BIOLOGÍAJM:  LA CÉLULA: ORIGEN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL

1.- TEORÍA CELULAR
1.1.- Microscopio: Hermanos Herman Jansen, Hooke (células). Leeuwenhoek (observa células libres como células sanguíneas, espermatozoides, protozoos e incluso bacterias). Origen de la materia viva
1.2.- Teoría celular.
Enunciada por el botánico Schleiden y el zoólogo Schwan, y ampliada por Virchow.
- La célula es la unidad anatómica o estructural, todos los seres vivos están compuestos por una (unicelulares) o por varias células (pluricelulares).
- Las células son capaces de mantenerse de forma independiente.
- Cada célula procede de otra ya existente, por lo tanto, se transmiten los caracteres de una generación a la siguiente.
- La célula es la unidad de vida más pequeña.

2.- MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS CÉLULAS

Observación mediante microscopia óptica (Obtención de la muestra, fijación, tinción, etc.).

Observación mediante microscopia eléctrónica.

3.- MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR

3.1.-   Estructuras comunes a todas las células:

 Membrana celular.

Citoplasma.

ADN.

3.2.- Tipos de células

- A nivel de estructura, las células de los organismos superiores (protozoos, hongos, vegetales y animales) se denominan células eucariotas (poseen un núcleo y multitud de orgánulos). Las células de las bacterias y de las algas unicelulares primitivas se denominan células procariotas (no tienen un núcleo separado del resto de la célula por membranas, y prácticamente no tienen orgánulos celulares diferenciados).
- A nivel funcional, las células pueden ser autótrofas (se pueden considerar autosuficientes, entre las que destacan las "fotosintéticas") y células heterótrofas (para su mantenimiento y crecimiento necesitan de la energía que obtienen de los alimentos).

3-1. CÉLULA PROCARIOTA
Características: 
Célula sin núcleo diferenciado, carece de membrana nuclear, pero sí tiene ADN.
Célula simple: carece de la mayoría de los orgánulos citoplasmáticos (solo tiene ribosomas 70S).

La presentan organismos unicelulares.
Célula primitiva: se origina evolutivamente antes que la eucariota.
Tamaño: Generalmente comprendido entre 1-10mm, pero también entre 0,2-03 y 60mm.
Se incluyen: Arqueobacterias (bacterias anaerobias) y eubacterias (cianobacterias, bacterias fotosintéticas, micoplasmas, etc.)
Forma: Cocos (esféricas), bacilos (cilíndricas o largadas), esprilos (espirales) y víbrios en forma de coma.
Estructura celular: (sin compartimentación celular)
Componentes obligados:
- Pared celular (excepto micoplasmas), de mureina o peptidoglucanos (Gram +/-)
- Membrana plasmática (Mesosomas. Trasnporte de sustancias, obtención energía, control reparto ADN durante la divisón celular, captar energía luminosa en las bacterias fotsintéticas, etc.)
- Ribosomas (70S)
- Genoma bacteriano o genóforo.  ADN circular
Componentes Facultativos:
- Cápsula
- Flagelos (filamento externo, gancho y cuerpo basal)

- Fimbrias o pelos

- Plásmidos.
Fisiología: presenta todos los tipos de nutrición
Reproducción por bipartición y parasexual


3.2.- CÉLULA EUCARIOTA:

Presenta núcleo, célula muy compartimentada con gran cantidad de orgánulos citoplasmáticos. Se puede presentar en organimos uni o pluricelulares. Célula más evolucionada que la procariota, se origina evolutivamente después que la procariota. Algunos orgánulos como mitocóndria y cloroplasto se originan por endosimbiosis (endoicitosis).
Tamaño: Mayor que la procariota, generalmente comprendido entre 10-100mm.
Se incluyen: Células animales y vegetales, protozoos, hongos, protofitos, etc. 
Forma: Variada (esférica, prismática, ramificada, etc.) y variable: protozoos, leucocitos, etc.
Orgánulos o compartimentos: Núcleo, retículo endoplamático, ribosomas, aparato de Golgi, lisosomas, mitocondrias, cloroplastos (vegetal), citoesqueleto, etc.

 

ARQUITECTURA DE LA CÉLULA EUCARIOTA
Como ya hemos comentado, las células eucariotas comparten un plan general de organización:
· Una membrana que determina su individualidad.
· Un núcleo que contiene el material genético hereditario y ejerce el control de la célula.
· Un citoplasma lleno de estructuras y orgánulos donde se ejecutan casi todas las funciones.


La membrana celular. En el exterior, las células vegetales suelen presentar pared celular y las animales glucocalix.
Se le denomina también “membrana plasmática". La membrana delimita el espacio físico de la célula y controla su contenido químico. La composición química de la membrana es: lípidos (40%) proteínas (52%),  y carbohidratos (8%).

Componentes lipidicos: Lípidos anfipáticos (fosfolípidos, colestero), constiuyen la base o bicapa lipídica

Componentes proteicos. Intervienen en el transporte de sustancias, controlan reacciones químicas, etc.

Componentes glucídicos (glucolípidos y glucoptoteínas). Intervienen en el reconocimiento, etc.

El modelo de estructura molecular de la membrana se denomina modelo de "mosaico fluido". Otras funciones importantes de la membrana celular están relacionadas con los procesos de reconocimiento y de comunicación celular. En las células vegetales, la membrana celular (pared celular) se encuentra rodeada por una cubierta rígida formada principalmente por celulosa.

Función:

Protección y  regulación del intercambio de sustancias, presenta permebilidad selectiva.

a) Intercambio de sustancias sin modificación de la membrana (transporte de sustancias de pequeño tamaño)
Hay dos mecanismos por los que las moléculas pueden atravesar la membrana:
· Transporte pasivo (difusión). Se realiza sin consumo de energía. Las moléculas pasan desde la zona de mayor concentración a la zona de menor concentración hasta que se igualan las concentraciones. La mayoría de las veces, en los procesos de entrada / salida de moléculas interviene una proteína transportadora (difusión facilitada). También se incluyen la ösmosis y la difusión facilitada (En este mecanismo intervienen proteínas transportadoras).
· Transporte activo. Requiere un gasto de energía. Las moléculas pueden entrar en la célula en contra de un gradiente de concentración. Se realiza mediante proteínas transportadoras. El transporte activo es fundamental para el mantenimiento de concentraciones elevadas de moléculas dentro de la célula. Reciben el nombre de bombas, por ejemplo bombas de iones como la bomba Na / K.

b) Intercambio de grandes partículas con modificación de membrana: Mediante vesículas. Endocitosis (Fagocitois y pinocitois) y Exocitois.


 

Citoplasma con: Citosol y compartimentos u orgánulos citoplasmáticos
Orgánulos celulares, citoplásmicos  o compartimentos celulares
Cada uno de los orgánulos celulares está implicado en una o más actividades específicas. Algunos de los orgánulos más importantes son:

 

Orgánulos no membranosos:

Citoesqueleto y movimiento celular
El citoplasma es un medio líquido en el que flotan los orgánulos. Contiene un citoesqueleto formado por microtúbulos (tubulina) y microfilamentos (actina), que da consistencia y forma a la célula, canaliza el transporte en su interior y está implicado en el movimiento celular. . Los microtúbulos constituyen también orgánulos especializados para el movimiento: los cilios y los flagelos.

Centriolos: Interviene en la división celular, en los procesos de separación de los cromosomas, formado por microtúbulos

Ribosomas. Orgánulos granularesimplicados en la síntesis de proteínas.
 

Orgánulos de membrana simple:
Retículo endoplasmático. Es un sistema de membranas que forma canales y vesículas interrelacionadas. Estas membranas son de aspecto liso (implicado en la síntesis de lípidos) o de aspecto rugoso (tiene adheridos los ribosomas que es donde tiene lugar la síntesis de proteínas).

Aparato de Golgi. Está formado por un apilamiento de pequeños sacos planos rodeados de una membrana. Está implicado en la síntesis de polisacáridos y en el procesamiento de proteínas y lípidos.

Vacuolas. Orgánulos muy sencillos rodeados por una membrana. Algunas vacuolas tienen una función de degradación de moléculas (vacuolas digestivas). Otras contienen acúmulos de sustancias como grasa, proteínas. Algunas vacuolas vegetales almacenan almidón, pigmentos.
Los lisosomas contienen una gran cantidad de enzimas que degradan las moléculas inservibles. También peroxisomas.
 

Orgánulos de membrana doble:
Mitocondrias. La mitocondria está constituida por una doble membrana, una externa que la rodea y otra interna que forma unos pliegues que se denominan crestas. En su interior hay una gran cantidad de enzimas implicadas en los procesos de degradación de moléculas. Función fundamental: son las centrales energéticas de la célula. En su interior, la glucosa se oxida, y se libera una gran cantidad de energía que las mitocondrias almacenan en una molécula denominada ATP (nucleótido formado por ribosa, fosfato y adenina).
Cloroplastos. Los cloroplastos tienen tres tipos de membranas: Externa, e interna (rodea todo el orgánulo) y otras también internas, (lamelas o tilacoides que contiene los pigmentos y la clorofila. Son específicos de las células vegetales. En el interior del cloroplasto  tiene lugar la fotosíntesis. Contienen un pigmento verde, la clorofila, capaz de captar la energía solar para sintetizar glucosa a partir del C02 atmosférico.
 


El núcleo
- Es el centro de control de la célula.
- En el núcleo se encuentra almacenada la información genética en las moléculas de DNA, que se encuentra unido a proteínas formando la cromatina (fibras densas y compactas: heterocromatina, y fibras menos densas: eucromatina). La cromatina se condensa y da lugar a los cromosomas, que solo son visibles en el momento de la división celular (mitosis).
- El núcleo está rodeado por una doble membrana que lo separa del citoplasma. Esta membrana nuclear tiene poros que facilitan el transvase de macromoléculas entre el núcleo y el citoplasma. Por un lado, el RNA, que sólo es sintetizado en el núcleo, tiene que salir para llevar la información genética al citoplasma. Por otro lado, parte de las proteínas que son sintetizadas en el citoplasma, tienen que entrar en el núcleo para realizar su función.
- En el núcleo se encuentran los nucleolos que es donde tiene lugar la síntesis del RNA que va a constituir los ribosomas (RNA-r).

3.3.- EVOLUCIÓN CELULAR
- Formación de la Tierra.
- Primera Atmósfera reductora o anaerobia compuesta por CO2, NH3, NH4, H. etc., 
- Hidrosfera, formación de las moléculas orgánicas sencillas que se acumulan en la llamada sopa primitiva.
- Formación de polímeros (ARN, proteínas, etc.
- Aislamiento o formación de la membrana de fosfolípidos.
- Formación de primeros organismos: procariotas como bacterias heterótrofas y después fotosintéticos (02 y O3), respiración celular.
- Evolución de la célula procariota a la eucariota. Teoría endosimbionte.
- Evolución de los organismos unicelulares a pluricelulares.

 

    Bacterias quimiolitotrofas          
Aparición de la vida Bacterias heterótrofas   Bacterias foto-heterótrofas        
    Bacterias fototrofas   Bacterias forosintéticas azufre (tiobacterias)      
      bacterias fotolitotrofas        
        Cianobacterias  Oxígeno Bacterias aerobias Célula eucariota

 

 

"MULTICELULARIDAD"
Existen seres vivos que son una única célula, organismos unicelulares, (bacterias y protozoos), otros seres vivos están formados por un conjunto de células, organismos pluricelulares. En los organismos pluricelulares las células se especializan para realizar distintas funciones, esto es debido a la diferenciación celular, y también realizan funciones de cooperación y de independencia.
Un conjunto de células adyacentes y del mismo tipo constituyen un tejido. Los diferentes tejidos que realizan una función común constituyen un órgano. Un conjunto de órganos con una función compartida constituyen un sistema. La célula el tejido el órgano y el sistema constituyen los diferentes niveles de organización de los organismos pluricelulares.


4.- VIRUS
- Tamaño: 30-300mm.
- Formados por una o varias moléculas de ácido nucleico (ADN o ARN), rodeado por una cápsula proteica.
- No presentan organización celular, no poseen citoplasma ni metabolismo propio. Por ello necesitan un huésped donde poder utilizar su maquinaria para reproducirse. Son elementos genéticos parásitos obligados que pasan de célula en célula.
4.1.- ESTRUCTURA
Las partículas víricas reciben el nombre de viriones. Están formadas por tres elementos: Ácido nucleico, cápsida y envoltura.
ÁCIDO NUCLEICO. 
Suele ser una cadena corta de ADN o ARN, tanto de forma lineal o circular, sencilla o doble.
En los retrovirus se localiza un ARN de cadena simple que sirve para la síntesis de ADN cadena doble, durante su replicación.
CÁPSIDA
Formada por unidades o proteicas llamadas capsómeros.
Tipos de cápsida, según su morfología: Helicoidal, Icosaédrica y compleja.
ENVOLTURA
Es una bicapa lipídica con algunas proteínas que intervienen durante la infección, por ejemplo al unirse a los receptores.
Tipos de virus en relación con la envoltura: Virus con envoltura (son los virus parásitos de células animales) y virus desnudos o sin envoltura (virus de vegetales o bacterias).
4.2.-TIPOS DE VIRUS
- Según su morfología (cápsida): Icosaédricos, helicoidales y complejos o con simetría binaria.
- Según el tipo de célula a la que infectan: animales, vegetales y bacteiófagos.
4.3.- CICLO DE MULTIPLICACIÓN VÍRICA.
Este ciclo se desarrolla en varias fases:
FaseI: Fijación o adsorción. La placa basal se une aun receptor específico (bacteriófagos). 
Fase II: Penetración. El ácido nucleico vírico penetra en el citoplasma de la célula infectada (contracción de la vaina de los bacteriofagos).
CICLO LÍTICO
Fase III: o fase de eclipse. El ácidos nucleico vírico toma el control de la célula para la síntesis de proteínas enzimáticas, estructurales (cásida) y replicación de su ácido nucleico.
Fase IV: Fase de ensamblaje de los proteínas y ácido nucleico para formar nuevas partículas víricas.
Fase V: o fase de lisis o destrucción de la célula infectada y salida al exterior de las nuevas partículas víricas. Disponibles para infectar otras células.
CICLO LISOGÉNCIO
El genoma del virus queda integrado en el genoma de la célula infectada (bacteria), no expresa sus genes (puede expresar alguno y la célula lisogénica adquiere un nuevo carácter), se replica junto al de la bacteria.
El virus queda atenuado, se le llama profago. Cuando la bacteria sufre una alteración, el ácido nucleico vírico integrado sale y comienza un ciclo lítico.