína natural que

constituye una gran parte del sostén estructural del cuerpo y es la substancia principal de los tejidos

conectivos, los cuales mantienen unido a nuestro cuerpo.

La producción de colágeno en el cuerpo disminuye insidiosamente con la edad. Comienza a disminuir

alrededor de los 30 años y disminuye de manera abrupta alrededor de los 50. Una carencia de

colágeno o una mala utilización de éste en nuestro cuerpo causan los signos precursores del

envejecimiento.

4. Acido Nucleicos

Los ácidos nucleídos son macromoléculas, polímeros formados

por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, Un

nucleótido está formado por la unión de un grupo fosfato, un

azúcar de 5 carbonos llamado desoxirribosa o ribosa (una

pentosa). A su vez la pentosa lleva unida en el carbono 1 una base

nitrogenada.

La unión entre nucleótidos se denominan

uniones fosfodiéster. El grupo fosfato de un

nucleótido se une con el hidroxilo del carbono

5’ de otro nucleótido, de este modo en la

cadena quedan dos extremos libres, de un lado

el carbono 5’ de la pentosa unido al fosfato y

del otro el carbono 3’ de la pentosa.

Los nucleótidos pueden unirse entre sí,

mediante enlaces covalentes, para formar

polímeros, es decir los ácidos nucleicos, el ADN

y el ARN.

Funciones de los Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características

hereditarias de una generación a la siguiente.

El ADN tiene la información del tipo de genes, tiene la información exacta. El

ARN copia esta información y se la envía a los RIBOSOMAS los cuales crean la

palabra la proteína según al tipo de genes

ADN y ARN.

El ADN guarda la información genética en todos los organismos celulares. Los

ácidos desoxirribonucleótidos(ADN) en donde participa la desoxirribosa. La

dexorribosa es derivado de la ribosa por pérdida de un átomo de oxígeno en el

hidroxilo de 2‘.

El ARN es necesario para que se exprese la información contenida en el ADN.

Los ácidos ribonucleótidos(ARN) en cuya composición encontramos la pentosa(

ribosa).

En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de

nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones

denominadas puentes de hidrógeno. En el caso de ARN solo presenta una

hebra.

El ADN y el ARN se diferencian:

El peso molecular del ADN es generalmente mayor que el del ARN

El azúcar del ARN es ribosa, y el del ADN es desoxirribosa

La configuración espacial del ADN es la de un doble helicoide, mientras que el ARN es un

polinucleótido lineal, que ocasionalmente puede presentar apareamientos.

10. Teoría Celular, Origen y desarrollo

El microscopio óptico fue creado por primera vez en 1590, por los hermanos Hans y

Zacarías Janssen (holandeses), conectaron dos lentes mediante un tubo, creando el

primer microscopio. Tenían una capacidad de 10 X y 30X, era empleado para

examinar pulgas y otros insectos.

No fue hasta 1665 que un biólogo Ingles llamado Robert

Hooke observando a través de su microscopio primitivo

láminas muy finas de corcho.

Presentó las láminas dibujadas a la Real Sociedad de

Londres, describió lo observado con las siguientes palabras:

“todas perforadas y vacías, muy semejantes al panal” Hooke determino pequeñas celditas como

células del latín cella, espacio vacío, cavidad o celda.

En 1675, Antonie van Leeuwenhoek (holandés) descubrió "animales

microscópicos" en el agua estancada llamándoles animaculos.

En 1839, en sus estudios células de las plantas y de animales, el botánico alemán Matthias Jakob

Schleiden y el zoólogo alemán Theodor Schwann reconocieron las similitudes fundamentales entre

los dos tipos de células. En 1839, ellos propusieron que todas las cosas vivientes se componen de

células, con esta teoría se dio lugar a la biología moderna.

Theodor Schwann Matthias Schleiden

Fisiólogo y anatomista alemán (1810-1882) Botánico alemán (1804-1881)

Tanto Shleiden como Schwann afirmaban que los organismos eran agregados y llegaron a la

conclusión de que:

“La célula es la unidad estructural básica de todos los organismos. Es la unidad

fundamental de los seres vivos. Todo organismo vivo está constituido por una o por

multitud de células.”

Desde esos tiempos, los biólogos han emprendido un gran estudio sobre la célula y sus partes; sus

funciones, cómo crece y cómo se reproduce.

En 1855 Rudolph Virchow amplió esta teoría, estableciendo que sólo se formaban células nuevas a

partir de una célula preexistente. En los organismos multicelulares, como el ser humano, una célula

se divide y forma dos y cada una de éstas a su vez se divide una y otra vez, dando lugar finalmente a

los tejidos complejos y a los órganos y sistemas de un organismo desarrollado.

Más allá de la diversidad de formas, tamaños y funciones de los seres vivos, en todos hay un

componente común: la célula.

Rudolf Virchow

Médico alemán (1821-1902)

10.1 Postulados de la teoría celular

Los postulados de la teoría celular de nuestra época incluyen las ideas expuestas por los

mencionados investigadores:

1. Todos los seres vivos están compuestos de células.

2. Sólo se forman células nuevas a partir de células preexistentes.

3. Todas las células contienen el material hereditario reproduciéndose en células actuales

que son descendientes de células ancestrales. Y su continuidad se mantienen a través

del ADN.

4. Las células constituyen las unidades morfológicas y fisiológicas de todos los organismos

vivos. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su

medio.

10.2 Concepto actual de célula

La célula es la unidad más pequeña de materia viva, capaz de llevar a cabo todas las actividades

necesarias para el mantenimiento de la vida. Tiene todos los componentes físicos y químicos

necesarios para su propio mantenimiento, crecimiento y reproducción.

Forma y tamaño de las células.

Forma de la célula:

Las células son un sistema coloidal que se encuentra en estado líquido, e n medio acuoso las células

tienden en su mayoría una forma aproximadamente esférica. Sin embargo, la forma de las células

vivas puede ser muy variada (ver Figura) y viene determinada por su función o por la proximidad de

células vecinas que ejerce presión de las células contiguas. Así existen células de forma poligonal,

poliédrica, prismática, cilíndrica y otras muchas.

Algunas células presentan formas muy sofisticadas, de aspecto estrellado o arborescente, como es el

caso de las neuronas.

Fig: Formas de células

Tamaño de la célula:

La mayor parte de las células son de tamaño microscópico. Generalmente, las células procariotas

tienen dimensiones que oscilan entre 1 y 2 μm mientras que en las células eucariotas, animales y

vegetales, lo hacen entre 10um hasta varios metros.

Las células más pequeñas, ciertas bacterias denominadas micoplasmas, miden unos 0, 2μm (200 nm)

y por otro lado, el límite superior del tamaño celular puede venir dado por la velocidad de difusión

de las moléculas disueltas en un medio acuoso.

Clasificación de la Célula.

Existen en la actualidad dos tipos diferenciados de organización celular: las células procariotas (del

griego pro = falso, y carión = núcleo) y las células eucariotas (del griego eu = verdadero, y carión =

núcleo).

La diferencia más patente entre ambas reside

en que el material genético de la célula

eucariota está delimitado del resto del

contenido celular por una envoltura

membranosa, dando lugar a una estructura

conocida como núcleo; por el contrario, el

material genético de la célula procariota se

encuentra disperso, sin ninguna envoltura que

lo delimite claramente, dando lugar a una

estructura difusa denominada nucleoide o

núcleo falso.

1. Células eucariotas

Se denominan como eucariotas a todas las células con un núcleo celular delimitado dentro de una doble capa lipídica(membrana nuclear) la envoltura nuclear, donde tiene la información genética. Al contrario que las procariotas que carecen de dicha membrana nuclear, por lo que el material genético se encuentra disperso en ellas (en su citoplasma).

Las células eucariotas presentan o se distinguen tres regiones: membrana citoplasmática, citoplasma y núcleo.

Cabe mencionar que las células vegetales y fúngicas tienen una estructura externa sobre la membrana llamada pared celular.

Partes de las células eucariotas

1. Pared Celular

Parte más externa de la célula, presente en

algas, hongos y plantas.

Su naturaleza es principalmente glucídica,

generalmente gruesa, rígida o flexible y

resistente, sirve como barrera de protección

contra los agentes mecánicos, evita la dilatación

excesiva de las células provocada por la presión interna del citoplasma.

a. La pared celular en las plantas

La pared celular está formada por uno o dos estratos. La delgada capa externa

se llama pared primaria, mientras la capa interna gruesa se denomina pared

segundaria. Tanto la pared primaria como la segundaria, por lo general están

formadas por hemicelulosa y celulosa.

La hemicelulosa es un polímero heteropolisacárido (polisacárido compuesto

por más de un tipo de monómero). Entre estos monosacáridos destacan la

glucosa, la galactosa o la fructosa.

Mientras que la celulosa es un homopolisacárido (es decir, compuesto de un

único tipo de monómero) rígido, insoluble, que contiene desde varios cientos

hasta varios miles de unidades de glucosa.

b. La pared celular de los hongos

Esta constituido, principalmente, por un polisacárido

nitrogenado, denominado quitina.

c. La pared celular de las algas

Es esencialmente semejante a las de las plantas.

Las paredes de las algas diatomeas están

impregnadas de sílice.

2. La membrana citoplasmática

La membrana citoplasmática es la única

envoltura que está presente en todos

los tipos celulares. Tiene unos 7 nm de

espesor. Está formada básicamente por

lípidos, proteínas y por carbohidratos

(en menor proporción). La estructura

está conformada por una bicapa

delgada lipídica con proteínas

intercaladas y elástica que se mantiene

estable envolviendo sustancias intracelulares, la bicapa se dispone con las zonas

hidrófilas hacia fuera y las hidrófobas13 hacia dentro.

13

Hidrofílico afín al agua, se disuelve en agua. Hidrofóbico no afín al agua, no se disuelve en agua. Los fosfolípidos

como los que forman la membrana celular, poseen en su estructura un extremo hidrofílico y el otro hidrofóbico.

1.1 Estructura de la membrana citoplasmática

Las proteínas y lípidos son responsables de la mayoría de las propiedades y funciones de la

membrana.

En los lípidos se distinguen tres grupos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol.

a. Lípidos de la membrana: Los más abundantes son fosfolípidos, luego tenemos al

colesterol y glucolípidos.

Fosfolípidos: Moléculas con propiedades anfipáticas que conforman la bicapa

lipídica. Por su disposición, determinan la hidrofilia superficial de la membrana e

hidrofobia central o media. Los ácidos grasos de los fosfolípidos son

generalmente insaturados, por lo que incrementa la fluidez.

Glucolípidos: Moléculas que conforman la bicapa lipídica y junto a los

fosfolipidos, tiene la forma de cadena cortas y está presente en la parte externa

de la membrana celular, donde actúa en el reconocimiento celular.

Colesterol: esta es una molécula inmersa en la bicapa está presente en cadenas

cortas y está presente en la parte interna de membrana celular, el colesterol. El

colesterol es un factor importante en la fluidez y permeabilidad de la membrana

ya que ocupa los huecos de la membrana. A mayor cantidad de colesterol, menos

permeable y fluida es la membrana.

Características de los lípidos en la membrana

Anfipáticos: con un extremo hidrófilo y otro hidrófobo.

Autosellado: Los compartimentos formados por lípidos se cierran de nuevo si

se rompen la célula.

Fluidez: las moléculas se pueden desplazar libremente. Depende de la

temperatura, de la composición de los ácidos grasos y de su contenido en

colesterol

b. Proteínas de la membrana: Dentro de este tipos de proteínas tenemos Integrales o

intrínsecas y periféricas o extrínsecas.

Integrales o intrínsecas. Son proteínas que están insertadas en la membrana que

tienen la función de canales iónicos o transportadores.

Periféricas o extrínsecas. Son proteínas que están en uno de los lados de la

membrana, se anclan a una proteína integral y funciona como receptores de

enzimas.

Funciones de las proteínas

Transporte de moléculas específicas

Actúan de receptores de las señales químicas del medio y las transmiten al

interior de la célula.

Catalizan reacciones asociadas a la membrana

c. Glúcidos: Fundamentalmente oligosacáridos unidos a lípidos (glucolípidos) o a

proteínas (glicoproteínas). Forman el glicocálix o cubierta celular.

Funciones de los glúcidos:

Protege la superficie celular del daño mecánico y químico.

Reconocimiento celular

1.2 Funciones de la membrana

La membrana celular cumple funciones de compartamentalización y transporte, participa

adicionalmente en la recepción de moléculas y transmisión de estímulos.

a. Compartamentalización

Delimita el medio intracelular del medio extracelular.

b. Transporte

Permite el intercambio de materiales con su medio externo. Este proceso es favorecido por

la permeabilidad de la membrana para el paso de sustancias determinadas. A esta propiedad

se determina permeabilidad selectiva, controla el intercambio de sustancias con el exterior.

1.3 Formación de las membranas

Todas las membranas celulares son sintetizadas en el citoplasma principalmente en retículo

endoplasmatico. Los fosfolípidos son elaborados en el retículo liso y las proteínas en retículo

rugoso.

1.4 Unión Celulares Membranosas

Son propias de los tejidos epiteliales. Se puede

observar con mucha facilidad a través de los

microscopios electrónicos. Permite una activa

comunicación entre las células vecinas para

desarrollar numerosas funciones que corresponden

al grado de diferenciación celular. Las uniones

celulares están agrupadas en tres categorías

funcionales: uniones adherentes, uniones herméticas y uniones comunicantes.

a. Unión adherente (Desmosomas) que ligan mecánicamente a las células de un tejido.

b. Unión hermética (Impermeables) que se unen también a las células adyacentes y se sellan

evitando flujo de sustancias a través de los espacios intercelulares.

c. Uniones comunicantes (Nexus) permiten que los iones y las moléculas pequeñas se muevan

libremente entre células y además entre los espacios intercelulares.

3. El citoplasma

Es la parte fundamental de la célula, región situada entre el núcleo y la membrana celular. En

general el citoplasma de los eucariotas tienen los

siguientes componentes: matriz citoplasmática,

sistema de endomembrana, organelas

membranosas, organelas no membranosas e

inclusiones.

3.1 Matriz Citoplasmática o citosol

La matriz citoplasmática está constituida por coloide y el citoesqueleto.

El coloide es viscoso, porque tiene un gran número y variedad de moléculas grandes y

pequeñas.

Las moléculas más pequeñas, como las sales, están en disolución acuosa.

Las moléculas grandes, como las proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, carbohidratos y

otras sustancias solubles en agua que es el componente básico, están dispersas en el

líquido.

Las proteínas del citosol posen un alto grado de asociación, lo que permite la formación de

filamentos muy delgados y túbulos en todo el citoplasma, esto constituye el esqueleto celular o

citoesqueleto.

a. Coloide celular

El coloide celular interactúa dos fases: fase dispersarte y fase dispersa.

Fase dispersante. Es la fase constituida por el agua de la célula, el agua se encuentra en dos

formas: agua libre que representa el 95% del agua celular y el agua ligada que se encuentra

hidratando a las moléculas y representa el 5%del agua celular.

Fase dispersa. Es la fase formada por micelas, partículas coloidales de gran tamaño

distribuidas en el agua, las proteínas son moléculas más destacables de la fase dispersa.

En el coloide celular es posible distinguir dos formas de agregación: el plasmagel y plasmasol,

los cuales están en constante interconvensión en un proceso conocido como tixotropía 14.

Plasmagel (ectoplasma).- Es la

porción más densa y viscosa del

coloide, las macromoléculas se

hallan en un estado de menor

dispersión, se localiza en la porción

periférica del citoplasma. El

plasmagel está vinculado con el

fenómeno de comunicación

intercelular y movimiento

citoplasmático.

14

Tixotropía: Propiedad de ciertos coloides cuya viscosidad disminuye cuando se sacuden o agitan, pero que recuperan su viscosidad original después de dejarlos en reposo.

Plasmasol (endoplasma).- Es la porción diluida del coloide con un nivel más simple

de agregación y se localiza hacia el interior

celular, contiene una mayor dispersión de

macromoléculas. El plasmasol se lleva a

cabo la mayor parte de las reacciones

metabólicas, favorecida por la abundancia

de agua.

b. El citoesqueleto

El citoesqueleto está conformado por microtúbulos y microfilamentos que proveen el

soporte interno para las células, anclan las estructuras internas de la misma e intervienen en

los fenómenos de movimiento celular y en su división.

Constituye un mayor nivel de organización de los componentes del citosol en el cual ciertas

proteínas especificas, las tubulinas15, se agregan en los cuerpos de forma cilíndrica, mientras

otras como las actinas16, misionina, actinina, dan origen a filamentos de diverso calibre.

Los microtubulos son de estructura huecas y algo rígido, están constituidos de dímeros de

tubulina(alfa y beta) dispuesto en forma helicoidal, actúan dando soporte al citoplasma,

orientan el movimiento celular. Miden de 25 nm de diámetro, espesor y longitud variable.

Los microfilamentos poseen elasticidad, se asocia entre sí y con los microtúbulos, otorga

flexibilidad a la matriz citoplasmática participando directamente en el movimiento debido a

su capacidad contráctil.

Los microfilamentos externos miden de 7 nm de diámetro y los microfilamentos intermedios

están entre 8 a 12 nm

15

tubulina se refiere una familia de proteínas globulares. La familia de las tubulinas está formada por las tubulinas alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Las tubulinas α y β son las subunidades esenciales de los microtúbulos, mientras que la tubulina (γ) es un componente fundamental del centrosoma . 16

La actina, misionina y actinina son proteínas globulares que forman los microfilamentos, son componentes fundamentales del citoesqueleto.

3.2 Sistema endomembranas17

Los sistemas endomembranas es el sistema de membranas internas de las células

eucariotas que divide la célula en divisiones funcionales y estructurales forman

compartimientos cerrados discontinuos y continuos. Aquí se produce la síntesis y

procesamiento de proteínas y lípidos. También se lleva a cabo un transporte intracelular

y extracelular.

Este sistema tiene como componentes al retículo endoplasmático, aparato de golgi y

carioteca.

a. Carioteca

Es la porción que se encuentra rodeando la materia nuclear. También es denominada

envoltura nuclear, está formada por sacos o cisterna aplanados de forma concéntrica

con aberturas y poros discontinuos que permite el intercambio de materiales con el

citoplasma y por la lámina nuclear. Se continúa con el retículo endoplasmatico

rugoso. Los poros nucleares se originan por el plegamiento de ambas membranas y

están recubiertas de proteínas que garantizan su estabilidad estructural.

17

Endomembrana: conjunto de estructuras membranosas

b. Retículo endoplasmático

Tiene apariencia de una red interconectada de sistema endomembranoso (tubos

aplanados y sáculos comunicados entre sí) que intervienen en el síntesis proteinas

y lípidos, así como el transporte intracelular. Se encuentra en la célula animal y

vegetal pero no en la célula procariota. El retículo endoplasmático rugoso se

encuentra unido a la membrana nuclear externa mientras que el retículo

endoplasmático liso es una prolongación del retículo endoplasmático rugoso.

El retículo endoplasmático rugoso tiene esa apariencia debido a los

numerosos ribosomas adheridos a su membrana mediante unas proteínas

denominadas "riboforinas"18. Tiene unos sáculos más redondeados cuyo

interior se conoce como "luz del retículo" o "lumen" donde caen las

proteínas sintetizadas en él.

18

Riboforinas Son una Glucoproteínas de la membrana del retículo endoplasmático rugoso que permiten la unión de los ribosomas a dicha membrana.

El retículo endoplasmático liso no tiene ribosomas y participa en el síntesis

de lípidos como son fosfolipidos y colesterol. Forman a menudo son más

delgados que los del retículo rugoso y con mayor comunicación. El retículo

liso casi siempre son tubulares y forman un sistema interconectado de

tuberías que se curvan por el citoplasma. Este retículo participa en los

proceso de detoxificación celular donde son metabolizados una gran

cantidad de drogas fenobarbital, alcaloides, hidrocarburos aromáticos y otras

sustancias potencialmente dañinas para la célula.

Funciones del retículo endoplasmático

Síntesis de proteínas: La lleva a cabo el retículo endoplásmatico rugoso,

específicamente en los ribosomas adheridos a su membrana. Las proteínas

serán transportadas al Aparato de Golgi mediante vesículas de transición

donde dichas proteínas sufrirán un proceso de maduración para luego formar

parte de los lisosomas o de vesículas secretoras.

Metabolismo de lípidos: El retículo endoplasmático liso, al no tener

ribosomas le es imposible sintetizar proteínas pero sí sintetiza lípidos de la

membrana plasmática, colesterol y derivados de éste.

c. Aparato de Golgi

Se debe su nombre a Camillo Golgi, Premio

Nobel de Medicina en 1906.

El aparato de Golgi es un orgánulo presente

en todas las células eucariotas excepto los

glóbulos rojos y las células epidérmicas. Pertenece al sistema de endomembranas. El

aparato de golgi son aplanadas son denominados cisternas rodeados de membrana

que se encuentran apilados unos encima de otros, y cuya función es completar la

fabricación de algunas proteínas. Funciona como una planta empaquetadora,

modificando vesículas19 del retículo endoplasmático rugoso.

En las cisternas se observan una zona de formación

llamada Golgi CIS, donde llegan vesículas del

retículo endoplasmatico que contiene proteínas, y

lípidos. Una zona media llamada Golgi

medio(vesículas de transición) y una zona periférica

o de maduración llamada Golgi Trans donde se

forma las vesículas secretoras.

El contenido de las vesículas que proviene del retículo endoplasmatico es de este

modo recolectado, concentrado y trasladado constantemente hacia el exterior de la

célula. Esta actividad se llama secreción celular y se considera la principal función

de la aparato de golgi.

En el interior de las cisternas existen proteínas con actividad enzimática la cual

modifican químicamente algunos componentes, mientras las vesículas se trasladan

hacia la periferia del citoplasma. Las enzimas glucosiltransferasas culminan las

reacciones de glucolización en las que agregan glúcidos a glucoproteinas recibidas

del retículo rugoso culminando la síntesis de anticuerpos.

Los glucolípidos y glucoproteínas sintetizados en el golgi tienen tres destinatarios

algunas formaran organelas citoplasmáticas, otras serán secretadas, como los

anticuerpos las mucina y los demás serán integrados a la membrana conforme esta

se va renovando. De este modo el aparato de Golgi participa en la renovación

constante de la membrana citoplasmática.

El aparato de golgi también participa en la formación de lisosomas y otros

citosomas, paralelamente a la formación de vesículas secretoras, sin embargo, estos

lisosomas permanecen en el citoplasma, donde llevan su actividad.

19

Vesículas: un orgánulo pequeño y cerrado.

3.3 Organelas20 Membranosas

Son cuerpos delimitados por una o dos membranas lipoproteínas que cumplen funciones

especificas a manera de órganos dentro de la célula. Son considerados organelas

membranosas: mitocondrias, plastidios, citosomas y vacuolas.

a. Las mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos celulares granulares y filamentosos que se encuentran

como flotando en el citoplasma de todas las células eucariotas, encargados de

suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular (respiración

celular), la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud(es

frecuente que la anchura sea de media micra, y de longitud, de cinco micras o más),

son los orgánulos productores de

energía. La célula necesita energía para

crecer y multiplicarse, y las mitocondrias

aportan casi toda esta energía realizando

las últimas etapas de la descomposición

de las moléculas de los alimentos, estas

etapas finales consisten en el consumo

de oxígeno y la producción de dióxido de

carbono, proceso llamado respiración,

por su similitud con la respiración

pulmonar. Sin mitocondrias, los animales

y hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía de los

alimentos y mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los

organismos llamados anaerobios viven en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen de

mitocondrias.

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. El número de mitocondrias de una

célula depende de la función de ésta. Las células con demandas de energía

particularmente elevadas, como las musculares, tienen muchas más mitocondrias que

otras. En promedio, hay unas 2000 mitocondrias por célula.

Una mitocondria está rodeada por una membrana mitocondrial externa, dentro de la

cual hay otra estructura membranosa, la membrana mitocondrial interna, que emite

pliegues hacia el interior para formar las llamadas crestas mitocondriales, entre ambas

20

Organela, celular es un elemento subcelular presentes en células procariotas y en eucariotas con una función específica, Un organela viene siendo como un órgano de la célula.

membranas se localizan un espacio lleno de liquido denominado cámara externa.

Ambas membranas son estructuras, química y fisiológicamente semejantes a las

demás membranas celulares, aunque algunas proteínas y lípidos son exclusivas de

ellas.

La membrana externa actúa como una barrera semipermeable y selectiva que otorga a

la mitocondria individualidad funcional, permitiendo una comunicación constante con

el citoplasma celular.

Dentro de la membrana interna, la cámara interna está llena de un coloide denso

denominado Matriz mitocondrial o mitosol, en cuya composición se han identificado

una gran cantidad de enzimas que participan en el metabolismo sintético y energético,

dentro de sus componentes se hallan una gran cantidad de enzimas participan en el

proceso de la síntesis de ATP tales como los citrocromos21 y las ATP sintetasas22), que

proceso denominado fosforilización oxidativa(La fosforilación oxidativa es un proceso

metabólico que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir

adenosina trifosfato (ATP23))

Asimismo en la matriz se hallan una gran cantidad de ribosomas y una molécula de

ADN de forma circular. Los ribosomas algo más pequeños que los citoplasmáticos,

elaboran alguna proteínas mitocondriales y permiten que tenga cierto grado de

autonomía respecto al resto de la célula, pues las mitocondrias se multiplican

independientemente de la célula por lo que son considerados organelas

semiautónomas.

Las mitocondrias presentes en una célula son transferidas a las células hijas durante la

división celular, conforme las necesidades celulares aumenten.

b. Plastidios o Plasto (Plasto= cuerpo)

Son organelas características de las células vegetales y algas, estas organelas pueden

sintetizar y acumular diversas sustancias.

21

Los citocromos son proteínas que desempeñan una función vital en el transporte de energía química en todas las células vivas. 22

La ATP sintetasa es una enzima que se encarga de sintetizar ATP (adenosin trifosfato) está presentes en las

mitocondrias todos los organismos eucariontes (animales, plantas, etc) 23

ATP desempeña un papel crucial en el metabolismo, ya que es la manera más eficaz de almacenar y transportar energía a fin que sean util izadas en las reacciones químicas en los seres vivos .

Constan de una doble membrana, en su interior

tiene sacos membranosos llamados tilacoides

aplanados a la manera de pilas de monedas (en

conjunto se llama Grana), asimismo tenemos a

estroma o matriz.

Los plastidios maduros se forman a partir de proplastidios24. Según su estructura,

funciones y localización es posible distinguir variedad de plastidios maduros:

cloroplastos, etioplastos, leucoplastos y cromoplastos.

Proplastidios. Son los plastidios más simples,

se observan en las células embrionarias de

las semillas o de los meristemos.

Probablemente se observa en las algas en las

etapas iniciales de desarrollo.

En su estructura se distinguen dos

membranas con abundantes fosfolípidos,

carecen de pigmentos, por lo cual son incoloros. En la

mayoría de las plantas, las células jóvenes reciben

proplastidios que se transforman en cloroplastos por

efecto de luz.

Al ser expuesto a la luz sintetizan en su interior clorofila, caroteno y otros

pigmentos, que se incorporan a las membranas. Conforme el interior es

invadido por las membranas, estas

se pliegan y forman sacos

aplanados llamados tilacoides(la

clorofila entonces se localiza en la

membrana de los tilacoides),

mientras el estroma se enriquece

con gran cantidad de proteínas.

De esta manera un proplastidio se

va formando en un plastidio fotosintético.

Plastidios fotosintéticos. Se caracterizan por la presencia de clorofila y otros

pigmentos fotosintéticos en sus membranas internas. Distinguimos por ello

cloroplastos, rodoplastos, feoplastos, xantoplastos, etc.

24

Los proplastidios son los cloroplastos juveniles , pueden dar origen a cloroplastos, cromoplastos o leucoplastos.

a. Cloroplastos. son los plastidios activos en la Fotosíntesis donde se

encuentran organizados los pigmentos y

demás moléculas que convierten la energía

lumínica en energía química, como la clorofila,

poseen Clorofila (pigmento de color verde)

para la conversión de la luz solar, el CO2, H2O

y las Sales minerales en alimentos

orgánicos(carbohidratos) por Fotosíntesis.

Poseen gran cantidad de clorofila, por lo cual manifiestan una coloración

notoria verde. Son verdes ya que contiene pigmentos fotosintéticos

(clorofila). En ellos se realiza la fotosíntesis.

Presentan dos membranas envolventes y en su interior se aprecian sacos

aplanados y agrupados rodeados de estroma. Los sacos membranosos,

denominados tilacoides, se apilan uno encima de otro formando las

granas.

Las granas se encuentran conectadas por unas estructuras membranosas

llamadas lamelas. Los estromas contienen gran cantidad de enzimas

requeridas en la fase oscura de la fotosíntesis, ribosomas pequeños y una

molécula de ADN circular que le confiere la propiedad de

semiautónomo25.

El pigmento para el proceso de la

fotosíntesis (clorofila) se

encuentra principalmente en la

membrana tilacoides. Por su

naturaleza lipídica se asocian a

los fosfolípidos y proteínas,

constituyendo cuantosomas26

unidades donde se lleva a cabo la

etapa luminosa de la fotosíntesis.

El número de cloroplastos se mantiene relativamente constante en los

vegetales. En las plantas superiores existe comúnmente 20 a 40 cloroplastos

25 Que depende de uno mismo y de otras ADN 26

Cuantosomas. Los pigmentos fotosintéticos integrados a las membranas de los ti lacoides constituyen unidades fotosintéticas l lamadas cuantosomas, dichos pigmentos se encargan de captar la energía luminosa a diferentes longitudes de onda.

por célula. En las algas verdes unicelulares poseen unos voluminosos

cloroplastos. Las algas y algunas células de las plantas heredan los

cloroplastos durante la división celular.

Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que

utilizan las mitocondrias.

b. Rodoplastos. Son organelas

fotosintéticos de las algas rojas,

tienen como pigmento

predominante la ficoeritrina.

c. Feoplasto. Son organelas fotosintéticas de algas

pardas, tienen como pigmento predominante la

ficoxantina o fucoxantina.

d. Xantoplasto. Son organelas

fotosintéticas de algas pardo-doradas

(diatomeas) tienen como pigmento predominante la xantofilas.

Plastidios no fotosintéticos. Derivan de

directamente de los proplastidios o de

los cloroplastos. En el caso del segundo

caso la acumulación de productos de la

fotosíntesis y la ausencia de luz

provocan desorganización de los

tilacoides cuyas membranas se

desintegran parcialmente y se

repliegan hacia la periferia. Según las

sustancias de reserva se dividen en dos grupos. Leucoplastos y Cromoplastos.

a. Leucoplastos(leucos=blanco). son

plastidios incoloros o bien

blanquecinos se los encuentra

concentrados en aquellas regiones del

vegetal que no reciben luz solar, son

plastidios que almacenan sustancias incoloras o poco coloreadas. De

acuerdo a la principal sustancia de reserva son clasificados en

amiloplastos, oleooplastos y proteinoplastos.

Amiloplastos. Acumulan almidón. Los gránulos de almidón se

distribuyen en las estromas adoptando diversas formas que son

típicas de cada especie vegetales. Las células de los tubérculos,

raíces tuberosas, semillas y frutos carnosas son ricas en

amiloplastos.

Los eloplastos(oleo=acite). Acumulan aceite y grasas solidas. Se

hallan abundantemente en algunas semillas como las menestras y

cereales. En algunas plantas que segregan grasas.

Las proteinoplastos. Acumulan proteínas. Las cascarillas contienen

proteinoplastos en abundancia.

b. Cromoplastos (cromo=color) Son organelos que acumulan pigmentos.

Ejm: El tomate, en los tallos, hojas y frutos expuestos a la luz, se produce

la acumulación de pigmentos coloreados que progresivamente

desplazan a la clorofila de los tilacoides. Los plastidios adaptan entonces

el color del pigmento predominante mientras se desorganizan los

tilacoides; en ciertos casos los pigmentos llegan a invadir el estroma.

En los órganos vegetales expuestos a la luz, los proplastidios sintetizan

directamente los pigmentos que se acumulan en los estromas bajo la

forma de gránulos y cristales.

Los cromoplastos dan la coloración características a algunos órganos

vegetales, los observamos en el tomate (donde contiene licopeno),

rocoto y ají (donde contiene capxantina), hojas y frutos maduros (donde

contiene xantofilas).

c. Etioplastos Son organelos que proviene generalmente de la

desorganización y decolaración de cloroplastos.

Pueden regenerar cloroplastos por exposición a la luz. El proceso de

desorganización de un cloroplasto a etioplasto se denomina etiolación.

Así que las diferencias entre mitocondrias y cloroplastos son:

1- Que el cloroplasto solo se encuentra en células vegetales y en las algas e interviene en el

proceso de fotosíntesis.

2- Las mitocondrias convierten los nutrientes en energía en la célula y están presentes en células

vegetales y animales

c. Los Citosomas

Los organelos citoplásticos

delimitados por una membrana cuyo

interior presenta enzimas dispersas en

agua. Son formados a partir del

retículo endóplasmatico y del

complejo de Golgi. Los citosomas

varían de acuerdo al tipo

Funcionalmente se destinguen:

Lisosomas, peroxisomas y glixisomas.

Lisosomas. Fueron

descubiertos por Christian de

Duve, en 1949, denominándose

organulo de Duve. Son organelos

monomembranosos que realizan la

digestión celular. Tiene formas

esféricas u ovoides. Se originan a

partir del complejo de golgi, y contienen enzimas hidrolasas27 digestivas.

Los lisosomas reciben diferentes

denominaciones dependiendo del

estado funcional en que se

encuentren: los lisosomas primarios

son aquellos que se van originando del

aparato de Golgi. Al fusionarse con

vesículas endociticas28 toman el

nombre de lisosomas segundarias,

donde se realiza la función de

digestión celular.

27

Hidrólisis: es una reacción química entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie química de la cual nace el término hidrolasa. Una hidrolasa es una enzima capaz de hidrolizar un enlace químico. 28

Endocitosis, es el proceso pues por el que la célula toma material desde el exterior celular. En la endocitosis el material que se va a introducir es rodeado por una porción de la membrana plasmática que luego se invagina para generar vesícula endocítica.

En ciertas ocasiones el lisosoma primario se rompe liberando las enzimas

digestivas que contiene, generando la muerte celular, este proceso es

conocido como autolisis celular.

Durante la metamorfosis del renacuajo a rana adulta. La cola desaparece

conforme son digeridas sus células, la disolución de las células de la cola es

causada por las enzimas digestivas lisosómicas.

Peroxisomas. El peroxisoma es una organela celular redonda u oval con

un diámetro promedio de aproximadamente 500 manómetros, que

consta de una membrana, constituida

por una doble capa lipídica (de grasas)

que contiene diversas proteínas.

En su interior se halla una matriz

peroxisomal, que contiene proteínas de

función enzimática (capaces de

transformar unos compuestos en otros).

Estas enzimas catalizan muchas reacciones de síntesis y degradación de

compuestos, de gran importancia metabólica.

El peroxisoma se halla en todos los tejidos, pero predomina en el hígado,

en el riñón y en el cerebro durante el período de formación de la mielina

(material que recubre las fibras nerviosas y forma la sustancia blanca

cerebral).

Los peroxisomas tienen un papel esencial en el metabolismo lipídico, en

especial en el acortamiento de los ácidos grasos de cadena muy larga,

para su completa oxidación en las mitocondrias, y en la oxidación de la

cadena lateral del colesterol. También en la destrucción del peróxido de

hidrogeno.

Gluxisomas o los glioxisomas son orgánulos membranosos que se

encuentran en las células eucariotas de tipo vegetal, particularmente en

los tejidos de almacenaje de lípidos de las semillas, y también en los

hongos filamentosos. Los glioxisomas son peroxisomas especializados que

convierten los lípidos en carbohidratos durante la germinación de las

semillas.

Las enzimas del gluxisoma participa en la transformación de las reserva

de grasas de las semillas en glúcidos por medio del ciclo del glioxilato,

proceso de gluconeogénesis. Estos glúcidos posteriormente son usados

como fuentes de energía para la germinación.

d. Las Vacuolas

Son organelas monomembranosas de regulación y/o almacenamiento son constituidas por una membrana y un contenido interno. Llenos de agua con varios azúcares, sales, proteínas, y otros nutrientes disueltos en ella. Las vacuolas se forman a partir del retículo endoplasmatico, del aparato de golgi o de invaginaciones de la membrana plasmática. Su función no es solo almacenar agua sino que se encarga de regular agua el intercambio de agua entre la célula y el medio asegurándose de que la célula tiene siempre los niveles de agua adecuados para su actividad.

Las vacuolas de las plantas. Las células juveniles contienen muchas vacuolas pequeñas, las cuales con el transcurrir del tiempo se fusionan para formar una gran vacuola, cada célula vegetal contiene una sola vacuola de gran tamaño, propia de las células maduras, que suele ocupar una amplia porción del citoplasma (hasta 90% de la célula), desplazando a otras (inclusive al núcleo) a la periferie. El contenido vacuolar es llamado jugo celular o savia vacuolar, puede incluir pigmento, sales, proteinas y azucares, esto significa las vacuolas acumula sustancias de reserva y subproductos del metabolismo. Cuando las vacuolas están llenas de agua el citoplasma queda apretado contra la pared celular, estado conocido como turgencia, rigidez de la célula vegetal.

Las vacuola contráctil o pulsátil.

Éstas extraen el agua del citoplasma y la expulsan al exterior por transporte activo.

3.4 Organelas No Membranosas

Son estructuras cumplen una función específica, pero no presenta membrana

lipoproteica delimitante, se encuentra distribuida en la matriz citoplásmatica. La

estructura de sus componentes moleculares determina su función en interacción con

otros componentes de la célula. Se encuentra dentro de esta categoría los ribosomas,

centrosomas, casquetes polares, cilios y flagelos.

1. Ribosomas

Son organelas encargados de las síntesis de las proteínas. Están constituidos

principalmente por asociación de ácido ribonucleico y proteína. Las proteínas y el

ARNr forman dos masas moleculares denominadas subunidades, de las cuales una

es de mayor tamaño y densidad respecto a la otra. Cuando el ribosoma está

inactivo sus subunidades están separadas

pudiendo ser identificadas individualmente;

mientras que cuando esta activo sus

subunidades se hallan unidas y asociadas con

un ARN mensajero. Los ribosomas son

organelas presentes en todas las células vivas.

La distribución de los ribosomas en las células eucariotas es hetoregénea, pues

algunas se adhieren a las membranas del retículo

endoplasmatico rugoso, otras permanecen

suspendidos en el citosol o asociados al

citoesqueleto.

En el ribosoma se lleva a cabo la síntesis de

proteínas, proceso denominado traducción que

comprende la unión progresiva de aminoácidos para formar cadenas polipeptídicas,

algunas de las cuales permanecen en el interior de la célula, otras se unen a la

estructura de la membrana y otras tantas formaran parte de la secreción celular.

Existe una variedad y cantidad de proteínas, cuya viabilidad depende del orden en

que los aminoácidos se unen, orden determinado por la información contenida en el

ARN mensajero.

Durante la síntesis de proteínas, los ribosomas

suelen formar cadenas cuyo eje de asociación es el

ARN mensajero. Las cadenas se denominan

polirribosomas o polisomas, en las cuales todas las

ribosomas elaboran la misma proteína.

Alguna organelas celulares que presentan membranas como los cloroplastos y las

mitocondrias, contienen ribosomas que son útiles para la síntesis de sus propias

proteínas.

2. Centrosomas

Son organelos microtubulares de naturaleza proteica, ubicados cerca del núcleo. Los

centrosomas están presentes en células animales, protozoos, plantas inferiores

como musgos y helechos.

Intervienen en la formación del aparato de división celular denominado mitótico, los

centriolos también sirven como cuerpos basales para la formación de cilios y

flagelos. Además el centrosoma es el centro que permite la organización del

citoesqueleto.

En su organización interna es posible diferenciar tres componentes: centriolos, el

áster y la centrósfera.

Centriolos. Estructura microtubulares de forma cilíndrica y hueca,

dispuestas perpendicularmente, es decir formando un ángulo reto de (90°).

Cada centriolo está constituido por nueve tripletes de microtúbulos. Los

tripletes muestran una disposición

helicoidal y constantemente están

siendo renovados por la agregación y

separación de las proteínas que lo

constituyen.

Ásteres o microtúbulos libres.

Cuerpos delgados que se distribuyen

radialmente alrededor de los

centriolos. Está constituido por la asociación de

proteínas globulares denominados tubulinas.

Material Pericentriolar(Cetrosfera). Es la región

donde se encuentra suspendido los centríolos y

ásteres. Se caracteriza por su alta densidad,

pero en esencia es un coloide donde abundan

las tubulinas que dan origen a los microtúbulos

y centriolos.

3. Casquetes Polares

Son equivalentes al centrosoma. Se encuentra en las células de las plantas

superiores, llamadas Espermatofitas, es decir aquellas que forman semillas. Son

menos organizados que los centrosomas, y están constituidos por una masa de

microtúbulos que se dispone alrededor del núcleo. Se encarga de formar el huso

acromático durante la división de la célula vegetal, tanto en la mitosis como en la

meisosis.

4. Cilios y Flagelos

Son organelas microtubulares de naturaleza proteica.

Están relacionados a la motibilidad29 celular y

constituidos por la asociación de proteínas; se

originan en el citoplasma y emergen fuera del cuerpo

celular en forma de filamentos flexibles.

Están ampliamente distribuidos en los organismos vivos, principalmente entre los

unicelulares. La diferencia fundamental entre flagelos y cilios es el tamaño y

disposición, pues mientras los flagelos son escasos y generalmente se localizan en

regiones especificas, los cilios son abundantes y generalmente se ubican en todas las

superficies libres de las células.

Estructuralmente presentan dos porciones: cinetosoma y

axonema.

El cinestoma o cuerpo basal tiene una estructura similar

al centriolo ya que deriva de él y se localiza en el

citoplasma. El axonema es un cilindro hueco formado por

nueve pares o dupletes de microtúbulos en la periferia y

dos microtúbulos, que no forman duplete, en posición

central.

3.5 Inclusiones Citoplasmáticas

Son conglomerados moleculares de reserva, presentan forma muy variada y se

encuentran suspendidos en el coloide celular en e l interior de

los organelas.

En las células vegetales la principal sustancia de reserva es el

almidón.

En la célula animal las inclusiones pueden ser gránulos de

glucógeno y lípidos (triglicéridos).

29

La motilidad es un término de la biología para expresar la habilidad de moverse espontánea e independientemente. Está referida tanto a organismos unicelulares como multicelulares.

4. Núcleo Celular

Región celular que contiene el material genético de los organismos eucarióticos,

almacenan la información hereditaria. El núcleo puede ser ovoide, esférico, poliédrico o

cúbico; algunos son lobulados como en leucocitos30.

Organización y estructura interna. En el núcleo de una célula eucariótica se distinguen

dos partes: la carioteca y la región intranuclear.

4.1 Carioteca

También denominado envoltura nuclear. Está constituida por el plegamiento de una

porción del sistema de endomembranas que se diferencian en una membrana externa e

interna, un espacio perinuclear (entre ambas) y la lamina nuclear.

En los lugares donde la membrana externa entra en contacto con el material nuclear, los

plegamientos contiguos se adhieren

originando los poros nucleares. Los poros

están delimitados por una asociación de

moléculas proteicas en forma de placas

circular hendida por ambos lados,

denominada complejo de poro. Al

microscopio electrónico se han observado

ocho paquetes de proteínas bordeando el

espacio central. Los poros nuclear

constituyen una barrera selectiva, es decir

solo permite el paso de algunas sustancias.

Hacia la región intranuclear se movilizan gran cantidad de moléculas, proteínas

ribosómicas, enzimas, nucleótidos, agua e iones. La cantidad de poros depende de la

complejidad celular. Los poros son abundantes en los núcleos celulares de los mamíferos.

La lámina fibrosa o nuclear aparece como un material muy denso que separa la

envoltura nuclear de la cromatina. Su estructura es semejante a una malla fibrosa. La

lámina nuclear desempeña un papel importante crucial de la envoltura nuclear.

30

Los leucocitos: glóbulos blancos son un conjunto heterogéneo de células sanguíneas que son los efectores celulares de la respuesta inmunitaria, interviniendo así en la defensa del organismo contra sustancias extrañas o agentes infecciosos (antígenos). Se originan en la médula ósea y en el tejido linfático.

4.2 Región intranuclear

Conformada por el carioplasma, la cromatina y el nucléolo.

a. Carioplasma

Denominado también nucleoplasma, carolinfa o jugo

nuclear. Constituye la matriz del núcleo. Es una masa coloidal semilíquida, incolora y

viscosa, de mayor densidad que el citoplasma, aunque de composición semejante,

con alto contenido proteico y enzimático, además de sales inorgánicas, bases

nitrogenadas.

b. Cromatina31

Organización supramolecular de naturaleza nucleoprotéica(nucleosoma) compuesta

por ADN y proteínas básicas denominadas histonas.

Las histonas son proteínas de

naturaleza con presencia de los

aminoácidos arginina y lisina, las

histonas se asocian en paquetes de

ocho moléculas denominados

octámeros. En los octámeros se

han identificado cuatro tipos

diferentes de histonas denominado

H2A, H2B, H3 y H432. Cada una

consta de 102 a 105 aminoácidos.

Alrededor del octámeros se enrolla el ADN en dos giros de disposición espiralada.

La mayor parte de filamentos cromatínicos, debido a

sus propiedades fisicoquímicos tienden a formar

conglomerados algo grueso, y se disponen en periferia

nuclear. Esta cromatina parcialmente condensada es

denominada heterocromatina (90%).

El resto de cromatina permanece sin formar agregados

y se dispone en el centro del núcleo, siendo

denominada eurocromatina (10%).

31

La cromatina se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y constituye el cromosoma.

32

La heterocromatina, debido a su estado de mayor agregación, no permite la

expresión de la información que contiene por lo que se considera inactiva; mientras

que la eucromatina contiene la información que progresivamente expresa caracteres

de los seres vivos, por lo cual se considera como activa.

Durante la división celular toda cromatina adopta un mayor nivel de agregación

dando origen a los cromosomas33.

c. Nucléolo

Corpúsculo nucleoproteico no membranoso que se encuentra suspendido en el

nucleoplasma. Está compuesto de ADN, ARN y proteínas. Lleva acabo la síntesis de

ARN ribosómicos.

DIFERENCIA ENTRE CELULA ANIMAL Y VEGETAL

33

Se denomina cromosoma a cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que s e organiza la cromatina.

CÉLULAS PROCARIOTAS (Imagen)