Biología y Conducta (THB-0144) Sección ED01D0V 2019-1
María E. Morales Franco v-17.600.544.
Marzo. 2019
INTRODUCCIÓN
Los conceptos de materia viva y célula están estrechamente ligados a la biología ya que esta abarca todos los preceptos que la componen y la relación y función que ejercen dentro del ecosistema y, a nivel celular, en su organismo. La materia viva se distingue de la inerte (materia inanimada) por su capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, además de contar con las estructuras que hacen posible la ocurrencia de estas dos funciones; si la materia metaboliza y se autoperpetúa por sí misma, se dice que está viva. Que es lo que comprende funcionalmente a los componentes para el propósito que presenta cada ser vivo. Muchos de estos organismos son capaces de cumplir con diversas funciones dependiendo de sus necesidades, pero, sus células presentan las mismas estructuras, ya que es a escalas macromoleculares donde se logra diferenciar lo que realmente define a cada uno. A inicios del siglo XVII, Marcello Malpighi realizó sus investigaciones sobre la organización vegetal determinó una pequeña estructura que más tarde sería denominada en referencia con la propuesta de Hooke con "cellulae" pero por los bajos fundamentos que estos presentaban se creó una controversia sobre si la célula era lo que se definía como un ser real o una cavidad. Consecuentemente se logró establecer que aquello que se observaba era lo que hoy se conoce como pared celular, con la concreción de este tema se logró establecer que la célula era completa y compleja lo que fomento el interés sobre la membrana celular y nuclear. Otro aspecto que contribuye como promotor de planteamientos que ahora ya son teóricos y aplicables, es la consecución de mitocondrias que se basan en pruebas vestigiales muy relacionados al ADN y la construcción de proteínas, de ello se puede destacar la adopción endosimbiótica.
LA CELULA La célula (del latín cellula, diminutivo de cella, ‘hueco’) es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si solo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares. En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (1014), como en el caso del ser humano. Las células suelen poseer un tamaño de 10 µm y una masa de 1 ng, si bien existen células mucho mayores.
La teoría celular Es una parte fundamental de la biología que explica la constitución de los seres vivos sobre la base de células, el papel que estas tienen en la constitución de la vida y en la descripción de las principales características de los seres vivos. Las primeras células deberán estar impulsadas de organismos sencillos capaces de una óptima adaptación, es así como varios postulados se han basado en experimentos empíricos, donde se trata de replicar condiciones primitivas, como bajo índice de oxígeno, excesiva cantidad de dióxido de carbono, ambientes ácidos, entre otras, mediante los cuales se busca conocer la forma de adaptación y proliferación de los organismos, con el fin de llegar a un antepasado común del cual se desprenda toda la historia.
Todos estos registros se encuentran establecidos por un sin número de estudios complementarios al conocimiento actual de esta teoría los cuales han corroborado teorías anteriores a ellas y han sustentado nueva información de gran relevancia para las personas en la actualidad. La hipótesis más aceptada para explicar el origen biológico de las células eucariotas establece que cierto tipo de procariotas necesitaron trabajar de manera grupal, de donde consecuentemente cada una fue especializándose y adquiriendo una función que más tarde estructurarían un organismo completo.
Antepasado del cual surgen todas las clasificaciones De manera general se establece que el antepasado del cual surgen todas las clasificaciones y que presenta características comunes se denomina protobionte, ya que esta estará dotada de los implementos necesarios para la transcripción y la traducción genética; de esta se derivan por diversas características más especializadas tres modelos de procariotas, se conoce como archeas, urcariotas y bacterias, las cuales permanecieron así durante un período largo de tiempo, en el cual estos organismos adaptaron su proceso metabólico a las intensas condiciones terrestres. Muchos de estas definiciones no se las pudo establecer de manera inmediata ya que se partía de que la materia se conformaba por moléculas y no se podía concluir
cuales eran las unidades básicas estructurales.98 En cuanto a la realización de los intentos de las células por buscar su supervivencia se generó otras etapas celulares que lo describen: Heterótrofas anaerobias: Necesitadas de compuestos orgánicas disponibles en el medio, con el paso del tiempo se llegaron a limitar estas condiciones, razón por la cual cierto grupo de células tuvo que buscar otras adaptaciones, de donde se derivan. Fotosíntesis: Algunas de estas células primitivas logran fabricar sustancias orgánicas mediante la fijación y reducción de CO2, dando los primeros pasos para la fotosíntesis, medio de alimentación de carácter autótrofo, en la fotosíntesis se utiliza el agua como donante de electrones, esto nos da como origen el O2, este proceso será indispensable, mediante el cual se logra el cambio de una atmósfera reductora en la oxidante. Cianobacterias: Se especializan en el uso para su alimentación del dióxido de carbono disponible, de manera que su fuente de recursos representara un alto índice y que permitiese el desarrollo libre del otro grupo de células, y dentro de las cuales otras llegaron a adaptarlas como una respiración aerobia para su metabolismo y consecuentemente para una nutrición heterótrofa de carácter aerobio. Después de varios de estos procesos, se empezó a generar una etapa evolutiva más intensa de manera que las células que habían sobrevidido a las condiciones precarias del inicio empezaron a desarrollar mecanismos que les ayude a aprovechar los recursos que se iban presentando, de esa manera comenzaron a sintetizar los compuestos más básicos convirtiéndolas en sustancias más complejas catalogadas como orgánicas, de esa manera su desarrollo se empezó a dar con mayor eficiencia. De ésta síntesis, las sustancias que más se destacan por presentarse precariamente son nucleótidos y aminoácidos, las cuales se pudo sintetizar mediante experimentos posteriores y se las consideraba como moléculas sencillas, la asociación de estas permitió la formación de moléculas de mayor complejidad como las poteínas las cuales definieron las características de los seres vivos a nivel composicional.
Células eucariotas: La característica más relevante de ellas es la presencia de un núcleo definido. Según la evolución y la teoría celular este tipo de células intentaron fagocitar a las células procariotas pero fallaron, razón por la cual plantearon una relación entre las dos principalmente se asocia con bacterias anaerobias heterótrofas en donde la estabilización y colaboración se daba cuando la una proporcionaba sustancias orgánicas y la otra aprovechaba la capacidad de realizar procesos oxidativos. En los seres vivos existen dos tipos de organización celular claramente diferenciados: Procariota y eucariota. Procariota Organización típica de las células más sencillas y primitivas. Su principal característica es que no poseen membrana nuclear. Así mismo carecen de la mayoría de los orgánulos celulares, sólo poseen ribosomas. Son organismos unicelulares tales como las bacterias, las cianobacterias y los micoplasmas
Eucariotas Estas células son más grandes y más complejas que las procariotas. Su material genético está dentro de un núcleo rodeado de una envoltura. También poseen diversos orgánulos limitados por membranas que dividen al citoplasma en compartimentos. Es propia de los organismos pluricelulares y de algunos unicelulares. Se pueden distinguir dos tipos de células eucarióticas: animales y vegetales. Las diferencias que hay entre ellas son escasas, por lo que las estudiaremos conjuntamente señalando las diferencias.
La teoría celular, propuesta en 1838 para los vegetales y en 1839 para los animales, por Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann, postula que todos los organismos están compuestos por células, y que todas las células derivan de otras precedentes. De este modo, todas las funciones vitales emanan de la maquinaria celular y de la interacción entre células adyacentes; además, la tenencia de la información genética, base de la herencia, en su ADN permite la transmisión de aquella de generación en generación. La aparición del primer organismo vivo sobre la Tierra suele asociarse al nacimiento de la primera célula. Si bien existen muchas hipótesis que especulan cómo ocurrió, usualmente se describe que el proceso se inició gracias a la transformación de moléculas inorgánicas en orgánicas bajo unas condiciones ambientales adecuadas; tras esto, dichas biomoléculas se asociaron dando lugar a entes complejos capaces de autorreplicarse. Existen posibles evidencias fósiles de estructuras celulares en rocas datadas en torno a 4 o 3,5 miles de millones de años (giga-años o Ga.). nota 1 Se han encontrado evidencias muy fuertes de formas de vida unicelulares fosilizadas en microestructuras en rocas de la formación Strelley Pool, en Australia Occidental, con una antigüedad de 3,4 Ga. Se trataría de los fósiles de células más antiguos encontrados hasta la fecha. Evidencias adicionales muestran que su metabolismo sería anaerobio y basado en el sulfuro.
Tipos celulares Existen dos grandes tipos celulares: Procariotas que comprenden las células de arqueas y bacterias. Eucariotas, divididas tradicionalmente en animales y vegetales, si bien se incluyen además hongos y protistas. Historia y teoría celular La historia de la biología celular ha estado ligada al desarrollo tecnológico que pudiera sustentar su estudio. De este modo, el primer acercamiento a su morfología se inicia con la popularización del microscopio rudimentario de lentes compuestas en el siglo XVII, se suplementa con diversas técnicas histológicas para microscopía óptica en los siglos XIX y XX y alcanza un mayor nivel resolutivo mediante los estudios de microscopía electrónica, de fluorescencia y confocal, entre otros, ya en el siglo XX. El desarrollo de herramientas moleculares, basadas en el manejo de ácidos nucleicos y enzimas permitieron un análisis más exhaustivo a lo largo del siglo XX. Definición Se define a la célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo.
De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Como tal posee una membrana de fosfolípidos con permeabilidad selectiva que mantiene un medio interno altamente ordenado y diferenciado del medio externo en cuanto a su composición, sujeta a control homeostático, la cual consiste en biomoléculas y algunos metales y electrolitos. La estructura se automantiene activamente mediante el metabolismo, asegurándose la coordinación de todos los elementos celulares y su perpetuación por replicación a través de un genoma codificado por ácidos nucleicos. La parte de la biología que se ocupa de ella es la citología. Características Las células, como sistemas termodinámicos complejos, poseen una serie de elementos estructurales y funcionales comunes que posibilitan su supervivencia; no obstante, los distintos tipos celulares presentan modificaciones de estas características
comunes que permiten su especialización funcional y, por ello, la ganancia de complejidad. De este modo, las células permanecen altamente organizadas a costa de incrementar la entropía del entorno, uno de los requisitos de la vida. Características estructurales La existencia de polímeros como la celulosa en la pared vegetal permite sustentar la estructura celular empleando un armazón externo. Individualidad: Todas las células están rodeadas de una envoltura (que puede ser una bicapa lipídica desnuda, en células animales; una pared de polisacárido, en hongos y vegetales; una membrana externa y otros elementos que definen una pared compleja, en bacterias Gram negativas; una pared de peptidoglicano, en bacterias Gram positivas; o una pared de variada composición, en arqueas) que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial de membrana. Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares. Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes, que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese. Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo. Características funcionales Estructura tridimensional de una enzima, un tipo de proteínas implicadas en el metabolismo celular. Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las características que permiten diferenciar las células de los sistemas químicos no vivos son: Nutrición. Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo. Crecimiento y multiplicación. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células, en una célula idéntica a la célula original, mediante la división celular. Diferenciación. Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado diferenciación celular.
Cuando una célula se diferencia, se forman algunas sustancias o estructuras que no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La diferenciación es a menudo parte del ciclo celular en que las células forman estructuras especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia. Señalización. Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como de su interior y, en el caso de células móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en dirección opuesta mediante un proceso que se denomina quimiotaxis. Además, frecuentemente las células pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o mensajeros químicos, como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento... en seres pluricelulares en complicados procesos de comunicación celular y transducción de señales. Evolución. A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que ocurren a baja
frecuencia en todas las células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular. Las propiedades celulares no tienen por qué ser constantes a lo largo del desarrollo de un organismo: evidentemente, el patrón de expresión de los genes varía en respuesta a estímulos externos, además de factores endógenos Un aspecto importante a controlar es la pluripotencialidad, característica de algunas células que les permite dirigir su desarrollo hacia un abanico de posibles tipos celulares. En metazoos, la genética subyacente a la determinación del destino de una célula consiste en la expresión de determinados factores de transcripción específicos del linaje celular al cual va a pertenecer, así como a modificaciones epigenéticas. Además, la introducción de otro tipo de factores de transcripción mediante ingeniería genética en células somáticas basta para inducir la mencionada pluripotencialidad, luego este es uno de sus fundamentos moleculares. Tamaño, forma y función Comparativa de tamaño entre neutrófilos, células sanguíneas eucariotas (de mayor tamaño), y bacterias Bacillus anthracis, procariotas (de menor tamaño, con forma de bastón). El tamaño y la forma de las células depende de sus elementos más periféricos (por ejemplo, la pared, si la hubiere) y de su andamiaje interno (es decir, el citoesqueleto). Además, la competencia por el espacio tisular provoca una morfología característica: por ejemplo, las células vegetales, poliédricas in vivo, tienden a ser esféricas in vitro. Incluso pueden existir parámetros químicos sencillos, como los gradientes de concentración de una sal, que determinen la aparición de una forma compleja. En cuanto al tamaño, la mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son observables a simple vista. A pesar de ser muy pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones de células),15 el tamaño de las células es extremadamente variable. La célula más pequeña observada, en condiciones normales, corresponde a Mycoplasma genitalium, de 0,2 μm, encontrándose cerca del límite teórico de 0,17 μm.
Existen bacterias con 1 y 2 μm de longitud. Las células humanas son muy variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos con 20 micras, espermatozoides de 53 μm, óvulos de 150 μm e, incluso, algunas neuronas de en torno a un metro. En las células vegetales los granos de polen pueden llegar a medir de 200 a 300 μm y algunos huevos de aves pueden alcanzar entre 1 (codorniz) y 7 cm (avestruz) de diámetro. Para la viabilidad de la célula y su correcto funcionamiento siempre se debe tener en cuenta la relación superficie-volumen. Puede aumentar considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio de membrana lo que dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de sustancias vitales para la célula. Respecto de su forma, las células presentan una gran variabilidad, e, incluso, algunas no la poseen bien definida o permanente. Pueden ser: fusiformes (forma de huso), estrelladas, prismáticas, aplanadas, elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida y otras no, lo que les permite deformar la membrana y emitir prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse o conseguir alimento.
IDENTIFICA LA ESTRUCTURA DE LA CELULA
Todos los seres vivos actuales están constituidos por células eucariotas, que constituyen la unidad estructural y funcional del organismo humano. Las células a su vez forman los tejidos del organismo humano, y los tejidos forman los diferentes órganos y sistemas de órganos del cuerpo humano. El núcleo de las células eucariotas está separado del citoplasma por la membrana nuclear. Contiene el material genético que durante la división celular se condensa formando los cromosomas. Cada especie eucariota presenta un número constante y fijo de cromosomas. (1) La célula eucariota está formada por organitos, cada uno con una función específica, estos son los siguientes: El aparato de Golgi, es una estructura membranosa y tubular, sin ribosomas adheridos. Prepara y almacena productos para su transporte intracelular y eliminación al exterior por exocitosis. Los lisosomas son vesículas ovoides formadas en el aparato de Golgi que contienen enzimas hidrolíticas capaces de descomponer una gran variedad de macromoléculas. Intervienen en los procesos de fagocitosis y digestión intracelular. (1) Las mitocondrias son estructuras esferoidales o alargadas, rodeadas de una doble membrana cuya hoja interna forma unas invaginaciones laminares o crestas. Representan el centro respiratorio y energético de la célula, pues contienen los sistemas enzimáticos que regulan las reacciones de óxido-reducción y de fosforilación oxidativa que intervienen en el almacenamiento de energía en forma de ATP, necesario para la biosíntesis.
Se describen varios organitos en el citoplasma, también se le conocen como organelos, estos son el retículo endoplasmatico liso y el retículo endoplasmatico rugoso, este último interviene en la síntesis de proteínas a nivel celular. La membrana citoplasmática de la célula eucariota está compuesta por una bicapa lipidica con proteínas embebidas en su estructura. Esta estructura permite el intercambio de iones y electrolitos entre el citoplasma y la capa externa de la membrana
citoplasmática, el espacio intercelular. Todos estos organitos tienen la función de mantener la homeostasis celular. Se informa sobre las estructuras comunes de ellas que son: mitocondria, membrana plasmática, retículo endoplasmático, citoplasma, aparato de golgi, citoesqueleto, núcleo, lisosomas, peroxisomas, y las estructuras diferentes que son: centríolos, pared celular, cloroplastos y vacuolas.
CELULA VEGETAL
Con las mejoras en el microscopio óptico, y más tarde el advenimiento del microscopio electrónico de barrido, se abrió un mundo nuevo ante los ojos de los botánicos, que jamás había sido visto antes. Cuando estas herramientas fueron utilizadas para conocer las características de las células de las plantas, nuevas relaciones de parentesco fueron descubiertas. A las características a nivel celular se las llama "ultraestructura", y en general involucran a las características del cloroplasto, de la división celular, y de las gametas móviles o "espermatozoides". Un análisis detallado de la ultraestructura de las células durante la división celular y de los espermatozoides de las plantas, fue revelando ya en los 1960s que el grupo de algas conocido como "algas verdes" estaba más emparentado con las "plantas terrestres" que con el resto de las "algas". Entonces fue naciendo la idea entre los botánicos que las "algas verdes" y las "plantas terrestres" compartían un antecesor común. A ese grupo hoy se lo llama "Viridiplantae", o grupo de las denominadas "plantas verdes". Órganos de las plantas superiores Los órganos de las traqueofitas son: •
Raíz
•
Tallo
•
Hoja
•
Flor (presente sólo en espermatofitas)
•
Fruto (presente sólo en angiospermas)
El ADN de las plantas •
Las células de las plantas tienen tres juegos diferentes de ADN:
•
por un lado la célula tiene su propio genoma en su núcleo,
•
por otro las mitocondrias tienen su propio genoma
•
y por otro los cloroplastos tienen su propio genoma.
Las mitocondrias y los cloroplastos se reproducen dentro de la célula, y cuando la célula que los alberga se divide, algunos se van para una de las hijas y otros para la otra, de forma que nunca quede una célula sin mitocondrias ni cloroplastos. Organismos unicelulares Las eubacterias son en líneas generales organismos unicelulares pequeños, con ADN pequeño y circular sin estar recluido en un núcleo, son organismos sin organelas (es decir que su única membrana es la membrana celular), y se reproducen por fisión binaria (una célula crece y se divide en dos). Son organismos microscópicos sin movilidad o con muy poca movilidad que se reproducen muy rápidamente. De las eubacterias, nos interesa el grupo de las cianobacterias (también llamadas "algas verdeazules", son el único grupo de bacterias al que se llama alga), que son las eubacterias que poseen clorofila y de hecho son los primeros organismos de la Tierra en los que ocurrió la fotosíntesis como la poseen todas las plantas (aquí en el sentido de "organismos con cloroplastos"). Los eucariotas Pueden ser o no unicelulares (los ejemplos más espectaculares, los eucariotas macroscópicos o que se ven a simple vista, son multicelulares), y poseen céulas más grandes y más complejas que las bacterias: con más de una fibra de ADN lineal, con todo el ADN recluido en un núcleo celular rodeado por membrana, con organelas con especialización del trabajo rodeadas por membranas, y una estructura rígida interna llamada citoesqueleto. Casi todos los eucariotas poseen una organela muy especial llamada mitocondria, que ancestralmente era una bacteria que fue incorporada por endosimbiosis, y es la encargada de producir la energía con la que se maneja toda la célula. Además, todos los eucariotas capaces de realizar fotosíntesis lo hacen gracias a otra organela muy especial llamada cloroplasto, que ancestralmente era una antigua cianobacteria que, al igual que el ancestro de la mitocondria, fue incorporada por endosimbiosis. Que hayan sido incorporados por endosimbiosis significa que el eucariota originalmente deglutió a la bacteria (probablemente con el fin primario de alimentarse
de ella), pero en lugar de degradarla pasó a convivir con ella dentro del eucariota, de forma que la bacteria pasó a convivir con el eucariota y a reproducirse por su propia cuenta dentro de él (por eso es que suele haber más de una mitocondria y más de un cloroplasto por célula que los posee). Con el tiempo pasaron a ser imprescindibles el uno para el otro, y hoy en día cuando el eucariota se divide, se cuida de que al menos una mitocondria y al menos un cloroplasto pasen a cada una de las células hijas. Conversión en las mitocondrias y los cloroplastos Al igual que las bacterias de las que se originaron, poseen ADN (pequeño y circular), y se reproducen por fisión (y otra característica que tienen en cuenta los científicos porque les hizo darse cuenta de que eran originalmente bacterias es que poseen su propio tipo de ribosoma diferente al del eucariota y similar al de la bacteria). La vez que un eucariota engulló una cianobacteria y la convirtió en un cloroplasto se formó el taxón Primoplantae o Archaeplastida (aquí también llamado "clado Plantae"), que engloba a glaucofitas, "algas rojas", "algas verdes" y "plantas terrestres". Los demás eucariotas que poseen cloroplastos los adquirieron por engullir a su vez no a una cianobacteria sino a un alga verde o alga roja que ya tenían cloroplastos (los adquirieron "de forma secundaria"), por lo tanto, los cloroplastos son todos derivados de una única cianobacteria que fue la primera en ser incorporada por un cloroplasto, pero los eucariotas que los poseen, al haber realizado la endosimbiosis varias veces independientemente, no están relacionados filogenéticamente. Tipos de ciclos de vida Las plantas poseen muchos tipos de ciclos de vida. Las algas pueden poseer un ciclo de vida haplonte, haplo-diplonte o diplonte. Las plantas terrestres (Embryophyta) poseen un ciclo de vida haplo-diplonte, y entre ellas podemos diferenciar entre los musgos en sentido amplio, las pteridofitas y las espermatofitas. En los musgos, el cuerpo fotosintético es la parte haplonte de su ciclo de vida, mientras que el estadio diplonte se limita a un tallito que nutricionalmente es dependiente del estadio haplonte. En pteridofitas (licopodios, helechos y afines) lo que normalmente llamamos "helecho" es el estadio diplonte de su ciclo de vida, y el estadio haplonte está representado por un pequeño gametofito fotosintético que crece en el suelo. En
espermatofitas (gimnospermas y angiospermas), lo que normalmente reconocemos como el cuerpo de la planta es sólo el estadio diplonte de su ciclo de vida, creciendo el estadio haplonte "enmascarado" dentro del grano de polen y del óvulo. Las plantas poseen 3 juegos de ADN, uno en el núcleo, uno en las mitocondrias y uno en los cloroplastos. Los 3 juegos de ADN fueron utilizados por la Botánica Sistemática para inferir relaciones de parentesco entre las plantas. Los taxones de plantas, como todos los seres vivos, son nombrados y agrupados según los principios de la Taxonomía, que aquí estarán brevemente descriptos.
DESCRIBE LAS FUNCIONES DE CADA ORGANELO CELULAR
- Membrana Plasmática: Permeabilidad Selectiva con Transporte Activo y Pasivo. - Citoplasma: Ciclosis (movimiento citoplasmático). - Ribososmas: Síntesis de proteínas. - Polirribosomas: Agrupación de Ribosomas unidos por una molécula de ARN ribosómico. - Lisosomas: Digestión celular. - Peroxisomas: Degradación del Peróxido de Hidrógeno (agua oxigenada). - Aparato de Golgi: Secreción celular formando Lisosomas y Vacuolas. - Microtúbulos: Formación del citoesqueleto celular y las fibras del Huso Mitótico. - Retículo Endoplasmático Liso: Síntesis de Lípidos. - Retículo Endoplasmático Rugoso: Síntesis de Proteínas. - Mitocondrias: Respiración celular y formación de ATP. - Núcleo: Depósito de información genética y control de procesos celulares.
- Nucléolo: Síntesis de las subunidades de los Ribosomas. - Material genético (ADN): Codifica la información necesaria para construir una célula y controlar la actividad celular. - Cromosomas: Contienen y controlan el uso del ADN. - Envoltura Nuclear o Carioteca: Delimita el núcleo y regula el movimiento de los materiales que entran y salen del núcleo. - ARN: Ácido Ribonucleico, se encuentra en el Citoplasma y contribuye junto al ADN a la Síntesis de Proteínas.
Organelos exclusivos en Célula Eucariota ANIMAL: - CENTRÍOLOS: Organelos que forman el Huso Acromático durante la reproducción, en donde los cromosomas se adhieren a él. - GLUCÓGENO: Se llama así al Almidón animal y es exclusivo de la célula animal. La célula Animal presenta gran cantidad de LISOSOMAS, pero no son exclusivos de ellos, ya que las células vegetales también lo presentan, pero en menor cantidad.
Organelos en exclusivos en Célula eucariota VEGETAL: - PLASTIDIOS: - Amiloplastos: Plastidos que acumulan gran cantidad de Almidón. - Leucoplastos: Son Plastidos incoloros. - Licopeno: Plastidios de color rojo, característico del tomate. - Carotenoides: Plastidios que poseen Carotenos. - Cromoplastos: Conforman un grupo de Plastidios de colores desde amarillo hasta naranja. - Proteinoplastos: Plastidios que acumulan proteínas. - Elaioplastos: Plastidios que almacenan aceites y grasas. - CLOROPLASTOS: Plastidios que poseen un pigmento de color verde llamado Clorofila y cumplen la función de realizar la FOTOSÍNTESIS.
- VACUOLAS: Organelo celular que acumula gran cantidad de agua y sales. - PARED CELULAR: Organelo propio de células vegetales y cumple la función de protección de la Membrana Plasmática y por el cual ingresan las sustancias a través de sus plasmodesmos y es el soporte mecánico de la célula vegetal. LA MEMBRANA PLASMÁTICA La membrana plasmática es una envoltura que rodea a la célula y la separa de su entorno. Su aparición fue un paso crucial en el origen de las primeras formas de vida.
Todas las membranas biológicas ya sea la membrana plasmática o las membranas internas de las células eucarióticas, tienen una estructura general común: están formados por una bicapa lipídica en la que se incluyen proteínas y glúcidos. Los lípidos de la membrana plasmática se encuentran dispuestos formando una bicapa. Esta bicapa es la estructura básica de todas las membranas biológicas. Los tres tipos principales de lípidos de membrana son: los fosfolípidos, los más abundantes; los glucolípidos y el colesterol. Dichos lípidos son anfipáticos, es decir tienen un extremo hidrofílico y otro hidrofóbico; por ello en un medio acuoso forman espontáneamente bicapas. Estas bicapas tienen la propiedad de ser fluidas, por eso decimos que la membrana plasmática tiene una estructura de mosaico fluido. La fluidez es una de las características más importantes de las membranas. Depende de factores como:
· La temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura. · La naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de fluidez. · La presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad. Otra propiedad de las bicapas lipídicas es que, debido a su interior hidrofóbico son muy impermeables a los iones y a la mayor parte de las moléculas polares. Las moléculas que atraviesan la bicapa son: - Moléculas no polares que se disuelven fácilmente en la bicapa. - Moléculas polares de tamaño muy reducido, como por ejemplo el agua. Las proteínas de la membrana. Las proteínas se pueden asociar a la bicapa lipídica de las siguientes formas. Muchas proteínas de membrana atraviesan la bicapa de un extremo a otro, denominándose por ello proteínas transmembrana. Estas proteínas tienen una parte central hidrofóbica, que interacciona con la región hidrocarbonada de la bicapa; y dos extremos hidrofílicos que interaccionan con el exterior e interior de la célula. Otras proteínas se encuentran en la superficie de la bicapa, ya sea en la cara externa o interna de la membrana. Las glicoproteínas y los glicolípidos . Los hidratos de carbono localizados en la parte externa unos se unen a las proteínas formando las gliproteinas y otros a los lípidos formando los glicolípidos; estas glicoproteínas y glicolípidos forman una cubierta externa llamada glicocáliz Funciones de la membrana. Las principales funciones son, separar a la célula de su entorno; y controlar el intercambio de sustancias entre la célula y el medio. Y el reconocimiento de ciertas sustancias.
INTERCAMBIO DE SUSTANCIAS ENTRE LA CÉLULA Y EL MEDIO.
La permeabilidad de la membrana plasmática es extraordinariamente selectiva, ya que debe permitir que las moléculas esenciales, tales como glucosa, aminoácidos y otras, penetren fácilmente en la célula, y que los productos de desechos salgan de ella. Transporte de pequeñas moléculas Este transporte puede ser sin gasto de energía y se le llama transporte pasivo, o con gasto de energía y se le llama transporte activo. 1º Transporte pasivo El transporte pasivo es un proceso de difusión a través de la membrana, que no requiere energía, ya que las moléculas se desplazan espontáneamente, a favor de su gradiente; es decir desde una zona de concentración elevada a una de concentración baja. El transporte pasivo puede realizarse de dos formas: A) Difusión simple. Es el paso a través de la membrana lipídica. Esta es atravesada por las moléculas no polares, tales como el oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, benceno, éter, cloroformo, etc.; y las moléculas polares sin carga, como por ejemplo, el agua, el CO2 , la urea, el etanol etc.(moléculas de pequeño tamaño) B) Difusión facilitada Los iones y la mayoría de las moléculas polares tales como la glucosa, aminoácidos etc. (moléculas más grandes que las anteriores), no pueden atravesar la bicapa y se transportan a través de las membranas biológicas mediante proteínas transmembrana que pueden ser proteínas de canal y proteínas transportadoras específicas. Las proteínas de canal forman poros que atraviesan la bicapa y permiten el paso de iones de tamaño y carga adecuada. Algunos de estos canales se abren mediante uniones con un ligando y se llaman canales regulados por un ligando.
Otros se abren en respuesta a un cambio del potencial y se denominan canales regulados por voltaje. Estos últimos son los responsables de la excitabilidad eléctrica de las células nerviosas y musculares. Las proteínas transportadoras específicas o permeasas se unen a la molécula a transportar y sufren un cambio de forma, que permiten el paso de la molécula a través de la membrana 2º Transporte activo Es el que se realiza en contra del gradiente y con consumo de energía (ATP). Para que se lleve a cabo son imprescindibles dos condiciones: - Las proteínas transportadoras llamadas bombas. - El consumo de energía que, generalmente, proviene de la hidrólisis del ATP. Este ATP es producido en las mitocondrias. A continuación se estudia, como ejemplo la Bomba de Na+ – K+. La mayoría de las células animales tienen una alta concentración de K+ y una baja concentración de Na+ con respecto al medio externo. Estos gradientes se consiguen debido a dicha bomba, que bombea simultáneamente Na+ hacia el exterior y K+ hacia el interior; con gasto del ATP. Transporte de macromolécula (endocitosis y exocitosis). Las células también intercambian con el medio macromoléculas incluso partículas de varios micrómetros de tamaño. El proceso por el cual las células fijan e ingieren macromoléculas del medio recibe el nombre de endocitosis; y el proceso por el cual segregan partículas al exterior exocitosis Endocitosis Consiste en la ingestión de macromoléculas y partículas mediante la invaginación de una pequeña región de la membrana que luego se estrangula formando una nueva vesícula intracelular. Distinguiremos dos tipos de endocitosis: la fagocitosis y la pinocitosis A) La pinocitosis implica la toma de pequeñas gotas de líquidos extracelular B) Fagocitosis . Es un caso especial de la endocitosis, se llama así cuando las partículas a ingerir son muy grandes. La fagocitosis se da en muchos protozoos para
ingerir partículas alimenticias y en ciertos leucocitos, como los macrófagos, para ingerir y destruir microorganismos. Para que se de la fagocitosis deben existir en la superficie celular receptores específicos para las sustancias a englobar. Exocitosis. Consiste en la fusión de vesículas intracelulares con la membrana plasmática y la liberación de su contenido al medio extracelular. La membrana de las vesículas secretoras se incorpora a la membrana plasmática y luego se recupera por endocitosis. Es decir, existe continuamente un equilibrio entre exocitosis y endocitosis que asegura el volumen celular. PARED CELULAR La pared celular es una gruesa cubierta situada sobre la superficie externa de la membrana. Está formada por fibras de celulosa unidas entre si por una matriz de polisacáridos y proteínas. Recuérdese que la celulosa es un polisacárido lineal de unidades de glucosa unidas por enlace alfa (1 – 4) que forma una cadena muy larga y recta. En células muy especializadas, la pared celular puede sufrir modificaciones debido a sustancias depositadas sobre ella, tales como lignina, suberina etc. La láminilla media es la más externa de todas y se inicia en el momento de la división celular, está formada principalmente de péctidos. La pared primaria se forma a continuación y es más interna que la lámina media. Está constituida principalmente por celulosa. Pared secundaria. Cuando existe, es la capa más externa, se forma en algunas células. A diferencia de la pared primaria, contiene una alta proporción de celulosa, lignina y/o suberina El paso de sustancias a través de la pared celular está favorecido por la presencia de punteaduras y plasmodesmos.
Plasmodesmos Son conexiones citoplasmáticas que atraviesan la pared celular entre células contiguas.
Punteaduras: la pared secundaria se interrumpe bruscamente y en la lámina media y pared primaria aparecen unas perforaciones que reciben el nombre de punteaduras.
SISTEMAS DE ENDOMEMBRANAS
Una de las características básicas de las células eucarióticas es su complejo sistema de membranas internas, que delimitan diferentes compartimentos u orgánulos dentro del citoplasma. Cada orgánulo está especializado en una función. La ventaja de esta compartimentación es que permite a la célula realizar a la vez numerosas reacciones químicas específicas e incompatibles y, al mismo tiempo transportar los productos de dichas reacciones a sus lugares de destino. Empezaremos estudiando los ribososmas por ser unos orgánulos que además de estar libres en el citoplasma también se encuentran unidos al RE rugoso RIBOSOMAS Los ribosomas son orgánulos muy pequeños, formados por una subunidad pequeña y una subunidad grande… Un ribosoma está formado por moléculas de RNA asociadas a moléculas de proteínas. Localización. Los ribosomas pueden encontrarse libres en el citoplasma o unidos a la cara externa de la membrana del RE. También se encuentran ribosomas en el interior de las mitocondrias y de los cloroplastos (células vegetales). Función Los ribosomas unidos al RE sintetizan las proteínas del RE, aparato de Golgi, lisosomas, membrana plasmática y las destinadas a ser secretadas por la célula. (Esto lo veremos en las preguntas siguientes).En los ribosomas libres se sintetizan las demás proteínas. Origen. La formación de los ribosomas comprende la síntesis del RNA ribosómico, que tiene
lugar en el nucleolo, así como el ensamblaje de rRNA con las correspondientes proteínas, éstas fueron sintetizadas en el citoplasma y entran en el núcleo por los poros. A continuación este ensamblaje se parte para dar lugar a las dos subunidades que constituyen a los ribosomas, y a continuación las dos subunidades salen al citoplasma por los poros. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO El retículo endoplasmático (RE) está formado por una serie de sáculos y tubos aplastados que recorren el citoplasma. La membrana del RE puede tener ribosomas adheridos a la parte externa, o no tenerlos; lo que permite distinguir dos tipos de RE: el RE rugoso que posee ribosomas adheridos a su membrana, y el RE liso que no los posee. Retículo endoplasmático rugoso. El RE rugoso está recubierto exteriormente por ribosomas dedicados a la síntesis de proteínas. El RE rugoso está muy desarrollado en las células secretoras. Funciones Las principales funciones del RE rugoso son: A) Síntesis de proteínas. Los ribosomas unidos a las membranas del RE se dedican a la síntesis de proteínas que son simultáneamente trasladadas al interior del RE. Estas proteínas son de dos tipos: 1) Proteínas transmembrana, que son llevadas a la membrana del RE manteniéndose en ella. 2) Proteínas solubles en agua, que son llevadas al interior del RE. B) Glicosilación de proteínas Es una de las funciones más importantes del RE rugoso y del aparato de Golgi, consiste en la incorporación de hidratos de carbono a las proteínas. La mayoría de las proteínas sintetizadas en el RE rugoso son glicosiladas Retículo endoplasmático liso Las regiones del retículo endoplasmático que carecen de ribosomas se denominan RE liso. Funciones del RE liso: - Síntesis de fosfolípidos y colesterol necesarios para la formación de nuevas membranas celulares.
- Interviene en procesos de destoxificación, transformando sustancias tóxicas liposolubles (tales como pesticidas, cancerígenos...) en sustancias hidrosolubles que pueden ser eliminadas por la célula. . EL APARATO DE GOLGI Descrito por primera vez por Camilo Golgi en 1898. Está formado por uno o más grupos de cisternas aplanadas y apiladas llamadas dictiosomas. Cada dictiosoma contiene normalmente entre cuatro a seis cisternas rodeadas de pequeñas vesículas En un dictiosoma se distinguen dos caras diferentes: una cara de entrada y otra de salida. La cara de entrada está relacionada con el RE del que salen vesículas (vesículas de transición) que se dirigen a dicha cara; de la cara de salida surgen diferentes vesículas de transporte que se dirigen a sus destinos finales, las vesículas de secreción y los lisosomas. Funciones. El aparato de Golgi desempeña las siguientes funciones: - Procesos de secreción y reciclaje de la membrana plasmática Las proteínas destinadas a ser secretadas al exterior son sintetizadas en el RE y posteriormente llevadas al aparato de Golgi, de donde salen en vesículas de secreción. Dichas vesículas se fusionan con la membrana plasmática a la vez que vierten su contenido al exterior por exocitosis. Durante la exocitosis la membrana de la vesícula secretora se fusiona con la membrana plasmática. Esto permite reponer los componentes de la membrana que se pierden en la endocitosis, lo que constituye un reciclaje de la membrana plasmática. - Glicosidación En el aparato de Golgi tiene lugar la glicosilación tanto de las proteínas como de los lípidos - Formación de lisosomas. - Formación de vacuolas en las células vegetales - Síntesis de celulosa y otros polisacáridos principales constituyentes de las pared celular .
LISOSOMAS Son vesículas rodeadas de membrana que contienen Enzimas hidrolíticas. Contienen muchas enzimas diferentes entre ellas están proteasas, lipasas, amilasas etc. (enzimas digestivos) Los lisosomas se forman a partir de vesículas que se desprenden del aparato de Golgi. Función La función de los lisosomas es intervenir en la digestión intracelular de macromoléculas. Estos polímeros son hidrolizados y transformados en moléculas menores: monosacáridos, aminoácidos, etc., que se difunden a través de la membrana hacia el citoplasma, lo que no fue digerido sale al exterior. Dependiendo de la procedencia del material implicado en la digestión se puede distinguir dos procesos diferentes: Heterofagia y autofagia heterofagia; Digestión de sustancias del exterior autofagia.digestión de estructuras del interior de la célula VACUOLAS Una vacuola es una vesícula grande rodeada de una membrana llamada tonoplasto Son orgánulos típicos de las células vegetales, su número es variable, puede haber una gran vacuola o varias de diferente tamaño. Se origina por fusión de vesículas procedentes del aparato de Golgi. Función las vacuolas realizan entre otras las siguientes funciones: - Almacenan sustancias tales como nutrientes, por ejemplo, las proteínas de reserva de muchas semillas (guisantes, judías...); o productos de desecho tóxicos, como la nicotina o el opio. - Almacenan pigmentos como los que les dan color a los pétalos de las flores. - El aumento de tamaño de las células vegetales se debe, en gran parte, a la acumulación de agua en sus vacuolas lo que supone un sistema muy económico para el crecimiento de las células vegetales.
EL CENTROSOMA El centrosoma, citocentro o centro celular es exclusivo de células animales. Está formado por dos estructuras cilíndricas llamadas centriolos. Cada centríolo consta de 9 grupos de 3 microtúbulos que forman un cilindro. Este cilindro se mantiene gracias a unas proteínas que unen los tripletes. Alrededor se encuentra un material pericentriolar que es el centro organizador de microtúbulos. Éstos toman una disposición radial que recibe el nombre de áster Las célula vegetales no tienen centríolos Los micrtúbulos del huso acromático, parten de una región difusa (mal definida) que carece de centríolos Función Forma el huso acromático que facilita la separación de las cromátidas en la mitosis Obtención de energía y síntesis de compuestos orgánicos en la célula vegetal. LOS PLASTOS Son orgánulos característicos y exclusivos de las células vegetales. Existen diversos tipos de plastos: cloroplastos, cromoplastos, y leucoplastos. Algunas de las características de las diferentes clases de plastos son: - Cloroplastos. Plastos verdes ya que contienen, entre otros pigmentos fotosintéticos,clorofila. En ellos se realiza la fotosíntesis. - Cromoplastos. Plastos de color amarillo o anaranjado,contienen pigmentos que son los responsables del color de algunos frutos, por ejemplo en el tomate. - Leucoplastos. Plastos de color blanco. Se encuentran en las partes no verdes de la planta. Así por ejemplo, en las células de la patata. Debido a su importancia para todos los seres vivos, haremos a continuación un estudio particular de los cloroplastos. Los cloroplastos. Son orgánulos muy variables en cuanto número forma y tamaño. Así por ejemplo las células de ciertas algas filamentosas tienen uno o dos únicos cloroplastos; otras como la elodea tienen numerosos cloroplastos. Su forma normalmente es biconvexa,pero pueden ser también estrellados o con forma de cinta enrollada en hélice.
Ultraestructura. Presenta una doble membrana (externa e interna) y entre ellas un espacio intermembranoso. El interior se rellena por un gel llamado estroma. Presenta ADN y ribosomas. Inmersos en el estroma existen unos sacos aplanados llamados tilacoides o lamelas. Los tilacoides pueden extenderse por todo el estroma o apilarse formando paquetes llamados grana. En la membrana de los grana o tilacoides se ubican los sistemas enzimáticos que captan la energía del sol y efectúan el transporte de electrones para formar ATP. Es de destacar, que los plastos tienen una estructura similar a la de los organismos procariotas. Según la “Teoría endosimbiótica” los eucariotas serían organismos constituidos por simbiosis de varios organismos procariotas. Los plastos serían por lo tanto procariotas que proporcionarían
al
organismo
simbionte
compuestos
orgánicos
que
sintetizarían usando como fuente de energía la luz solar. Función de los cloroplastos . En los cloroplastos se va a realizar la fotosíntesis. MITOCONDRIAS. Son orgánulos muy pequeños, difíciles de observar al microscopio óptico, al que aparecen como palitos o bastoncitos alargados. Se originan a partir de otras mitocondrias preexistentes. El número de mitocondrias en una célula puede llegar a ser muy elevado (hasta 2000). Ultraestructura. Generalmente se observa la presencia de una membrana externa y una membrana interna, ambas similares a la membrana de la célula. La membrana interna se prolonga hacia el interior en una especie de láminas llamadas crestas mitocondriales. Entre ambas membranas hay un espacio llamado espacio intermembrana. Dentro de la mitocondria entre las crestas, está la matriz mitocondrial.
Las proteínas de la membrana interna y las de las crestas son muy importantes, ya que algunas son las responsables de los procesos respiratorios. El interior de la matriz mitocondrial es una solución de proteínas, lípidos, RNA, DNA y ribosomas (ribosomas de pequeño tamaño). Funcion de las mitocondrias: en el interior de las mitocondrias tienen lugar los procesos de respiración celular. Origen evolutivo. Las mitocondrias igual que los plastos, tienen una estructura similar a los organismos a los organismos procarióticos. Según la “Teoría endosimbiótica” las células eucarióticas serian el resultado de una simbiosis de varios procariotas. Uno de estos procariotas habrían sido los las mitocondrias que proporcionarían al organismo simbionte energía a partir de la degradación aerobia de sustancias orgánicas. EL NUCLEO Una célula contiene una serie de instrucciones destinadas a asegurar su funcionamiento y su reproducción. Estas instrucciones están contenidas en genes, constituidos por DNA y localizados en los cromosomas. En los organismos eucariotas los cromosomas están protegidos por una envuelta que delimita el núcleo de la célula. La longitud del DNA de una célula eucariótica es muy grande. Una célula humana cualquiera, por ejemplo una célula hepática contiene alrededor de 1 metro de DNA. Sin embargo el núcleo tiene sólo 5 de diámetro. La forma de solucionar o superar este problema a lo largo del proceso de evolución de la célula ha sido empaquetar el DNA en cromosomas. Así, las células humanas tienen 46 cromosomas de diferentes tamaños, y cada uno consta de una única molécula de DNA. En el núcleo tienen lugar procesos tan importantes como la replicación del DNA y la transcripción del RNA. A pesar de todo ello, la estructura y la organización funcional del núcleo han sido una incognita hasta hace poco tiempo y aún hoy día son numerosos los interrogantes sin respuesta.
La replicación del DNA es un proceso, gracias al cual, cuando una célula se divide se obtienen dos células hijas con idéntica información y control que la célula madre Características generales. El núcleo es una estructura constante en la célula eucariótica, donde se alberga la información genética contenida en el DNA, de modo que dirige toda la actividad celular. Su constitución varía a lo largo de la vida de la célula, distinguiéndose dos periodos: periodo de división, durante el cual la célula se divide para originar células hijas y periodo de interfase o de no división, durante el cual el DNA se transcribe y la célula realiza su actividad normal. A continuación nos vamos a referir al núcleo interfásico, mientras que el núcleo en división lo estudiaremos más adelante. Núcleo interfásico: La forma del núcleo es muy variable aunque generalmente predomina la esférica. El tamaño del núcleo es variable, aunque existe una relación entre el tamaño del núcleo y el tamaño de la célula. La posición del núcleo normalmente suele ser central, aunque en las células vegetales suele estar desplazado, debido al tamaño de las vacuolas. Número de núcleos generalmente suele ser uno, aunque hay células que tienen varios núcleos. Estructura del núcleo interfásico. En el núcleo interfásico se puede distinguir los siguientes componentes: membrana nuclear, jugo nuclear, cromatina y nucleólos. Membrana nuclear está formada por dos membranas (una externa y otra interna) con la misma estructura que la membrana plasmática. La membrana nuclear presenta poros. Debajo de la membrana interna se encuentra una capa de proteínas fibrilares de dominada lámina nuclear. Los poros permiten el paso de sustancias del núcleo al citoplasma y viceversa.
La lámina nuclear induce la aparición y desaparición de la envoltura nuclear y es fundamental para la constitución de los cromosomas a partir de la cromatina. Nucleoplasma. Es un gel formado fundamentalmente por proteínas, la mayoría enzimas implicados en la duplicación del DNA, la trascripción, etc. En el jugo nuclear se encuentra inmersa la cromatina. CROMATINA Cromatina: Se le llama así por teñirse fuertemente por ciertos colorantes. A) Composición de la cromatina. Está formada por DNA asociado a proteínas. Las proteínas de la cromatina son de dos tipos, histonas y proteínas no histonas. Por otro lado, en el núcleo eucariótico hay varias moléculas de DNA, cuyo número varía según las especies; cada molécula de DNA, con sus proteínas asociadas, es un cromosoma. B) Ultraestructura Las moléculas de DNA son muy largas, ya que miden varios cm de longitud, pero han de caber en un núcleo de unos micrómetros de diámetro. Por eso se encuentran extraordinariamente compactadas, formando la cromatina, cuya organización es la siguiente. Está formado por unidades repetitivas denominadas nucleosoma, unidas por DNA. Cada nucleosoma está formado por ocho moléculas de histonas, que forman un núcleo alrededor del cual la molécula de ADN da 1,75 vueltas (166 pares de bases), y mantenido por una histona; dando lugar a una fibra de cromatina de 10 nm de diámetro (modelo de collar de perlas). La estructura de collar de perlas se puede plegar en una nueva estructura llamada estructura helicoidal, dando lugar a una fibra cromatínica de 30 nm de diámetro (modelo de solenoides). Durante la división celular la fibra de cromatina se pliega mucho más, para dar lugar a los cromosomas. Se distingue dos tipos de cromatina
· La eucromatina cuya mayor parte está en forma de solenoides y otra parte en forma de collar de perlas · La heterocromatina, o cromatina altamente condensada que recuerda la cromatina de las células en fase de cromosomas. Cromosomas. Cuando la célula va a dividirse la cromatina se condensa mucho. Se cree que la fibra de 30 nm (solenoides ) se enrolla a un nuevo nivel de compactación de 300 nm de diámetro. El último nivel de compactación representa el cromosoma, en el que el ADN ha sido condensado unas 10.000 veces. A lo largo de este proceso, los cromosomas se acortan y engruesan, con lo cual se hacen visibles al microscopio óptico. Su forma varía de unos a otros dentro de la misma especie y de una especie a otra. En un cromosoma pueden distinguirse las siguientes partes: · Centrómero estrechamiento que divide al cromosoma en dos partes, que pueden ser iguales o desiguales, denominadas brazos. · Cinetócoro estructura del Centrómero a la que se pueden unir los microtúbulos. · Telómero los extremos del cromosoma. · Satélite Es una zona del cromosoma con aspecto redondeado que se une a una constricción secundaria de tamaño variable. Algunas de estas constricciones secundarias contienen el organizador nucleolar (nor). Se trata de una zona del cromosoma en la que están los genes que codifican los ARN ribosómicos. Tipos de cromosomas Según la posición del Centrómero se distinguen los siguientes tipos de cromosomas: · Metacéntricos cuando el Centrómero está más o menos centrado, con lo que los brazos del cromosoma son aproximadamente iguales. · Submetacéntricos si la posición del Centrómero hace que los brazos sean desiguales. · Telocéntricos en los que el Centrómero está tan cerca de uno de los telómeros que prácticamente sólo existe un brazo. NUCLÉOLO
En el nucléolo se concentran los genes ribosomales, es decir aquellos que codifican el RNA ribosomal. El DNA correspondiente a estos genes contiene una región denominada organizador nucleolar (nor) , que permite la reunión de todos los genes ribosomales aunque estén dispersos en varios cromosomas. En el nucléolo se encuentra además del DNA, en forma de cromatina, que codifica al RNA riibosomal, las proteínas ribosomales que se unen con RNA ribosomal dando lugar a las partículas precursoras de los ribosomas que salen al citoplasma por los poros del núcleo y tras su maduración se transforman en ribosomas. Número de cromosomas.- Respecto al número de cromosomas de las células, podemos hacer las siguientes generalizaciones: A) Las células de los organismos de la misma especie tiene el mismo número de cromosomas y éstos tienen una forma y un tamaño característicos. B) Normalmente el número de cromosomas de las células de los animales y vegetales es par, pues cada célula tiene dos copias de un mismo cromosoma (cromosomas homólogos); estas células se denominan diploides. Las células que tienen una sola copia se denominan haploides. Así, en la especie humana, las células del cuerpo tiene 46 cromosomas (dos juegos de cromosomas) se denominan células diploides, mientras que los gametos de la especie humana tienen 23 cromosomas (un juego sólo de cromosomas) y se les denominan células haploides.
VALORA EL AGUA Y LOS ELECTROLITOS EN EL ORGANISMO
El agua del cuerpo se puede dividir en el fluido intracelular y en el extracelular. El fluido intracelular es el componente mayor y se contiene aproximadamente dos tercios de toda el agua corporal. El extracelular se puede a su vez dividir en el fluido intersticial (entre células) y el plasma. El volumen plasmático representa aproximadamente un cuarto del volumen extracelular.
El tejido graso corporal tiene poco contenido en agua, apenas un 10% ¿Qué contenido en electrolitos tiene el agua corporal? Sin embargo, el agua de nuestro cuerpo no está presente simplemente como agua. Un amplio rango de electrolitos y solutos están disueltos en los fluidos corporales con distintas concentraciones. Los principales electrolitos cargados positivamente (cationes) en el agua corporal son el sodio, potasio, calcio y magnesio, mientras que
los principales electrolitos cargados negativamente (aniones) son el cloruro y el bicarbonato. La ubicación de estos electrolitos en el agua corporal no es lineal a través de los compartimentos de agua corporales. El sodio es el mayor electrolito presente en el fluido extracelular, mientras que el potasio esta presente en concentraciones mucho más bajas. En el fluido intracelular, la situación es al revés, el mayor electrolito es el potasio y el sodio se encuentra en concentraciones mucho menores. Es crítico para el cuerpo humano mantener estas distribuciones de electrolitos porque el mantenimiento de la trans-membrana eléctrica y los gradientes químicos es de suma importancia para asegurar la integridad de la función celular y permitir la comunicación eléctrica a través del cuerpo. El equilibrio de electrolitos es muy importante para la función muscular. Agua corporal y electrolitos En anteriores ocasiones ya os hemos hablado de la importancia de la reposición de electrolitos en deportes de resistencia como running o ciclismo en los que se pierde gran cantidad de sales minerales a través del sudor y la orina. En este artículo veremos cómo se sitúa el agua en nuestro organismo y como se sitúan las concentraciones de electrolitos dentro de los fluidos corporales. ¿Cómo está distribuida el agua en el cuerpo humano? El agua es el mayor componente del cuerpo humano y el contenido total de agua del cuerpo varía aproximadamente del 45 al 70% de la masa corporal total, que se corresponde a unos 33 a 53 litros para un hombre de 75 kg. A pesar de que el contenido en agua varía enormemente entre individuos, el contenido de agua de varios tejidos corporales se mantiene relativamente constante. Por ejemplo, el tejido magro (sin grasa), como el músculo, tiene un alto contenido en agua, un 76%, mientras que el tejido graso tiene un contenido en agua bajo, un 10%. La fracción total de agua del organismo se determina por el contenido total de grasa. Entonces, un alto contenido en grasa se relaciona con un menor contenido en agua como porcentaje de la masa corporal.
A continuación, os detallamos una tabla que contiene las concentraciones (mmol/l) de electrolitos de los compartimentos de agua intracelular y extracelular.
¿Existe algún suplemento con la misma relación de electrolitos que nuestro organismo? El agua de mar microfiltrada en frío de Totum Sport presume de tener la misma relación de electrolitos que el plasma (uno de los compartimentos extracelulares del agua corporal) de nuestro cuerpo. Por ello su solución hipertónica es una buena opción para una rehidratación completa después del ejercicio y por tanto una óptima recuperación de las sales minerales perdidas durante el ejercicio, en especial, después de deportes de resistencia en los que la tasa de sudoración es elevada, como running o ciclismo. Si os habéis quedado con dudas o tenéis alguna pregunta, os invitamos a participar dejando vuestro comentario.
En general, la pérdida de agua conlleva también una pérdida de los electrolitos disueltos en ella, que debe ser compensada mediante su absorción a través de la dieta. El agua procede, sobre todo, de la bebida, que supone unos 1500 ml/día, pero también se obtiene a través de los alimentos (aproximadamente unos 700 ml/día) y reutilizando el agua que se produce en los procesos metabólicos (unos 300 ml/día). En cuanto a las pérdidas, la más importante cuantitativamente es la orina, que utiliza el agua como disolvente de sustancias tóxicas que deben ser eliminadas. En condiciones normales se producen unos 1500 ml/día. Las pérdidas también incluyen la sudoración y la respiración, que conjuntamente suponen unos 0,5 ml/kg de peso al día, y la pérdida a través de las heces, unos 250 ml/día.
CONCLUSIONES
Los electrolitos realizan importantes funciones en el organismo: -El Potasio participa en la función enzimática, el funcionamiento de las membranas celulares, la conducción del impulso nervioso, la actividad cardiaca, la función renal, el almacenamiento del glucógeno y la regulación del equilibrio hídrico. -El Sodio es el principal regulador de la osmolaridad del plasma. Además también interviene en la transmisión de impulsos por las membranas celulares. -El Calcio interviene en la activación nerviosa y muscular y como activador de multitud de enzimas. En forma insoluble es el principal componente de los huesos y dientes. -El Magnesio participa en la activación enzimática, en el metabolismo de las proteínas y en la función muscular. -El Fósforo actúa en el metabolismo energético, en la regulación del pH y en la estructura del tejido óseo. La alteración del equilibrio hídrico y electrolítico están íntimamente relacionados, puesto que la pérdida de agua suele ir acompañada de pérdida de sales, al tiempo que un exceso de sales es compensado por el organismo mediante un incremento en la absorción de agua. Los problemas relacionados con el equilibrio electroquímico incluyen alteraciones en el volumen de líquidos (hipovolemia e hipervolemia), trastornos en su composición, en especial en la concentración de sodio (hipo e hipernatremia) y de potasio (hipokalemia, hiperkalemia) o en la distribución de los mismos (derrames, edemas).
BIBLIOGRAFÍA:
Libro de Histología. Iglesias Ramírez y cols. año. 2010.